1011 Hap2 Diseño Sismorresistente

HAP2 curso 2010-2011 diseño sismorresistente hormigón

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hormigón armado y pretensado IIcurso 2010-2011

Introducción al diseño sismorresistente de estructuras de hormigón


Indice1. Introducción2. Estrategias de diseño sismorresistente3. ¿Qué hacer en caso de terremoto?4. Conclusión5. Bibliografía

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Sismograma Guatemala

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1. Introducción


1. Introducción

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Listado de terremotos recienteshttp://neic.usgs.gov/neis/bulletin/

bulletin_esp.html

http://neic.usgs.gov/neis/bulletin/bulletin_esp.html




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1. Introducción


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1. Introducción


Escala Mercalli modificadaI. Instrumental Not felt by many people unless in favourable conditions.

II. Weak Felt only by a few people at best, especially on the upper floors of buildings. Delicately suspended objects may swing.

III. SlightFelt quite noticeably by people indoors, especially on the upper floors of buildings. Many do not recognize it as an earthquake. Standing motor cars may rock slightly. Vibration similar to the passing of a truck. Duration estimated.

IV. ModerateFelt indoors by many people, outdoors by few people during the day. At night, some awakened. Dishes, windows, doors disturbed; walls make cracking sound. Sensation like heavy truck striking building. Standing motor cars rock noticeably. Dishes and windows rattle alarmingly.

V. Rather Strong Felt outside by most, may not be felt by some outside in non-favourable conditions. Dishes and windows may break and large bells will ring. Vibrations like large train passing close to house.

VI. StrongFelt by all; many frightened and run outdoors, walk unsteadily. Windows, dishes, glassware broken; books fall off shelves; some heavy furniture moved or overturned; a few instances of fallen plaster. Damage slight.

VII. Very StrongDifficult to stand; furniture broken; damage negligible in building of good design and construction; slight to moderate in well-built ordinary structures; considerable damage in poorly built or badly designed structures; some chimneys broken. Noticed by people driving motor cars.

VIII. DestructiveDamage slight in specially designed structures; considerable in ordinary substantial buildings with partial collapse. Damage great in poorly built structures. Fall of chimneys, factory stacks, columns, monuments, walls. Heavy furniture moved.

IX. ViolentGeneral panic; damage considerable in specially designed structures, well designed frame structures thrown out of plumb. Damage great in substantial buildings, with partial collapse. Buildings shifted off foundations.

X. Intense Some well built wooden structures destroyed; most masonry and frame structures destroyed with foundation. Rails bent.

XI. Extreme Few, if any masonry structures remain standing. Bridges destroyed. Rails bent greatly.

XII. CataclysmicTotal destruction - Everything is destroyed. Lines of sight and level distorted. Objects thrown into the air. The ground moves in waves or ripples. Large amounts of rock move position. Landscape altered, or leveled by several meters. In some cases, even the routes of rivers are changed.

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1. Introducción


CORRELACIÓN ENTRE ESCALAS DE INTENSIDAD SÍSMICA

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1. Introducción


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Quake epicenter and major cities affected

Date

16:53:10, 12 January 2010 (−05:00) (2010-01-12T16:53:10−05:00)21:53:10, 12 January 2010 (UTC) (2010-01-12T21:53:10Z)

Magnitude 7.0 Mw

Depth 13 km (8.1 miles)

Epicenter location 18 27 25 72 31 59 / 1° ′ ″N ° ′ ″W8.457 72.533 / 18.457°N °W; -72.533

Countries or regions affected Haiti

Max. intensity MM X[1]

Tsunami Yes (localised)[2]

Casualties 92,000[3] - 230,000[4] deaths (6th deadliest earthquake)

