CAPITULO VIDETERMINACIN DE LA CARGA Y LOS CRITERIOS DE DISEO
ESTRUCTURALEste captulo resume las disposiciones del cdigo actual,
ya que pueden estar relacionados con efectos de carga del tsunami,
describe los objetivos de rendimiento destinados a estructuras de
evacuacin verticales, especifica las ecuaciones para estimar las
fuerzas de tsunami, y proporciona orientacin sobre cmo las fuerzas
de tsunami se deben combinar con otros efectos.
6.1 En la actualidad disponibles Criterios de Diseo
EstructuralMuy poca gua se proporciona en los cdigos disponibles en
la actualidad estructurales de diseo, normas y directrices sobre
las cargas inducidas por la inundacin del tsunami. Informacin de
diseo de la empresa se centra principalmente en las cargas debidas
al aumento de agua y la accin del oleaje asociado a inundaciones
fluviales y mareas de tempestad. Aunque poca orientacin concreta
fue presentada antes de esta publicacin, la presuncin hasta ahora
haba sido que los estndares de diseo de inundacin disponible deban
ser adaptados para el diseo de efectos de carga tsunami. Por lo
tanto, es importante entender las normas y cmo se diferencian de
las condiciones del tsunami.
6.1.1 Cdigos actuales, Normas y DirectricesCdigo Internacional
de Construccin. El Consejo Internacional de Cdigo Cdigo
Internacional de Construccin (ICC, 2012) Seccin 1612 Flood Cargas,
Seccin 1804 de excavacin, nivelacin y Fill, y el Apndice G
Inundaciones Construccin resistente proporciona informacin sobre el
diseo de inundaciones y la construccin resistente a las
inundaciones tambin con referencia a la ASCE / SEI Norma 24 -05,
Inundacin Diseo y Construccin (ASCE 24, 2006a) Resistente. Apndice
M: Tsunami generado por Riesgo de Inundaciones, ofrece criterios
reguladores de tsunami para las comunidades que presentan un riesgo
de tsunami reconocido y han elaborado y adoptado un mapa de su zona
de peligro de tsunami, y se centra en mantener las estructuras
crticas de riesgo y altos de la zona de inundacin de tsunami . Sin
embargo, los edificios estn permitidas dentro de la zona de peligro
de tsunami, si estn concebidos como un refugio de evacuacin
vertical cumplimiento de las Directrices de FEMA P-646 o si se
disea para resistir sin colapsar el,, la acumulacin de escombros
hidrodinmica hidrosttica e impacto, y recorrer efectos de Mximo
Considerado Tsunami . Apndices G y M no son obligatorias menos que
sean adoptadas por una autoridad competente que tiene local.ASCE /
SEI Standard 24-05. La Sociedad Americana de Ingenieros Civiles /
Instituto de Ingeniera Estructural (ASCE / SEI) Estndar 24-05 Flood
Diseo resistente y construccin (ASCE, 2006a) establece los
requisitos mnimos para el diseo resistente a las inundaciones y la
construccin de estructuras situadas en zonas con peligro de
inundacin. Los temas incluyen requisitos bsicos para las zonas con
peligro de inundacin, reas con peligro de inundacin de alto riesgo,
reas de alto riesgo de la costa, y las zonas costeras A. Esta norma
fue formulado por el cumplimiento de FEMA Programa Nacional de
Seguro contra Inundaciones (NFIP) requisitos de gestin de llanuras
de inundacin.ASCE / SEI 7-10 estndar. ASCE / SEI Standard 7.10
Cargas de Diseo Mnimas para Edificios y Otras Estructuras (ASCE,
2010) proporciona expresiones para fuerzas asociadas con
inundaciones y oleaje cargas en tipos especficos de componentes
estructurales. Captulo 5 de esta norma, las cargas de inundacin,
abarca definiciones importantes que se relacionan con las
inundaciones y las zonas costeras de alto riesgo relacionados con
las mareas, tormentas y olas rompientes. (En el ao 2016 se prev que
un nuevo captulo 6, Cargas Tsunami y efectos, ser agregado.)FEMA
P-55 Manual de Construccin Costera. La cuarta edicin de la FEMA
P-55 Coastal Construction Manual (FEMA, 2011) incluye la discusin
de las cargas ssmicas y de tsunamis costeras. Este manual fue
desarrollado para proporcionar el diseo y orientacin de construccin
de baja altura (menos de tres pisos), de uno y estructuras de dos
familias residenciales construidas en las zonas costeras en los
Estados Unidos. La construccin costera direcciones Manual cargas
ssmicas de estructuras costeras, y contiene expresiones para cargas
de inundacin, las cargas de olas, y combinaciones de cargas para
tipos especficos de componentes estructurales.El manual tambin
proporciona informacin general sobre los riesgos de tsunami. Seccin
3.3.3 establece que:"Los tsunamis son olas de agua de perodo largo
generados por sismos submarinos poco profundas o por
desplazamientos submarinos de la corteza (de subduccin de las
placas tectnicas), deslizamientos de tierra, o la actividad
volcnica. Los tsunamis pueden viajar grandes distancias, no
detectados en aguas profundas, pero reduce la velocidad rpidamente
en las aguas costeras y la produccin de una serie de grandes olas
capaces de destruir las instalaciones portuarias, las estructuras
de proteccin de la costa, y edificios de montaa... La construccin
costera en zonas de riesgo de tsunami deben tener en cuenta los
efectos del tsunami cargas perodo previo, inundaciones, erosin, y
escombros. Los diseadores tambin deben ser conscientes de que el
"resumen" o retorno de agua al mar tambin pueden daar los lados
hacia tierra de las estructuras que resistieron el perodo previo
inicial.El manual tambin seala que los efectos del tsunami en un
sitio en particular estarn determinados por los siguientes cuatro
factores bsicos: la magnitud del terremoto o evento de activacin,
el lugar del hecho causante, la configuracin de la plataforma
continental y la costa, y la topografa de tierras altas.Este manual
contiene una declaracin de advertencia en el captulo 8 que "Este
manual no proporciona orientacin para estimar las velocidades de
inundacin durante los tsunamis.La cuestin es muy compleja y
especfica del sitio. Los diseadores deben buscar modelos los
resultados de estudios de inundacin o de evacuacin de tsunami.En lo
que respecta al diseo para resistir cargas de tsunami, la Seccin
8.6 de las manual indica que:"Cargas de tsunami en edificios
residenciales pueden calcularse de la misma manera que otras cargas
de las inundaciones; los procesos fsicos son los mismos, pero la
magnitud de las cargas de las inundaciones es sustancialmente
diferente, ya que las longitudes de onda y elevaciones runup de los
tsunamis son mucho mayores que las de las ondas causadas por
ciclones tropicales o extratropicales... Cuando el tsunami es una
ola como taladro, el efecto es una oleada de agua a la orilla.
Cuando esto ocurre, las velocidades de inundacin previstos son
sustancialmente ms altos que en condiciones del no tsunami... y si
se realiza en las mayores profundidades de agua, podra causar daos
sustanciales a todos los edificios en el camino del tsunami.Aunque
los autores del Manual de Construccin Costera concluyen que en
general no es factible o prctico disear estructuras normales para
resistir las cargas de tsunami, hay que sealar que este estudio era
para una sola familia de la construccin residencial convencional, y
no tuvo en cuenta la posibilidad de especial diseo y los detalles
de construccin que sera posible para las estructuras de evacuacin
verticales y otros edificios ms grandes.
