CURSO: SEGURIDAD SÍSMICA DE LAS CONSTRUCCIONES
CONCEPTOS GENERALES DE DISEÑO Y RESPUESTA SÍSMICA DE EDIFICIOS
Dr. Eber Alberto Godínez Domínguez
CRÉDITOS Material visual: Dr. Arturo Tena Colunga, Dr. Amador Terán Gilmore, Dr. Oscar Zúñiga Cuevas, Dr. Luis Eduardo PérezRocha, Dr. Guillermo Alonso Solís. Información adicional: Páginas web públicas (ssn, nisee-berkeley, etc.), libros.
ALCANCE Crear un contexto que permita entender las bases en que se sustenta el diseño sísmico, y como consecuencia, promover un entendimiento de cómo las decisiones que se toman durante el proceso de diseño impactan el comportamiento esperado de edificios sujetos a acciones sísmicas intensas. Conceptos generales de diseño sísmico Criterios de estructuración de edificios Lecciones de sismos recientes.
Generalidades del Diseño Sísmico
PROCESO GLOBAL DEL DISEÑO SÍSMICO Fase conceptual
Fase numérica
Fase de implantación
DISEÑO SÍSMICO S R DEMANDA SÍSMICA CAPACIDAD SÍSMICA Existen incertidumbres y errores importantes en la estimación de S y R. Por ejemplo: Concepto Fuerzas debidas a sismo
% de error >100%
Determinación de cargas vivas
100%
Determinación de cargas muertas
20%
También existen errores en las capacidades resistentes.
OBJETIVOS DE DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA DE OCUPACIÓN ESTÁNDAR (TERÁN 2005) Resistir sin daño niveles menores de movimiento sísmico; Resistir sin daño estructural, aunque posiblemente con algún tipo de daño no estructural, niveles moderados de movimiento sísmico; Resistir sin colapso, aunque con algún tipo de daño estructural y no estructural, niveles mayores de movimiento sísmico. Los reglamentos suelen basar el diseño sísmico en este objetivo, con la suposición implícita de que con ello se satisfacen los tres objetivos.
DISEÑO SÍSMICO DEMANDA SÍSMICA CAPACIDAD SÍSMICA Resistencia lateral Rigidez lateral Capacidad de deformación
B vs A
Resistencia lateral Rigidez lateral
Capacidad de deformación
Resistir sin colapso, aunque con algún tipo de daño estructural y no estructural, niveles mayores de movimiento sísmico.
Daño estructural en función del nivel de deformación El nivel de daño o de degradación que sufren los elementos estructurales, no estructurales y el contenido dependen de los valores del desplazamiento lateral (deformación plástica), velocidad, aceleración. Un menor nivel de respuesta implica menor nivel de daño
Zúñiga (2005)
B vs A S R Dependientes del nivel de daño aceptable
Zúñiga (2005)
Las propiedades estructurales de un edificio (rigidez y resistencia) deben proporcionarse para controlar, dentro de límites técnicos y económicos aceptables, su respuesta dinámica durante las excitaciones sísmicas de diseño.
CONCEPTOS BÁSICOS DE DINÁMICA ESTRUCTURAL 1.40 1.20
a/g
1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0
1
2
3
Periodo, T (s)
4
5
Dinámica Estructural Estudio de las cantidades de movimiento que experimenta una estructura ante una excitación dada. Bases para explicar la respuesta sísmica de las estructuras sismorresistentes (amplificación o deamplificación)
Herramientas para estimar las demandas sísmicas Control de la respuesta estructural La respuesta de un edificio depende tanto de sus propiedades estructurales, como de la interacción que tengan con las características del movimiento del terreno.
Dinámica Estructural Sistemas de un grado de libertad x
m
c
m
x(t)
T, k,
k
F(t) c
k
Sistemas de varios grados de libertad Rigidez masa amortiguamiento
El movimiento de una estructura se caracteriza por tres medidas: desplazamiento, velocidad y aceleración
Sistemas de un grado de libertad (S1GL) Ecuación de movimiento La ecuación de movimiento establece el equilibrio dinámico que se da entre la fuerza externa y las fuerzas internas generadas en el sistema.
f I (t )
f D (t )
f R (t )
F (t )
mx(t ) cx(t ) kx(t )
F (t ) x(t)
c
m
x(t)
f D(t) F(t)
k
f R(t)
fI(t)
F(t)
PERIODO FUNDAMENTAL DE VIBRACIÓN Periodo: es el intervalo de tiempo que un sistema invierte para completar un ciclo de movimiento en vibración libre
Desplazamiento
T
2
Uo
T(s) -Uo
AMORTIGUAMIENTO Amortiguamiento (Tena 2004): Mecanismo de disipación de energía debido a fuentes tales como comportamiento viscoso (ejemplo: fluidos), fricción, comportamiento histerético (por ejemplo, metales).
