Congreso de Ingeniería Sísmica, Estructural y Geotécnica de piso H vs. Deriva Sx de piso ......

Congreso de Ingeniería Sísmica, Estructural y Geotécnica

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Enseñanzas del Sismo del 16 de Abril de 2016Una retrospectiva de lo aprendido, evaluado y actuado con

miras hacia el futuro

Parámetros que Afectan el Comportamiento Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Telmo Andrés Sánchez, Ph.D.Gerente General

ADSTREN Ingeniería EstructuralQuito, 20 y 21 de abril de 2017

- Influencia de la calidad del hormigón

- Influencia de la configuración estructural

- Influencia del suelo y sus propiedades dinámicas

Contenido

Influencia de la Calidad del Hormigón

En general, un edificio se diseña para satisfacer los requisitos de resistencia y de servicio (o serviciabilidad)


Modelo Computacional

Chequeo de elementos por

resistencia

0

5

10

15

20

25

30

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025

Altu

ra d

e Pi

so

Deriva

Sentido X

Chequeo de serviciabilidad

Mediano/Pobre

Mediano/Bueno

Los daños causados por el sismo fueron mayoritariamente asociadoscon el colapso de mamposterías y elementos no-estructurales, debidoa niveles de deriva excesivos

Mykonos


0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

8%

9%

10%

Der

iva

(%)

Edificio

Derivas de Piso Edificios Bahía de Caráquez

DERIVA MAXIMA EN X EV DERIVA MAXIMA EN Y EV LIMITE NEC-2015


El control de derivas de piso es fundamental¿Qué parámetros controlan la deriva de piso?

10

14

18

22

26

30

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Ec (G

Pa)

f'c (MPa)

Módulo de Elasticidad del Hormigón

Ec = 4,7 f ′c

16,3

21,5

Variación Ec = 21,5/16,3 = 1,3


Resistencias obtenidas a partir de núcleos extraídos de los edificios y confirmados con ensayos de UT

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

fć (M

Pa)

Edificio

Resistencia del Hormigón

fć (MPa) fć=21 MPa 1.3fć


Edificio El HorizonteInfluencia de la Calidad del Hormigón

0369

12151821242730

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025

Altu

ra d

e Pi

so [m

]

Deriva Sx inelástica ΔM

Altura de piso H vs. Deriva Sx de piso inelástica ΔM

F'c 16 MPa F'c 17 MPa F'c 18 MPa F'c 19 MPaF'c 20 MPa F'c 21 MPa F'c 22 MPa F'c 23 MPaF'c 24 MPa F'c 25 MPa F'c 26 MPa Limite NEC 2%

0369

12151821242730

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04

Altu

ra d

e Pi

so [m

]

Deriva Sy inelástica ΔM

Altura de piso H vs. Deriva Sy de piso inelástica ΔM


Edificio El HorizonteInfluencia de la Calidad del Hormigón

2.00%

2.05%

2.10%

2.15%

2.20%

2.25%

2.30%

2.35%

12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Der

iva

Sx in

elás

tica

máx

ima

Δ M

F'c [MPa]

Deriva Sx inelástica máxima ΔM vs. F'c

3.15%

3.20%

3.25%

3.30%

3.35%

3.40%

3.45%

3.50%

3.55%

3.60%

3.65%

12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Der

iva

Sy in

elás

tica

máx

ima

Δ M

F'c [MPa]

Deriva Sy inelástica máxima ΔM vs. F'c

2,33

2,06

Incremento ΔM = 2,33/2,06 = 1,13 3,63

3,21

Incremento ΔM = 3,63/3,21 = 1,13

El incremento en derivas es medianamente sensible a f’c

Edificio El AlmiranteInfluencia de la Calidad del Hormigón

0369

12151821242730

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

Altu

ra d

e Pi

so [m

]

Deriva Sx inelástica ΔM

Altura de piso H vs. Deriva Sx de piso inelástica ΔM


0369

12151821242730

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035

Altu

ra d

e Pi

so [m

]

Deriva Sy inelástica ΔM

Altura de piso H vs. Deriva Sy de piso inelástica ΔM


2.80%

2.90%

3.00%

3.10%

3.20%

3.30%

3.40%

16 18 20 22 24 26 28 30

Der

iva

Sy in

elás

tica

máx

ima

Δ M

F'c [MPa]

Deriva Sy inelástica máxima ΔM vs. F'c

7.40%

7.50%

7.60%

7.70%

7.80%

7.90%

8.00%

8.10%

8.20%

8.30%

8.40%

8.50%

16 18 20 22 24 26 28 30

Der

iva

Sx in

elás

tica

máx

ima

Δ M

F'c [MPa]

Deriva Sx inelástica máxima ΔM vs. F'c

Edificio El AlmiranteInfluencia de la Calidad del Hormigón

8,40

7,50

Incremento ΔM = 8,40/7,50 = 1,12 3,30

2,96

Incremento ΔM = 3,30/2,96 = 1,11

El incremento en derivas es medianamente sensible a f’c

Influencia de la Calidad del HormigónReforzamiento de Edificios con Hormigón de Baja Calidad

Reforzar SRCL: Muros, Riostras, Placas de Acero (SPSW)