Ciudad y Condado de Honolulu Cdigo de Construccin. La ciudad y
el condado de Honolulu Cdigo de Construccin (CCH, 2007), captulo
16, artculo 11, proporciona una gua especfica para "diseo
estructural de edificios y estructuras sujetas a tsunamis" en la
Seccin 16 a 11,5 (f). Los requisitos de carga en esta seccin se
basan en un 01 1980 Dames & Moore informe, Diseo y Normas de
Construccin para la construccin de viviendas en las zonas propensas
a Tsunami en Hawai, especficamente el Apndice A, propuestas del
Cdigo de Construccin enmiendas. Las fuerzas de arrastre se basaron
en una velocidad no orificio de flujo en pies por segundo estimado
aproximadamente como igual en magnitud a la profundidad en pies de
agua en la estructura (incompatible con un nmero de Froude supuesto
de que se refieren a la raz cuadrada de la profundidad). El informe
seala que "La adecuacin de este enfoque... no se ha examinado de
manera satisfactoria." Sin embargo, al mismo tiempo, las fuerzas
prescriptivas en las paredes estaban basadas en una velocidad de
flujo de orificio de 2*raiz(gh). Los clculos aproximados se dan
tambin para anticipado socavacin alrededor de pilas y pilas basadas
en la distancia de la costa y el tipo de suelo en el sitio de
construccin. Sin embargo, la base de stos recorren valores no est
documentada. Estas disposiciones no han sido actualizadas desde su
adopcin por primera vez en la dcada de 1980, y ahora son en gran
medida arcaica y principalmente para la referencia histrica.
6.1.2 Resumen de los requisitos actuales de diseoLas zonas
costeras que estn sujetos a alta velocidad de accin de las olas de
las tormentas o las fuentes ssmicas se designan costeros de alta
peligrosidad en V Zonas (ASCE, 2010).En ASCE 7-2010 Captulo 5, Las
cargas de inundacin, zonas del interior de la Costa V Zonas que
estn sujetos a pequeas olas causadas por tormentas, inundaciones
fluviales, seiches o tsunamis son designados costeros A-Zonas
(ASCE, 2010).Sin embargo, el Manual de Construccin Costera define
la Costera V-Zone como "una zona sometida a la accin del oleaje de
alta velocidad de las tormentas o tsunamis", y la Costera A-Zone
como una zona "en la que la fuente principal de las inundaciones
son las tormentas costeras, y donde el potencial de altura de ola
de inundacin base es de entre 1,5 y 3,0 metros.En el diseo de las
inundaciones costeras debido a la marejada ciclnica o tsunamis,
edificios o estructuras son proporcionados para resistir los
efectos de las inundaciones costeras. Diseo y construccin deben ser
adecuados para resistir las esperadas profundidades de inundacin,
presiones, velocidades de impacto, las fuerzas de levantamiento y
otros factores asociados con las inundaciones, segn lo definido por
el cdigo.Espacio habitable en la construccin de estructuras debe
ser elevada por encima de la elevacin de regulacin de inundaciones
tormenta costera por medios tales como postes, pilotes,
embarcaderos, o muros de corte paralelo a la direccin esperada de
flujo. Espacios debajo del nivel de inundacin base deben estar
libres de obstrucciones. Se requieren las paredes y tabiques en una
zona de alto riesgo de la costa de romper con el fin de no inducir
cargas excesivas sobre el bastidor estructural.Los efectos de la
erosin a largo plazo, la erosin inducida por las tormentas y la
erosin local se deben incluir en el diseo de cimentaciones de
edificios u otras estructuras en zonas de alto riesgo costeras.
Fundacin empotramiento debe ser lo bastante por debajo de la
profundidad de socavacin potencial para proporcionar un apoyo
adecuado a la estructura.Fregar del suelo de las pilas y muelles
alrededor individuales deben preverse en el diseo. Tipos de
cimientos poco profundos no estn permitidos en los V-Zonas menos
que los suelos naturales de apoyo estn protegidos por la proteccin
de socavacin, pero se permiten en los A-Zonas sujetas a la
estabilidad de los suelos y la resistencia a recorrer.La estructura
principal del edificio debe estar anclado y conectado al sistema de
subestructura elevando resistir lateral, elevacin y fuerzas hacia
abajo de manera adecuada.
6.1.3 Limitaciones en disponibles Criterios de Diseo Inundacin
relativos a Tsunami CargandoAunque muchas de las expresiones de
carga hidrosttica e hidrodinmica en los cdigos arriba mencionados,
normas y directrices estn bien establecidos, existen diferencias
significativas entre la inundacin y tsunami fluvial o inundacin
oleada de la tormenta. Para un tsunami tpica, la superficie del
agua flucta cerca de la orilla con una amplitud que puede variar de
varios metros a ms de 10 metros durante un perodo de unos pocos
minutos a decenas de minutos. Una diferencia importante entre los
tsunamis y otras inundaciones costeras se aumenta la velocidad del
flujo de tsunamis, que se traduce en un aumento significativo en la
velocidad de las cargas relacionadas en los componentes
estructurales. Aplicacin de las expresiones de carga existentes a
las condiciones de carga tsunami requiere una estimacin de la
profundidad de inundacin de tsunami y la velocidad, ninguno de los
cuales se proporciona con exactitud por la informacin mencionada
anteriormente en el diseo de las inundaciones y el tsunami.6.2
Objetivos de rendimientoSi bien los objetivos de desempeo
especficos para diversas formas de carga rara puede variar,
comportamiento estructural aceptable en general sigue una tendencia
que corresponde a: poco o ningn dao a los pequeos, los
acontecimientos que se producen con ms frecuencia; daos moderados
para de tamao mediano, eventos menos frecuentes; y daos
significativos, pero no colapso en caso de grandes eventos,
raros.En el caso de los peligros de terremotos, cdigos de
construccin de modelos, tales como el Cdigo Internacional de
Construccin, asignar implcitamente los objetivos de desempeo ssmico
de edificios en funcin de su riesgo inherente a la vida humana (por
ejemplo, muy grandes ocupaciones) o su importancia despus de un
terremoto (por ejemplo, de emergencia centros de operacin u
hospitales). Edificios y otras construcciones se clasifican en las
categoras de riesgo I a IV, con el fin de aumentar el riesgo para
la vida humana o envergadura y criterios de diseo de cdigos
prescriptivos estn correspondientemente increment, con la intencin
de ofrecer un mejor rendimiento. Para la Categora de Riesgo IV,
reglas de diseo se pretende dar lugar a una alta probabilidad de
edificios restantes funcional despus de una agitacin moderada, y
experimentan mucho menos dao que los edificios normales en una
agitacin muy rara.Actualmente los procedimientos de diseo ssmico
basado en rendimiento disponibles estn destinados a evaluar de
forma explcita y predecir el rendimiento, en lugar de confiar en el
presunto rendimiento asociado con las normas de diseo
prescriptivas.Sin embargo, el diseo basado en el desempeo es una
tecnologa emergente y el rendimiento previsto no se puede entregar
con un 100% de certeza. El estndar de la prctica actual de diseo
ssmico basado en el desempeo contenida en ASCE / SEI 41-06 Ssmica
de Rehabilitacin de Edificios Existentes (ASCE, 2006b) define los
niveles de rendimiento discretos con nombres que pretenden connotar
la condicin prevista del edificio: Colapso, Collapse Prevencin,
Seguridad Humana, Ocupacin Inmediata y operacional. Objetivos de
desempeo ssmico se definen mediante la vinculacin de uno de estos
niveles de rendimiento edificio a un nivel de amenaza ssmica que
est relacionado con el intervalo de recurrencia (periodo de
retorno) y la intensidad de los temblores de tierra, como se
muestra en la Figura 6-1.Figura 6-1 objetivos de desempeo ssmico
que vinculan los niveles de rendimiento de construccin a niveles de
peligro terremoto (adaptado de SEAOC, 1995).
