TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS NORMAS TÉCNICAS

VENEZOLANAS Y LAS NORMAS TÉCNICAS CHILENAS

VIGENTES, COVENIN 1756-2001, NCH 433 MOD. 2009.

EDIFICACIONES SISMO-RESISTENTES

Presentado ante la Ilustre

Universidad Central de Venezuela

Por Vargas I, Roger

Para optar a la Validez del Título

de Ingeniero Civil

Caracas, 2012

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TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS NORMAS TÉCNICAS

VENEZOLANAS Y LAS NORMAS TÉCNICAS CHILENAS

VIGENTES, COVENIN 1756-2001, NCH 433 MOD. 2009.

EDIFICACIONES SISMO-RESISTENTES

Presentado ante la Ilustre

Universidad Central de Venezuela

Por Vargas I, Roger

Para optar a la Validez del Título

de Ingeniero Civil

Caracas, 2012

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AGRADECIMIENTOS

En primera instancia agradezco a Dios por permitirme elaborar este trabajo; nunca nos

puede faltar, de igual manera es imprescindible reconocer el mérito a varios ilustres

profesores de la casa magna, sus aportes y contribuciones fueron valiosos para llevar a

feliz término esta investigación.

Tengo el agrado de haber conocido a la profesora María D Armas quien siempre está

muy colaboradora y amable sabe como orientarte.

Por último a mí querida esposa que siempre ha sido mi apoyo fundamental, sin ella

sería otra historia.

iv

Vargas I., Roger

ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS NORMAS TÉCNICAS

VENEZOLANAS Y LAS NORMAS TÉCNICAS CHILENAS

VIGENTES, COVENIN 1756-2001, NCH 433 MOD. 2009.

EDIFICACIONES SISMO-RESISTENTES

Tesis. Caracas, U.C.V. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Civil.

Año 2012. 115 p.

Palabras Claves: Edificaciones Sismo-Resistentes, Normativas de Construcción,

Aspectos de la Ingeniería Civil.

Resumen. El trabajo de investigación que aquí se presenta tiene como objetivo

general Establecer, en cuanto a los aspectos técnicos de la Ingeniería Sísmica, cuáles

son las discrepancias y similitudes entre la normativa Venezolana y la normativa

Chilena vigente, concerniente a las edificaciones sismo-resistentes, para proponer

mejoras e identificar debilidades.

Los resultados del análisis de semejanzas y diferencias entre ambas normativas

permiten establecer como conclusiones que;

A pesar de los tipos de sismos de subducción Chilenos no se evidencia

exigencias sustanciales en cuanto a las formas espectrales para periodos mayores de 1

seg, es necesario realizar un estudio probabilístico y con base a los sismos anteriores

observar si realmente se ajustan a estas curvas o si están subestimadas.

Las formas espectrales para suelos tipo 1 y tipo 2 de la NCh 433Mod. 2009, presentan

demandas disociadas al comportamiento esperado, se justifica una revisión a esto por

parte de las personas pertinentes en esta competencia en Chile.

La norma COVENIN 1756-2001, está muy bien estructurada hasta el punto de ser

algo exigente, si es posible se recomienda una revisión a los factores de importancia

ya que al aplicar éstos no se está diseñando para una excedencia de 10% si no mucho

v

menor, aumentando el periodo de retorno de 475 años para estructuras con vida útil de

50 años, entendiéndose que deben conservarse no obstante ajustándose.

Las dos normas estudiadas son muy similares, quizás las diferencias más marcadas se

encuentran en los procesos de cálculo y la forma espectral por el tipo de curva

espectral Chilena.

Es de vital importancia considerar la variación de Ao en la superficie del terreno

debido a los estratos presentes del suelo, la distancia de fallas activas y la forma de los

depósitos blandos porque estos rigen la respuesta dinámica, generalmente en

Venezuela los sismos son transcurrentes lo que de alguna manera amplificaría menos

las acciones sísmicas porque son superficiales, contemplado en los factores de

corrección; no obstante en Chile son de Subducción del tipo inter placa tipo thrust e

intraplaca de profundidad intermedia, la onda sísmica se mayora significativamente

si encuentra depósitos blandos a profundidades intermedias haciéndose notoriamente

peligroso, lo que indica que los contenidos frecuenciales altos sean una amenaza

latente en suelos blandos y profundos, por lo cual se hace necesario evaluar los suelos

a profundidades mayores a 50 m o superior en zonas propensas a sismos del tipo

subducción o donde existan suelos aluviales.

