Diseño Sísmico de Cimentaciones :NSR-09 (Comentarios)

Germán Villafañe Riccigerman.v@telecom.com.co

Bogotá DC, 7 de mayo de 2009

V ENCUENTRO DE INGENIEROS DE SUELOS Y ESTRUCTURAS Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito

NSR-09

2

CondiciónFSICPM Mínimo

Diseño

Carga Muerta + Carga Viva Normal 3.00

Carga Muerta + Carga Viva Máxima 2.50

Carga Muerta + Carga Viva Normal + Sismo de Diseño Seudo estático 1.50

Capítulo H.4 – Cimentaciones

Tabla H.4.7-1Factores de Seguridad Indirectos FSICP Mínimos

2?sismoFs

Estabilidad sismo-geotécnica

35.1?sismoFs

NSR-98:NSR-09:

qa = 0.50 qu

qa = 0.67 qu

Se debe contar conuna reserva para unarecuperación elásticade la estructura unavez pase el sismo.

Código

Pizarro Cañaveralejo (2004) 5

4

3

2

1

0

T (s)

CÓDIGOS

6

4

Espectros de Respuesta

Sa (g)

T (s)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Período (s)

Sa

(g)

Titulo H (H.1.2.3) NSR-98

Titulo A (A.2.6) NSR-98

Proyecto MZS Cali

1.20

1.00

0.80

0.60

0.40

0.20

0.00

1.00.50.0 1.5 2.0 2.5 3.0

MZS Cali-05 Ingeominas

5

NSR-09 - IESEH.4.10 – DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA CIMENTACIÓN … “Las presiones de contacto calculadas deben ser tales quelas deformaciones diferenciales del suelo calculadas con ellascoincidan aproximadamente con las del sistema subestructurasuperestructura. En su cálculo se acepta suponer que elmedio es elástico, y se pueden usar las soluciones analíticasexistentes o métodos numéricos”.… “La distribución de presiones de contacto podrádeterminarse para las diferentes combinaciones de carga acorto y largo plazos, con base en simplificaciones e hipótesisconservadoras, o mediante análisis de interacción estáticasuelo-estructura (IESE)”.

6

iRi? estructuraik

Paso 1. Calcular deformaciones de la estructura (∆i )y reacciones (Ri), suponiendo (ki) elástico

Interacción estática suelo estructura (IESE)

∆i

Ri

ki

IESE

Paso 2. Calcular del suelo para las reacciones Ri calculadas en 1

iR

suelo i?Es 1

Es 2

Es 3

∆i

∆i suelo

Ri

IESE

Paso 3. Corrección de los ki

ki corregido = ki * (∆i estructura / ∆i suelo)

IESE

Paso 4. Análisis estructural con ki corregido

estructuracorregido ik ∆i

Ri

ki corregido

ISEPaso 5. Iteraciones

•Repetir el análisis geotécnico con los nuevos ki para calcular los nuevos ∆i del suelo

•Corregir los ki hasta que los ∆i estructura = ∆i suelo

•Repetir el análisis estructural con los ki corregidos

IESE

12

Ejercicio realizado por M. López, G. Cruz, W. Guamanzar (Univalle, 2008)

13

Apoyos rígidos Apoyos deformables

Modelos

IESE

IESEPrimer piso

14

IESEDeformaciones de la estructura

1.0 CM + 1.0 CV (gravedad)

15

Apoyos rígidos Apoyos deformables

IESEMomentos en vigas

1.05 CM + 1.28 CV + 1.0 SISMO Y

16Apoyos rígidos Apoyos deformables

IESE - Cargas axiales en zapatas1.0 CM + 1.0 CV

17

18

Desplazamientos y derivas

Más ejercicios de IESE en: Publicación Especial ACI SP-152 (1995)

19

Contiene 10 artículos presentados por destacados diseñadores europeos y norteamericanos, en la Convención del ACI, Spring 1992.

NSR-98 NSR-09 - ISE

A.3.4.2.2 (e) En estructuras regulares eirregulares de período T > 0.7s 2Tc , en sitiosque tengan un perfil de suelo S4 D, E y F, en elanálisis dinámico elástico se debe considerar elefecto de Interacción Suelo – Estructura (ISE).

20

Base rígida Base flexible

~

~

ISE

21

Casos del análisis dinámico en los que generalmente no se tienen en cuenta

los efectos de ISE

Período

22

En este caso si se deben tener en cuenta.

?????

Sa (g)

T (s)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Período (s)

Sa

(g)

Titulo H (H.1.2.3) NSR-98

Titulo A (A.2.6) NSR-98

Proyecto MZS Cali

1.20

1.00

0.80

0.60

0.40

0.20

0.00

1.00.50.0 1.5 2.0 2.5 3.0

MZS Cali-05

???????

? V > 0

23

Estructura aporticadaflexible

Estructura rehabilitada con muros de cortante

N : bajaM : alto

24

Rehabilitación de estructuras (NSR-09 – Cap H-10)

Análisis estático

Área de contacto

25

NSR-09:H.10.4.2… ,se recomienda que el ingeniero geotecnista en conjuntocon el estructural escojan una representación equivalente elasto-plástica del comportamiento carga-deformación de los cimientos.

NSR-09: Capítulo H-10FEMA 273 – 274 (Rehabilitación)

Comportamiento inelástico del suelo

26

Necesidad y posibilidad de considerar el comportamiento inelástico del

suelo - cimiento

Deslizamiento

Separación y levantamiento

Falla del suelo27

Diferencia entre los análisis estáticos (push-over) vs dinámicos

Ejemplo: Pórtico de 5 pisos sobre 4 zapatas de 3 m

Análisis Estático - Push Over

Gazetas, 200628

(cont.)

29

(cont.)

30

(cont.)

31

(cont.)

32

(cont.)

33

(cont.)

f = 0.5 HZ; A = 0.40 g

Análisis Dinámico

34

(cont.)

35

(cont.)

36