4)Accion Sismica y Efectos Estructurales v3

Diseño y evaluación sismorresistente de

estructuras

Master Ingeniería Estructural y de la Construcción

Tema: La acción sísmica. Efectos estructurales y filosofía de diseño

Profesor:

Jesús M. BAIRÁNDr. Ing. Caminos, C. y P.

Profesor Agregado

UPC

1

2

Origen de los terremotos

Movimiento brusco del suelo con

grandes aceleraciones y que

ocurre en una escala “pequeña”

(segundos) de tiempo

Terremoto:

3


• Rotura de la corteza terrestre

• Movimientos bruscos de fallas

• Erupciones volcánicas

• etc.

Sismos naturales:

• Explociones o voladuras

• Derrumbes

• etc.

Sismos artificiales:

4


Placas continentales

5


Sismicidad mundial

Principales terremotos y placas continentales

6


Sismicidad regional

Principales terremotos en la región de America Central y Mexico

7


Tipos de fallas y mecanismos

8


Vista de la falla de San Andres (California)

9


hipocentro o foco

epicentro

ondas profundas

ondas superficiales

• El sismo se genera en el

foco y se propaga a traves

de la corteza terrestre

llegando al emplazamiento

de interés

• El proceso afecta la señal

que recibe la estructura

Transmisión y propagación de ondas sísmicas

10



11


Ondas profundas Ondas superficiales

Ondas P (primarias)

Ondas S (secundarias)

Ondas Rayleigh

Ondas Love

P: compresión-tracción

S: cortante

Rayleigh: Movimiento vertical

Love: Movimiento horizontal

12


Ondas profundas

Ondas P (primarias)

Ondas S (secundarias)

Principal causa de daños

13


X

Y

Z3 componentes

espaciales• Fuente cercana: componentes verticales

altas, señal tipo impulso (cuasi delta-diract)

con aceleraciones muy fuertes y corta

duración.

• Fuente lejana: componente más vertical

atenuada, efectos del tipo de suelo en la

distribucion de frecuencias

Cercano:

Lejano:

FFT

FFT

frecuencia

frecuencia

Suelo blando

Suelo duro


La acción sísmica

Caracterización

PGA

duración completa

duración parte fuerte

De interés estructural directo:

• Aceleración pico.(PGA)

• Desplazamiento y velocidad pico

• duración total

• duración parte fuerte

• contenido de frecuencias

Otras características de interés

geofísico y de mitigación:

• Magnitud (M)

• Intensidad

• Momento sísmico

La acción sísmica

Caracterización

Magnitud: Medida de la energía

liberada

𝑙𝑜𝑔10𝑊 = 11.8 + 1.5 𝑀

Escala logarítmica.

Medida objetiva e independiente del

sitio.

Número real.

Intensidad: Medida subjetiva de los

efectos locales del sismo en el sitio.

Número romano.

La acción sísmica

Caracterización

La acción sísmica

Caracterización

Ley de atenuación

Relación distancia-Magnitud-PGA

Base física con calibración estadística

18

Efectos sobre las estructuras

19


20


21


22


Tsunamis

T> 5’ 50’’https://www.youtube.com/watch?v=j0YOXVlPUu4

Ductilidad: ventajas y necesidad

PGA (1 d) M profundidad Victimas Evento

2.7g[8] 9 30 km >15000[12]

2011 Tōhoku earthquake

and tsunami

2.2g[13][14]

6.3[13] 5 km 185

February 2011

Christchurch earthquake

2.13g[13][15]

6.4 6 km 1

June 2011 Christchurch

earthquake

1.7g[17] 6.7 19 km 57

1994 Los Angeles

earthquake

1.26g[19][20]

7.1 10 km 0

2010 Canterbury

earthquake

1.01g[21] 6.6 10 km 11

2007 Chūetsu offshore

earthquake

1.01g[22] 7.3 8 km 2,415 1999 Jiji earthquake

1.0g[23] 6 8 km 0

December 2011

Christchurch earthquake

0.8g 6.8 16 km 6,434 1995 Kobe earthquake

PGA (1 d) M profundidadVictimas Evento

0.78g[24] 8.8 23 km 521 2010 Chile earthquake

0.6g[26] 6 10 km 143 1999 Athens earthquake

0.51g[27] 6.4 612 2005 Zarand earthquake

0.5g[17] 7 13 km

92,000-

316,000 2010 Haiti earthquake

0.438g[28] 7.7 44 km 27

1978 Miyagi

earthquake (Sendai)

0.367g[29] 5.2 1 km 9 2011 Lorca earthquake

0.25 - 0.3g[30] 9.5 33 km 1,655[31] 1960 Valdivia earthquake

0.24g[32] 6.4 628 2004 Morocco earthquake

0.18g[33] 9.2 23 km 143 1964 Alaska earthquake

• Sismos extremos pueden producir aceleraciones muy altas, incluso superiores a 1 g.

• Los sismos M7 pueden ocurrir (en todo el mundo) con una frecuencia media de 7.5 al

año (Newmark, Rosenblueth, 1982).

23


•M 5 entre 28/01/2013 y 03/02/2013 (USGS)24


•M 2.5 entre 28/01/2013 y 03/02/2013 (USGS)25


¿Qué efectos estructurales produce un movimiento sísmico?

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 5 10 15 20 25 30

PGA= 1g

Aceleración horizontal en la base

• Movimiento del suelo.

• Escala de tiempo muy corta.

• Produce desplazamientos, velocidades y

aceleraciones.

Equilibrio del sistema:

¿Diagrama de cuerpo libre?

26


M

K

u

üg: aceleración gMu Ku Mu

ug: desplazamientoug: velocidad.

.

ug(t)ug(t).

üg(t)

u(t)u(t).

ü (t)Mütot (t)=Müg(t)+Mü(t)

K u(t)

Equilibrio:

Ecuación diferencial armónica de

2do orden

No hay fuerzas directas aplicadas

27


gMu Ku Mu

Observaciones:

Aceleración

terrenoRespuesta

estructura

• No existen fuerzas directas aplicadas.

• Los esfuerzos internos generados dependen de la propia estructura (K, M).

•Si M=0, no hay esfuerzos al no haber efecto inercial ni movimiento

relativo con el terreno.

