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Rehabilitación de un conjunto de oficinas mediante el uso de
Diagonales de Pandeo Restringido y análisis no lineal.
Mario Lafontaine R.
Joaquín Acosta R.
6° Seminario de Proyectos AICE
René Lagos Engineers
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Equipo Profesional
• Mandante
URBANOVA
• Consultor Estructural
René Lagos Engineers
• Proveedor BRBs
Nippon Steel USA
• Coordinación
Proyecta
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Edificio de Estudio Ubicado en Lima, Perú
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Datos Generales Proyecto
• Uso: Comercio y Oficinas
• Ubicación: San Isidro, Lima, Perú
• N° de edificios: 8, Dilatados (5 cm)
• Edificios de Pórticos de Hormigón Armado:
Edificios A1, B1, B2, C2, D1, D2 : 3 pisos y 1 subterráneo
• Edificios Combinados de Pórticos con Núcleo de Muros:
Edificio A2: 11 pisos, 1 subterráneo
Edificio C1: 13 pisos, 1 subterráneo
A1
A2
B1
B2
C1
C2
D1
D2
11 pisos
13 pisos
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• Construido en la década de 1970
• Ampliado cerca de 1980
• Se agregan muros cortina en 2005
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Datos Generales Proyecto
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Un poco de historia…
Cliente decide hacer una revisión del proyecto según normativas actuales
No cumple : - DERIVA máxima
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Un poco de historia…
Cliente decide hacer una revisión del proyecto según normativas actuales
No cumple :
- DERIVA máxima - DETALLAMIENTO en nudos
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Un poco de historia…
Cliente decide hacer una revisión del proyecto según normativas actuales
No cumple : - DERIVA máxima - DETALLAMIENTO en nudos - COLUMNA FUERTE – VIGA DÉBIL
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Diseño Prescriptivo
Cuales son los objetivos del diseño normativo?
• Proveer una rigidez y resistencia mínima
• Detallamiento para ductilidad
• Debiese tener buen desempeño pero nunca se verifica
Sirven para estimar desempeño?
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Diseño Prescriptivo
Qué implica que edificio no cumple la norma?
• Daño estructural? Colapsa? Es peligroso?
• Daño no estructural? Tendré que evacuar?
• Daño en contenido? Cuanto $?
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Diseño Prescriptivo
Como puedo medir daño estructural?
• Cantidad de deformación plástica en elementos dúctiles
• Si solicitación supera capacidad en elementos dúctiles
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Diseño Prescriptivo
Como puedo medir daño no estructural?
• Deriva de entrepiso
• Como estimar deriva de entrepiso en una estructura que entra en el rango inelástico?
• 1.0 x deriva elástica?
• 1.3 x deriva elástica?
• 0.75 x deriva elástica?
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Diseño Prescriptivo
Como puedo medir daño en contenido?
• Aceleraciones
• Como estimar la aceleración y los aspectos que inciden en ella como por ejemplo disipación de energía por plastificación de elementos estructurales?
Para medir desempeño se requiere análisis no lineal
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Análisis de Vulnerabilidad → Plasticidad concentrada vigas y columnas → Plasticidad distribuida en muros
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Análisis de Vulnerabilidad → Análisis No Lineal Utilizando PERFORM 3D
No Linealidades
Vigas Flexión Rótulas Plásticas
Columnas Interacción
Flexión + Carga Axial Rótulas Plásticas
Muros Flexocompresión Fibras
Corte es ELÁSTICO
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Análisis de Vulnerabilidad → Análisis No Lineal Utilizando PERFORM 3D
Normativas
ASCE 41-13
Curvas F-D
Estados Límite
ACI318 y E060 Resistencias
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Análisis de Vulnerabilidad → Modelos Generados en PERFORM 3D
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Análisis de Vulnerabilidad
→ Análisis Realizados
Análisis Estático No Lineal (PUSHOVER)
• Patrón MODAL de carga lateral
Análisis Dinámico de respuesta en el tiempo
• Series de tiempo
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Comportamiento Global → Algunos resultados: Análisis PUSHOVER
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Comportamiento Global → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Perfil Desplazamiento Máximo en Esquina Perfil Drift Entrepiso en Centro de Masas
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Comportamiento Local → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Columnas Birrotuladas en Edificio B1
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Análisis de Vulnerabilidad → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Factor de Utilización (Demanda/Capacidad) al Corte en Muro Nº2, Edificio A2
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Análisis de Vulnerabilidad
Conclusiones
Probabilidad de choque entre Edificios
Mecanismos de colapso peligrosos
• Piso Blando en Edificios de pórticos
• Falla por corte en muros en edificios altos
Falla por piso blando, Terremoto Pisco 2007
Falla por corte en muros, Terremoto Maule 2010
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Cliente decide…
RETROFIT
OBJETIVOS
Bajar probabilidad de choque entre Edificios
Minimizar incursión inelástica de marcos
Evitar fallas al corte en muros
Proveer un sistema resistente lateral dúctil y confiable
Resguardar la vida para terremotos ocurridos en Perú (Mw entre 7.0 y 7.7)
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Cliente decide…
RETROFIT
Cumpliendo con…
Minimizar interrupciones en operación durante reforzamiento
Minimizar cierre de espacios
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Solución Propuesta
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RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO (BRB)
Configuración V invertida (Chevron)
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RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO (BRB)
CoreBrace: Quick Reference Bolted Connection (2014) Borwn, Aiken & Jafarzadeh. “Serismic Retrofit of the Wallace F. Benett Federal Building” (2001)
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BRBs
Ejemplos de distribución de Riostras en Edificios
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30
BRBs
Ejemplos de distribución de Riostras en Edificios
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RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO (BRB)
• Arriostramientos conectados a un marco metálico en cada vano (verde)
• Éste se conecta a marco de hormigón con PERNOS distribuidos
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BRBs
Proveen
• Rigidez lateral
• Rigidez torsional
• Amortiguamiento
Disminuye Desplazamientos de la estructura
Objetivo: Bajar probabilidad de choque entre Edificios
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BRBs
Riostras fluyen antes que marcos de
hormigón
Proveen gran ductilidad
disponible para eventos severos
Objetivo: Minimizar incursión inelástica de marcos
Proveen sistema resistente lateral dúctil y confiable
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BRBs
Reducen demanda de corte en los
muros
Permite cubrir déficit con fibra de
carbono
Objetivo: Evitar fallas al corte en muros
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BRBs
Construcción altamente
industrializable
Instalación expedita
Objetivo: Minimizar interrupciones en operación
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36
BRBs
Configuración Chevron
• No requiere reforzar viga
• Permite no cerrar espacios
Objetivo: Minimizar cierre de espacios
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Reforzado con BRBs vs Original
Comparación de Resultados
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Modelación de BRBs
BRBs modelados en PERFORM 3D Parámetros de Curva F-D: Proveedor
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Modelación de BRBs
Ciclo histerético para registros tiempo-historia
Curva Carga Axial vs Def. Axial Reg. 3 ALT, Módulo D2 Curva Carga Axial vs Def. Axial Reg. 3 ALT, Módulo B1
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Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis PUSHOVER
Curvas Corte Basal vs Drift, Edificio Marcos Curvas Corte Basal vs Drift, Módulo C1
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Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Perfil de Desplazamiento Máximo CM, Módulo B1
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Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Perfil de deriva máxima
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Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Factor de Utilización (Demanda/Capacidad) al Corte en Muro Nº2, Edificio A2
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Proveedor de BRBs
NIPPON STEEL USA
Fabricación simultanea en Japón y USA
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Estado actual: En construcción
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Estado actual: En construcción
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Muchas Gracias