Necesidad de revisión de cargas y factores parciales de la NSR-10 para el diseño de estructuras sometidas a acciones de viento

Need for Review of the Loads and Partial Safety Factors of the NSR-10 for the Design of Structures To Withstand Wind Effects

Este artículo expone la necesidad de adelantar la revisión de los factores parciales, así como de los valores de velocidad de diseño para las cargas de viento provistos por la NSR-10. Empleando métodos de confiabilidad y la información disponible sobre la velocidad del viento en Colombia se demuestra que los diseños que se obtienen al emplear los factores parciales y el mapa de amenaza eólica prescritos por la NSR-10 carecen de uniformidad en su nivel de seguridad (índice de confiabilidad). También se prueba que no es posible determinar un factor parcial $\gamma w$​ para la carga de viento que al ser usado junto con el mapa eólico de la normativa actual garantice uniformidad en la seguridad de las estructuras. Además de esto, se exponen argumentos técnicos y socioeconómicos a favor de una revisión conjunta de las velocidades y factores parciales que considere las características eólicas y la realidad colombiana y que conduzca al reajuste de estos valores.

1 INTRODUCCIÓN

Los códigos de diseño estructural deben proporcionar tres elementos fundamentales: 1. Valores nominales de cargas para el diseño, 2. Metodologías para el avalúo y análisis de los efectos de las solicitudes sobre las estructuras y 3. Metodologías para el diseño de elementos estructurales. Para el caso del avalúo de las cargas de viento propuesto por la NSR-10, los valores nominales para las velocidades de diseño fueron tomados del prefacio la NSR-98 [1], magnitudes establecidas a partir de estudios adelantados por Consultoría Colombiana Ltda [2] y Fedestructuras [3] en 1987.

Al momento de su publicación, la NSR-10 estableció como metodologías para el análisis y diseño de estructuras sometidas a cargas de viento el procedimiento establecido en el ASCE 7-05 [4] de la American Society of Civil Engineers (ASCE); sin embargo, mediante el Decreto 092 de 2011 [5], modifico su metodología de diseño y adoptó los factores parciales del ASCE 7-10 [6]. Estos factores son incompatibles con la metodología de análisis de cargas (mantenida luego del decreto) puesto que para ser empleados se requieren mapas de amenaza eólica que incorporen el nivel de importancia de la estructura, es decir, deben utilizarse con velocidades de viento con periodos de retorno distintos al de las velocidades de la normativa colombiana.

Éstas inconsistencias de la NSR-10 entre los tres aspectos involucrados en el diseño estructural para cargas de viento plantean dudas acerca del nivel de seguridad que puede obtenerse a partir del uso de la norma, las cuales se acentúan aún más si consideramos que estudios recientes [7],[8] han demostrado que en países con relaciones μV/V_N entre la media de la velocidad máxima anual del viento μ_V y el valor nominal de diseño V_N diferentes a las que se presentan en Estados Unidos, requieren que los comités encargados de sus normativas de diseño adelanten la recalibración de los factores parciales y/o la revisión de las velocidades nominales de diseño.