PROYECTO NCh 3357
DISEÑO SÍSMICO DE COMPONENTES Y SISTEMAS NO ESTRUCTURALES Diego LÓPEZ-GARCÍA, Ph.D. PROFESOR ASOCIADO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESTRUCTURAL Y GEOTÉCNICA PONTIFICIA U NIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE
MOTIVACIÓN !
TERREMOTO DE FEBRERO DE 2010 !
Uno de los mayores mayores terremotos registrados registrados (Mw = 8.8)
!
Población del área afectada: ! 13.500.000
!
Víctimas fatales: 525 (! la mitad debidas a tsunamis)
!
Edificios afectados (post-1985, 3 o más pisos): ! 10.000
!
Edificios con algún grado de daño: ! 1000 (10%)
!
Edificios con daño severo: severo: ! 100 (1%)
!
Edificios que colapsar colapsaron: on: 4
!
Aparentemente, la infraestructura está
(Hube et al., 2012)
MOTIVACIÓN !
TERREMOTO DE FEBRERO DE 2010 !
Uno de los mayores mayores terremotos registrados registrados (Mw = 8.8)
!
Población del área afectada: ! 13.500.000
!
Víctimas fatales: 525 (! la mitad debidas a tsunamis)
!
Edificios afectados (post-1985, 3 o más pisos): ! 10.000
!
Edificios con algún grado de daño: ! 1000 (10%)
!
Edificios con daño severo: severo: ! 100 (1%)
!
Edificios que colapsar colapsaron: on: 4
!
Aparentemente, la infraestructura está
(Hube et al., 2012)
MOTIVACIÓN !
TERREMOTO DE FEBRERO DE 2010 !
Pérdidas económicas: 30.000 millones de dólares
!
Varias causas
!
Una de las más importantes: daños en componentes no estructurales
$ 1.200.000.000
$ 620.000.000
MOTIVACIÓN !
INFORME DEL MINISTERIO DE SALUD !
Hospitales ubicados en zona afectada: 130
!
Hospitales con daños en componentes no estructurales: 62%
!
Pérdida de funcionalidad: en el 83% de los casos se debió exclusivamente al daño en componentes no estructurales
!
Costo de recuperación de funcionalidad de hospitales: 2.800 millones de dólares
!
Tiempo de recuperación de funcionalidad de hospitales: 3-4 años
MOTIVACIÓN !
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE SANTIAGO !
Pérdida de funcionalidad debida exclusivamente a daños no estructurales
!
Pérdidas reportadas por LAN: u$s 25.000.000
MOTIVACIÓN !
COMPONENTES NO ESTRUCTURALES
MOTIVACIÓN !
DAÑOS EN COMPONENTES NO ESTRUCTURALES !
Pérdidas económicas directas
!
Pérdida de funcionalidad !
Pérdidas económicas indirectas
!
Indeseable en cualquier tipo de estructura
!
Inaceptable en estructuras asociadas a servicios esenciales (hospitales, cuarteles de bomberos, etc.)
!
Posible pérdida de vidas humanas
ANTECEDENTES !
NORMATIVA PREVIA !
Capítulo 8 de la norma NCh 433 Diseño Sísmico de Edificios (1996, 2009) !
Basado en ATC-3 (1978)
!
Capítulo 7 de la norma NCh 2369 Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales
!
Capítulo 9 de la norma NCh 2745 Análisis y Diseño de Edificios con Aislación Sísmica
!
No hubo aplicación práctica (vacío legal)
ANTECEDENTES !
NORMAS TÉCNICAS MINVU “DE EMERGENCIA” !
Anclaje y Fijación de Elementos Secundarios (excluidos cielos)
!
Reparación Patrimonial
!
Edificaciones Estratégicas y de Servicio Comunitario
!
Actualización de Norma de Diseño Estructural
!
Proyecto de Ingeniería Estructural
!
Empuje de suelo sísmicos y estáticos sobre subterráneos de edificios
!
Actualización de Normas de Ascensores
!
Norma de Diseño estructural para Maremoto y Zonas inundables
ANTECEDENTES !
NORMAS TÉCNICAS MINVU “DE EMERGENCIA” !
Encargadas al Instituto de la Construcción !
Corporación de Derecho Privado sin fines de lucro
!
Fundada en 1996 por acuerdo del MOP, MINVU, CChC, Colegios Profesionales de Arquitectos, Ingenieros y Constructores Civiles, UCH y PUC
!
Elaboradas por comités formados por profesionales y académicos
!
Integración de los comités: por invitación
!
Plazos preestablecidos para elaboración y revisión
!
Promulgadas por decreto (intención)
ANTECEDENTES !
ANTEPROYECTO NTM 001 2010 !
Establece demandas sísmicas mínimas para componentes no estructurales
!
Basada en el Capítulo 13 de ASCE 7 (2010)
!
La elaboración del anteproyecto finalizó en Octubre de 2010
!
Sometida a consulta pública
!
No fue promulgada
ANTECEDENTES !
PROYECTO NCh 3357 !
INN: el anteproyecto NTM 001 2010 es incluido en el Proyecto 27F !
Proyecto 27F: aprobación de un conjunto de normas sísmicas
!
Revisión: el anteproyecto NTM 001 2010 es ratificado
!
Anteproyecto NCh 3357: idéntico al Anteproyecto NTM 001 2010
!