Proveer Confinamiento

Conclusiones:Influencia de la Calidad del Hormigón

- El control de derivas de piso es generalmente el parámetro que rige el diseño estructural sismo-resistente

- El incremento en derivas es medianamente sensible a la variabilidad de f’c- El estudio de la calidad de los materiales, específicamente del hormigón, es solo uno de los

componentes que deben ser considerados en el nivel de daño estructural- Un edificio existente con un hormigón de mala calidad puede ser rehabilitado para cumplir

con requisitos de derivas- Hormigones de baja calidad en edificios nuevos o en construcción deben ser rechazados

inmediatamente

Influencia de la Configuración

Estructural

La configuración estructural es un factor fundamental que rige elcomportamiento de edificaciones ante un sismo

Influencia de la Configuración Estructural

No siempre se la establece en función de la seguridad estructural, sinoque se ajusta al requerimiento arquitectónico

Una configuración estructural inadecuada, puede exacerbar los efectosdel sismo

Influencia de la Configuración EstructuralEdificios en Bahía de Caráquez – Configuraciones Regulares:

Influencia de la Configuración EstructuralEdificios en Bahía de Caráquez – Configuraciones Irregulares:

Influencia de la Configuración EstructuralEdificio Borja:

0

3

6

9

12

15

18

0 0.01 0.02 0.03

Altu

ra d

e Pi

so [m

]

Deriva inelástica ΔM

Altura de piso H vs. Deriva de piso inelástica ΔM Sismo Y

Deriva Inelástica Y Deriva Inelástica X Limite NEC 2%

Influencia de la Configuración EstructuralEdificio El Horizonte:

0369

121518212427

0 0.01 0.02 0.03 0.04A

ltura

de

Piso

[m]



Deriva inelástica Y Deriva inelástica X Limite NEC 2%

Influencia de la Configuración EstructuralEdificio Las Brisas:

0369

12151821242730333639

0 0.01 0.02 0.03

Altu

ra d

e Pi

so [m

]



Deriva inelástica Y Deriva inelástica X Limite NEC 2%

Influencia de la Configuración EstructuralEdificio El Almirante:

0369

12151821242730

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

Altu

ra d

e Pi

so [m

]Deriva inelástica ΔM

Altura de piso H vs. Deriva de piso inelástica ΔM Sismo X

Deriva inelástica X Deriva inelástica Y Limite NEC 2%

Conclusiones:- La configuración estructural es fundamental en el comportamiento que tiene un edificio

durante un sismo- Se debe involucrar al ingeniero estructural desde las primeras etapas de planificación de un

proyecto- El trabajo coordinado entre arquitectura e ingeniería permite diseñar edificaciones seguras

y funcionales

Influencia de la Configuración Estructural

Influencia del Suelo y sus Propiedades

Dinámicas

Períodos medidos en los edificios de Bahía de Caráquez:

Influencia del Suelo y sus Propiedades Dinámicas

Períodos medidos en los edificios de Bahía de Caráquez

- Períodos de suelo entre 0,50s y 0,90s- Períodos de las estructuras entre

0,50s y 1,20s- Ocurre amplificación de respuestas

estructurales en esa zona- Se debe construir estructuras con

aisladores o disipadores


Conclusiones:- Existe una clara correlación entre el comportamiento estructural de

un edificio y las propiedades dinámicas del suelo- Los edificios en Bahía de Caráquez ubicados en la zona de la puntilla

sufrieron daños muy superiores a edificios en otros sitios de la ciudad


Otros sitios con observaciones similares:

Esmeraldas, Diciembre 2016

ColaboradoresVerónica BravoVerónica EstupiñánDaniel SantosAndrés RobalinoFelipe ArgüelloCarlos BustamanteSantiago CaminoPatricio ParedesFrancisco FloresMaría H. Brito

Juan F. GuzmánMarcos FloresMaría E. PontónRosario GamarraAndrés MorilloHéctor ManyaFranklin ManyaPatricio PlacenciaJorge ValverdeHenry Yandún

Ana GuerrónJuan C. SingauchoJorge CisnerosDaniel GamarraWilson CevallosPatricio TamarizHugo OrtizXavier VeraJosé A. Andrade

¡Muchas Gracias!

La Incomparable Labor de los Bomberos

Congreso de Ingeniería Sísmica, Estructural y Geotécnica

… reflexión sin acción es desperdicio

¿Preguntas?

¿Y las estructuras de acero?

Comportamiento de la UVC de Portoviejo

- La Unidad de Vigilancia Comunitaria, UVC, es una de las pocas que hemos podido estudiar

- No existen muchas estructuras de acero en las zonas afectadas por el sismo

- Su performance fue muy bueno


- El comportamiento de las estructuras de acero durante un sismo, cuando están bien diseñadas y bien construidas es muy bueno

- Consistentemente, en los sismos de Imperial Valley, Northridge, Tokio, Christchurch, Muise, etc., se ha verificado que este tipo de construcción tiene una alta capacidad de disipación de energía sísmica

- La principal dificultad es la conexión entre la estructura y las mamposterías y fachadas

- El costo es otro parámetro que puede llevar a optar por otras soluciones

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