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Aspectos relevantes del diseño sísmico en estructura
de concreto
Dr. Roberto Starkstark + ortiz, s.c.
2
DISEÑO DE CONCRETO, REGLAMENTOS Y EVENTOS
PrimerUBC Se publica el
libro de Blume,Newmark,Corning
FEMA 273
1920 1940 1960 1980 20001900
Empieza laConstrucciónde edificiosde Concreto UBC
1976 y RDDF
“Diseños no dúctiles” “Diseños dúctiles”“Transición
Moehle, 2006
3
TEMBLOR DE MEXICO 1985
4
5
6
DAÑOS
• OFICIALMENTE 9,500 MUERTOS, 30,000 HERIDOS Y 100,000 DAMNIFICADOS.
• 2.4 % DE EDIFICIOS COLAPSADOS• CIUDAD PARALIZADA POR CERCA DE TRES
SEMANAS• INFRAESTRUCTURA DAÑADA, HOSPITALES,
CENTRALES DE POLICIA, COMUNICACIONES
• NULA PLANEACION PREVIA AL EVENTO
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SITUACION INGENIERIL ANTES DEL EVENTO
• CONOCIMIENTO DE EVENTOS PREVIOS (1957, 1962, 1979)
• REGLAMENTO MODERNO PERO NO ACTUALIZADO (1976)
• USO MACIVO DE LOSAS RETICULARES (ALIGERADAS?)
• ESTRUCTURAS MUY FLEXIBLES
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0
20
40
60
80
100 Losas reticulares
Marcos no dúctiles
Marcos dúctiles
Edificios con daños graves Casos
30
0
10
20
30
40
50 Losas reticulares
Marcos no dúctiles
Marcos dúctiles
Edificios con colapsos Casos
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FALLAS OBSERVADAS
• FALLAS DE COLUMNAS EN EDIFICIOS CON LOSAS RETICULARES, MALA ESTIMACION DE LAS RIGIDECES.
• DESPLAZAMIENTOS LATERALES EXCESIVOS (CONCRETOS CON E BAJO) Y UNA MALA ESTIMACION DE LOS VALORES
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FALLAS OBSERVADAS
• PLANTAS SUAVES PROBLEMA GENERALIZADO A NIVEL MUNDIAL.
• PROBLEMAS CONSTRUCTIVOS DISMINUCION EN LA DUCTILIDAD.
• FALTA DE CONFINAMIENTO.• COLUMNAS CORTAS.• FALLA MACIVA DE RAMPAS DE
ESCALERAS **.
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ACCIONES DESPUES DEL EVENTO
• NORMAS DE EMERGENCIA. HACIENDO MAS SEVERO LOS REQUISITOS DEL REGLAMENTO EN BASE DE LAS FALLAS PRESENTADAS.
• SE ORGANIZO LA FIGURA DE PROTECCION CIVIL
• SE REEVALUO LA FIGURA DEL PERITO O DIRECTOR “RESPONSABLE” DE OBRA
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ACCIONES DESPUES DEL EVENTO
• SE COLOCARON SISMOGRAFOS TANTO EN LA CIUDAD DE MEXICO COMO EN LA COSTA DEL PACIFICO (ANTES SOLO 5 AHORA 80 EN LA CD. DE MEXICO) SOLO GUERRERO Y OAXACA ESTAN INSTRUMENTADOS (40 SEG.).
• CULTURA DE DESALOJAR INMUEBLES PERO HAY TIEMPO???.
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• Se generaron Reglamentos para cada Municipio (aprox. 2,500) en los 32 Estados y la Capital
• Se han hecho intentos de implementar un Reglamento Nacional pero a la fecha ha fracasado.
• El Reglamento de la Ciudad de México ha servido como un modelo a seguir en varios Municipios y Ciudades del País
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Evolución del Reglamento de la Ciudad de México
• El primer Reglamento se implementa en 1942
• Después del temblor de 1957, se emitenNormas de Emergencia y se elabora un nuevo Reglamento incluyendorecomendaciones más claras sobre el diseño sísmico
• En 1966, El Reglamento se actualiza y se complementa para abarcar requisitos máscompletos sobre el diseño sísmico. No incluye requisitos de desplazamiento.
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Evolución del Reglamento de la Ciudad de México
• In 1976, se incluyen los requisitos de ductilidad y se restringe el desplazamientolateral, aunque los límites son excesivoshasta 1.6 % en base de un modelo rígido.
• El Temblor de 1985 pone en manifiesto la necesidad de rigidizar las estructuras y se aumentan los coeficientes sísmicos en forma importante, se reducen los desplazamientos de entrepiso 1.2 %.
• En 2004: Se introducen conceptos para el diseño por desempeño.