VIBRACIÓN LIBRE AMORTIGUADA
El amortiguamiento crítico representa el amortiguamiento mínimo requerido por un sistema para eliminar su vibración cuando se desplaza de su posición de equilibrio y se libera repentinamente. Ϛ denota el porcentaje de amortiguamiento crítico con que cuenta un sistema.
(Newmark y Hall 1982)
RESPUESTA ANTE CARGAS SÍSMICAS Para llevar a cabo un diseño sísmico, resulta impráctico resolver la ecuación de movimiento mediante integración numérica. Por lo que el problema del análisis sísmico de un S1GL se ha resuelto desde un punto de vista práctico. Por ello, se plantean espectros de aceleración conforme a lo siguiente:
f s max ..
u max ..
u max
kumax k u max m 2
..
m u max
W .. u max g
Se plantea la fuerza sísmica en términos de la inercia, es decir, en términos de la masa o peso del sistema)
u max
Note que al conocer T, y por tanto ω, es posible estimar la aceleración máxima del sistema a partir del desplazamiento máximo
ESPECTROS DE DISEÑO Formas características de los espectros de peligro uniforme (Ordaz et al 2003)
ESPECTROS DE DISEÑO Q'
k
1
Q 1
1
Q 1
1
Q 1
T k Ta k r k
si T
Ta
si Ta
T
si T
2 Ts
si 0.5 Ts
0.35
si Ts
Tb
Tb
1.65 s
1.65
Relación entre los puntos que definen los espectros de peligro uniforme suavizados y el periodo dominante del suelo (Ordaz et al. 2003)
ESPECTROS DE DISEÑO
k=0 Espectros típicos de terreno blando k=1 Espectros típicos de terreno firmes
(Ordaz et al. 2003)
A periodos largos el desplazamiento espectral tiende a una constante que es el desplazamiento máximo del suelo
ESPECTROS DE DISEÑO Debe ser una envolvente de los espectros de respuesta elásticos registrados o esperados para un sitio específico o una región. Deben cubrir de forma razonable diversas fuentes de incertidumbre (valuación de periodos, efectos de sismos de diferentes orígenes, tipo de suelo, influencia del amortiguamiento, etc.) 1.40 ZIIIb-NTCS-04
1.20
01-NS 03-EW 03-NS 04-NS 05-NS 08-EW 08-NS 55-EW 58-NS 62-NS RM-EW SCT-EW
a/g
1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0
1
2
3
Periodo, T (s)
4
5
Espectros de Diseño Inelástico NTCS-2004 a
a
ßc
ßc Espectro Elástico
Q'
Espectro inelástico
a0
Ta
Tb
Cuerpo principal de las NTCS-04
T
Espectro Elástico
Q' R
Espectro inelástico
a0
Ta
Tb
Apéndice A de las NTCS-04
Adaptada de Tena-Colunga et al. (2009) Las estructuras de ocupación estándar se diseñan considerando que pueden exhibir comportamiento plástico durante sismos severos.