Al determinar los objetivos de desempeo de los riesgos
naturales, la cuestin ms difcil es decidir lo raro (o intenso) debe
ser el evento de diseo.Para el diseo ssmico en los Estados Unidos,
este problema se ha resuelto mediante la adopcin de un mapa
nacional de riesgos ssmicos que define la mxima diana riesgo
Considerado Terremoto (MCE) y la intensidad del temblor asociado a
dicho evento (ASCE, 2010).6.2.1. Tsunami objetivo de rendimientoEn
este documento, el evento de diseo tsunami se denomina el Tsunami
Considerado Mximo (MCT). Desafortunadamente, no hay mapas
nacionales estandarizados disponibles para la definicin de este
peligro. Adems, debido a la complejidad de la amenaza de tsunami,
que debe tener en cuenta las fuentes de tsunamis cercanos y lejanos
y relaciones altamente inciertos entre los acontecimientos del
terremoto y posterior tsunami, a partir de 2011 hay una poltica
firme se ha establecido en el cdigo de la definicin de una
metodologa para el establecimiento de un mximo considerado Tsunami
en un nivel de riesgo consistente. Los mtodos actuales para la
evaluacin de riesgo de tsunami se describen en el Captulo 3.Se
esperara que las estructuras de evacuacin verticales diseados de
acuerdo con las indicaciones que figuran en este documento para
proporcionar un refugio estable cuando se somete a un evento de
diseo tsunami consistente con el Mximo Considerado Tsunami
identificadas para el rea local.En general, el Mximo Considerado
Tsunami ser un evento raro, pero realista, con grandes
consecuencias potenciales, por lo general debe ser tomado como que
tiene un diseo de prevencin de colapso equivalente a un 2% de
probabilidad de ser excedido en un perodo de 50 aos o un promedio
de 2.500 aos perodo de retorno (similar al nivel de probabilidad de
criterios ssmicos). En consonancia con la tendencia general de
rendimiento aceptable para "mximos considerados" cargas, el
rendimiento de las estructuras de evacuacin verticales en este caso
incluira el potencial de dao significativo mientras se mantiene un
refugio fiable y estable por encima de la altura de la inundacin,
aunque la economa de la reparacin frente a sustitucin ser incierto,
dependiendo de las caractersticas especficas de la situacin,
incluida la magnitud del evento real, la interaccin con la
batimetra local y el diseo y la construccin de la instalacin.
6.2.2 Objetivos de Desempeo SsmicoEl objetivo de rentabilidad
para las estructuras de evacuacin verticales sometidos a riesgos
ssmicos debe ser coherente con el de cdigo definido por las
instalaciones esenciales como hospitales, estaciones de polica y
bomberos, y los centros de operaciones de emergencia. Siguiendo el
enfoque prescriptivo en el Cdigo Internacional de Construccin,
estructuras de evacuacin vertical se asignan al Departamento de
Riesgos Categora IV, lo que provoc los requisitos de diseo que
proporcionan mayor rendimiento en relacin a los edificios tpicos de
ocupaciones normales.En el caso concreto de los terremotos generan
un tsunami de origen cercano, el diseo para mejorar el rendimiento
es necesario para asegurar que la estructura es an utilizable para
un tsunami despus de un evento ssmico local. Para obtener un mayor
nivel de confianza en que una estructura de evacuacin vertical ser
lograr un desempeo ssmico mejorada, el diseo desarrollado por las
disposiciones del cdigo prescriptivos puede evaluarse utilizando
tcnicas de diseo ssmico actualmente disponibles basados en el
desempeo y anlisis de verificacin. Utilizando el enfoque en ASCE /
SEI 41-06, el objetivo de rendimiento para las instalaciones
esenciales de cdigos definidos por el rendimiento debe ser Ocupacin
por lo menos inmediata para el Terremoto Base de Diseo (DBE) y el
rendimiento de Seguridad Humana para el Mximo Considerado Terremoto
(MCE).
6.3 Terremoto CargandoLa base recomendada para el diseo ssmico
de estructuras verticales de evacuacin es el Cdigo de Construccin
Internacional, que hace referencia ASCE / SEI 7-10 Cargas de Diseo
Mnimas para Edificios y Otras Estructuras para sus requisitos
ssmicos. Estos requisitos se basan en los NEHRP Recomendado
Provisiones para Regulaciones Ssmicas para Nuevos Edificios y Otras
Estructuras (FEMA, 2004a) y la informacin adicional proporcionada
en el Comentario (FEMA, 2004b). Estructuras de evacuacin verticales
deben ser diseadas usando reglas de categora de riesgo edificios
IV.La base recomendada para la evaluacin ssmica y rehabilitacin de
edificios existentes que se estn considerando para su uso como
estructuras verticales de evacuacin es la Norma 31-03 Ssmica
Evaluacin SEI / ASCE de Edificios Existentes (ASCE, 2003b),
utilizando el objetivo de rentabilidad inmediata ocupacin, y ASCE /
SEI Standard 41-06 Ssmica de Rehabilitacin de Edificios Existentes,
utilizando los objetivos de desempeo especificados en la Seccin
6.2.2.
6.3.1 Los tsunamis Cerca Fuente GeneradosUna estructura de
evacuacin vertical, situada en una regin susceptible a los tsunamis
de origen generado cerca es probable que experimente planta fuerte
agitacin inmediatamente antes del tsunami. Como una facilidad
esencial correctamente diseado, se espera que suficiente capacidad
de reserva sea proporcionado en la estructura para resistir los
posteriores efectos de carga tsunami. La capacidad de reserva de la
estructura, que ser alguna fraccin de la original, necesita ser
evaluado.Se recomienda que la condicin de la estructura despus del
terremoto base de diseo (DBE) se utilice para determinar la
idoneidad para la carga tsunami. Si inadecuada, habra entonces que
el diseo resultante que ser modificado si es necesario para hacer
frente a los efectos del tsunami. Para las reas que estn sujetas a
tsunamis cerca de cdigo generado, esta condicin de carga secuencial
controlar claramente el diseo de la estructura. Para ayudar a
asegurar resistencia y ductilidad adecuada en la estructura para
resistir los efectos de carga tsunami, Categora de Diseo Ssmico D,
tal como se define en ASCE / SEI 7-10, se debe asignar a la
estructura, como mnimo.Tambin se prev una instalacin esencial
adecuadamente diseada para tener un mejor desempeo de los
componentes no estructurales, como techos, paredes, artefactos de
iluminacin, aspersores contra incendios y otros sistemas del
edificio. Para los evacuados se sientan cmodos entrar en una
estructura vertical de evacuacin despus de un terremoto, y que
permanece en la estructura durante las rplicas posibles, es
importante que los daos visibles a ambos componentes estructurales
y no estructurales limitarse. Particular atencin debe centrarse en
los componentes no estructurales en las escaleras, rampas, y las
entradas que dan acceso y la circulacin vertical dentro de la
estructura.
6.3.2 Los tsunamis Lejos Fuente GeneradosAunque una estructura
de evacuacin vertical no es probable que experimente temblores
directamente asociado con un tsunami de gran fuente, diseo ssmico
se debe incluir de forma independiente segn lo dictado por el
riesgo ssmico que est presente en el lugar. Incluso en regiones de
baja sismicidad, sin embargo, se recomienda que Categora de Diseo
Ssmico D se asignar a la estructura, como mnimo, para ayudar a
asegurar una continuidad suficiente, la fuerza y ductilidad para
resistir los efectos de carga tsunami.
6.4 Carga de vientoLa base recomendada para el diseo de viento
de una estructura de evacuacin vertical es el Cdigo de Construccin
Internacional, que hace referencia ASCE / SEI 7-10 Cargas de Diseo
Mnimas para Edificios y otras estructuras para la mayora de sus
necesidades de viento. En muchos lugares afectados por el riesgo de
tsunami, terremoto de carga es probable que gobiernan sobre la
carga del viento, pero esto no es necesariamente cierto para todas
las regiones.En los lugares donde la carga del viento controla el
diseo, el uso de ssmica detalles especiales para componentes
estructurales debe ser considerado. Se recomienda que Categora de
Diseo Ssmico D se asignar a la estructura, como mnimo, para ayudar
a garantizar la fuerza y la ductilidad adecuada para resistir los
efectos de carga tsunami.
