aspectos relevantes del diseño sísmico en estructura de concreto

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Aspectos relevantes del diseño sísmico en estructura

de concreto

Dr. Roberto Starkstark + ortiz, s.c.

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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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9

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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

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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 ???

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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 ?