• Si K=0, no hay oposición al movimiento (no hay esfuerzos pero la

masa no es estable).

•Si K, no hay movimiento relativo. La masa se mueve igual que

el suelo. La aceleración en la masa es igual a la del terreno:

F=m üg

28


Situación realista 1:

• M>0

• 0< K <

W (peso)

F = PGA*W

M > 0

K

Eventos fuertes:

PGA [0.3 g, 1 g]

• Fuerza horizontal del orden del

peso de la estructura.

• Los efectos dinámicos pueden

variar la fuerza horizontal

Solución

HomogéneaSolución Particular

Características:

K

M

2M

TK

Frecuencia /

Período

gMu Ku Mu

cos sinu A t B t

•Depende de üg(t)

•Expresiones para casos

sencillos

•Señales sísmicas solución

numérica

Situación ideal:

29


-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 1 2 3 4 5 6

de

spla

zam

ien

to

t

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 1 2 3 4 5 6velo

cid

ad

t

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 1 2 3 4 5 6

ace

lera

ció

n

t

Conceptos derivados de la vibración libre:

Pseudo-

velocidad

Pseudo-

desplazamiento

Relación

aproximada

entre respuestas

máximas

30


Vibración forzada

Caso excitación armónica

M

K

F(t)

Solución particular:

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6

de

spla

zam

ien

to

t

wp/w=0.90

wp/w=0.60

wp/w=1.30

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Ma

xim

o d

esp

laza

mie

nto

wp/w

Resonancia

¡La señal sísmica contiene rango

frecuencias diferentes!

31


Situación realista 2: Amortiguamiento

• M>0

• 0< K <

• C >0FK

u

K

FD

u

C

¿Qué es el

amortiguamiento?

Rigidez: Viscosidad:

gmu cu ku mu

22 gu u u u

Características:

2r

C C

C KM

K

M

•El amortiguamiento viscoso (dependiente de la

velocidad) es un conveniencia matemática.

•Todas las estructuras reales tienen algún tipo de

amortiguamiento.

• Disipa energía a lo largo de los ciclos de

vibraciones.

32


FD

u

C

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 1 2 3 4 5 6

de

spla

zam

ien

to

t-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 1 2 3 4 5 6velo

cid

ad

t

FD

u

c1c2>c1

Respuesta F- u

sistema con

amortiguamiento

M

K

F(t)

Rigidez Amortiguamiento Ftot

u

=min max,u u

max min,u u

Energía disipada

en cada ciclo

FK

u

K

FD

u

+

Velocidad: Desplazamiento:

33


Todos los sistemas reales tienen

amortiguamiento.

Resonancia “teórica” no existe, pero

las fuerzas y desplazamientos

pueden ser muy importantes

M

K

F(t)

Estructuras de acero de uniones , soldadas,

hormigón pretensado, hormigón fuertemente

armado y con poca fisuración

2 %– 3%

Hormigón armado fisurado 3% - 5%

Estructras de acero con conexiones

remachadas o atornilladas, estructuras de

madera

5% - 7%

34


•Para eventos sísmicos importantes la fuerza

horizontal que se genera puede ser de magnitud

muy grande.

•En la mayoría de las estructuras NO ES

ECONÓMICAMENTE FACTIBLE soportar sismos

fuertes de forma ELÁSTICA.

• El sismo NO ES UNA FUERZA DIRECTA, la

magnitud de los esfuerzos a resistir DEPENDE

TAMBIÉN DE LA PROPIA ESTRUCTURA.

0 10 20 30 40 50 60-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2Ground acceleration history

t (s)

ag(m

/s2)

0 10 20 30 40 50 60-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2T= 1.5 s, ksi = 5%

ato

t (m

/s2)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5Espectro de respuesta

T (seg)

Sa (

m/s

2)

ksi=5%

ksi=10%

Conclusiones parciales:

35


Filosofía de diseño

Para la mayoría de las estructuras no es económicamente factible resistir eventos

extremos (TR = 500 años) sin daños importantes.

Excepciones: Estructuras críticas (nucleares, presas): daño núlo para TR=500 años).

Estructuras esenciales (bomberos, policías, hospitales, algunos puentes): daño

controlado, operativa para TR=500 años.

El sismo extremo se considera una acción accidental. Se permite el daño extenso:

forma de disipar energía introducida por el terremoto.

Criterio de seguridad: No colapso. La estructura debe ser estable hasta el fin del

evento sísmico; aunque después se deba demoler. Necesario para salvar vidas de los

usuarios, permitir el desalojo posterior y paso de servicio de emergencias.

Criterio tradicional:

A lo largo de los años 70’s y 80’s, y gran parte de los 90’s, este era el único

requerimiento de proyecto

( obviamente es lo + importante) ...36

Ductilidad: Proyecto basado en prestaciones

37

Requisitos a satisfacer

Requisitos prestacionales mínimos en normativas actuales

a) No colapso

b) Control de daño

• ELU

•Pf=0.10 en 50 años / TR=475 años

• Ausencia de colapso local o global

EN1998: Eurocódigo 8

Joe’s

Beer!Beer!Food!Food!

Totalmente operativo

Beer!Beer!Food!Food!

Joe’s

Beer!Beer!Food!Food!Beer!Beer!Food!Food!

Joe’sJoe’s

Ocupación inmediata

Beer!Beer!Food!Food!Beer!Beer!Food!Food!Beer!Beer!Food!Food!

Salvaguardar vidas Prevención colapso

•Pf=0.10 en 10 años / TR=95 años

• Ausencia de daños “desproporcionados”.

• Estructura utilizable tras el sismo.

Referencia: Edificaciones

Otras estructuras: Nivel de fiabilidad

• Factor de importancia: I>1.0

TR=95 años

TR=475 años

k 3 - 4


Es posible resistir el mismo evento sísmico con diferentes estrategias:

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

1

2

3

4

5

6

7Espectro de respuesta

T (s)

Sa (

g)

=0.01

=0.05

=0.1

=0.15

=0.20

Rigidez 1 Rigidez 2

Elástico Incu

rsió

n n

o lin

ea

l

Daño aumenta

Elástico

Fu

erz

a s

ísm

ica

Conocer y controlar el comportamiento no lineal de las estructuras

• Al permitir daño cambiamos la estructura diferente fuerza a resistir.