T
Espectros de Diseño Inelástico MOC-2008 a 2
Aceleración máxima cm/s 10
ßc
500
Q' Rp
a0
Espectro Elástico
a0/Rp
Espectro inelástico
T a Tb
Tc
T
Adaptada de Tena-Colunga et al. (2009)
Factor R (MOC 2008)
R
R0 R0 ;
0.5 1
Te / Ta
si Te si Te
Ta Ta
Depende del sistema estructural
Factor R (MOC 2008)
Estudios recientes Factor R Godínez (2012) Factor de reducción, R
10 9
CHEVRÓN
8
Modelos x50V Modelos y50V Modelos x75V Modelos y75V
7 6
CRUZ
5
Modelos x50X Modelos y50x Modelos x75X Modelos y75X
4 3 2
R-NTCS-04 R-Chevrón R-Cruz
1 0 0.0
0.5
1.0
T/Ta
1.5
2.0
R
1.7 2.3 1
Te / Ta
1.7 ; R
2.5 5.0 1 2.5;
si Te
Ta
si Te Te / Ta
si Te
Ta
si Te
Ta
Tapia (2011)
Ta
Factor por redundancia estructural y 2
1
3
4
5
6
7
8
A B x=1.0
x
y=0.8
a) Planta de un edificio con marcos de una crujía en dirección Y
y 1
2
3
4
5
6
7
8
A B c
x x=1.25
y=1.0
b) Planta de un edificio con marcos de dos crujías en dirección Y
Factores de reducción por redundancia estructural de acuerdo al MOC-2008 (Adaptada de MOC-08 2009)
Factor de amplificación por comportamiento degradante 1.50 1.40 1.30 1.20
Acd
1.10 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0
1
2
3
4
5
Periodo, T (s) 0.20
a*Acd/ Q'R a/ Q'R
0.8
T 2 3 0.5Ts
5
1
a/g
Acd
0.15
1
0.10
0.05
0.00 0
1
2
3
Periodo, T (s)
4
5
DISEÑO DE LA RESISTENCIA LATERAL DE LA ESTRUCTURA
Aceleración
Elástico
Q=4
0.50
a 0.40
a/g
0.30
0.20
a0 0.10
0.00 0
1
2
3
Periodo, T (s)
4
5
Periodo
Vb
aW
Vb
T Fi
Vb
aW Wi hi n
Wjhj j 1
DISEÑO DE LA RIGIDEZ LATERAL DE LA ESTRUCTURA
ui
Fn
hi
ui-1
Distorsión F1
ui
ui hi
1
DISEÑO DE LA RIGIDEZ LATERAL DE LA ESTRUCTURA ui hi
ui-1
Distorsión
ui
ui hi
0.006 1
0.012
En el C.P. Si los elementos no estructurales rígidos no estén aislados del sistema estructural sismorresistente
DISEÑO DE LA RIGIDEZ LATERAL DE LA ESTRUCTURA
Cálculo del esperado
desplazamiento
RQ/H
Los códigos de diseño se calibran de tal manera que la resistencia y rigidez lateral puedan controlar la ductilidad máxima dentro de límites que el detallado proporcionado sea capaz de acomodar En este contexto, existen diferentes opciones
Considere periodo constante
Ilustraciones cortesía Dr. Amador Terán
El diseño sísmico consiste en determinar la resistencia y rigidez lateral que deben proporcionarse a la estructura para que, durante la excitación sísmica de diseño asociada al estado límite de seguridad, su demanda máxima de ductilidad (μmax) no exceda su capacidad.
DEMANDA SÍSMICA CAPACIDAD SÍSMICA Resistencia
Resistencia
Rigidez
Rigidez
RESPUESTA NO LINEAL DE ESTRUCTURAS
COMPORTAMIENTO NO LINEAL DE ESTRUCTURAS Análisis estáticos no lineales V Fn
Vy
F1 ∆y
∆u
∆
COMPORTAMIENTO NO LINEAL DE ESTRUCTURAS
1600.00 1400.00
CORTANTE BASAL (TON)
1200.00 1000.00 800.00 600.00 400.00
200.00 0.00 0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
DESPLAZAMIENTO DE AZOTEA (M)
1.20
1.40
1.60
Necesario producir sistemas estructurales que sean capaces de resistir las excitaciones sísmicas mediante un mecanismo consistente y estable:
Análisis simplificados umax TE c=V/W R
Espectros de demandas de ductilidad (Godínez 2010)
ANALISIS DINÁMICOS NO-LINEALES REG6 100
50
50
100
150
200
250
A (cm/seg2)
A (cm/seg2)
REG5 100 80 60 40 20 0 -20 0 -40 -60 -80 -100
0 0
50
-100
t (seg)
150
200
250
150
200
250
t (seg)
REG7
REG8
100
100
50
50
0 0
50
100
150
200
250
-50
A (cm/seg2)
A (cm/seg2)
100
-50
0 0
50
100
-50
-100
-100
t (seg)
t (seg)
Time-History 80 60
0.5
-0.015
0.4
20 0 -0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
DESPLAZAMIENTO DE AZOTEA (CM)
CARGA AXIAL (TON)
40
-20 -40 -60
-80 DESPLAZAMIENTO (M)
Time-History 300
200
MOMENTO (TON-M)
100
-0.015
0 -0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.3
0.2 0.1 0 0
50
100
150
-0.1 -0.2 -0.3
-100 -200 -300
-400 DESPLAZAMIENTO (M)
-0.4
Time(sec)
200
250
Estructuración Fuentes: Bazán y Meli (1998), NTCS (2004), MOC (2008), Terán (2004), Tena (2008)
Estructuración
DISEÑO ESTRUCTURAL
ESTRUCTURACIÓN
ANÁLISIS
DIMENSIONADO
Estructuración Integrar la labor de arquitectos e ingenieros estructurales Plantear las necesidades mínimas de rigidez, resistencia y regularidad que requiere la estructura (o tener conciencia de sus consecuencias). El reto: Conjugar las necesidades arquitectónicas y estructurales y lograr a la vez un proyecto funcional, seguro y estéticamente atractivo.
