congreso de ingeniería sísmica, estructural y geotécnica de piso h vs. deriva sx de piso ......
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Congreso de Ingeniería Sísmica, Estructural y Geotécnica
-
Enseñanzas del Sismo del 16 de Abril de 2016Una retrospectiva de lo aprendido, evaluado y actuado con
miras hacia el futuro
Parámetros que Afectan el Comportamiento Estructural de Edificios de Hormigón Armado
Telmo Andrés Sánchez, Ph.D.Gerente General
ADSTREN Ingeniería EstructuralQuito, 20 y 21 de abril de 2017
- Influencia de la calidad del hormigón
- Influencia de la configuración estructural
- Influencia del suelo y sus propiedades dinámicas
Contenido
Influencia de la Calidad del Hormigón
En general, un edificio se diseña para satisfacer los requisitos de resistencia y de servicio (o serviciabilidad)
Influencia de la Calidad del Hormigón
Modelo Computacional
Chequeo de elementos por
resistencia
0
5
10
15
20
25
30
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025
Altu
ra d
e Pi
so
Deriva
Sentido X
Chequeo de serviciabilidad
Mediano/Pobre
Mediano/Bueno
Los daños causados por el sismo fueron mayoritariamente asociadoscon el colapso de mamposterías y elementos no-estructurales, debidoa niveles de deriva excesivos
Mykonos
Influencia de la Calidad del Hormigón
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
Der
iva
(%)
Edificio
Derivas de Piso Edificios Bahía de Caráquez
DERIVA MAXIMA EN X EV DERIVA MAXIMA EN Y EV LIMITE NEC-2015
Influencia de la Calidad del Hormigón
El control de derivas de piso es fundamental¿Qué parámetros controlan la deriva de piso?
10
14
18
22
26
30
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Ec (G
Pa)
f'c (MPa)
Módulo de Elasticidad del Hormigón
Ec = 4,7 f ′c
16,3
21,5
Variación Ec = 21,5/16,3 = 1,3
Influencia de la Calidad del Hormigón
Resistencias obtenidas a partir de núcleos extraídos de los edificios y confirmados con ensayos de UT
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
f´c (M
Pa)
Edificio
Resistencia del Hormigón
f´c (MPa) f´c=21 MPa 1.3f´c
Influencia de la Calidad del Hormigón
Edificio El HorizonteInfluencia de la Calidad del Hormigón
0369
12151821242730
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025
Altu
ra d
e Pi
so [m
]
Deriva Sx inelástica ΔM
Altura de piso H vs. Deriva Sx de piso inelástica ΔM
F'c 16 MPa F'c 17 MPa F'c 18 MPa F'c 19 MPaF'c 20 MPa F'c 21 MPa F'c 22 MPa F'c 23 MPaF'c 24 MPa F'c 25 MPa F'c 26 MPa Limite NEC 2%
0369
12151821242730
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
Altu
ra d
e Pi
so [m
]
Deriva Sy inelástica ΔM
Altura de piso H vs. Deriva Sy de piso inelástica ΔM
F'c 16 MPa F'c 17 MPa F'c 18 MPa F'c 19 MPaF'c 20 MPa F'c 21 MPa F'c 22 MPa F'c 23 MPaF'c 24 MPa F'c 25 MPa F'c 26 MPa Limite NEC 2%
Edificio El HorizonteInfluencia de la Calidad del Hormigón
2.00%
2.05%
2.10%
2.15%
2.20%
2.25%
2.30%
2.35%
12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Der
iva
Sx in
elás
tica
máx
ima
Δ M
F'c [MPa]
Deriva Sx inelástica máxima ΔM vs. F'c
3.15%
3.20%
3.25%
3.30%
3.35%
3.40%
3.45%
3.50%
3.55%
3.60%
3.65%
12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Der
iva
Sy in
elás
tica
máx
ima
Δ M
F'c [MPa]
Deriva Sy inelástica máxima ΔM vs. F'c
2,33
2,06
Incremento ΔM = 2,33/2,06 = 1,13 3,63
3,21