6.5. Carga de tsunamiLos siguientes efectos de las cargas de
tsunami deben ser considerados para el diseo de estructuras de
evacuacin verticales: (1) las fuerzas hidrostticas; (2) fuerzas de
flotacin; (3) Las fuerzas hidrodinmicas; (4) Las fuerzas
impulsivas; (5) las fuerzas de impacto de escombros; (6) Las
fuerzas de represamiento de escombros; (7) las fuerzas de
levantamiento; y (8) cargas de gravedad adicional de agua retenida
en los pisos elevados.En este documento, fuerzas de las
olas-rompiendo no se consideran en el diseo de estructuras de
evacuacin verticales. En general, los tsunamis se rompen en alta
mar, y estructuras de evacuacin verticales deben estar situados a
cierta distancia tierra adentro desde la costa. El trmino
"onda-ruptura" se define aqu como un interruptor de tipo de pasada
en la que todo el vuelco del frente de onda. Cuando las olas rompen
en un modo de sumergirse, el frente de onda se convierte casi en
vertical, generando una presin extremadamente alta a travs de una
duracin extremadamente corta. Una vez que una ola de tsunami se ha
roto, se puede considerar como un taladro debido a su muy larga
longitud de onda. Adems justificacin para no considerar fuerzas de
las olas romper se puede encontrar en Yeh (2008).Fuerzas de rotura
del oleaje podran ser crticos para estructuras de evacuacin
verticales situados en la zona de la onda de rotura, que est ms all
del alcance de este documento. Si se determina que una estructura
debe estar ubicado en la zona de ruptura de la ola, ASCE / SEI 7-10
Cargas de Diseo Mnimas para Edificios y Otras Estructuras y el
Manual de Ingeniera de Costas, EM 1110-2-1100, (Centro de
Investigacin en Ingeniera del Ejrcito de EE.UU. Costera, 2008) debe
ser consultado para orientacin adicional sobre fuerzas de las olas
romper.
6.5.1 Supuestos clave para la estimacin de Tsunami Efectos de
CargaEfectos de las cargas de tsunami se determinan utilizando las
siguientes hiptesis clave: Flujos Tsunami consisten en una mezcla
de sedimentos y agua de mar. Los flujos de transporte de sedimentos
en suspensin mayora no superan la concentracin de sedimentos de 5%.
Sobre la base de un supuesto de promediada verticalmente
concentracin en volumen de sedimentos de 5% en agua de mar, la
densidad del fluido de flujo tsunami debe ser tomado como 1,1 veces
la densidad del agua dulce, o s = 1100 kg / m3 = 2,13 slug /
ft3.
Profundidades de flujo tsunami varan considerablemente
dependiendo de las tres dimensiones batimetra y la topografa en el
lugar en cuestin. La Figura 6-2 muestra tres escenarios posibles
donde la topografa podra afectar la relacin entre la elevacin mxima
de tsunami, TE, en un lugar determinado y lo ltimo perodo previo
elevacin interior, R. Para las expresiones de carga se presentan en
este captulo, se supone que la figura 6- 2b se aplica, es decir TE
= R. Estas expresiones pueden ser ajustados si simulaciones
numricas de inundacin tsunami proporcionan estimaciones ms
adecuadas de TE en el punto considerado.
Hay una variabilidad significativa en alturas runup tsunami
locales, basado en la batimetra local y los efectos topogrficos, y
la incertidumbre en las simulaciones numricas de la inundacin del
tsunami. Con base en el criterio emprico de datos de la encuesta de
tsunami pasado, se recomienda que la elevacin de diseo perodo
previo, R, puede tomar como 1,3 veces la mxima elevacin perodo
previo previsto, R*, para envolver la variabilidad potencial en las
estimaciones de modelado. La elevacin de inundacin desde el punto
de vuelta hacia la costa perodo previo sera entonces escalado por
el mismo factor. La Figura 6-3 muestra una prediccin numrica tpica
(Yamazaki et al., 2011) hecho para el 2009 Samoa Tsunami, lo que
demuestra que el factor 1,3 seguridad para la incertidumbre es
realista.Figura 6-2 Tres tipos de inundaciones costeras donde la
elevacin del tsunami (TE) en un sitio de inters podra ser inferior,
igual o mayor que la elevacin mxima perodo previo interior (R)
Figura 6-3 Comparacin entre modelos numricos (lnea azul) y
medicin de campo de carrera (puntos blancos) y elevaciones de flujo
(puntos azules) en el puerto de Pago Pago, Samoa Americana
(Yamazaki et al, 2011).
6.5.2 Fuerzas hidrostticasFuerzas hidrostticas se producen al
estar de pie o agua que se mueve lentamente se encuentra con una
estructura o componente estructural. Esta fuerza acta siempre
perpendicular a la superficie del componente de inters. Es causada
por un desequilibrio de presin debido a una profundidad de agua
diferencial en lados opuestos de una estructura o componente.
Fuerzas hidrostticas pueden no ser relevantes para una estructura
con una (es decir, relativamente corto) amplitud finita, alrededor
de la cual el agua puede fluir y rellenar en todos los lados
rpidamente. Fuerzas hidrostticas son generalmente importantes para
las estructuras largas, tales como rompeolas y diques, o para la
evaluacin de un panel de pared individual cuando el nivel del agua
en un lado difiere sustancialmente del nivel de agua en el otro
lado.Fuerzas hidrostticas y boyantes se deben calcular cuando la
planta baja de un edificio es hermtica, o est suficientemente
aislado y hermtico para evitar o retrasar la intrusin de agua. En
esta situacin, la fuerza hidrosttica debe ser evaluada para paneles
de pared individuales. La fuerza hidrosttica horizontal sobre un
panel de pared se puede calcular utilizando la ecuacin 6.1:
Donde pc es la presin hidrosttica, Aw es el rea mojada del
panel, s es la densidad del fluido incluidos los sedimentos (1.100
kg / m3 = 2,13 slug / ft3), g es la aceleracin de la gravedad, b es
la manga (ancho) de la pared, y Hmax es la altura mxima del agua
por encima de la base de la pared en la ubicacin de la estructura.
Si el panel de pared con la altura hw est totalmente sumergido,
entonces la fuerza hidrosttica horizontal puede escribirse como la
ecuacin 6-2:
Donde Hmax es la diferencia vertical entre el diseo tsunami
elevacin R y la elevacin de la base de la pared en la estructura,
zw, como se muestra en la Ecuacin 6-3:
Donde R* es la elevacin mxima inundacin estimada en la
estructura de un modelo de simulacin numrica detallada, o la
elevacin perodo previo a la penetracin horizontal mxima del tsunami
de mapas de inundacin tsunami disponibles. La elevacin de diseo
perodo previo, R, se toma como 1,3 veces la elevacin runup mximo
previsto, R *. El momento sobre la base de la pared puede ser
evaluada utilizando la lnea de accin de la fuerza resultante
hidrosttica, como se muestra en la Figura 6-4.Figura 6-4
Distribucin de la fuerza hidrosttica y la ubicacin del
resultante.