Estructuración El edificio debe poseer un sistema estructural que le brinde rigidez y resistencia a cargas laterales en cualquier dirección (sistemas resistentes ortogonales). La configuración de los elementos estructurales deben permitir un flujo continuo, regular y eficiente de las fuerzas sísmicas desde el punto en que se generan hasta el terreno
Estructuración En lo posible tratar que la estructura sea sencilla, regular, simétrica y continua (evitar irregularidades de masas y/o rigideces) Estructuras redundantes y con capacidad de deformación inelástica que permita disipar la energía introducida por sismos intensos, mediante amortiguamiento inelástico y sin fallas frágiles locales o globales.
Sistemas estructurales
TIPOS
Formas de proporcionar resistencia lateral a un edificio
1. Marcos rígidos 2. Marcos rigidizados con contravientos 3. Marcos rigidizados con muros de mampostería 4. Marcos rigidizados con muros de concreto
Sistemas estructurales
TIPOS
Formas de proporcionar resistencia lateral a un edificio
1. Marcos rígidos
Disponibilidad de espacios .
Buena capacidad de deformación, aunque puede ser difícil controlar su desplazamiento. Permiten una distribución razonable de resistencia, rigidez y capacidad de deformación, tanto en planta como en altura.
Permite que varios elementos estructurales participen de manera importante para resistir las cargas laterales, así como su redistribución en la estructura y la cimentación.
Sistemas estructurales Formas de proporcionar resistencia lateral a un edificio
1. Marcos rígidos
Zonas críticas. Conexiones vigacolumna, así como los extremos de los elementos. Es necesario cuidar el nivel de carga axial en las columnas de borde y esquina. Observaciones. Es conveniente emplear elementos estructurales esbeltos (relación de esbeltez mínima de 4:1)
Sistemas estructurales
TIPOS
2. Marcos rigidizados con contravientos Manejo menos flexible de espacios respecto al sistema anterior. Los contravientos así como sus elementos de soporte trabajan básicamente a fuerza axial Es una buena opción para controlar desplazamientos laterales de edificios, pues los marcos rigidizados exhiben de moderada a alta rigidez El comportamiento sísmico del sistema depende de forma importante de la relación de esbeltez de los contravientos. Para proporcionar al edificio una distribución razonable de resistencia, rigidez y capacidad de deformación, los contravientos deben distribuirse adecuadamente en planta y elevación.
Sistemas estructurales 2. Marcos rigidizados con contravientos Zonas críticas. Cuidar el diseño de las columnas de soporte y la cimentación. Observaciones. Necesario detallar con cuidado los contravientos, especialmente en lo que se refiere a su conexión con la estructura y su radio de giro (evitar problemas de pandeo). La eficiencia de los contravientos crece conforme su ángulo de inclinación se acerca a los 45°.
Sistemas estructurales 3. Marcos rigidizados con muros de concreto Manejo poco flexible de espacios arquitectónicos e iluminación Los muros exhiben alta rigidez en su plano, por lo que contribuyen al adecuado control de los desplazamientos laterales del edificio, absorbiendo a la vez un alto porcentaje de la carga sísmica El comportamiento lateral de los muros depende de forma importante de su relación de esbeltez (robustos-corte, esbeltosflexión). Por su alta rigidez, concentran las carga sísmica, por lo que si no se rigidizan varias crujías, puede ser complicado proporcionar al edificio una distribución razonable de resistencia, rigidez y capacidad de deformación, tanto en planta como en altura.