1. Introducción

http://en.wikipedia.org/wiki/Moment_magnitude_scale

http://en.wikipedia.org/wiki/Moment_magnitude_scale

http://toolserver.org/~geohack/geohack.php?pagename=2010_Haiti_earthquake&params=18.457_N_72.533_W_



http://en.wikipedia.org/wiki/Haiti

http://en.wikipedia.org/wiki/Mercalli_intensity_scale

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_natural_disasters_by_death_toll#Earthquakes


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1. Introducción


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1. Introducción


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1. Introducción


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1. Introducción

http://3.bp.blogspot.com/_YT2vQm6acuQ/S61SP2VYk1I/AAAAAAAAAQQ/DoBlmTmPQqQ/s1600/Image5815.gif


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1. Introducción


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1. Introducción


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1. Introducción


TSUNAMI

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1. Introduccióntsunami


Terremoto del océano Índico de 2004

Un tsunami golpea la costa de Ao Nang, Tailandia.Fecha 26 de diciembre de 2004Magnitud 9,1 MW

Profundidad 30 km

Coordenadas del epicentro3 18 58 95 51 14 / 3.3° ′ ″N ° ′ ″E16, 95.854Coordenadas: 3 18 58 95 51 14 / 3.3° ′ ″N ° ′ ″E16, 95.854Tipo terremoto submarino (Subducción)

Zonas afectadas

Indonesia (principalmente en Aceh)Sri LankaTailandiaMaldivas

Víctimas 229.866 (186.983 muertos, 42.883 desaparecidos)

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1. Introducción

http://es.wikipedia.org/wiki/Ao_Nang

http://es.wikipedia.org/wiki/Tailandia

http://es.wikipedia.org/wiki/26_de_diciembre

http://es.wikipedia.org/wiki/2004

http://es.wikipedia.org/wiki/Escala_sismol%C3%B3gica_de_magnitud_de_momento

http://es.wikipedia.org/wiki/Escala_sismol%C3%B3gica_de_magnitud_de_momento

http://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadas_geogr%C3%A1ficas

http://es.wikipedia.org/wiki/Epicentro

http://toolserver.org/~geohack/geohack.php?pagename=Terremoto_del_oc%C3%A9ano_%C3%8Dndico_de_2004&language=es&params=3.316_N_95.854_E_




http://es.wikipedia.org/wiki/Subducci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Indonesia

http://es.wikipedia.org/wiki/Aceh

http://es.wikipedia.org/wiki/Sri_Lanka

http://es.wikipedia.org/wiki/Tailandia

http://es.wikipedia.org/wiki/Maldivas

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/2004_Indonesia_Tsunami_Complete.gif


http://www.iris.edu/seismon/

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1. Introducción


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COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL1. Introducción


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1. Introducción


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1. Introducción


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1. Introducción


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1. Introducción


1. Introducción


I. ESTUDIO GEOTÉCNICO Es preciso tener en cuenta los movimientos permanentes del terreno debido

a licuefacción del suelo y desplazamiento de los pilotes.

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2. Estrategias de diseño sismorresistente (Enashai et Sarno, 2008)


Evitar suelos susceptibles de licuefacción (soil liquefaction) Si no se puede, contratar a experto en geotecnia local y contratar a experto

en estructuras para diseñar cimentaciones profundas (deep foundation) Los pilotes deben resistir cargas laterales (cortante y flexión). Debe haber conexiones dúctiles entre los pilotes (piles) y encepados

(caps)

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2. Estrategias de diseño sismorresistente


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II. DISEÑO DEL EDIFICIO Se deberán evitar excentricidades entre el centro de gravedad del edificio y

el centro de rigidez (punto de aplicación de la reacción del edificio). Es preciso asegurar la continuidad del load path frente a cargas verticales

y cargas de sismo (horizontales y verticales). Es preciso reforzar la integridad estructural, de forma que se pueda

generar un elevado número de rótulas plásticas para garantizar una gran redistribución de esfuerzos antes de que se produzca el colapso.