Observando las figura 24, 25, 26 y 27 se aprecia que las curvas espectrales

venezolanas consideran mayor desplazamiento relativo a diferencia de las Chilenas

que están contrastadas por una considerable concentración de grandes aceleraciones,

estas afirmaciones son justificable por los tipos de falla imperantes de cada país,

ahora bien analizando las curvas de pseudoaceleración se observa mucha similitud de

las aceleraciones máximas; da la impresión que COVENIN 1756 Rev. 2001 en este

aspecto esta penalizando drásticamente a las estructuras a diseñarse bajo esas

condiciones del suelo en el lugar considerado, partiendo por supuesto que en esta zona

Nor-Este de Venezuela esta marcada por una importante subducción, o en su defecto

la NCh 433 esta Subestimando este comportamiento.

vi

ÍNDICE GENERAL

pp.

Agradecimientos……………………………………………………………... Iii

Resumen…………………………………………………………………….... Iv

Lista de Cuadros y Gráficos………………………………………………….. Viii

Introducción………………………………………………………………….. 1

CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………..………… 2

Contextualización del Problema….……………………..……………..... 2

Preguntas de Investigación.………………….……….……………......... 6

Objetivos de la Investigación…………..………..…………………… 7

Objetivo General………………………………..……………..……. 7

Objetivos Específicos…………………………..………………….... 7

Justificación……………………………………………………………… 7

II. MARCO REFERENCIAL………………………………………………. 9

Preliminares……………………………………………………………… 9

Antecedentes de la Investigación………..………………………………. 10

Bases Teóricas de la Investigación………………………………………. 14

Aspectos Determinantes, Considerados por la Ingeniería Civil, para

la Construcción de Edificaciones Sismo-Resistentes…………………….

15

Antecedentes..……………………………….………………………….... 15

Principios de Ingeniería Estructural en Zonas Sísmicas…………….. 16

Principios Básicos para la Construcción de Edificaciones Sismo-

Resistentes………………………………………………………………..

Aspectos Teóricos para el Análisis de Estructuras que son

Considerados como Significativos dentro de las Normas de

construcciones Sismorresistentes ...……………………............................

Aspectos Considerados como Significativos para la Caracterización

de las Acciones de Diseño en las Construcciones Sismo-Resistentes…....

21

21

33

Aspectos de Configuración y Estructuración del Diseño

Considerados como Significativos en las Construcciones Sismo-

Resistentes……………………………………………………………….. Normas que Regulan la Construcción de Edificaciones Sismo-Resistentes

en Venezuela………………………………………………………………

Elementos Significativos Contenidos en la Norma COVENIN 1756…….

41

43

51

Aspectos Contenidos en la Norma NCh 433.of96………………….... 51

III. METODOLOGÍA……………...……….…..…………………………... 53

Preliminares………..…………..………….…………………………….. 53

Tipo de Investigación…………..………….…………………………….. 53

vii

A-1 Elementos considerados para la caracterización de los suelos

Chilenos…………………………………………………………… 110

B-1 Figura 27. Relacion de espectros Chilenos en Zona sísmica 3 factor

de importancia 1.2 correspondiente a la categoria 4 en los diferentes

suelos………………………………………………………………... 111

C-1 Cuadro 24.Consideraciones para la selección del Factor de

Modificación de respuesta Espectral Chileno………………………. 112

C-2 Cuadro 25. Consideraciones para la selección del Factor de

Modificación de respuesta Espectral Chileno…………………….... 113

D-1 Cuadro 26. Cálculo de la Validez……………………………….…. 114

D-2 Cuadro 27. Cálculo de la Confiabilidad………………………....…. 115

Diseño de Investigación………..…………………………………....…... 54

Definición de Eventos o Variables de estudio…...………………….…... 57

Definición de las Unidades de Estudio: Población y Muestra………...… 60

Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos de Investigación……. 62

Procedimientos Realizados...………..…………………………………... 65

Tipos de Análisis Realizados.….…………………………………...…… 66

Fases Metodológicas de la Investigación Cumplidas……...….… 67

IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS.…………...……………...……………. 68

Recopilación de Datos…………………………………………………… 68

Análisis de los Resultados…………….………………………………… 76

V. CONCLUSIONES…………...…………………………………………… 92

GLOSARIO…………………………………………………………………..

94

LISTA DE REFERENCIAS…………………………...…………………… 106

ANEXOS……………………………………………………………………... 109

viii

LISTA DE CUADROS Y GRÁFICOS

CUADRO

pp.