6.5.3 fuerzas de flotacinFuerzas hidrostticas flotantes o
verticales actuarn verticalmente a travs del centroide del volumen
desplazado en una estructura o componente estructural se somete a
inmersin parcial o total. La fuerza de empuje total es igual al
peso del agua desplazada. Fuerzas de empuje sobre los componentes
deben ser resistidos por el peso de la componente y cualquier
fuerzas opuestas que resisten flotacin. Fuerzas boyantes son una
preocupacin para las estructuras que tienen poca resistencia a las
fuerzas hacia arriba (por ejemplo, edificios de estructura de
madera ligera, stanos, tanques vacos situados por encima o por
debajo del suelo, piscinas, componentes diseados teniendo en cuenta
slo las cargas de gravedad).Para una estructura estanca al agua, la
fuerza de flotacin total viene dada por la Ecuacin 6-4:
Donde s es la densidad del fluido incluidos los sedimentos
(1.100 kg / m3 = 2,13 slug / ft3), y V es el volumen de agua
desplazada por el edificio, es decir, el volumen por debajo del
nivel de hmax segn lo determinado por la ecuacin 6-3. Fuerzas de
flotacin en un edificio en general se muestran en la Figura 6-5. Si
hay insuficiente de peso edificio para resistir las fuerzas
boyantes, las pilas de tensin se pueden usar para aumentar la
resistencia a la flotacin, pero la reduccin en la friccin lado del
pelo debido a la anticipada recorren alrededor de las partes
superiores de las pilas deben ser considerados.Figura 6-5 fuerzas
boyantes en un edificio en general con niveles estanca bajas.
6.5.4 fuerzas hidrodinmicasCuando el agua fluye alrededor de una
estructura, las fuerzas hidrodinmicas se aplican a la estructura
como un todo y a los componentes estructurales individuales. Estas
fuerzas son inducidas por el flujo de agua en movimiento a moderada
a alta velocidad, y son una funcin de la densidad del fluido, la
velocidad de flujo y la estructura de la geometra. Tambin conocido
como las fuerzas de arrastre, que son una combinacin de las fuerzas
laterales causadas por las fuerzas de presin de la masa de agua en
movimiento y las fuerzas de friccin genera como el agua fluye
alrededor de la estructura o componente.Fuerzas hidrodinmicas
pueden calcularse utilizando la ecuacin 6.5:
Donde s es la densidad del fluido incluidos los sedimentos (1100
kg / m3 = 2,13 slug / ft3), Cd es el coeficiente de arrastre, B es
la anchura de la estructura en el plano normal a la direccin de
flujo (es decir, la amplitud en la direccin paralelo a la orilla),
h es la profundidad de flujo, y u es la velocidad de flujo en la
ubicacin de la estructura. Para las fuerzas sobre los componentes,
B se toma como la anchura del componente. El coeficiente de
arrastre puede ser conservadora toma como Cd = 2.0; el valor real
es forma, orientacin, y tamao dependiente. La fuerza hidrodinmica
resultante se aplica aproximadamente en el centro de gravedad de la
superficie mojada del componente, como se muestra en la Figura
6-6.
El hu2 combinacin representa el flujo del impulso por unidad de
masa por unidad de anchura. Tenga en cuenta que (hu2)Max no igual
hmaxu2max. La profundidad mxima de flujo, Hmax, y la velocidad
mxima de flujo, Umax, en un sitio particular no pueden ocurrir al
mismo tiempo. Las fuerzas hidrodinmicas deben basarse en de
parmetros (hu2) Max, que es el flujo de momento mximo por unidad de
masa por unidad de anchura que ocurren en el lugar, en cualquier
momento durante el tsunami.El valor mximo de (hu2) se puede obtener
mediante la ejecucin de un modelo de simulacin numrica detallada o
la adquisicin de datos de simulacin existentes. El modelo numrico
en la zona perodo previo se debe ejecutar con un tamao de malla muy
fina para asegurar la precisin adecuada en la prediccin de
hu2.Cuando los datos numricos de simulacin no estn disponibles, el
valor (hu2)mx se pueden estimar ms o menos basado en la informacin
del mapa de inundacin, utilizando la ecuacin 6.6:
Donde g es la aceleracin debida a la gravedad, R es la elevacin
de diseo runup tomado como 1,3 veces la mxima elevacin perodo
previo, R*, y z es la elevacin del terreno en la base de la
estructura. Para utilizar esta frmula, el nivel de referencia del
mar debe ser coherente con la utilizada en los mapas de
inundacin.La base de la Ecuacin 6-6 se describe en el Apndice E.
Aunque esta solucin analtica clsica se basa en la teora
unidimensional aguas poco profundas no lineal para una playa
uniformemente inclinada, sin variacin topogrfica lateral y no hay
friccin, el valor mximo de (hu2) obtenido a partir de la Ecuacin
6-6 se puede utilizar para: (1) el diseo preliminar; (2) diseo
aproximado en ausencia de otra informacin de modelado; y (3)
evaluar la razonabilidad de los resultados numricos de simulacin.R*
y Z pueden obtenerse de mapas de inundacin tsunami. Debido a las
incertidumbres en el modelado de la inundacin del tsunami, se
recomienda que numricamente los valores de (hu2) predijo deben
compararse con los valores calculados mediante la ecuacin 6-6 para
determinar la razonabilidad.
6.5.5 Fuerzas impulsivasFuerzas impulsivas son causadas por el
borde delantero de una oleada de agua impactando una estructura.
Ramsden (1993) realiz experimentos exhaustivos sobre las fuerzas
impulsivas. Los datos de laboratorio no muestran ninguna fuerza
significativa del impacto inicial (fuerza de impulso) en seco lecho
de subidas de tensin, sino un "exceso" en vigor se observ en los
orificios que se producen cuando el sitio se inunda inicialmente.
El sobrepaso mximo es de aproximadamente 1,5 veces la fuerza
hidrodinmica posterior, de acuerdo con algunos, pero no todos, de
los datos de laboratorio independientes obtenidos por Arnason
(2005). Un anlisis ms detallado de las condiciones para la aparicin
de este efecto y vdeo de alta velocidad de casos de prueba
similares sugiere que se produce cuando la profundidad oleada de
oponerse anchura es pequeo, as que una cantidad adicional
transitoria de "estancada" la profundidad del agua se acumula en el
lado delantero del objeto antes de ser finalmente aliviados por que
fluye alrededor de los lados. Dado que el impulso de impacto
aumenta con el golpe repentino de la parte frontal escarpada de un
taladro (Yeh, 2007), la falta de rebasamiento de aumento seco-cama
se puede atribuir a la pendiente relativamente suave del perfil de
frente de la superficie del agua. Si la zona perodo previo est
inundada por una ola de tsunami antes, las olas posteriores podran
afectar edificios en forma de un taladro.Para conservadurismo y
especialmente para elementos de pared estructurales de anchura
significativa se recomienda que las fuerzas impulsivas tomarse como
1,5 veces la fuerza hidrodinmica, como se muestra en la Ecuacin
6-7:
Para conservadurismo y especialmente para elementos de pared
estructurales de anchura significativa se recomienda que las
fuerzas impulsivas tomarse como 1,5 veces la fuerza hidrodinmica,
como se muestra en la Ecuacin 6-7:Figura 6-7 fuerzas impulsivas y
resistencia hidrodinmica en los componentes de un edificio sometido
a inundaciones por un agujero tsunami.
6.5.6 Fuerzas del impacto de desechos flotantesLa fuerza de
impacto de los escombros transmitidos por el agua (por ejemplo,
trozos de madera, madera de construccin, barcos, contenedores de
transporte, automviles, edificios flotantes) puede ser causa de
daos en edificios. Desafortunadamente, es difcil estimar con
precisin esta fuerza.Informacin bsica sobre el desarrollo del
clculo de la fuerza de impacto recomendado figura en el Apndice D.