Actualmente en estado de consulta pública !
Hasta el 6 de Diciembre de 2013
PROYECTO NCh 3357 !
DEMANDAS SÍSMICAS MÍNIMAS !
Se debe demostrar que la capacidad de un componente no estructural dado es igual o superior a las demandas mínimas establecidas:
!
!
Información específica generada en el desarrollo del proyecto
!
Información entregada por el proveedor del componente
En ambos casos, tres posibles procedimientos de certificación: !
Mediante cálculo
!
Mediante ensayos
!
Mediante experiencia
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES NO ESTRUCTURALES
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES NO ESTRUCTURALES
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES NO ESTRUCTURALES !
Dos categorías básicas: !
Sensibles al desplazamiento
!
Sensibles a la aceleración
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES NO ESTRUCTURALES !
Componentes sensibles al desplazamiento !
Anclados a la estructura en puntos de altura diferente
!
Sujetos a las deformaciones de la estructura
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES AL DESPLAZAMIENTO !
Demanda sísmica mínima:
Dpl = Dp I I = coeficiente de importancia (depende de la estructura, ídem NCh 433) Dp = "xA – "yA ! 0.0085 (hx - hy) "xA =
desplazamiento horizontal de la estructura en el punto de anclaje ubicado a la altura h x (con R* = 1, i.e., sin reducir)
"yA =
desplazamiento horizontal de la estructura en el punto de anclaje ubicado a la altura h y (con R* = 1, i.e., sin reducir)
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES NO ESTRUCTURALES !
Componentes sensibles a la aceleración !
Típicamente anclados en un punto de la estructura (o no anclados)
!
Sujetos a las aceleraciones en el punto de anclaje o apoyo
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Sujetos a aceleraciones de piso (respuesta de aceleración absoluta)
aceleración de piso
diferencias en magnitudes y en contenido de frecuencias
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN Aceleraciones de piso
!
1.20
1.00
0.80
] g [ 0.60 A S 0.40
0.20
0.00 0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
T [sec]
espectro de piso
0.4
(Floor Spectrum, FS)
] 0.2 g [ n o i t a r 0.0 e l e c c A
-0.2
-0.4 0
5
10
15
Time [sec]
20
25
30
4.00
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Demanda sísmica mínima: Fp
Fp: fuerza sísmica de diseño Wp: peso sísmico del componente no estructural
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Demanda sísmica mínima: Fp
F p
=
z k # & 0.4 ' A A Z $1 + 2 ! a p h " % W p g
R p I p
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Demanda sísmica mínima: Fp
F p
=
z k # & 0.4 ' A A Z $1 + 2 ! a p h " % W p g
R p I p
estimación de la aceleración máxima del suelo (PGA)
Espectro de Diseño DS 117/2010
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Demanda sísmica mínima: Fp
F p
=
z k # & 0.4 ' A A Z $1 + 2 ! a p h " % W p g
R p I p
factor de amplificación por altura zk: altura del piso “k” (en donde está ubicado el componente)
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Demanda sísmica mínima: Fp
F p
=
z k # & 0.4 ' A A Z $1 + 2 ! a p h " % W p g
R p I p
estimación de la aceleración máxima de piso
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Estimación de la aceleración máxima de piso Edificio típico de 20 pisos (estructura compuesta por muros de H° A°) 20
15
o s 10 i P
5
Análisis tiempo historia Análisis modal espectral MINVU NTM 001 2010
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Demanda sísmica mínima: Fp
F p
=
z k # & 0.4 ' A A Z $1 + 2 ! a p h " % W p g
R p I p
factor de amplificación por flexibilidad del componente
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Demanda sísmica mínima: Fp
F p
=
z k # & 0.4 ' A A Z $1 + 2 ! a p h " % W p g
R p I p
estimación del espectro de piso
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Espectro de piso:
ap 2.5
1.0 rígidos
flexibles
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Espectros de piso: estructura mixta muros-marcos de H°A°, 20 pisos
8.0
] g [
n ó i c a r e l e c a o d u e s P
8.0
(Goldschmidt, 2010)
Suelo
Piso 7 ] g [
6.0
n ó i c a r e l e c a o d u e s P
4.0
2.0
0.0 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
6.0
4.0
2.0
0.0 0.0
3.0
Período [s]
6.0
4.0
1.5
2.0
2.5
8.0 Piso 14
n ó i c a r e l e c a o d u e
1.0
Período [s]
8.0
] g [
0.5
Piso 20 ] g [
n ó i c a r e l e c a o d u e
6.0
4.0
3.0
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Demanda sísmica mínima: Fp
F p
=
z k # & 0.4 ' A A Z $1 + 2 ! a p h " % W p g
R p I p
Factores de modificación (dependen del componente)
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Demanda sísmica mínima: Fp
F p
=
z k # & 0.4 ' A A Z $1 + 2 ! a p h " % W p g
R p I p
Factor de importancia Valores: 1.0 ó 1.5
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Demanda sísmica mínima: Fp
F p
=
z k # & 0.4 ' A A Z $1 + 2 ! a p h " % W p g
R p I p
Factor de modificación de respuesta del componente (posible comportamiento inelástico del componente) Valores: entre 1 y 8
PROYECTO NCh 3357 !
COMPONENTES SENSIBLES A LA ACELERACIÓN !
Caracterización del componente:
