Para un edificio, ¿la cizalla de la base debe ser más o menos?

Version corta:
El cizallamiento base depende directamente de la aceleración sísmica de entrada, por lo que si no se espera que una estructura esté sujeta a fuerzas sísmicas altas, su cizallamiento base de diseño sería bajo, ¡lo cual es bueno!
Pero usted, el ingeniero, no tiene control sobre el corte de la base de diseño. ¡Sea lo que sea, uno debe diseñarlo o arriesgarse a una falla estructural!

Versión TL DR:
Requisitos previos: un poco de tiempo libre, conocimiento básico del análisis estructural de matrices

Comencemos por lo básico.
Rahul Verma ha explicado excelentemente el concepto de cizallamiento de base. Recapitulando y construyendo,

1) ¿Qué es el corte de base?
Como dice Rahul Verma, el término “Base Shear” no es más que una estimación de la carga horizontal total que actúa sobre la estructura en un marco de tiempo “estático” (en lugar de tratar con las distribuciones de carga que varían en el tiempo real que ocurren durante la actividad sísmica).

2) ¿Cómo se calcula el corte de base
Versión del aula:
1) Resolver la ecuación clásica de movimiento
mu ” + cu ‘+ ku = m Ug’ ‘
y llegar al desplazamiento máximo “Umax”
2) Multiplique Umax con Rigidez (K) para llegar a las fuerzas -> F = Ku
3) Suma fuerzas para obtener cizalla base (Cizalla base = F1 + F2 + F3 … de la matriz F)

Refiriéndose a la figura en la respuesta de Rahul Verma, el cizallamiento de la base no es más que la suma de las fuerzas de los pisos (F1 + F2 + F3 = cizallamiento de la base).

Nota: NO queremos resolver la ecuación de movimiento
mu ” + cu ‘+ ku = P (t)
para cada modo de vibración,
para todas y cada una de las estructuras y
para todos y cada uno de los terremotos!

Tiene que haber una manera más simple !!!!

Realidad:
Sin preocupaciones ! Casi todos los códigos ya han hecho nuestra tarea por nosotros y tienen hermosas fórmulas / gráficos que muestran los espectros de respuesta para diferentes estructuras bajo diferentes condiciones y para propósitos de diseño , calcular el corte de la base de diseño es un proceso bastante rápido y directo. (Para teoría, hay muchos libros (Ej .: Anil K Chopra) o videos (Ej .: NPTEL :: Ingeniería Civil) disponibles)

Entonces, sin resolver ninguna ecuación de movimiento, ¡tenemos una aproximación aproximada de la cizalladura de la base final!

3) ¿Qué hacer con la base cortada calculada ????
Así que ahora sé que mi estructura tendría una cantidad X de cizalladura de base para diseñar, pero todo lo que sé son las secciones transversales de mi elemento estructural y necesito una “P” y una “M” para verificar la capacidad de la sección.

Para eso, una vez que tenga la cizalla base, la toma y la distribuye en diferentes pisos (Cizalla base = F1 + F2 + F3 + F4 … hasta el techo) siguiendo ciertos patrones (uniforme / triangular / primer modo, etc.)

4) ¿Es segura mi estructura?
Una vez que tenga el conjunto de fuerzas de piso, haga un modelo estático de la estructura, aplique esas cargas como cargas EQ y bajo combinaciones de carga relevantes (DL + LL + EQL), verifique las capacidades de los miembros. Ahora ya sabe si la estructura está diseñada adecuadamente para la resistencia sísmica, o no.

5) OK, ¿entonces el corte de la base debe ser alto o bajo?!?!?!?!?
Para responder a su pregunta, con referencia a lo anterior,

Se espera que los desplazamientos y las fuerzas de los pisos sean los mismos, ya sea que resuelva la ecuación de movimiento o encuentre la cizalladura de la base utilizando métodos de atajo (códigos) y los use para encontrar desplazamientos y fuerzas de los pisos.
Por lo tanto, la cizalladura de la base es solo el equivalente estático de la aceleración dinámica del suelo.

Si una estructura es rígida (K alta), entonces también se desplazará menos (U baja), pero si una estructura es flexible (K baja), se desplazará mucho más (U alta) dando como resultado más o menos la misma cantidad de cizallamiento de base = K * U.

Entonces,
No importa si su estructura tiene cizalladura de base baja o alta. Lo que importa es, ¿puede su estructura soportarlo o no?

Cizalla Base
El corte de base es una estimación de la fuerza lateral máxima esperada que ocurrirá debido al movimiento sísmico del suelo en la base de una estructura. Los cálculos de cizalla base ( V ) dependen de:

• condiciones del suelo en el sitio
• proximidad a posibles fuentes de actividad sísmica (como fallas geológicas)
• probabilidad de movimiento sísmico significativo del suelo
• El nivel de ductilidad y sobretensión asociado con varias configuraciones estructurales y el peso total de la estructura.
• El período fundamental (natural) de vibración de la estructura cuando se somete a una carga dinámica

@http: //www.arch.virginia.edu/~km…

@ Calculadora de corte de base sísmica