La fuerza de impacto de desechos puede estimarse utilizando la
ecuacin 8.6, que es una forma generalizada ms directa de la ASCE 7
Captulo 5 ecuacin para los impactos de desechos durante
inundaciones fluviales , sin los factores de reduccin para
orientacin aleatoria:
Donde1,3 es el coeficiente de Importancia para las estructuras
Categora de Riesgo IV que se especifica por ASCE 7 Captulo 5 para
los impactos de desechos, umax es la velocidad de flujo mxima
llevar los escombros en el lugar (los escombros una hiptesis
conservadora, que se mueve a la misma velocidad que el flujo ),
excepto para los residuos de rodadura a lo largo de la parte
inferior donde la velocidad se puede reducir en un 50%, c es un
coeficiente de masa hidrodinmica que representa el efecto del
fluido en movimiento con los restos (ver Tabla 6-1). Este
coeficiente depende del tamao, la forma y orientacin del objeto con
respecto a la direccin de flujo. Tenga en cuenta que ya no
representa el agregado de masas trmino tradicional derivado de la
hidrodinmica de flujos potenciales (vase el Apndice D).k es la neta
efectiva la rigidez de los escombros impactar y elemento
estructural afectado (s) deformarse con el impacto (es decir, 1/k =
1/ks + 1/kd) combinado. En esta ecuacin, la rigidez neta se utiliza
para incorporar implcitamente el tiempo de impacto para detener los
escombros. Si el impacto es lo suficientemente grande como para
provocar un comportamiento inelstico en la estructura, esto debe
ser considerado en la determinacin de la rigidez efectiva.md es la
masa de los escombros.A diferencia de otras fuerzas, fuerzas de
impacto se supone que actuar localmente en un solo miembro de la
estructura a la elevacin de la superficie del agua, como se muestra
en la Figura 6-8. La probabilidad de que dos o ms ataques
simultneos de escombros se supone que es lo suficientemente baja
que puede ser ignorada.
Las fuerzas de impacto de escombros deben ser evaluados teniendo
en cuenta la ubicacin de la estructura de evacuacin vertical y
escombros potencial en el rea circundante. Por ejemplo, es probable
que los residuos flotantes consistira principalmente de madera a la
deriva, los registros y los pilotes del muelle para la mayora de
las ciudades costeras, mientras que para algunas grandes zonas
portuarias, los escombros podra ser el envo de contenedores.
Lugares cerca de puertos deportivos o puertos pesqueros deben
considerar el posible impacto de los barcos que rompen sus
amarras.El uso de la Ecuacin 6.8 requiere la masa, coeficiente de
masa hidrodinmica, y las propiedades de rigidez de los escombros.
Los valores aproximados de md, c, y kd de escombros al agua comn se
enumeran en la Tabla 6-1. La masa de los contenidos en los
contenedores de transporte slo debe incluirse si estn unidos
rgidamente al contenedor para evitar el deslizamiento durante el
impacto. Valores de rigidez de los contenedores de transporte
estndar de 20 pies se determinaron utilizando la rigidez secante
correspondiente al desplazamiento de 25 mm para los recipientes
modelados numricamente (Peterson y Naito, 2012). Los valores de los
contenedores de transporte pesado de 20 pies se incrementaron en la
proporcin de peso del recipiente, mientras que los de los
contenedores de 40 pies se ajustaron en base a las diferencias en
la elaboracin de propiedades de la seccin. Masa y rigidez
propiedades para otros tipos de desechos deben ser derivados o
estimados como parte del proceso de diseo.
Tabla 6-1 masa y rigidez de algunos escombros flotantes a base
de aguaTipo de EscombrosMasa (md) en kgHidrodinmica Coeficiente
masa. (c)Rigidez escombros(kd) en N / m
Madera o registro de madera orientado longitudinalmente45002.4 x
106 *
20 pies contenedor estndar orientado longitudinalmente2200
(vaco)0.385 x106 **
20 pies contenedor estndar transversal orientado a fluir2200
(vaco)180 x106 **
20 pies contenedor de transporte pesado orientada
longitudinalmente2400 (vaco)0.393 x106 **
20 pies contenedor de transporte pesado transversal orientado a
fluir2400 (vaco)187 x106 **
40 pies contenedor estndar orientado longitudinalmente3800
(vaco)0.260 x106
40 pies contenedor estndar transversal orientado a fluir3800
(vaco)140 x106
* Haehnal y Daly, 2002; ** Peterson y Naito, 2012La magnitud de
la fuerza de impacto de desechos depende de la masa y la velocidad.
Escombros menor (ms clara) que requieren poco o ningn proyecto para
flotar puede viajar a velocidades ms altas que los desechos ms
grandes (ms pesado) que requieren profundidades mucho mayores a
flotar. El uso de la velocidad mxima de flujo sin tener en cuenta
la profundidad requerida para flotar desechos grandes sera
innecesariamente conservador. El umax velocidad de flujo mxima
adecuada para una profundidad de flujo dado puede obtenerse
mediante la ejecucin de un modelo de simulacin numrica detallada o
mediante la adquisicin de datos de simulacin existentes. Se
observa, sin embargo, que las predicciones numricas de las
velocidades de flujo son menos precisas que las predicciones de
profundidades de inundacin, y el tamao de la cuadrcula para
simulaciones numricas en la zona perodo previo deben ser muy bien
el fin de obtener suficiente precisin en las predicciones de
velocidad. Debido a la incertidumbre involucrado en incluso
simulaciones numricas exactas '', se sugiere que un margen de
seguridad se aplica a la velocidad de flujo computarizada,
dependiendo del nivel de confianza en las simulaciones de modelos
numricos.Cuando un modelo de simulacin numrica adecuada no est
disponible, la velocidad de la corriente mxima de carga de madera o
un tronco de madera (esencialmente sin proyecto) puede estimarse
utilizando la solucin analtica para runup del tsunami en una playa
en pendiente uniforme sin variacin topogrfica lateral, dada por la
ecuacin 6 -9:
Donde g es la aceleracin de la gravedad, R es la altura perodo
previo diseo que es 1,3 veces la elevacin del terreno R * en la
mxima penetracin del tsunami, y z es la elevacin del terreno en la
estructura (el dato debe estar en el nivel del mar). Informacin
bsica sobre el desarrollo de esta ecuacin se proporciona en el
Apndice E.Para un contenedor de transporte u otros residuos gran
similar con calado d, la relacin del proyecto de d a la altura
mxima perodo previo R puede ser calculado, y la figura 6-9 se puede
utilizar para estimar la velocidad mxima de flujo. Proyecto d puede
estimarse utilizando la ecuacin 10.06:
Donde W es el peso de los escombros, s es la densidad del fluido
incluidos los sedimentos (1.100 kg / m3 = 2,13 slug / ft3), g es la
aceleracin debida a la gravedad, y Af es el rea de la seccin
transversal paralela a la superficie del agua tal que el producto
dx Af representa el volumen de agua desplazado por los
escombros.Figura 6-9 velocidad de flujo mximo de la profundidad, d,
en la elevacin del terreno, z, y la elevacin mxima perodo previo,
R. La curva inferior representa el lmite inferior de la velocidad
mxima de flujo.
Sobre la base de la curva apropiada para d / R, y la relacin
entre la elevacin de la estructura en relacin con la elevacin de
diseo perodo previo (z / R), la Figura 6-9 proporcionar una
estimacin de la velocidad mxima de flujo. Se debe entender que la
figura 6-9 se basa en una solucin analtica vlida slo para el flujo
en la proximidad de la punta perodo previo en una playa de
pendiente uniforme, sin variacin topogrfica lateral, y no hay
friccin. Valores calculados pueden diferir de las velocidades
reales, y la evaluacin de ingeniera adicional y el juicio deben ser
considerados. Informacin bsica sobre el desarrollo de la figura 6-9
se proporciona en el Apndice E.Impactos de Vehculos flotante. El
impacto de los vehculos se ha estudiado y codificado para el caso
de los vehculos que impactan las barreras de seguridad en las
estructuras de estacionamiento. Los vehculos estn diseados para
resistir impactos con deformacin inelstica significativa con el fin
de reducir las fuerzas experimentadas por los pasajeros. Se
recomienda que la fuerza de cdigo prescriptiva de 6000 libras.