Incremento ΔM = 3,63/3,21 = 1,13
El incremento en derivas es medianamente sensible a f’c
Edificio El AlmiranteInfluencia de la Calidad del Hormigón
0369
12151821242730
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
Altu
ra d
e Pi
so [m
]
Deriva Sx inelástica ΔM
Altura de piso H vs. Deriva Sx de piso inelástica ΔM
F'c 16 MPa F'c 17 MPa F'c 18 MPa F'c 19 MPaF'c 20 MPa F'c 21 MPa F'c 22 MPa F'c 23 MPaF'c 24 MPa F'c 25 MPa F'c 26 MPa Limite NEC 2%
0369
12151821242730
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035
Altu
ra d
e Pi
so [m
]
Deriva Sy inelástica ΔM
Altura de piso H vs. Deriva Sy de piso inelástica ΔM
F'c 16 MPa F'c 17 MPa F'c 18 MPa F'c 19 MPaF'c 20 MPa F'c 21 MPa F'c 22 MPa F'c 23 MPaF'c 24 MPa F'c 25 MPa F'c 26 MPa Limite NEC 2%
2.80%
2.90%
3.00%
3.10%
3.20%
3.30%
3.40%
16 18 20 22 24 26 28 30
Der
iva
Sy in
elás
tica
máx
ima
Δ M
F'c [MPa]
Deriva Sy inelástica máxima ΔM vs. F'c
7.40%
7.50%
7.60%
7.70%
7.80%
7.90%
8.00%
8.10%
8.20%
8.30%
8.40%
8.50%
16 18 20 22 24 26 28 30
Der
iva
Sx in
elás
tica
máx
ima
Δ M
F'c [MPa]
Deriva Sx inelástica máxima ΔM vs. F'c
Edificio El AlmiranteInfluencia de la Calidad del Hormigón
8,40
7,50
Incremento ΔM = 8,40/7,50 = 1,12 3,30
2,96
Incremento ΔM = 3,30/2,96 = 1,11
El incremento en derivas es medianamente sensible a f’c
Influencia de la Calidad del HormigónReforzamiento de Edificios con Hormigón de Baja Calidad
Reforzar SRCL: Muros, Riostras, Placas de Acero (SPSW)
Proveer Confinamiento
Conclusiones:Influencia de la Calidad del Hormigón
- El control de derivas de piso es generalmente el parámetro que rige el diseño estructural sismo-resistente
- El incremento en derivas es medianamente sensible a la variabilidad de f’c- El estudio de la calidad de los materiales, específicamente del hormigón, es solo uno de los
componentes que deben ser considerados en el nivel de daño estructural- Un edificio existente con un hormigón de mala calidad puede ser rehabilitado para cumplir
con requisitos de derivas- Hormigones de baja calidad en edificios nuevos o en construcción deben ser rechazados
inmediatamente
Influencia de la Configuración
Estructural
La configuración estructural es un factor fundamental que rige elcomportamiento de edificaciones ante un sismo
Influencia de la Configuración Estructural
No siempre se la establece en función de la seguridad estructural, sinoque se ajusta al requerimiento arquitectónico
Una configuración estructural inadecuada, puede exacerbar los efectosdel sismo
Influencia de la Configuración EstructuralEdificios en Bahía de Caráquez – Configuraciones Regulares:
Influencia de la Configuración EstructuralEdificios en Bahía de Caráquez – Configuraciones Irregulares:
Influencia de la Configuración EstructuralEdificio Borja:
0
3
6
9
12
15
18
0 0.01 0.02 0.03
Altu
ra d
e Pi
so [m
]
Deriva inelástica ΔM
Altura de piso H vs. Deriva de piso inelástica ΔM Sismo Y
Deriva Inelástica Y Deriva Inelástica X Limite NEC 2%
Influencia de la Configuración EstructuralEdificio El Horizonte:
0369
121518212427
0 0.01 0.02 0.03 0.04A
ltura
de
Piso
[m]
Deriva inelástica ΔM
Altura de piso H vs. Deriva de piso inelástica ΔM Sismo Y
Deriva inelástica Y Deriva inelástica X Limite NEC 2%
Influencia de la Configuración EstructuralEdificio Las Brisas:
0369