Sistemas estructurales 3. Marcos rigidizados con muros de concreto Zonas críticas. Es necesario cuidar el diseño y detallado de la base del muro y estudiar cuidadosamente la posibilidad de proporcionarle elementos de borde. El diseño del alma rige el comportamiento de muros robustos.
Observaciones. En su diseño normalmente no importan las consideraciones de rigidez lateral. En algunos casos se acopla dos muros mediante vigas cortas. Durante el análisis de estructuras con muros es importante considerar las zonas rígidas en la idealización de los elementos estructurales.
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios Distribuciones indeseables del peso del edificio
a) Concentración de pisos a) Concentración ensuperiores. pisos superiores.
b) Distribuciones asimétricas.
Torsión
Distribuciones indeseables del peso del edificio.
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios Distribuciones en planta
Formas asimétricas en planta que son indeseables por tender a producir vibración torsional.
CT x CM
a) Distribución apropiada de elementos rigidizantes para hacer coincidir centro de masa y centro de torsión.
Viga de liga
b) Separación de cuerpos simétricos mediante juntas sísmicas.
c) Vigas de liga entre saliente.
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios
Distribuciones en planta (alas alargadas) A
a
a
A A
a
Evitar Aa > 1.0
Zona de concentración
Plantas con alas muy largas.
Vibración en direcciones diferentes de alas de edificios.
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios Distribuciones en planta (alas alargadas) Zona de concentración
Vibración en direcciones diferentes de alas de edificios.
a) a) Separación con juntas sísmica. Separación con juntas sísmica.
Refuerzo en Refuerzo en esquinas esquinas
b) b) Rigidización de los extremos de las alas Rigidización de los extremos de las alas y refuerzos en las esquinas entrantes. y refuerzos en las esquinas entrantes.
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios Distribuciones en planta (plantas alargadas)
a) Movimiento diferente del suelo en distintos apoyos..
b) Deforma
Edificios con plantas muy a
Flexibilidad del sistema de piso: Incremento de las solicitaciones en la parte central del edificio
b) Deformación de la planta del edificio
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios Reducciones bruscas de la planta en pisos superiores Si h/H > 15 a1+a2 A > 0.5
H > 15 a2 > 0.2
Evitar:
Si h/H > 15 a1+a2 A > 0.5
Si h/H > 15 a1+a2 A > 0.2
Zona de amplificación de la vibración. Zona de amplificación de la vibración.
a2 H
a2
a1
h
H H h
hh A
A
Zona de de Zonaconcentración de concentración de esfuerzos. esfuerzos.
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios Reducciones bruscas de la planta en pisos superiores (soluciones)
a) Forma prismática.
b) Reducción gradual.
c) Rigidización de zona superior
Posibles remedios a la reducción en elevación.
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios Esbeltez del edificios Problemas de volteo Inestabilidad (efectos P-Δ) Cargas elevadas a la cimentación y al subsuelo Escasa redundancia Efecto de modos superiores
h Si d
2.5 Estructura irregular ( NTCS 04)
h Recomendab le no exceder d
4
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios Estructuras colindantes s>
(simplificado)
s1 >
=0.012 terreno blando =0.007 terreno firme
H+
H1
s2 >
H+
H2
s1 s2
LIndero con predio vecino H
H1
H2
s
a) Separación de colindancia.
b) Separación de cuerpos del mismo conjunto.
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios Ejes resistentes unidireccionales
o con muros alineados en una sola dirección.
Discontinuidades de rigidez en elevación
a) Interrupción de elementos muy rígidos.
c) Diferencia drástica de altura de columnas.
b) Reducción brusca de tamaño de columnas.
d) Planta baja débil.
e) Cambio de posición de elementos rígidos.
Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios Distribución de elementos rigidizantes
a) Localización concentrada de elementos rigidizante.
b) Distribución más uniforme de elemetos rigidizantes.
Distribución concentrada y uniforme de elementos rigidizantes.