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Figura 8.14 (Calavera)

JUNTAS EN EDIFICIOS2. Estrategias de diseño sismorresistente


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Figura 8.15 (Calavera)

JUNTAS EN EDIFICIOS2. Estrategias de diseño sismorresistente


III. DISEÑO ESTRUCTURAL EN PUENTES Disponer juntas que permitan movimientos previstos entre estructuras

adyacentes . Diseñar adecuadamente los dispositivos de retención y anclaje frente a sismo.

Coartar el deslizamiento y levantamiento de las cimentaciones bajo solicitación sísmica.

Las tensiones de compresión en pilas y pilares no deberá superar 25-30% de la resistencia a compresión, y estos elementos deberán presentar comportamiento elástico.

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III. DISEÑO ESTRUCTURAL EN PUENTES En las zonas de disipación de energía, como las rótulas plásticas, el

hormigón deberá estar adecuadamente confinado, para evitar el aplastamiento y pandeo de armadura longitudinal.

Se deberán evitar fallos por falta de anclaje por adherencia, y a cortante (deberá producirse antes el fallo a flexión).

Deberán evitarse empalmes de barras en las zonas de elevada concentración de tensiones.

Se deberán evitar los tirantes de hormigón o elementos de hormigón sometidos a tracción.

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IV. SISTEMAS DE ESTABILIZACIÓN LATERAL Y DISIPACIÓN DE ENERGÍA Los elementos de los sistemas de estabilización lateral frente a sismo

deberán exhibir comportamiento dúctil frente a movimientos laterales severos.

En las zonas de disipación de energía, como las rótulas plásticas, el hormigón deberá estar adecuadamente confinado, para evitar aplastamiento y pandeo de armadura longitudinal.

Deberá evitarse empalmes de barras en las zonas de elevada concentración de tensiones.



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REQUISITOS DE LAS ESTRUCTURAS DE HE FRENTE A SISMO

V. SISTEMA ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO Los elementos del edificio que no sean de estabilización lateral frente a

sismo deberán presentar un comportamiento elástico bajo la solicitación sísmica.

Las tensiones de compresión en pilas y pilares no deberá superar 25-30% de la resistencia a compresión, y estos elementos deberán presentar comportamiento elástico.

En las zonas de disipación de energía, como las rótulas plásticas, el hormigón deberá estar adecuadamente confinado, para evitar el aplastamiento y pandeo de armadura longitudinal.

Deberán evitarse empalmes de barras en las zonas de elevada concentración de tensiones.

Se deberán evitar los tirantes de hormigón. Se deberán evitar fallos por falta de anclaje por adherencia, y a cortante

(deberá producirse antes el fallo a flexión).



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VI. FORJADOS Y PLACAS El efecto de diafragma de los forjados deberá garantizarse bajo el sismo. Se

deberán evitar aberturas en los forjados. Reforzar la armadura a punzonamiento en la proximidad de los pilares.

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El FORJADO interviene en el mecanismo resistente frente a acciones horizontales: actúa transmitiendo y distribuyendo las fuerzas horizontales a los pilares.

Es importante que el forjado sea monolítico en su plano.

¡¡¡EFECTO DIAFRAGMA!!!

F

F/3 F/3 F/3



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VII. COLUMNAS Y PILARES Las tensiones de compresión en pilas y pilares no deberá superar 25-30% de

la resistencia a compresión, y estos elementos deberán presentar comportamiento elástico.

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VIII. ATENCIÓN A LOS ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES2. Estrategias de diseño sismorresistente


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VIII. ESTRUCTURAS DE OBRA DE FÁBRICA2. Estrategias de diseño sismorresistente


El diseño en planta de los edificios deberá ser simétrico en planta, con formas simples, con similar rigidez y sección total de soportes en ambas direcciones principales, a fin de presentar similar rigidez en ambas direcciones principales. Deberá haber aproximadamente el mismo número de muros de estructura de obra de fábrica en ambas direcciones.

