FARQ UNCP ESTRUCTURAS II SEMANA Nº8, 9, 10, 11, 12, 13 (26-07-11) LOS SISMOS Y EL DISEÑO SISMORESISTENTE DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO
Mag. Ing. Civil Natividad Sánchez Arévalo
TORRE LATINOAMERICANA HAGIA SOFIA
EDIFICIO MIXTO EN PISCO ESCUELA INFES A PARTIR DE 1997
Villa Savoie, Poissy, north west of Paris, 1929
Un nuevo estilo arquitectónico de Le Corbusier en 1929 (oeste de Europa, zona no sísmica)
el Arquitecto en la Configuración
Movimientos del suelo
Los sismos son movimientos vibratorios que se producen repentinamente en una zona de la superficie terrestre por efecto de fracturas bruscas en el lecho rocoso.
En pleno sismo
Volcánicos
Tectónicos
Borde Transformaci ón
Borde Divergen te Borde convergente asociado a Zona de Subducción
Borde Convergente asociado a zona de colisión
Colapso
SISMICIDAD EN EL MUNDO
SISMICIDAD EN EL PERU •El Perú está localizado en una zona de alto riesgo sísmico, donde la mayor actividad sísmica (90%) se desarrolla en el Cinturón Circum-Pacífico. Los terremotos son de magnitud elevada y mas frecuentes. •El 10% de actividad sísmica en el Perú, es producida por fallas geológicas activas, distribuidas en la cordillera de los Andes. Son menores en frecuencia y magnitud. • Huancayo, está en zona de sismicidad media y está la falla de Huaytapallana.
a. Estructuras con diafragma
ESTRUCTURAS CON DIAFRAGMA Y SIN DIAFRAGMA
b. Estructuras sin diafragma
SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS EN LAS ESTRUCTURAS CON DIAFRAGMA SEGUN SUS ELEMENTOS RESISTENTES VERTICALES PORTICOS
MUROS PORTANTES
MIXTOS O DUALES
SISTEMAS ESTRUCTURALES BÁSICOS PARA LOS ELEMENTOS RESISTENTES EN EL PLANO VERTICAL EN ZONAS SÍSMICAS PÓRTICOS
NO
¿Por qué las columnas deben tener peraltes en las dos direcciones? a.1. Para evitar falla por Columna corta 7.90
ATICO 2001
Falla por columna corta (con estribos) 3/8" a 0.10 m
NAZCA 1996
Falla por columna corta sin estribos C.E. Fermín del Castillo –T
M ur o de al ba ñil erí a co nfi na da
Corte A-A
SOLUCIONES
3
REPASO COLUMNAS CORTAS
DATOS: Altura de columnas cortas= 0.80 m. Altura de columnas largas= 2.50 m.
Efectuando los cálculos:
La rigidez de columnas cortas = 31 veces la rigidez de columnas largas Por tanto se deduce: Que las columnas cortas toman el 97% de la fuerza de inercia sísmica y las columnas largas toman el 3% de la fuerza sísmica.
FALLAS POR COLUMNA CORTA EN LOS ULTIMOS SISMOS DEL PERU
Terremoto de Ancash, 31-05-1970; M=7.7; 50,000 muertos
Terremoto de Nazca, 12 -11-1996; M = 6.4 ; 17 muertos
Terremoto de Lima, 3 – 10 – 1974; M=7.5; 78 muertos
Terremoto de Pisco, 15-08-07; Ms = 7 Terremoto de Atico, 23-06-01; Ms= 7.9 ; 83 muertos
CASOS PRESENTADOS EN OTROS PAISES
CENTRO EDUCATIVO CONSTRUIDO DE ACUERDO A LA NORMA DE DISEÑO SISMORRESISTENTE DE 1997 SIN DAÑO
MODULO DE AULAS DE UTILIZADO POR EL GOBIERNO REGIONAL-JUNIN
¿Por qué las columnas deben tener peraltes en las dos direcciones? a.2 Se produce falla por piso blando 0 piso débil
¿Por qué las columnas deben tener peraltes en las dos direcciones? a.2. PISO DÉBIL O BLANDO
2
PARA EVITAR PISO BLANDO
¿Por qué las columnas deben tener peraltes en las dos direcciones?
1
MOQUEGUA 2001 ANTONIO BLANCO
¿Qué ocasiona la asimetría en planta?
¿Qué ocasiona la asimetría en planta?
MURO ASIMETRICO
COLUMNAS TORSIONADAS
A. SAN BARTOLOME
SAN BARTOLOME
A.
SOLUCIONES
DISPOSICION SIMÉTRICA DE LOS ELEMENTOS VERTICALES
Ó USAR MUROS FLOTANTES
1
Muy preferidas en los planteamientos arquitectónicos, permiten distribuciones agradables y funcionales, con buena iluminación y ventilación
2
Comportamiento sísmico de edificios con encuentro rígido en L (www.trainig.fema.gov y
3
La escuela de secundaria de West Anchorage, era una edificación de dos pisos, conformada en L, y con estructura de pórticos y muros de concreto armado. Fractura cercana a la unión de las dos alas
N 2
Planta típica
Daños en la escuela de secundaria West Anchorage. Terremoto Alaska 1964 (www.fema.gov y Arnold, 1987).
Ciudad de México. Terremoto 1985
Vulnerabilidad sísmica debida a choque entre edificios adyacentes
Otro tipo de daño observado en estos edificios se produjo por choque con edificios vecinos. PISCO 2007 M. ASTROZA
Vulnerabilidad sísmica otros daños observados en el sismo de Pisco 2007 (A. San Bartolomé)
REGULACIONES SISMORRESISTENTES A APLICAR EN LOS PROYECTOS DE ARQUITECTURA
1. LAS NORMAS SISMORESISTENTES EN EL PERU
Se inició en el año 1964.
El primer proyecto de la Norma Peruana, se basó en el código de la Asociación de Ingeniería Estructural de California (SEAOC).
El año 1970 se publicó la primera Norma; posteriormente, la segunda y tercera en los años 1977 y 1997 respectivamente.
Actualmente está vigente la Norma Técnica de Edificación E-030 , publicada en el año 2003 y reactualizada en el nuevo Reglamento Nacional de Edificaciones publicado en junio del 2006.
La filosofía de diseño sismorresistente de la NTE-030, consiste en:
Evitar pérdidas de vidas Asegurar la continuidad de los servicios básicos y minimizar los daños a la propiedad.
Ante un sismo severo, el edificio podría sufrir daños estructurales y no estructurales, pero sin llegar al colapso
Ante un sismo moderado, podría experimentar daños estructurales leves, pero manteniéndose operacional
FACTOR DE ZONA (Z)
F. DE AMPLIFICACION DE SUELO (S)
F. DE AMPLIFICACION SISMICA (C)
Sistemas estructurales
Coeficientes de reducción R
Concreto Armado
Pórticos
8
Dual
7
Muros estructurales
6
Albañilería Armada o Confinada
3
Categoría
Descripción
U
AEsenciales
Hospitales, centrales de comunicaciones, cuarteles de bomberos y policías, subestaciones eléctricas, reservorios de agua, centros educativos y edificios que pueden servir de refugio después de un desastre, edificaciones que pueden representar riesgo adicional.
1.5
B Important es
Teatros, estadios, centros comerciales, instituciones, penales, museos bibliotecas, archivos especiales, depósitos de granos y otros almacenes importantes.
1.3
C comun es
Viviendas, oficinas, hoteles, restaurantes, depósitos e instalaciones industriales, cuya falla no acarree peligros de incendios, fugas de contaminantes, etc.
1.0
D menor es
Cercos menores a 1.50 m de altura, depósitos temporales. Viviendas pequeñas temporales y similares
Hospital Olive View con 1º y 2º pisos blandos, terremoto de San Fernando – California 1971
Colapso del edificio de la estación de Policía – Armenia 1999.
(*)
Colapso del primer piso del Liceo Raymundo Martínez debido a deficiencias constructivas. Terremoto de Cariaco 1997, Venezuela
1. Exigencia de contar con diafragmas rígidos y rigidez lateral Longitud
Ancho
Diafragma
Peralte
Muro Portante de Albañilería A n c h o = 7. 4 0 m Volado . 2.35 m.
3.90 m.
Viga (0.30 x 0.55 m.)
3.90 m.
3.90 m.
Viga (0.25 x 0.55 m.)
3.90 m.
3.90 m.
3.90 m.
Longitud = 23.65 m.
Estructura con diafragma rígido y con rigidez lateral en las dos direcciones principales.
La NTE-070, considera que un diafragma de concreto armado es rígido cuando la relación de sus dimensiones en planta, longitud/ancho, es menor o igual a 4
Se debe buscar la simetría en la distribución de la planta del edificio, en la distribución de los pesos y las rigideces de los pórticos y muros, para evitar torsión. La figura ilustra casos de simetría, ideales, aceptables y no recomendables .
Ideal
Aceptable
No recomendable
Plantas con distribuciones de rigideces simétricas y asimétricas. (Adaptación de la plantas del edificio Penney – Anchorage, 1964)
4. Evitar irregularidades en planta
Si La ≤ 0.2 L……¡¡¡¡No hay problema!!!! L
L
La
La
L La
L
La
Si La > 0.2 L…… La solución es:
L = Longitud total La = Longitud del ala
Soluciones sismorresistentes a las formas H, L, T, +.
La NTE-030 recomienda que las alas de estas formas sean como máximo el 20% de la dimensión total en cada una de las direcciones.
Se debe evitar irregularidades en los diafragmas. Las discontinuidades generadas por aberturas mayores al 50% del área total de la planta, atentan contra la hipótesis de diafragma rígido
USANDO SOLUCIONES ADECUADAS
(a) Algunos casos que originan efectos de columnas cortas ante los sismos. Edificio con pisos inclinados o con desniveles
Edificio con mezanines.
Edificio de Centro Educativo
Algunas de las soluciones para estos casos es incrementar la rigidez lateral en la dirección propensa a columnas cortas.
1
3
8.
Dotar de mayor cantidad de elementos resistentes
Se deben preferir estructuras con mayor número de elementos estructurales. En estos casos, si un miembro empieza a fallar, habrá otros elementos que pueden evitar el colapso de la estructura
1
Perú- sur 2001
Kobe 1995
10 Juntas de separación sísmica
Se debe considerar juntas de separación sísmica entre edificios adyacentes . El objetivo es evitar choques entre ellos, que pueden producir daños muy fuertes en ambos.
Espesor de junta
Junta
Junta
SUGERENCIA: Espesor de junta aprox. igual a 0.08 de la altura del punto más alto de posible contacto.
TORRE LATINOAMERICANA HAGIA SOFIA
EDIFICIO MIXTO EN PISCO ESCUELA INFES A PARTIR DE 1997
Ac=3600cm² P=1t/m²xAtxNP
¡debe cumplir!
APRENDIENDO A DISTIGUIR LOS ELEMENTOS VERTICALES QUE RESISTEN SISMO+CV Y LOS
ELEMENTOS QUE SOLO RESISTEN CV
VIGA (.30 X .50)
5.50
.30
VIGA (.30 X .50)
5.80 .25
6.51
VIGA (.30 X .50) VIGA (.30 X .50)
5.75 .25
VIGA (.30 X .50)
.30
VIGA (.30 X .50)
VIGA (.30 X .50)
VIGA (.30 X .50)
VIGA (.30 X .50)
VIGA (.30 X .50)
VIGA (.30 X .50)
6.00 .25
.25
2.15
3.25
.85
.45
.80
.40 .80
1.10
1.50
AULA
NPT - 0.175
SUM
CORTE C-C' 4.25
2.85
4.05
4.25
1.75
1.75
16.00
14.70
.80
.40 .80
1.50
AULA NPT + 8.10
NPT + 4.10
1.75
1.75
4.85
.80
.40 .80
2.40
1.65
1.65
.75
3.95 2.30
VP-J-1º (0.3x0.80)
VP-I-1º (0.3x0.80)
VP-H-1º (0.3x0.80)
VP-G-1º (0.3x0.80)
VP-F-1º (0.3x0.80)
Gracias