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Reglamento de Construcciones de la Ciudad de México Diseño y
construcción de concreto
Diseño y construcción de
concreto
Reglamento Ciudad de
México
Reglamento Ciudad de
México
Diseño por Viento
Diseño por Viento
Diseño Sísmico
Diseño Sísmico
Diseño y Construcción de Estructuras de
Acero
Diseño y Construcción de Estructuras de
Acero
Diseño de Cimentaciones
Diseño de Cimentaciones Diseño y
Construcción de Mamposteria
Diseño y Construcción de
Mamposteria
Diseño y Construcción de
Madera
Diseño y Construcción de
Madera
Criterios de Diseño y Cargas
Criterios de Diseño y Cargas
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T E X C O C O
" C A R A C O L "
A E R O P U E R T O
19.20
19.25
19.30
19.35
19.40
19.45
19.50
19.55
19.60La
titud
-99.20 -99.15 -99.10 -99.05 -99.00 -98.95 -98.90
Longitud
Mapa de Periodosdel Suelo
40
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TEMBLOR DE CHILE 2010
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SITUACION INGENIERIL ANTES DEL EVENTO
• CONOCIMIENTO DE EVENTOS PREVIOS• REGLAMENTO MODERNO • USO MACIVO DE MUROS DE CONCRETO• ESTRUCTURAS MUY RIGIDAS• EN UNA GRAN MAYORIA MINIMO A NULO
DETALLE DE CONFINAMIENTO
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Piso Blando
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San Fernando, EEUU (1971)
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Popayán, 1983
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Dos enfoques de diseño sísmico
• México y otros:• Más complejo• Basado en
confinamiento• Deben mejorarse sus
límites para garantizar un daño menor
• Chile:• Simple• Protección de vidas
humanas• Grandes Daños
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La solución es el aumento de amortiguamiento o el aislamiento
de la base ???
81
82
Daños en edificios debido a sismos(1985 – 1995)
Operacional Severo Colapso
Ciudad de Mexico, 1985
Erzincan, 1992
0
20
40
60
80
100
Porcentaje
Kobe, 1995
Luzon, 1990
Otani, 1999
Rigidez efectiva
a) Módulo de elasticidad Ec = 15,000 wf´c
b) Momentos de inercia, ITrabes …………………………………….……. 0.35 Ig
Columnas …………………………………….. 0.70 Ig
Muros (No agrietados) …………….…… 0.70 Ig(Agrietados) ……………………. 0.35 Ig
Losas planas ……………………………….. 0.25 Ig
Comportamiento de ColumnaRigidez efectiva
Resistencia
CapacidadDeformaciónrelativa
Elwood and Eberhard, PEER, 2006
Rigidez efectiva
Deformaciones por flexión:
y
y
2
6flex yL L
No esta consideradala rotación adicionalen los extremos pordeslizamiento de lasvarillas !
Elwood and Eberhard, PEER, 2006
Rigidez efectiva
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
P/Agf'c
I eff /
I g
column tests moment curvature
FEMA 356
Elwood and Eberhard, PEER, 2006
Rigidez efectiva
Deformación por deslizamiento:
L
C T=Asfyslip
u
u
Esfuerzode adherencia
fy
Esfuerzoen el acero
y
DeformaciónEn el acero
= ½ yl
l
8b y y
slip
Ld fu
6 12c cu f f Elwood and Eberhard, PEER, 2006
Rigidez efectiva
FEMA 356
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
P/Agf'c
I eff /
I g
column tests flexure and slip Proposed
Elwood and Eberhard, PEER, 2006
ASPECTOS RELEVANTES PARA UNA BUENA PLANEACION DE PROTECCION SISMICA EN LAS CIUDADES CON RIESGO
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• SER CRITICO DE LA SITUACION• IDENTIFICAR RIESGOS• CREAR METAS CREIBLES Y
ALCANZABLES• LO QUE HAGAMOS ANTES DEL
TERREMOTO DETERMINARA EL RESULTADO DESPUES DEL TERREMOTO
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EL ENFOQUE DE DISEÑO SISMICO ANTERIOR
PROTEGIA SOLO LA VIDA DE LOS OCUPANTES
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PERO NO PROTEGIA CONTRA DAÑOS QUE DEJARAN LOS
EDIFICIOS FUERA DE SERVICIOPOR UN TIEMPO PROLONGADO
O QUE SE TUVIERA QUE DEMOLER
(FORMULA CHILENA)
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Pasos a seguir:
• Definir el temblor de diseño.• Identificar edificaciones e infraestructura
en riesgo.• Revisar y reforzar edificios prioritarios:
hospitales, escuelas, estaciones de policia, estaciones de bomberos, centrales de comunicación, etc.
• Asignar lugares que puedan servir de albergues con todos los servicios.
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Pasos a seguir:
• Hacer un plan de recuperación.
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Plan de recuperación:Enfoque de la Cd. de San
Francisco• Inmediatamente después los servicios de
emergencia tienen que estar en operación.
• Dentro de los primeras 4 horas las personas pueden volver a sus hogares y los servicios están en funcionamiento.
• Dentro de 24 horas las personas pueden ser movilizadas a los refugios asignados.
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Plan de recuperación:
• Dentro las 72 horas el 90 % de los servicios, agua, luz, comunicaciones están en servicio.
• Dentro de los 30 días el 90% de la actividad económica esta en su normalidad.
• Dentro de los 60 días el 95% de la infraestructura está en servicio.
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Plan de recuperación:
• Dentro de 4 meses los albergues se cierran y las personas vuelven a sus hogares.
• Dentro de 3 años la Ciudad está en la situación antes del terremoto.
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GRACIAS !
Preguntas ?