Es preciso evitar roturas frágiles, por lo que las estructuras de obra de fábrica de ladrillo deberán ser armadas o confinadas, o incluso postesadas.

La misión de la armadura de la estructura de obra de fábrica es limitar la fisuración en diagonal, y evitar el vuelco, especialmente en cerramientos (perimeter walls).

Deberá limitarse la esbeltez de los paños de estructura de obra de fábrica , para evitar el pandeo.

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2. Estrategias de diseño sismorresistenteVIII. ESTRUCTURAS DE OBRA DE FÁBRICA


Es crucial conectar los paños de estructura de obra de fábrica a los forjados, para garantizar el efecto diafragma, y al resto de la estructura, para evitar el vuelco.

Es preciso disponer zunchos de atado (bond beams) en el perímetro del edificio, entre pórticos paralelos, y sobre cada paño de muro de estructura de obra de fábrica.

El control de calidad de materiales debe ser intenso, tanto sobre los ladrillos (masonry units) ycomo sobre el mortero (mortar).

Evitar grandes aberturas (large openings) en los muros de estructura de obra de fábrica de ladrillo, porque reducen considerablemente la capacidad resistente del muro.

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2. Estrategias de diseño sismorresistenteVIII. ESTRUCTURAS DE OBRA DE FÁBRICA


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2. Estrategias de diseño sismorresistenteLos tirantes ¡metálicos (+postesados)!


RESUMEN Estudio geotécnico riguroso y DISEÑO de CIMENTACIÓN adecuado. Diseño adecuado de edificio en planta: simple, simétrico, =rigideces, juntas Diseño HIPERESTÁTICO de ESTRUCTURA: integridad estructural,

anclaje Diseño ELÁSTICO de suficientes SOPORTES: pilas de puente, columnas,

pilares. Limitar COMPRESIONES de SOPORTES a 0,25fcd-0,30fcd. Diseño RESISTENTE y DÚCTIL de :

VIGAS Y FORJADOS ELEMENTOS DE ESTABILIZACIÓN LATERAL Y REFUERZOS ZUNCHOS DE ATADO PERIMETRAL Y ENTRE PÓRTICOS

Asegurar el efecto diafragma de los forjados REFUERZO de DINTELES mediante cruces de San Andrés. ARMADO/CONFINAMIENTO/ATADO de estructura de obra de fábrica 65



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¿Sabías que creemos equivocadamente que en un sismo es seguro ponerse debajo del marco de una puerta? Sin embargo, sí es conveniente ponerse debajo de un mueble rígido (mesa).

3. ¿Qué hacer en caso de terremoto?

Atención existen instrucciones

parcialmente erróneas (ver la figura),

tampoco es válida la teoría del “triángulo de

seguridad”


http://www.earthquakecountry.info/dropcoverholdon/

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3. ¿Qué hacer en caso de terremoto?

http://www.earthquakecountry.info/dropcoverholdon/


En temas de diseño sismorresistente hay quien…

No sabe que no sabe: ignorante y temerario

No sabe que sabe: inseguro, se pone a estudiar y contrata a… Sabe que no sabe: ignorante y prudente (nosotros), se pone a estudiar y contrata a…

Sabe que sabe: expertos (sabios) geotecnia y estructuras de Japón, EEUU, Canadá, India, México, Chile, Italia…¿por qué?

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4. Conclusiones


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5. Bibliografía Elnashai, Amr., Sarno, Luigi di; “fundamentals of earthquake engeineering”;

John Wiley and sons; 2008. Datta, T.K.; “Seismic analysis of structures”; John Wiley and sons; 2010. Villaverde, R.; “Earthquake engineering”; CRC press, Florida, 2009. Filiatrault, A.; Elements of earthquake engineering and structural dynamics,

Second Edition, Politechnic International Press, Montréal, 2002. http://www.earthquakecountry.info/dropcoverholdon/

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