Utilizado para las barreras de seguridad en las estructuras de
estacionamiento utilizarse para considerar este efecto en los
miembros estructurales sumergidos durante el tsunami (ASCE 7,
2010). Alternativamente, un enfoque de trabajo-energa similar a la
descrita en el Apndice D se puede utilizar.6.5.7 La construccin de
represas de residuos acumulados a base de aguaEl efecto de presa
causada por la acumulacin de los desechos a base de agua puede ser
tratada como una fuerza hidrodinmica mejorada por la amplitud de la
presa de los desechos contra la cara delantera de la estructura.
Ecuacin 6-11 es una modificacin de la Ecuacin 6-5 para incluir la
amplitud de la presa de residuos:
Donde s es la densidad del fluido incluidos los sedimentos
(1.100 kg / m3 = 2,13 slug / ft3), Cd es el coeficiente de
arrastre, Bd es la amplitud de la presa de escombros, h es la
profundidad de flujo, y u es la velocidad del flujo en el lugar de
la estructura. Se recomienda que el coeficiente de arrastre tomarse
como Cd = 2,0.El flujo mximo impulso por unidad de anchura (hu2)mx
debe obtenerse mediante la ejecucin de un modelo de simulacin
numrica detallada o la adquisicin de datos de simulacin existentes.
Si no hay resultados numricos de simulacin estn disponibles, una
estimacin de (hu2)mx se puede determinar utilizando la ecuacin
6-6.Desde represamiento escombros representa una acumulacin de los
desechos a travs del marco estructural, la fuerza total
represamiento escombros probable ser resistido por un nmero de
componentes estructurales, dependiendo de las dimensiones de
enmarcado y el tamao de la presa de residuos. La fuerza de
represamiento escombros, Fdm, se debe suponer para actuar como una
carga distribuida uniformemente sobre la extensin de la presa
escombros. Se debe asignar a cada componente estructural resistir
por una anchura afluente apropiada, y se distribuye uniformemente
sobre la altura sumergida de cada componente resistir. El ancho
mnimo presa escombros recomendado es el ms grande de Bd = 40 pies
(o 12 m), lo que representa un contenedor de transporte hacia los
lados, o un ancho de baha estructural completa. Los efectos de
represamiento escombros deben ser evaluados en varios lugares de la
estructura para determinar la ubicacin ms crtico. Adems, se ha
observado que los contenidos internos de construccin pueden generar
residuos represado contra la pared exterior acumulada. La pared
exterior puede haber fallado parcialmente para permitir el flujo de
agua, pero montantes estructurales y travesaos puede ser capaz de
mantener el contenido en, por lo tanto la generacin de fuerzas de
arrastre hidrodinmico en los escombros interna capturado como el
agua fluye a travs de la estructura. En consecuencia, una baha
estructural completa de la presa de escombros es el ancho mnimo
recomendado.6.5.8. Fuerzas de levantamiento de Pisos
ElevadosFuerzas de levantamiento se aplicarn a niveles de piso de
un edificio que se sumergida por la inundacin del tsunami. Adems
del diseo estndar para cargas de gravedad, estas plantas tambin
deben ser diseadas para resistir el levantamiento debido a la
flotabilidad y fuerzas hidrodinmicas. Al calcular las fuerzas de
flotacin en una losa de piso, se debe prestar atencin a la
posibilidad de una mayor flotabilidad debido al volumen adicional
de agua desplazada por el aire atrapado debajo del sistema de
estructura del piso. Adems, las paredes exteriores a nivel de
planta alta excluirn agua hasta que su resistencia lateral es
superada por la presin hidrosttica aplicada. Esto puede aumentar
significativamente el volumen desplazado de contribuir agua a la
flotabilidad, como se muestra en la figura 6-10.La fuerza de
flotacin ascendente total ejercida sobre un sistema de suelo se
puede estimar utilizando la ecuacin 06-12:
Donde s es la densidad del fluido incluidos los sedimentos
(1.100 kg / m3 = 2,13 slug / ft3), g es la aceleracin debida a la
gravedad, Af es el rea del componente panel de suelo o estructura
del piso, y hb es la altura del agua desplazada por el suelo
(incluyendo aire potencialmente atrapado). El valor de hmax indica
en la figura 6-10 se determinar mediante la ecuacin 6-3.La fuerza
de empuje hacia arriba por unidad de rea ejercida para el sistema
de suelo puede estimarse utilizando la ecuacin 6-13:
Figura 6-10 Un bosquejo definicin de fuerza de flotacin
ascendente ejercida sobre un piso elevado.
Fuerzas hidrodinmicas tambin pueden actuar verticalmente sobre
las losas de piso. Durante la inundacin rpida, aumento de agua se
aplicar elevacin al forjado de componentes estructurales
horizontales, aadiendo a la flotacin ascendente. La presencia de
paredes estructurales y columnas en un edificio se obstruya el
flujo tsunami que pasa a travs de la construccin, y los
experimentos recientes han demostrado que esto puede dar lugar a
fuerzas de levantamiento significativos sobre la losa del piso
inmediatamente delante de la obstruccin. Se recomienda que el diseo
estructural del edificio se ha diseado para minimizar la obstruccin
del flujo tsunami travs de los niveles inferiores del
edificio.Hasta ms resultados de la investigacin estn disponibles,
la fuerza de levantamiento total del sistema de suelo se puede
estimar utilizando la ecuacin 6-14:
donde Cu es un coeficiente (tomado como 3.0), s es la densidad
del fluido incluidos los sedimentos (1.100 kg / m3 = 2,13 slug/
ft3), Af es el rea del componente panel de suelo o estructura del
piso, y UV es la estima verticales velocidad o subir el agua tasa
(adaptado del American Petroleum Institute, 1993).La elevacin
hidrodinmica por unidad de superficie puede determinarse a partir
de la Ecuacin 6-15:
A menos que se realiza un estudio hidrodinmico detallado, el
valor de uv para la condicin de la pendiente del terreno debajo del
edificio se puede estimar utilizando la Ecuacin 6-16:
donde u es la velocidad de flujo horizontal correspondiente a
una profundidad de agua, HS igual a la elevacin del intrads del
sistema de piso, y es la inclinacin de grado en el sitio, como se
muestra en la figura 6-10. Usando la velocidad mxima de flujo
horizontal, Umax, en la Ecuacin 6-15 sera innecesariamente
conservador ya que no puede corresponder a una profundidad de flujo
igual a la elevacin de sofito piso. La velocidad horizontal mxima u
en la ecuacin 6-16 tambin se puede estimar usando la Figura 6-9
mediante la sustitucin de d/R con hs/ R.6.5.9 adicional carga de
agua retenida en los pisos elevadosDurante la disminucin de agua,
el agua retenida en la parte superior de los pisos elevados, como
se muestra en la Figura 6-11, se aplicarn las cargas de gravedad
adicionales que pueden superar las cargas para las que el sistema
de piso fue diseado originalmente. La profundidad del agua
retenida, hr, depender de la profundidad mxima de inundacin en el
sitio, Hmax, y la fuerza lateral del sistema de pared en el piso
elevado. Debe suponerse que el sistema de la pared exterior se ver
comprometido en algn momento para que el agua inundar niveles de
suelo sumergido. Debido a la rpida tasa de disposicin del crdito,
es probable que gran parte de esta agua se mantenga en los niveles
superiores (al menos temporalmente) con resultados significativos
carga de gravedad adicional en el sistema de piso. El potencial de
carga mxima a la baja por unidad de rea, fr, se puede estimar
utilizando la ecuacin 6-17:
Donde s es la densidad del fluido incluidos los sedimentos
(1.100 kg / m3 = 2,13 slug / ft3), g es la aceleracin debida a la
gravedad, y h es la profundidad mxima potencial del agua retenida
en el suelo elevado determina utilizando la ecuacin 6-18:
Donde Hmax es el nivel mximo de inundacin predicho en el sitio,
h1 es la elevacin del suelo por encima del nivel, y hbw es la
profundidad del agua mximo que se puede retener antes de la falla
de una parte importante de la pared debido a la presin hidrosttica
interna del fluido retenido.Para los pisos elevados sin paredes
(como una estructura de estacionamiento con barreras de proteccin
abiertos) el agua puede permanecer en los pisos elevados hasta que
haya tenido tiempo para drenar la estructura. Los sistemas de
drenaje deben ser proporcionados para asegurar que el peso del agua
retenida no exceda de la carga en vivo para que el suelo est
diseado si el piso es necesario para la estabilidad
estructural.