•El comportamiento no lineal (inelástico) es una herramienta básica en el diseño.

• A diferencia de lo que ocurre en otras situaciones de carga, el trabajo no lineal es probable

y creíble en la carga de cálculo.

• Ocurrirá DAÑO.

38


¿Qué es la ductilidad estructural?

Capacidad (de la estructura) para deformarse en rango no elástico manteniendo su

capacidad de carga.

Frágil

Dúctil

Aplicaciones sísmicas: + “durante un cierto número de ciclos de carga” (5).

Energía

disipada

39


Rotura frágil

40


Rotura dúctil

41


Redistribución de esfuerzos: robustez y sobrerresistencia

Ventajas:

42


Cuantificación ductilidad

dudy

Ductilidad de desplazamientos:

Ductilidad de rotaciones:

Ductilidad de curvaturas:

Se define para cualquier cantidad cinemática:

Local

Global

Sección

Zona o

región

Estructura o

elemento

43


Cuantificación de la ductilidad a nivel secciónal

Criterios definición primera cedencia:

•s=fy/Es

•c=0.0015

Criterios definición rotura:

•c= u

•s=su (def. rotura acero).

•Pérdida de capacidad portante

resistencia de 10%.

44

Comportamiento estructuras de hormigón

• Igual tracción/compresión.

• Límite elástico.

• Escalón de plastificación más o menos

claro (depende del tipo de acero)

• Endurecimiento antes de rotura

Acero

45


Aceros para hormigón armado en España (EHE-08)

Características de materiales

Tipo de acero Acero soldable Acero soldable con

características especiales de ductilidad

Designación B 400 S B 500 S B 400 SD B 500 SD

Límite elástico, fy (N/mm2) ≥ 400 ≥ 500 ≥ 400 ≥ 500

Carga unitaria de rotura, fs (N/mm2) ≥ 440 ≥ 550 ≥ 480 ≥ 575

Alargamiento de rotura, u,5 (%) ≥ 14 ≥ 12 ≥ 20 ≥ 16

Alargamiento total bajo carga máxima, εmáx (%)

acero suministrado en barra ≥ 5,0 ≥ 5,0 ≥ 7,5 ≥ 7,5

acero suministrado en rollo (3)

≥ 7,5 ≥ 7,5 ≥ 10,0 ≥ 10,0

Relación fs/fy ≥ 1,05 ≥ 1,05 1,20 ≤ fs/fy ≤ 1,35 1,15 ≤ fs/fy ≤ 1,35

Relación fy real/fy nominal -- -- ≤ 1,20 ≤ 1,25

46


Aceros para hormigón armado en España (EHE-08)

Características de materiales

Comparación aceros

0

100

200

300

400

500

600

700

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18

s

B500SD B500S

47


Efecto Bauschinger

s• En ciclos posteriores de

carga, se pierde el rango

lineal antes que en los

ciclos anteriores.

• El radio del “codo”

aumenta con el número

de ciclos.

s

48


Influencia de la resistencia del hormigón

Efecto tamaño

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Deformación (%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Ten

sión

(N

/mm

2)

fc = 90 MPa

fc = 70 MPa

fc = 50 MPa

fc = 30 MPa

Localización

daño

Zona

dañada

49


cu

su

sy

cu

su

sy

1

x

dus

u

sDeformación última

hormigón

50


u

s

Efecto x/d en s

0.000%

2.000%

4.000%

6.000%

8.000%

10.000%

12.000%

14.000%

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

x/d

defo

rmació

n a

cero

eu=0.0035 eu=0.0040 eu=0.0050

eu=0.0060 eu=0.0070

Sin confinamiento =0.1

51


Hormigón: comportamiento cíclico y deformación lateral

25 20 15 10 5 0

Deformación lateral - (*10-3)

0

20

40

60

Ten

sió

n (

MP

a)

0 5

Deformación axial - (*10-3)

trans (1E-3) long(1E-3)

s(M

Pa

)

52


Compresión

Deformación lateral

s

t l

s

Poisson aparente

fc

0.2 0.5

53


Confinamiento del hormigón

54


u

s

wcuccu 1,0

wcdccd ff 5,11

cc

suyhw

cuccuf

f

4,1

EHE-2008

Mander et al:

Características de diseño del

hormigón confinado

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

Ductilidad curvatura

SC

CN

CA

Sin

conf.Conf.

medio

Conf.

alto

55


Modelos de confinamiento

Conceptos generales

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 0.01 0.02 0.03

s

C30-u

C30-c-S

• El recubrimiento del hormigón rompe a

deformación similar a la compresión

uniaxial (algo menor): cu,prob 0.004

• El núcleo tiende a expendir y es

contenido por la armadura transversal

que lo comprime lateralmente.

s

t l

56



Conceptos generales

hcc

• Equilibrio interno: tracción armadura –

compresión hormigón.

• El confinamiento no es uniforme si la

armadura es rectangular.

• El “apoyo lateral” es más efectivo paralelo

a la rama del cerco.

• La separación transversal y longitudinal

reduce el confinamiento.

• Factor eficacia de (Mander et al 1988):

𝑘𝑒 =

1 − 1𝑛 𝑤′𝑖

2

6𝑏𝑐𝑐ℎ𝑐𝑐1 −

𝑠′2𝑏𝑐𝑐

1 −𝑠′

2ℎ𝑐𝑐

1 − 𝜌𝑐𝑐

57

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 0.01 0.02 0.03

s

C30-u

C30-c-S



Mander, Priestley y Park (1988)

𝑓′𝑙𝑥= 𝑘𝑒𝜌𝑥𝑓𝑦ℎ

Presión lateral no simétrica (más general):

𝑓′𝑙𝑦= 𝑘𝑒𝜌𝑦𝑓𝑦ℎ

Ganancia de resistencia por confinamiento

(fcc)

Deformación carga pico:

Deformación última:

𝜀𝑐𝑐 = 𝜀𝑐0 1 + 5𝑓𝑐𝑐𝑓𝑐

− 1

𝜀𝑐𝑐𝑢 = 0.004 +1.4𝜌𝑤𝑓𝑦ℎ𝜀𝑠𝑢

𝑓𝑐𝑐

(Ábaco basado en superficie rotura Willam-Warnke)

Calibrado en hormigón de

resistencia normal

58


Efectos esfuerzos concomitantes: Fuerza axil

59

axil nulo

59



60

axil bajo

60



616161

axil medio

(próximo a falla critica)



6262

axil alto

62



63

Axil-Ductilidad

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

ND

ucti

lid

ad

Diagrama interacción

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

N

M

63


Influencia en los parámetros de la relación M-

64

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04

M (

kNm

)

(rad/m)

w=0.1 w=0.25 w=0.4

N=0 W=0.25

• Rigidez fisurada varía con armado y carga: inercia bruta no representativa.