Estructuración Principios básicos (resumen): 1. El edificio debe ser ligero. 2. El sistema estructural debe ser simple. 3. Deben evitarse plantas excesivamente alargadas o con áreas muy grandes. 4. Los elementos no estructurales deben o aislarse de la estructura para que no interactúen con ella, o integrarse al sistema estructural y diseñarse en conformidad con esto. 5. La estructura debe detallarse adecuadamente para que las deformaciones plásticas se desarrollen (y controlen) en regiones deseadas acorde a una jerarquía preestablecida 6. La estructura deber ser redundante
LECCIONES DERIVADAS DE SISMOS RECIENTES
SISMOS IMPORTANTES EN LOS ÚLTIMOS AÑOS Fuente: Tena (2004) A nivel mundial 1985 Valparaíso, Chile 1985 Michoacán, México 1989 Loma Prieta, California 1989 Spitak, Armenia 1994 Northridge, California 1995 Kobe, Japón 1995 Manzanillo, México 1999 Armenia, Colombia 1999 Koaceli, Turquía 1999 Chi-Chi, Taiwan 2003 Bam, Irán 2004 Great Sumatra, Indonesia (y otros países del Océano Índico) 2007 Pisco, Perú 2008 Wenchuan, China
SISMOS IMPORTANTES EN LOS ÚLTIMOS AÑOS En México y para la ingeniería mexicana 19 de septiembre de 1985 (Michoacán, M=8.1)
25 de abril de 1989 (Guerrero, M=6.9) 9 de octubre de 1995 (Manzanillo, Colima, M=8.0) 15 de junio de 1999 (Tehuacán, Puebla M=7.0)
21 de enero de 2003 (Tecomán, Colima, M=7.6)
Sismo de Valparaíso, Chile (1985)
Se observaron los primeros comportamientos indeseables de edificios de concreto reforzado modernos por efectos de torsión, así como por una distribución irregular de masas, rigidez y resistencia (Tena 2004).
Sismo de Loma Prieta, California (1989) Primeros colapsos de puentes viales y segundos pisos (Viaducto Cypress), con diseños anteriores a reglamentos modernos (diseños de los años 50), lo que marcó la necesidad de revisar los métodos de diseño de este tipo de infraestructura.
Sismo de Loma Prieta, California (1989)
Empujes normales al plano de los muros que se generan cuando la losa no constituye un diafragma rígido.
Mostró la vulnerabilidad de estructuras de mampostería con sistemas de piso flexible de madera (Tena 2004)
Sismo de Spitak, Armenia (1989)
Colapso masivo observado en estructuras prefabricadas de concreto debido a lo inadecuado que eran sus conexiones para asegurar un comportamiento satisfactorio ante sismos (Tena 2004)
Sismo de Northridge, California (1994)
1. La importancia que tienen los acelerogramas de tipo impulsivo (o epicentrales) y su efecto devastador en estructuras cercanas al epicentro y la falla, a pesar de que la magnitud (o tamaño) del sismo sea moderada (Tena 2004)
Sismo de Northridge, California (1994) 2. La eficacia de nuevas tecnologías desarrolladas para el control de la respuesta sísmica de estructuras, como es el aislamiento sísmico para estructuras desplantadas en terreno firme. Los registros instrumentales de estructuras que disponen con estas tecnologías, más su desempeño sísmico, apoyan lo anterior (Tena 2004).
Sismo de Northridge, California (1994)
3. Demostrar lo vulnerables que son las vialidades solucionadas utilizando estructuraciones tipo péndulo invertido, con diseños relativamente modernos (20 a 30 años, Tena 2004).
Sismo de Northridge, California (1994) 4. Fue el primer sismo en demostrar que algunas prácticas de soldadura utilizadas en las conexiones de estructuras metálicas no eran satisfactorias, al presentarse un gran número de fallas frágiles en las conexiones, sobre todo en las soldaduras, en edificios resueltos con marcos dúctiles de acero (Tena 2004).
Fracturas observadas en conexiones soldadas
Sismo de Northridge, California (1994)
5. Nuevamente se observó que las estructuras con sistemas de piso flexible, tanto de mampostería, como de madera, son muy vulnerables ante sismos, reforzando lo que se observó en el sismo de Loma Prieta (Tena 2004).
Sismo de Kobe, Japón (1995)
Se reforzó mucho de lo que se observó por primera vez en Northridge, con respecto a: 1. La vulnerabilidad de vialidades en segundos pisos con estructuraciones tipo péndulo invertido.
Sismo de Kobe, Japón (1995) 2. La vulnerabilidad de conexiones en estructuras metálicas, incluyendo a las conexiones soldadas. 3. Observar que el aislamiento de base es una tecnología eficaz para controlar la respuesta sísmica de estructuras desplantas en terreno firme, con base en el estudio de estructuras instrumentadas (Tena 2004).