12151821242730333639
0 0.01 0.02 0.03
Altu
ra d
e Pi
so [m
]
Deriva inelástica ΔM
Altura de piso H vs. Deriva de piso inelástica ΔM Sismo Y
Deriva inelástica Y Deriva inelástica X Limite NEC 2%
Influencia de la Configuración EstructuralEdificio El Almirante:
0369
12151821242730
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
Altu
ra d
e Pi
so [m
]Deriva inelástica ΔM
Altura de piso H vs. Deriva de piso inelástica ΔM Sismo X
Deriva inelástica X Deriva inelástica Y Limite NEC 2%
Conclusiones:- La configuración estructural es fundamental en el comportamiento que tiene un edificio
durante un sismo- Se debe involucrar al ingeniero estructural desde las primeras etapas de planificación de un
proyecto- El trabajo coordinado entre arquitectura e ingeniería permite diseñar edificaciones seguras
y funcionales
Influencia de la Configuración Estructural
Influencia del Suelo y sus Propiedades
Dinámicas
Períodos medidos en los edificios de Bahía de Caráquez:
Influencia del Suelo y sus Propiedades Dinámicas
Períodos medidos en los edificios de Bahía de Caráquez
- Períodos de suelo entre 0,50s y 0,90s- Períodos de las estructuras entre
0,50s y 1,20s- Ocurre amplificación de respuestas
estructurales en esa zona- Se debe construir estructuras con
aisladores o disipadores
Influencia del Suelo y sus Propiedades Dinámicas
Conclusiones:- Existe una clara correlación entre el comportamiento estructural de
un edificio y las propiedades dinámicas del suelo- Los edificios en Bahía de Caráquez ubicados en la zona de la puntilla
sufrieron daños muy superiores a edificios en otros sitios de la ciudad
Influencia del Suelo y sus Propiedades Dinámicas
Otros sitios con observaciones similares:
Esmeraldas, Diciembre 2016
ColaboradoresVerónica BravoVerónica EstupiñánDaniel SantosAndrés RobalinoFelipe ArgüelloCarlos BustamanteSantiago CaminoPatricio ParedesFrancisco FloresMaría H. Brito
Juan F. GuzmánMarcos FloresMaría E. PontónRosario GamarraAndrés MorilloHéctor ManyaFranklin ManyaPatricio PlacenciaJorge ValverdeHenry Yandún
Ana GuerrónJuan C. SingauchoJorge CisnerosDaniel GamarraWilson CevallosPatricio TamarizHugo OrtizXavier VeraJosé A. Andrade
¡Muchas Gracias!
La Incomparable Labor de los Bomberos
Congreso de Ingeniería Sísmica, Estructural y Geotécnica
… reflexión sin acción es desperdicio
¿Preguntas?
¿Y las estructuras de acero?
Comportamiento de la UVC de Portoviejo
- La Unidad de Vigilancia Comunitaria, UVC, es una de las pocas que hemos podido estudiar
- No existen muchas estructuras de acero en las zonas afectadas por el sismo
- Su performance fue muy bueno
Comportamiento de la UVC de Portoviejo
Comportamiento de la UVC de Portoviejo
Comportamiento de la UVC de Portoviejo
Comportamiento de la UVC de Portoviejo
Comportamiento de la UVC de Portoviejo
- El comportamiento de las estructuras de acero durante un sismo, cuando están bien diseñadas y bien construidas es muy bueno
- Consistentemente, en los sismos de Imperial Valley, Northridge, Tokio, Christchurch, Muise, etc., se ha verificado que este tipo de construcción tiene una alta capacidad de disipación de energía sísmica
- La principal dificultad es la conexión entre la estructura y las mamposterías y fachadas
- El costo es otro parámetro que puede llevar a optar por otras soluciones