• La estimación propiedades dinámicas (período vibración) depende del diseño final.

• Límite elástico varía poco con armado y carga: se puede estimar razonablemente con las

dimensiones (prediseño).64


Cálculo de diagramas momento curvatura

1. Fijar curvatura

2. Estimar deformación axil

3. Cálculo campo de tensiones

4. Integrar esfuerzo axil

5. ¿Axil interno = Axil externo?

NO: cambiar deformación axil e ir a 3

SI: integrar momento y salir

Procedimiento general:

Ejemplo...

65

2 ciclo

Menor resistencia al

cierre de fisura:

“pinching”


Respuesta cíclica de elementos con carga lateral

1 ciclo

Posibilidad

de pandeo

armaduras

1 ciclo

66


Pandeo armaduras longitudinales

67


Respuesta cíclica de elementos con carga lateral

Moyer & Kowalsky (2003)

Deformación plástica

barra por tracción

previa Barra comprimida

+ Fisuras abiertas

•Armadura transversal:

restricción al pandeo.

• Nº de ciclos en rango

plástico aumenta

longitud libre barra.

68


Efectos esfuerzos concomitantes: Esfuerzo cortante

69

Total Interaction Nonlinear Sectional Analysis (TINSA)

(Bairan 2005) 69


Efectos esfuerzos concomitantes: Cortante

• Incremento deformación en long. y

trans.: decalaje

• Mayor longitud plastificada

• Variación características M-curv

70


Efectos esfuerzos concomitantes: Esfuerzo cortante

7171


Efectos esfuerzos concomitantes: Cortante

72


Relación entre comportamiento seccional y del elemento

31

3y

F L

EI

21

3y yL

73



u y

p

M ML

V

Zona que plastifica:

“Rótula plástica”

Definición de rótula plástica

• En presencia de gradiente de momentos

(cortante) las deformaciones plásticas se

localizan en una región finita.

• Es una cuestión de equilibrio y características

del comportamiento no lineal.

74



¿Cómo incluir la influencia del esfuerzo cortante?

Decalaje

calibrado

(aprox.)

Diagramas

M(V) – (V)

75



u y

p

M ML e

V

0.08 0.022 0.44p y yL L f f

Priestley (semi-empírica)

Aproximación racional,

límite inferior

Es dificil calcular estos diagramas M-C (V).

Otros factores influyen en Lp:

• deslizamiento armaduras: en empotramiento y

sección crítica

Modelos prácticos:

76



Comportamiento de rótula plástica '

2

y

y pL

p u y pL

u y p

1pu

y y

¿Para qué sirve?

rotula plastica

zona linealmodelos de inelasticidad

concentrada:

77



0.5u y p pL L

1 0.5pu

p

y y

L L

21 3 1 0.5

p

p

LL L

L

211

13 0.5p

p

LL L

L

78

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

5

10

15

20

25

30

Lp=0.05L

Lp=0.1 L

Lp=0.2 L

Relación entre la ductilidad del elemento (desplazamientos) y la ductilidad

de la sección (curvaturas) dentro de la rótula plástica

Se puede conseguir

la misma ductilidad

de desplazamientos

con diferentes

ductilidades de

curvaturas y longitud

plástica


79


Lo analizamos como una ménsula

de longitud 0.5L

Criterio:

preferiremos la zona

sub-crítica del diagrama

de interacción

Pilares a doble curvatura

80

Posición adecuada rótulas

plasticas es responsabilidad

del proyectista

Vigas


81


Comportamiento cíclico: Lazos de histéresis

Area encerrada = energía disipada

Amortiguamiento viscoso equivalente (eq)...

Nivel de cargas estable

en ciclos sucesivos

< 20%

Al menos 5 ciclos

82


Comportamiento cíclico: Lazos de histéresis

Nivel de cargas inestable

en ciclos sucesivos Comportamiento pobre

Menos energía disipada

No se mantiene con los ciclos

> 20%

83

Comportamiento estructuras metálicas

84

• Igual tracción/compresión.

• Límite elástico.

• Escalón de plastificación más o menos

claro (depende del tipo de acero)

• Endurecimiento antes de rotura

Relación Resistencia/Peso:

Acero: 3 6𝑀𝑃𝑎 𝑚3

𝑘𝑁

Hormigón estructural: 1 2𝑀𝑃𝑎 𝑚3

𝑘𝑁

85

• Poco peso:

• Resistencia

Normalmente estructuras más flexibles:

T (alto)

• Ductilidad alta

Disipación energía mediante plastificación

Durante gran parte del s. XX se tuvo la idea de que

las estructuras de acero eran “a prueba de sismos”

𝐹𝐸=𝑆𝑎 𝑇 𝑀 =𝑆𝑎 𝑇

𝑔𝑊

Solicitación pequeña

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5Espectro de respuesta

T (seg)

Sa (

m/s

2)

ksi=5%

ksi=10%

¿Solución ideal para zonas sísmicas?

Falta de un evento

importante que

pusiera a prueba este

tipo de estructuras


86

San Fernando, 1971 (M 6.6)

Mexico, 1985 (M 8.1)

Northridge, 1994 (M 6.7)

Kobe, 1995 (M 6.9)

Hasta 1994 los edificios metálicos presentaron en general buen comportamiento sísmico

• Edificios de alturas moderadas o bajas

• Demanda sísmica relativamente baja

• Alta redundancia en edificios previos a años 70’s

(conexiones resistentes a momentos generalizadas)

Primeros sismos importantes en zonas con alta concentración estructuras metálicas:

• Vulnerabilidad conexiones

• Fracturas locales: concentración

tensiones, soldaduras inadecuadas

• Inestabilidad local elementos


87

Tipos de daños en conexiones resistentes a momentos

Conexiones no adecuadas (pre-

Northridge):

Zonas vulnerables

Rotura soldadura Fractura ala columna Fractura ala viga Desgarro laminar


88

Uniones pre-cualificadas (FEMA 350)

Uniones probadas experimentalmente. Requisitos:

• Capacidad rotación plástica mínima garantizada.