6.6 Combinacin de Fuerzas TsunamiNo todos los efectos de carga
de tsunami se realizarn simultneamente, ni van todo afectar a un
componente estructural particular al mismo tiempo. Esta seccin
describe combinaciones de fuerzas de tsunami que se deben
considerar para la estructura general y para los componentes
estructurales individuales. Otras combinaciones potenciales deben
ser consideradas como sea necesario, basado en la ubicacin
particular, el sistema estructural, y el diseo de la estructura
bajo consideracin.6.6.1 combinaciones de fuerza del tsunami sobre
la estructura general Tsunami fuerzas se combinan en la estructura
general de la siguiente manera: Elevar debido a la flotabilidad,
Fb, y la elevacin hidrodinmica, Fu, tienen el efecto de reducir el
peso muerto total de una estructura, que puede afectar la
resistencia de vuelco. La flotabilidad y la elevacin hidrodinmica
apropiada para el nivel de inundacin de diseo se deben considerar
en todas las combinaciones de carga. Fuerzas impulsivas, Fs, un
montn de muy corta duracin causada por el borde delantero de una
oleada de agua que incide sobre una estructura de tipo tabique.
Como el aumento pasa a travs de una estructura, las fuerzas
impulsivas se aplican secuencialmente a todos los componentes
estructurales, pero no al mismo tiempo. Una vez que el borde
delantero de la oleada ha pasado un componente estructural, que
dejar de experimentar la fuerza impulsiva, sino ms bien una fuerza
de arrastre hidrodinmico sostenido, Fd. La fuerza hidrodinmica
horizontal total en una estructura ser, pues, una combinacin de
fuerzas impulsivas de los miembros en la vanguardia de la oleada, y
las fuerzas de arrastre en todos los miembros previamente
sumergidos detrs del borde de ataque. Figura 6-12 muestra cmo esta
combinacin se aplicara a un edificio con varias columnas y muros de
corte. La carga lateral peor de los casos es probable que se
produzca cuando el borde delantero de la oleada totalmente impactos
ms cerrada seccin del edificio. Las fuerzas de impacto de
escombros, FI, son cargas de corta duracin debido a impacto de
grandes objetos flotantes con componentes estructurales
individuales. Desde grandes objetos flotantes no son llevadas por
el borde delantero de la oleada, el efecto del impacto de los
escombros se combina con las fuerzas de arrastre hidrodinmico, Fd,
pero no las fuerzas impulsivas, Fs. Aunque muchos objetos flotantes
pueden afectar un edificio durante un evento de tsunami, la
probabilidad de que dos o ms impactos que ocurren simultneamente se
considera pequea. Por lo tanto, slo un impacto debe considerarse
que ocurrir en cualquier punto en el tiempo. Tanto el componente
estructural individual y la estructura general deben estar diseados
para resistir la fuerza de impacto en combinacin con todas las
otras cargas (excepto fuerzas impulsivas). Represamiento escombros
tiene el efecto de aumentar el rea expuesta para la carga
hidrodinmica. La fuerza de represamiento escombros, Fdm, debe ser
considerado para actuar en el lugar ms perjudicial en una
estructura mientras que las fuerzas hidrodinmicas actan sobre todos
los dems componentes de la estructura. La figura 6-13 muestra la
ubicacin de la presa de escombros tpicos que podran ser
considerados en conjunto con las fuerzas de arrastre sobre el resto
de componentes estructurales sumergidas. Es conservador ignorar
cualquier efecto de proteccin proporcionado por la presa de
residuos para los componentes aguas abajo de la presa.
Paredes desprendibles no son parte del soporte estructural del
edificio, y se pretende, a travs del diseo y la construccin, a
fallar bajo carga lateral especfico. Si muros de relleno de bajo
nivel estn diseados como paredes desprendibles, la carga lateral
mxima ser la carga a la que las paredes se "fracaso", y la
estructura general, as como los componentes estructurales de
soporte de estas paredes, deben estar diseados para resistir este
fracaso carga. Orientacin sobre el diseo de las paredes rompibles
se proporciona en el Captulo 7. Diseo de sistemas de piso para
soportar los efectos de potencial de agua retenida, Fr, se pueden
realizar independientemente de la carga lateral sobre la
estructura.
6.6.2 Tsunami Force Combinations on Individual ComponentsTsunami
fuerzas se combinan en los componentes estructurales individuales
(por ejemplo, columnas, paredes y vigas), como sigue: Fuerza
impulsiva, Fs, aplicable a pared y los elementos estructurales
muelle debido a la vanguardia de la perforacin tsunami, para una
mxima hu2. Fuerza hidrodinmica arrastre, Fd, adems de impacto de
desechos, gratuita, en el lugar ms crtico en el miembro, para una
mxima hu2. Represamiento de escombros, Fdm, debido a un ancho mnimo
baha escombros presa de 40 pies de ancho o estructural causando la
peor carga posible en el miembro, para una mxima hu2. La presin
hidrosttica, Fh, en las paredes que encierran reas estancas de una
estructura, para obtener la mxima h.Para el levantamiento de
componentes forjados, las siguientes combinaciones de fuerzas de
tsunami deben ser considerados: Flotabilidad, Fb, de componentes
forjados sumergidos incluyendo los efectos del aire atrapado y
vigas invertidas o paredes, para una mxima h. Elevacin
hidrodinmica, Fu, debido a las aguas de inundacin aumentando
rpidamente, por la velocidad de flujo a una profundidad igual a la
de sofito del sistema de piso, hs. Caso Mxima elevacin: La mayor de
las cargas hacia arriba junto con el 90% de carga muerta y cero
carga viva sobre el sistema de piso, para el diseo contra el
fracaso levantamiento de losas, vigas y conexiones.Para carga a la
baja sobre los componentes de enmarcado piso debido a agua
retenida, la siguiente combinacin de fuerza se debe considerar:
Carga hacia abajo debido al agua retenida por las paredes
exteriores, fr, en combinacin con el 100% de carga muerta.6.7
Combinaciones de cargasLas combinaciones de carga que se presentan
en este documento se basan en las orientaciones dadas en el
Comentario de ASCE / SEI 7-10 Cargas de Diseo Mnimas para Edificios
y Otras Estructuras (ASCE, 2010), pero se modifican de los
utilizados en la Seccin 2.5, Combinaciones de Carga para Eventos
Extraordinarios, de ASCE / SEI estndar 7-10. La modificacin se basa
en la presuncin de que slo las reas de suelo del refugio sern
ocupadas durante un evento de tsunami. Ellos han sido revisados en
el desarrollo de este documento, pero no se han estudiado
extensivamente. No se deben considerar, adems de todas las dems
combinaciones de carga que requiere el cdigo de construccin vigente
en ese momento, y Seccin 2 del ASCE / SEI 7-10.