1 Algoritmo utilizado para la evaluación de una edificación…….. 18

2 Valores de Amortiguamiento………………………………………….

3 Factor de reducción de respuesta (r) esperado para algunos

materiales utilizados en construcciones sismo-resistentes……………

4 Diseño de investigación correspondiente a la investigación titulada

estudio comparativo entre las normas técnicas venezolanas y las

normas técnicas chilenas vigentes, concernientes a la construcción de

edificaciones sismo-resistentes………………………………………

5 Tabla de operacionalización de la variable aspectos de la Ingeniería

Civil considerados para la construcción de edificaciones sismo-

resistentes, correspondiente a la investigación titulada estudio

comparativo entre las normas técnicas venezolanas y las normas

técnicas chilenas vigentes, concernientes a la construcción de

edificaciones sismo-resistentes……………………..……………….

6 Definición de las unidades de estudio correspondientes a la

investigación titulada estudio comparativo entre las normas técnicas

venezolanas y las normas técnicas chilenas vigentes, concernientes a

la construcción de edificaciones sismo-resistentes…………………….

7 Técnicas e instrumentos de recolección de datos utilizados en la

investigación titulada estudio comparativo entre las normas técnicas

venezolanas y las normas técnicas chilenas vigentes, concernientes a

la construcción de edificaciones sismo-resistentes………………….

8 Escala de confiabilidad a partir los rangos obtenidos a partir de la

aplicación de técnicas de confiabilidad………………………………

9 Fases metodológicas correspondientes a la investigación titulada

estudio comparativo entre las normas técnicas venezolanas y las

normas técnicas chilenas vigentes, concernientes a la construcción de

edificaciones sismo-resistentes………………………………………

12. Zonificación Sísmica para Venezuela y Chile………………………...

13.Clasificación por usos según nivel de importancia en

Edificaciones Venezolanas y Chilenas…………………………….

14. Factor de Importancia asociado a la estructura………………………

10. Matriz de Registro de Datos.......................................................................... 108

11. Matriz de Comparación de Datos…………………………………….. 109

36

39

57

59

61

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69

70

71

72

ix

15 Clasificación de estructuras en cuanto al diseño

Estructural……………………………………………………......

16. Clasificación de los métodos de Cálculo utilizados según la tipología

estructural……………………………………………………………

17. Clasificación Sistemas Estructurales considerados………. .……….

18. Elementos considerados para la caracterización de los

suelos en Venezuela………………………………………………….

19. Elementos considerados para la caracterización de los

Suelos Chilenos…………………………………………………..…

20. Comparación de resultados obtenidos de espectros de respuesta

normalizados venezolanos vs chilenos……………………………….

21. Comparación de resultados obtenidos de espectros de respuesta

venezolanos vs chilenos incluido los factores de corrección

Espectral……………………………………………………………

22. Comparación de resultados obtenidos de espectros de desplazamiento

definitivos para la condición estudiada, según covenin 1756-2001 vs

NCh 433 Mod 2009…………………………………………………..

72

73

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75

76

81

86

90

GRAFICO

1 Semejanzas y diferencias entre tipos de construcciones sismo-

resistentes y no sismo-resistentes………………………………..

2 Espectros de diseño para los tres tipos de suelo en el distrito

federal, ciudad de México ………………………………………….

21

23

3 Modelo de masas concentradas para el análisis dinámico, ciudad de

México, 1976………………………………………………………….

24

4 Detalles del refuerzo transversal de columnas, según el reglamento de

Construcciones, Distrito Federal México………………………………

5 Respuesta de sistemas elásticos e inelásticos construcciones para el

distrito federal, ciudad de México………………………………..…

28

30

6 6. Condiciones que requieren la evaluación de taludes…………………

7 representación de espectros………………………………………….

31

33

7a Procedimiento para determinar los espectros de respuesta elástica:

edificio de un piso idealizado como un sistema de un grado de libertad

de periodo t1 y amortiguamiento relativo………………………….

7b Procedimiento para determinar los espectros de respuesta elástica:

fuerza lateral de diseño, periodo t1 y amortiguamiento

relativo………………………………………………………………

34

34

x

7c procedimiento para determinar los espectros de respuesta elástica:

espectro medio para el diseño……………………………………….

8 Cambios en los Movimientos del Terreno como Consecuencia de un

Evento Sísmico de Foco Superficial……………………………..