• Estabilidad panel del nudo.

• Detalles soldaduras y pernos.

Unión RBS

Zona plástica alejada

de la conexión.


89

Tipos estructurales

1. Pórticos resistentes a

momentos

2. Sistemas triangulados

3. Sistemas combinados

Triangulaciones

concéntricas

Triangulaciones

descentradas

Disipación: Rótulas plásticas

Disipación: diagonales

Disipación: zonas cortas

(flexión-cortante)

90

Comportamiento pórticos

My

Mp

Características típicas de una sección metálica dúctil

• Ductilidad

• Rigidez post-fluencia

91

My

Mp • Mp/My alta

• Efectos en longitud plástica

u y

p

M ML

V

Efectos en la capacidad de rotación plástica


92

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

5

10

15

20

25

30

Lp=0.05L

Lp=0.1 L

Lp=0.2 L

21 3 1 0.5

p

p

LL L

L

Capacidad al giro

Efectos en la capacidad de rotación plástica


93

Clasificación secciones EC-3

Clase Resistencia p

1 Mp Completa

2 Mp Limitada

3 My No (=y)

4 M<My No (<y)

C. 1C. 2C. 3

C. 4

Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4

Ine

sta

bili

da

d

local


94

Requisitos EN1988 (EC-8) sobre las clases de secciones

aplicables para diferentes clases de ductilidad

DCM: “Ductility Class Medium” - Ductilidad media

DCH: “Ductility Class High” – Ductilidad alta

Clase de sección utilizada afecta la capacidad de reducción por ductilidad

En Clase 4 se debe tomar q 1.5 (estructura sin ductilidad)


95


Rótulas en vigas Rótulas nudos Rótulas en pilares

Demanda de deformación distribuida Demanda de deformación

concentrada

Mecanismo a base de flexión

Disipación y deformación

concentrada en rótulas

plásticas

96

Comportamiento sistemas triangulados

No deformada Deformada

Barra pandeada

Mecanismo resistente basado en fuerza axil en diagonales

F

𝑇 = 𝐶 =F

2𝑐𝑜𝑠𝜃

TC

Pre-pandeo

F

𝑇 =F

𝑐𝑜𝑠𝜃

T

Post-pandeo

𝑉 =1

2𝐹 𝑡𝑎𝑔(𝜃)

𝑉 = −1

2𝐹 𝑡𝑎𝑔(𝜃)

PPy

PC

R

97


F

T

F

T

Comportamiento cíclico

98


Solución en sistemas con triangulaciones en V invertida (Chevron)

F

F

F

Elemento

“cremallera”

99


No deformada

Deformada

Barra pandeada

Triangulaciones en K

F

T

C

F

T

Post-pandeoPre-pandeo

Cortante en pilar:

efecto columna

corta

• Comportamiento pobre

• No permitida en EC8

100


Posible formación rótulas plásticas en cartelas

Detalle cartela:

• Pandeo barra sin pandeo de cartela.

• Rótula plástica (línea de plastificación)

en cartela para permitir giro de la barra.

Línea de plastificación

Viga

Colu

mn

a

101


Triangulaciones descentradas

Combinación cortante-flexión

Concepto factor de comportamiento

Ftot

u

=min max,u u

max min,u u

Energía disipada

en cada ciclo

FK

u

K

Rigidez Amortiguamiento Sistema completo

+

Efecto del comportamiento cíclico en el análisis dinámico

M

K, C

eq.1

eq.2

FD

u

c2c1>c2

El área del lazo de

histéresis se puede

asimilar a un

amortiguamiento

adicional

102

¿Qué implica en el comportamineto dinámico?

Keq,

Ceq

M

𝑞0 =𝑆𝑎𝑒

𝑆𝑎𝑁𝐿

103


Criterio de reducción espectro de respuesta (demanda elástica):

Relaciones q y

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

Sa(m

/s2

)

T

Sa

Criterio igual

aceleración

M

K

u

Si K la masa se

mueve lo mismo que

el suelo. Sa=PGA.

104



Relaciones q y

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

Sa(m

/s2

)

T

Sa

Criterio igual energía

105



Relaciones q y

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

Sa(m

/s2

)

T

Sa

106


Proyecto basado en prestaciones

107

Filosofía de diseño

Eventos raros (TR 500 años)

Criterio de seguridad: no colapso. La estructura debe ser estable hasta el fin del

evento sísmico; aunque despues se deba demoler. Necesario para salvar vidas de los

usuarios, permitir el desalojo posterior y paso de servicio de emergencias.

Criterios adicionales (para eventos frecuentes y ocacionales):

El daño debe estar acotado.

Reparación post-sísmo nula en algunos casos y económicamente factible .en caso de ser

necesaria ( subjetivo ... reparación < 50% precio de obra nueva).


108

Vision 2000

(2475 year)

“¿Qué es un nivel de daño aceptable?”

Krawinkler, 1996 (después sismo Northridge)

Pampanin, 2012 (después sismo Chrischurch)

Sismo Christchurch 2011

• Equivalente a Muy raro

TR=2475 años

• Aprox. 50% edificios ciudad

no colapsados pero deben

demolerse

• Necesidad socio-económica

• Costes reparaciones e indemnizaciones

• Los criterios del público (cliente) pueden

variar: “Proyecto basado en prestaciones”

“Performance based

design”


109

¿Cómo controlar el daño en un sistema que plastifica?

No es hasta finales de los 90’s - 2000 que aparecen metodologías para utilizar estos

criterios en el diseño y proyecto...

F

u_max

da

ño

leve

o n

ulo

da

ño

mo

de

rad

o

da

ño

se

ve

ro

sin

co

lap

so

co

lap

so

• Poca variación de la fuerza

• El desplazamineto inelástico está relacionado con los

daños locales y en elementos no estructurales


110

Prestación control de daños Control desplazamientos sísmicos

(TR 100 años)

Prestación no colapso

(salvar vidas)

Estabilidad estructural

(TR 500 años)

1. Si la estructura es dúctil, es posible dimensionar para fuerzas sísmicas

menores a las que resultan si esta se mantiene en rango elástico.