Sismo de Kobe, Japón (1995)
Mostró además: 4. Demostró nuevamente que las estructuras muy esbeltas (tipo lápiz) son muy vulnerables a la acción de sismos, aún las diseñadas con reglamentos más modernos (Tena 2004).
Sismo de Kobe, Japón (1995) Casa de madera colapsada debido al gran peso del techo por causa de cerámicos
5. Que los terrenos ganados al mar o lagunas utilizando tecnologías de los últimos 30 años pueden ser licuables (Tena 2004).
Sismo de Izmit (Kocaeli), Turquía (1999) Vulnerabilidad de estructuras diseñadas sin considerar la reglamentación sísmica, a pesar de contar con un Código de diseño moderno al momento del sismo (Tena 2004).
¡Barras lisas!
Falla en conexiones viga-columna durante el sismo de Turquía en 1999 (Sharma et al. 2011)
Sismo de Izmit (Kocaeli), Turquía (1999)
Primer piso suave
(http://nisee.berkeley.edu/turkey/report.html)
Sismo de Izmit (Kocaeli), Turquía (1999)
Falla de cimentaciones
(http://nisee.berkeley.edu/turkey/report.html)
Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán)
Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán) Resumen de daños acorde al año de construcción y al número de Niveles de las estructuras (Instituto de Ingeniería UNAM, 1986) ESTRUCTURACIÓN
TIPO DE DAÑO
AÑO DE CONSTRUCCIÓN <57
Marcos de concreto Marcos de acero Losa plana
Mampostería Otros Total
Derrumbe Grave Derrumbe Grave Derrumbe Grave Derrumbe Grave Derrumbe Grave Derrumbe y Grave
27 16 7 1 8 4 6 9 4 0 82
57-76 51 23 2 3 62 22 5 13 5 4 193
>76 4 6 0 0 21 18 2 1 2 2 56
No. DE PISOS 6-10 1115 27 46 8 10 22 6 4 3 1 0 0 2 36 49 5 5 26 12 11 2 0 22 1 0 12 2 0 2 4 0 129 161 34 5
TOTAL >15 1 1 1 2 1 1 0 0 0 0 7
82 45 9 4 91 44 13 23 14 6 331
Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán) Colapso de una estructura en la ciudad de México debido a la falla por volteo de la cimentación, magnificada por los efectos de la interacción sueloestructura en suelos blandos (“Fundación ICA”, 1988)
Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán) Colapso de edificios en esquina en la ciudad de México (Piso débil y torsión)
Daño por torsión en edificios Falla por torsión del edificio de la Secretaría de Comercio (Fundación ICA, 1988)
Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán) Colapso de una de las torres del conjunto Pino Suárez debido a su esbeltez
Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán) Colapso del edificio Nuevo León por esbeltez, planta alargada y columnas cortas
Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán) Concentraciones de masas excesivas no consideradas en su diseño (Fundación ICA, 1988)
Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán) Estructuras colindantes (choque estructural)
Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán) Colapso típico de edificios construidos con losas planas aligeradas en la zona de lago de la ciudad de México (“Fundación ICA”, 1988)
CONCENTRACION DE MASAS Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán) Apéndices (“Fundación ICA”, 1988)
Otras experiencias en México Licuación de arenas durante el sismo de Manzanillo (Tena 2004)
Otras experiencias en México
Daño estructural grave de estructuras modernas construidas con base en mampostería no reforzada en la ciudad de Manzanillo (Tena 2004)
Otras experiencias en México Colapso del los edificios “Los Sapos” en el centro de la ciudad de Puebla, Puebla, durante el sismo del 15 de junio de 1999 (Tena 2004)
Otras experiencias en México Fallas recurrentes en sismos anteriores que volvieron a observarse en el sismo de Tecomán de 2003
Sismo de Villa flores, 1995
Imágenes cortesía Dr. Gullermo Alonso Solís
Sismo de Villa flores, 1995
Imágenes cortesía Dr. Gullermo Alonso Solís
Sismo de Villaflores 1995
Imágenes cortesía Dr. Gullermo Alonso Solís
Sismo de Villaflores 1995
Imágenes cortesía Dr. Gullermo Alonso Solís
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Dr. Eber Alberto Godínez Domínguez
[email protected]