35

37

9. Espectros Normalizados Típicos Para Diferentes Condiciones Del

Subsuelo y Amortiguamiento………………………………………

38.

0

10 Espectro de respuesta normalizado venezolano………………………. 38

11 Secuencia de resolución para la cualificación de la respuesta a sismos

de una edificación…………………………………………………..

12 Comparación representativa de los espectros de respuesta para una

zona de alta sismisidad de 0.4g, con nivel de importancia B2;II, con

un una forma espectral S1 y tipo de suelo 1 respectivamente para

Venezuela y Chile…………………………………………………..

13 Comparación representativa de los espectros de respuesta para una

zona de alta sismisidad de 0.4g, con nivel de importancia B2;II, con

un una forma espectral S2 y tipo de suelo 2 respectivamente para

Venezuela y Chile. …………………………………………………

14 Comparación representativa de los espectros de respuesta para una

zona de alta sismisidad de 0.4g, con nivel de importancia B2;II, con

un una forma espectral S3 y tipo de suelo 3 respectivamente para

Venezuela y Chile…………………………………………………

15 Comparación representativa de los espectros de respuesta para una

zona de alta sismisidad de 0.4g, con nivel de importancia B2;II, con

un una forma espectral S4 y tipo de suelo 4 respectivamente para

Venezuela y Chile…………………………………………………

16 Relación de espectros de respuesta de suelos Venezolanos

normalizados y Chilenos en Zona sísmica Alta, factor de importancia

1,3 y 1.2 respectivamente para diferentes perfiles

geotécnicos.……………………………………………………….

17 Relación de espectros de respuesta de suelos Venezolanos en Zona

sísmica 7 factor de importancia 1,3 para diferentes perfiles

geotécnicos e incluyendo los factores de corrección por efectos locales

……………………………………………………………………..

18 Comparación representativa de los espectros de respuesta para una

zona de alta sismicidad de 0.4g, con nivel de importancia A; IV,

forma espectral S1 y tipo de suelo 1 respectivamente para Venezuela y

Chile…………………………………………………………….....

19 Comparación representativa de los espectros de respuesta para una

zona de alta sismicidad de 0.4g, con nivel de importancia A; IV,

forma espectral S2 y tipo de suelo 2 respectivamente para Venezuela y

40

77

78

78

79

81

83

84

xi

Chile………………………………………………………………

20 Comparación representativa de los espectros de respuesta para una

zona de alta sismicidad de 0.4g, con nivel de importancia A;IV, forma

espectral S3 y tipo de suelo 3 respectivamente para Venezuela y

Chile…………………………………………………………………

21 Comparación representativa de los espectros de respuesta para una

zona de alta sismicidad de 0.4g, con nivel de importancia A; IV,

forma espectral S4 y tipo de suelo 4 respectivamente para Venezuela y

Chile.…………………………………………………………………

22 Comparación representativa de los espectros de desplazamiento para

una zona de alta sismicidad de 0.4g, con nivel de importancia A, y

forma espectral S1 para Venezuela según Covenin 1756 Rev.

2001.…………………………………………………………..……

23 Comparación representativa de los espectros de desplazamiento para

una zona sísmica de 0.4g, con nivel de importancia IV, y forma

espectral del suelo tipo 1 para Chile según NCh 433. Mod.

2009…………………………………………………………………

24 Comparación representativa de los espectros de desplazamiento para

una zona sísmica de 0.4g, con nivel de importancia A, IV, forma

espectral S1 para Venezuela según COVENIN 1756 Rev. 2001 y

suelo tipo 1 para Chile según NCh 433. Mod.

2009.……………………………………………………………..…

25 Comparación representativa de los espectros de desplazamiento para

una zona sísmica de 0.4g, con nivel de importancia A, IV, forma

espectral S2 para Venezuela según COVENIN 1756 Rev. 2001 y

suelo tipo 2 para Chile según NCh 433. Mod.

2009.………………………………………………………………..

26 Comparación representativa de los espectros de desplazamiento para

una zona sísmica de 0.4g, con nivel de importancia A, IV, forma

espectral S3 para Venezuela según COVENIN 1756 Rev. 2001 y

suelo tipo 3 para Chile según NCh 433 Mod. 2009……………….

27 Comparación representativa de los espectros de desplazamiento para

una zona sísmica de 0.4g, con nivel de importancia A, IV, forma

espectral S4 para Venezuela según COVENIN 1756 Rev. 2001 y

suelo tipo 4 para Chile según NCh 433 Mod. 2009……………….

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