2. Al hacer uso de la ductilidad, se está en regimen no-lineal: hay daño,

agrietamiento, plastificación armaduras... Es decir, la acción sísmica se está

basando en el comportamiento no-lineal.

3. Evidentemente, debemos conocer y comprender bien el comportamiento

inelastico del material y tipología estructural.

¿Cómo aseguramos que se puedan formar mecánismos

dúctiles sin que se produzca colapso global del conjunto? ???Sabemos evaluar la ductilidad de una sección y un miembro, pero:

• El concepto general es complejo.

• La mayoría de las normas modernas utilizan 2 niveles prestacionales

111

Diseño por capacidad (Park y Paulay, 1978)

Aseguramiento de comportamiento dúctil para la estructura completa

Prestación de no colapso (life safety)

• Metodología para asegurar

prestación de no colapso.

• Organización jerarquías

elementos en el sistema.

• Elementos débiles:

• Dúctiles

• Previenen formación

mecanismos no deseables

Proyecto por capacidad

Resistencia probable:• Basado en propiedades medias

Sobre resistencia:• Posibilidad de resistencia

superior (característico superior)Mayor resistencia en elemento

dúctil demanda más carga en los

elementos débiles !

112


Diseño por capacidad en EHE-08

Anejo 10: Recomendaciones sísmicasFactor sobrerresistencia: sr = 1,35

• 1.2 < fs/fy < 1.35

• fy,real / fy,k < 1.25

Sistema primario:Subconjunto del sistema estructural dimensionado

para soportar la acción sísmica. Será dimensionado

con los requisitos de ductilidad y detalles elegidos.

Sistema secundario:No soporta la acción sísmica. Debe soportar la carga

vertical y ser compatible con las deformaciones

sísmicas (efectos P-d). No necesita detalles

especiales de ductilidad.

• Rigidez total sistema secundario < 15% total.

• Debe permanecer en rango elástico.

113


A nivel sección:

limitación de cuantía máxima, separación de cercos, confinamiento,

evitar pandeo de barras comprimidas...

A nivel elemento:

propiciar fallas ductiles (flexión, tracción) frente a fallas frágiles:

cortante, compresión, torsión, pandeo, formación de rótulas en lugares

adecuados...

A nivel estructura:

orden de aparición de las rótulas plásticas, formación del mecanismo

deseado ... (jerarquía modos de rotura)

Zona de la estructura Mecanismo o elemento fuerte Mecanismo o elemento débil

(plastifica)

Elementos a flexión y cortante Cortante Momentos

Unión viga-columna Flexión en columnas Flexión en vigas

Sistema viga-nudo-columna Cortante en nudo Flexión en columnas y vigas

Unión columna-fundación Fundación Flexión columna


114

No deseado

Preferible

Jerarquías elementos fuertes-débiles evitan modos de rotura no

deseados


115

Diseño por capacidad: uniones vigas-columna

En teoría...

El hormigón no

es perfectamente

plástico. Está

limitado por la

capacidad

máxima que

tienen sus

elementos a

deformarse

es lo ideal pero

Mecanismos parciales si

colapsa una rótula por

exceso de deformación


116

Asegurar que las rótulas se

formarán en las vigas:

Mv2

Mv1

Mc1

Mc2

u u

columnas vigas

M M

Dimensionar nudo el máximo

cortante que puede aparecer...

Criterio columna fuerte-viga débil

• Bielas y tirantes.

• Métodos de cortante horizontal en

nudo.


117

Diseño por capacidad: uniones vigas-columna

En teoría...

El hormigón no

es perfectamente

plástico. Está

limitado por la

capacidad

máxima que

tienen sus

elementos a

deformarse

es lo ideal pero

Mecanismos parciales si

colapsa una rótula por

exceso de deformación

Proyecto basado en fuerzas y desplazamientos

118

Diseño basado en fuerzas o en resistencias

• Método tradicional de diseño incluido en las normativas vigentes.

• Se basa en ideas de principios del S. XX.

• La estructura de “resistir” los esfuerzos del terremoto (analogía a

cargas estáticas).

• Se basa en un análisis lineal elástico de la estructura (cuasiestático,

modal, dinámico transitorio, etc.)

• Cuando la estructura es dúctil y entre en rango no-lineal puede disipar

energía y la fuerza sísmica se puede reducir de acuerdo a valores

predefinidos por la normativa en tablas (factor R ó q).

• Los desplazamientos de una estructura en rango no-lineal son mayores

que en rango elástico y se amplifican por factores definidos en tablas

(factor Cd).

• Pone el énfasis en la fuerza a resistir.

119

1. Estimación de la geometría y dimensiones de los elementos.

2. Estimación de la rigidez elástica de los elementos.

Diferentes criterios en distintas normativas: Inercias brutas, Inercias

eficaces.

3. En el método cuasiestático equivalente se calcula el período

fundamental de vibración.

El período se suele estimar con fórmulas empíricas si se trata de un

sistema de varios grados de libertad.

En el método modal dinámico se calculan los diferentes modos de

vibración necesarios (90% masa efectiva).

4.Cálculo del cortante basal a partir del espectro elástico de respuesta.

T

Sa (T)

Espectro de respuesta de diseño

del sitio. Incluye factores de

importancia y sitio.

Pasos:


120

5. Seleccionar factor de reducción de la fuerza sísmica adecuado (R ó q)

Tipo estructural EE.UU. Japón Nueva Zelanda Europa

Pórticos de hormigón 8 1.8 – 3.3 9 5.85

Paredes de hormigón 5 1.8 – 3.3 7.5 4.4

Pórticos de acero 8 2.0 – 4.0 9 6.3

Paredes de mampostería 3.5 - 6 3.0

Sistemas duales muro/pórtico 8 1.8 – 3.3 6 5.85

Puentes 3-4 3.0 6 3.5

Diferentes factores de comportamiento de distintas regiones

Notar la gran diferencia entre los valores en distintas normativas.

6. Reducción de la fuerza sísmica


121

7. Análisis lineal elástico con las fuerzas laterales reducidas. Encontrar

la distribución de esfuerzos y puntos potenciales de formación de

rótulas plásticas. El diseño final depende de la rigidez de los

elementos.

