¿Qué es la sismorresistencia?

Un edificio es sismorresistente si para su diseño y construcción se han tomado en cuenta tanto el efecto de las cargas estáticas como el de las cargas dinámicas, como el sismo. Es decir, tiene una configuración estructural adecuada para soportar las fuerzas de sismo de manera tal que los elementos que la componen (vigas, columnas, entre otros) son del material y dimensión adecuada para tal fin.

La filosofía de diseño sismorresistente permite que según la fuerza del terremoto, el edificio pueda sufrir cierto nivel de daño, esto para que exista un equilibrio entre la seguridad y la economía.

El costo de diseñar y construir un edificio tomando en cuenta criterios sismorresistentes aumenta el costo del edificio de un 1 a un 4%, solamente, pero con esto, se puede evitar gran cantidad de pérdidas humanas y económicas.

¿Cómo se calcula la fuerza sísmica en el Código Sísmico de Costa Rica 2002?

El Código Sísmico de Costa Rica 2002 (CSCR-02) sugiere dos métodos para estimar las fuerzas internas y desplazamientos laterales de estructuras, los métodos estático y dinámico. Sin importar el método de análisis utilizado, se deben limitar los desplazamientos y deformaciones de la estructura.

El método estático estima las fuerzas sísmicas estáticas en cada nivel considerando que la fuerza cortante en la base es el resultado de multiplicar el peso del edificio (calculado como la suma de la carga permanente y un porcentaje de la carga temporal) por un coeficiente sísmico. Este método es aplicable para edificios con cinco pisos o menos, que tengan una altura máxima sobre el nivel de calle de 20 metros, que cumplan las especificaciones dadas por el CSCR-02 de ser regulares en planta y en altura.

El procedimiento que sigue el método estático inicia con la determinación del coeficiente sísmico, el cual se define como muestra la siguiente ecuación, cuyos componentes se explican seguidamente:

• a_ef: aceleración pico efectiva de diseño. Se escoge de una tabla a partir de la zonificación sísmica y el sitio de cimentación (tipo de suelo) que define el CSCR-02. Respecto a la zonificación, se tienen tres zonas: II, III y IV. En cuanto al sitio de cimentación, se definen cuatro tipos: S1, S2, S3 y S4.

• I: factor de importancia de la edificación. Este se obtiene según la importancia y riesgo de su ocupación o función según una tabla del CSCR-02.

• FED: factor espectral dinámico. Es la modificación de la respuesta de aceleración del sistema estructural  con respecto a la aceleración del suelo. Se obtiene de gráficas que se escogen según la zona sísmica, el tipo de cimentación donde se ubica la estructura, la ductilidad global y el período de la misma.

Figura 1. Ejemplo de las gráficas para encontrar el valor FED. 

• SR: sobre-resistencia. Este valor se determina según el tipo de estructura y surge debido a que en la práctica los materiales tienen mayor capacidad de resistir que el valor para el que se diseñaron.

De esta forma, el cortante en la base se calcula como sigue:

Donde W es la suma total del peso del edificio.

Este último valor, se debe distribuir proporcionalmente en cada nivel de la estructura, siguiendo la fórmula que se presenta a continuación. La carga obtenida para cada nivel se modela como una fuerza horizontal para luego proceder con el análisis final.

Figura 2. Ejemplo de distribución de fuerzas sísmicas en un edificio.