8. Dimensionar las armaduras de las zonas de rótulas plásticas (zonas

débiles según diseño por capacidad).

9. Determinar desplazamientos sísmicos utilizando factor Cd.


122

• Enfoque en resistir las fuerzas provenientes de un sismo importante

solo con criterio de evitar colapso.

• Dificultar de controlar el daño ante eventos de menor intensidad (y

mayor probabilidad ocurrencia).

F

d

Pequeños cambios en el valor

de la fuerza implican diferencias

de desplazamiento

considerables

Problemas del diseño basado en fuerzas


123

Tipo estructural EE.UU. Japón Nueva Zelanda Europa

Pórticos de hormigón 8 1.8 – 3.3 9 5.85

Paredes de hormigón 5 1.8 – 3.3 7.5 4.4

Pórticos de acero 8 2.0 – 4.0 9 6.3

Paredes de mampostería 3.5 - 6 3.0

Sistemas duales muro/pórtico 8 1.8 – 3.3 6 5.85

Puentes 3-4 3.0 6 3.5

La diferencia de criterios existente de una idea de la dificultad de

definir el factor de comportamiento de esta manera

• Definición a-priori del factor de reducción sísmica basado en una

clasificación “simple” del tipo estructural.

¿Qué factor de comportamiento produce un daño adecuado?


124


Diseño basado en desplazamientos:

• Objetivo inicial desplazamiento (elegido

según nivel de daño objetivo)

• Deducción ductilidad necesaria

(coeficiente q)

• Verificar resistencia

Diseño basado en fuerzas:

• Objetivo inicial resistencia

• Elección q asume un daño no conocido

• Verificar daño a posteriori

1240.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

Sa(m

/s2

)

T

Sa

Sd

125

Problemas de base en método de fuerzas

El método en fuerzas basa todo en un cálculo lineal elástico basado en

el período de la estructura asumiendo que este no cambia con la

resistencia.

M

M1

M2

M3

M4

y4 y3 y2 y1

Como el período se

estima en base

propiedades elásticas

(EI), implícitamente se

asume que al cambiar

la resistencia de un

elemento las curvas no

cambian rigidez, y que

el punto de

plastificación cambia.


126

Tipo de variación al cambiar la resistencia


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04

M (

kNm

)

(rad/m)

w=0.1 w=0.25 w=0.4

127

M

M1

M2

M3

M4

y

4

y

3

y

2y

1

M

M1

M2

M3

M4

y

Método de fuerzas Estimación más realista

Como consecuencia toda estimación del período de la estructura basado

en las propiedades brutas (sin conocer las armaduras existentes) no es

realista.


128

• Desplazamiento de control de daño puede ser más crítico que el criterio de colapso.

• La ductilidad real puede no ser consistente con el factor de reducción por ductilidad usado.

Capacidad

Demanda

“Performance-point”

Filosofía de diseño basado en desplazamientos

Diseñar para un

desplazamiento objetivo

129

Filosofía de diseño basado desplazamientos

Diseñar para un desplazamiento objetivo

Diseñar para una resistencia

Elegir q0

Fuerzas a resistir

Desplazamientos estructura

Control de daño

Elegir desplazamiento máximo permitido

T (rigidez) necesaria

Reducción por ductilidad consistente

Dimensionar armado: daño + estabilidad

En general

requiere iteración

130

Bases del método directo basado en desplazamientos

130

Método de diseño directo basado en desplazamientos (DDBD)

Priestley (1992), Priestley y Calvi (1997), Priestley y Kowalsky (2000),

Priestley, Calvi y Kowalsky (2007)

Pasos:

1. Transformar estructura MDOF en un

SDOF equivalente (a).

2. Determinar el desplazamiento de

cedencia (dy).

3. Decidir desplazamiento de diseño (dd).

4. Determinar ductilidad (=dd/dy)

5. Estimar amortiguamiento equivalente (c).

6. Determinar período necesario del

espectro de desplazamientos (d).

7. Determinar rigidez equivalente

8. Obtener fuerza de diseño (b)

9. Distribuir la carga y realizar análisis

estructural.

Método cerrado no iterativo válido para

estructuras regulares.

131

1. Estructura equivalente de 1 grado de libertad

Basándose en el método de Coordenadas Generalizadas:

Elegir función de distribución de desplazamientos: (z)

Desplazamiento del

sistema SDOF:

Masa efectiva:

En edificios regulares la masa efectiva suele ser del orden

de 70% de la masa total en estructuras de muros y 85% ó

más en pórticos. Modo fundamental

En puentes simples tipo péndulo invertido la masa

efectiva puede ser superior al 95% de la masa total.

Perfil deformación

Método Coordenadas

Generalizadas


132

2. Desplazamiento de cedencia

Depende más de la geometría de los

elementos que de otros parámetros.

Curvaturas de cedencia:

Desplazamientos de cedencia elemento en ménsula:

Derivas de cedencia:

Pórticos de hormigón:

Pórticos de acero:

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04

M (

kNm

)

(rad/m)

w=0.1 w=0.25 w=0.4

• y varía poco con el armado y el

esfuerzo concomitante.

• Se puede estimar con las

dimensiones elementos.

Se basa en observación:


133

3. Desplazamiento de diseño

F

u_max

da

ño

leve

o n

ulo

da

ño

mo

de

rad

o

da

ño

se

ve

ro

sin

co

lap

so

co

lap

so

Según nivel prestacional deseado


dd

134


4. Calcular ductilidad de diseño

5. Relación ductilidad de diseño con reducción por ductilidad

y disipación energía

• Conceptos igual desplazamiento e igual energía

• Reducción rigidez variación período

• Amortiguamiento equivalente por disipación energía

Keq,

Ceq

MFtot

u

=min max,u u

max min,u u

135


FC

u

C

Ec

FC

u

C

Fc

u

Ceq/4

en T/4

Ec

𝐹𝑐 = 𝑢 𝑡 𝐶𝜔𝑐𝑜𝑡𝑎𝑔 𝜔𝑡 + 𝜙𝐹𝑐 = 𝐶 𝑢

𝑢 𝑡 = 𝑢𝑚𝑎𝑥𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 + 𝜙

𝑢 𝑡 = 𝜔𝑢𝑚𝑎𝑥𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑡 + 𝜙

𝐸𝑐=4 0𝑇/4

𝐹𝑐 𝑢𝑑𝑡=4 0𝑇/4

𝐶𝑒𝑞 𝑢2𝑑𝑡

𝐸𝑐=𝐶𝑒𝑞𝜋𝜔𝑢𝑚𝑎𝑥2

136


𝐶𝑒𝑞 =𝐸𝑐

𝜋𝜔𝑢𝑚𝑎𝑥2

FC

u

Ceq

Ec

FK

u

Keq

Energía potencial elástica cuando u(t)=Umax

𝐸𝑒𝑙𝑎𝑠 =1

2𝐹𝑘𝑢𝑚𝑎𝑥


2𝐾𝑒𝑞𝑢𝑚𝑎𝑥

2

𝜔 =𝐾𝑒𝑞𝑀

𝐶𝑐𝑟 = 2 𝐾𝑒𝑞𝑀

𝐶𝑒𝑞 =𝐾𝑒𝑞

2𝜋𝜔

𝐸𝑐

𝐸𝑒𝑙𝑎𝑠

𝜉ℎ𝑖𝑠=𝐶𝑒𝑞

𝐶𝑐𝑟=

1

4𝜋

𝐸𝑐


137



𝐶𝑐𝑟=

1

4𝜋

𝐸𝑐


Relación histerético con el nivel de ductilidad de desplazamiento

F

y ma

x=

y

Fmax


2𝐹𝑚𝑎𝑥Δ𝑚𝑎𝑥 =

1

2𝜇𝐹𝑚𝑎𝑥Δ𝑦

𝐸𝑐 = 2𝐹𝑚𝑎𝑥2Δ𝑚𝑎𝑥 − 21

22𝐹𝑚𝑎𝑥2Δ𝑦

2Fmax

2y2y

𝐸𝑐 = 4𝐹𝑚𝑎𝑥𝜇Δ𝑦 − 4𝐹𝑚𝑎𝑥Δ𝑦

𝐸𝑐 = 4𝐹𝑚𝑎𝑥Δ𝑦 𝜇 − 1


𝐶𝑐𝑟=

2

𝜋

𝜇−1

𝜇

Elasto-plástico perfecto

138



𝐶𝑐𝑟=

1

4𝜋

𝐸𝑐


Relación histerético con el nivel de ductilidad de desplazamiento


𝐶𝑐𝑟=

𝑎

𝜋

𝜇−1

𝜇

Lazo de histéresis real

𝜉𝑒𝑞= 𝜉𝑒𝑙𝑎𝑠+ 𝜉ℎ𝑖𝑠

139


Sistema estructural Relación eq -

Edificios de muros de hormigón y puentes de

hormigón

Edificios de pórticos de hormigón

Edificios de pórticos de acero estructural

Dispositivo deslizante con fricción

Aislador con ley bilineal con módulo de

deformación plástico de 20%

𝜉𝑒𝑞 = 0.05 + 0.444𝜇 − 1

𝜇𝜋

𝜉𝑒𝑞 = 0.05 + 0.565𝜇 − 1

𝜇𝜋

𝜉𝑒𝑞 = 0.05 + 0.577𝜇 − 1

𝜇𝜋

𝜉𝑒𝑞 = 0.05 + 0.670𝜇 − 1

𝜇𝜋

𝜉𝑒𝑞 = 0.05 + 0.519𝜇 − 1

𝜇𝜋

Diferentes relaciones amortiguamiento – ductilidad

(Priestley, Calvi, Kowalsky, 2007)

140


Diferentes relaciones amortiguamiento – ductilidad

(Priestley, Calvi, Kowalsky, 2007)

141


ó

6. Determinar período de vibración necesario

ó

142


7. Determinar rigidez efectiva necesaria

8. Determinar fuerza sísmica a resistir

9. Distribuir fuerzas, realizar análisis estructural y

dimensionar armaduras.

Diseño por capacidad

𝐹𝑑 = 𝐾𝑒𝑑𝑑

143


9. Distribuir fuerzas, realizar análisis estructural y dimensionar armaduras.

Diseño por capacidad

144

Aplicación a edificios

Perfil de deformaciones

Perfiles recomendados para

pórticos regulares

Relación:

y y

d d

Distribución

aceleraciones

145

Descripción algunas normativas

Código

Sísmico

Período de retorno de

referencia

(Mapas de riesgo)

Período de retorno

para prevención

colapso

IBC-2006 (ASCE-07)

ACI-318

2475 475

EC 8 (2012) 475 (Límite no colapso)

95 (Limitar daños)+

475

NCSE-02 (2002) 500 475

NCSP-07 (2007) 500

100 (frecuente)

475

*Latinoamérica 475

* En general se basan en sistema IBC para definir la acción

+ Explícito

Algunas normas toman de referencia el sismo “máximo creíble” (TR=2500 años)

146


Nivel de definición de la acción sísmica

* Cuando no existe un espectro específico para

aceleración vertical, se define como una fracción del

espectro de aceleración horizontal

Código

Sísmico

ab del

terreno

(T=0)

2 acelerac.

T_cortos-T_largos

Zona

Desplaz.

constante

Espectro

específico

Acción

Vertical*

IBC-2006

(ASCE-07)

ACI-318

NO SI SI NO

EC 8 (2012) SI NO SI SI

NCSE-02

(2002)

SI NO NO NO

NCSP-07 SI NO SI NO

1460.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

Sa

(m/s

2)

T

Sa

Sd

147

Definición forma espectral con aceleraciones períodos cortos (T 0.2 s) y períodos largos (T1 s)


148

Espectro tipo IBC

Valores en mapas de

riesgo (IBC y algunas

normas americanas)

Valor referencia en

EC-8 y NCSE

Zona de desplazamiento

constante


149

Desplazamiento

constante (Tc)

𝑆𝑑 =1

𝜔2 𝑆𝑎

𝑆𝑑 =𝑇2

4𝜋2𝑆𝑎


Diseño y evaluación sismorresistente de

estructuras

Master Ingeniería Estructural y de la Construcción

Tema: La acción sísmica. Efectos estructurales y filosofía de diseño

Profesor:

Jesús M. BAIRÁNDr. Ing. Caminos, C. y P.

Profesor Agregado

UPC

150

4)Accion Sismica y Efectos Estructurales v3

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