SIMPOSIO Nuevos Criterios para el Diseño Sísmico de Edificaciones de Concreto Armado
A lejandro lejandr o Muñoz Muñ oz Pel P elá áez P rofes rofes or Princi pal pal P UCP G erent rente e Té Técnico cnico PR IS MA INGE NIE R OS Comit Comité é de de Dis eño Sis morres orres is tente nte S E NCIC O Li ma, ma, juni o de 2017
La filosofía …“declaración de aspiraciones” a. Evitar pérdida de vidas b. Asegurar continuidad de los servicios básicos c. Minimizar los daños a la propiedad
Principios … la estr estruc uctu tura ra::
a.
No de deb ber ería ía colapsar en sismos severos. b. Debería sopo soport rtar ar si sism smos os mode modera rado dos, s, daño daño repa repara rabl bles es..
modo condicional … Elegante forma de reconocer nuest nuestras ras limit limitaci acione ones. s. “Debería” …
“La Filosofía seguirá siendo Filosofía…. imperativo (no debe, debe) tendrá esper esp erand ando o, seg segur uro o mu much chísi ísimo moss años”
y el modo que seguir
1963
1977
Futuro…
¿Curvas de peligro sísmico?
1997
2016
No creo que sea lo más importante
¿Qué significa realmente “Z”? “…Máxima aceleración en suelo firme con periodo de retorno de 500 años…”
“…si pero, ¿máxima entre ambas direcciones, máxima en una dirección compuesta o qué?…”
S Sy
Sy
Sx Máximo de Sx ,Sy
S
S
Sx
ó
= + •
Z es:
•
•
ó
Máximo de Sx ,Sy
= + = ∙
= ∙
Análisis Estático y Análisis Espectral
Para generar señales espectro compatibles
Se estudiará la probable unificación
¿ Es ya tiempo de incorporar la amplificación por topografía y vasos geológicos ?
≥ . … probablemente
sea uno de los efectos mas difíciles de incorporar en una Norma
S is tema E s tructural
C oefici ente B ás ico de R educción R 0 (*)
Pórticos Especiales Resistentes a Momentos (SMF)
8
Pórticos Intermedios Resistentes a Momentos (IMF)
7
Pórticos Ordinarios Resistentes a Momentos (OMF)
6
Pórticos Especiales Concéntricamente Arriostrados (SCBF)
8
Pórticos Ordinarios Concéntricamente Arriostrados (OCBF)
6
Pórticos Excéntricamente Arriostrados (EBF)
8 EM E.090
DSR -E.030
S is tema E s tructural
C oefici ente B ás ico de Reducción R 0 (*)
Pórticos
8
Dual
7
De muros estructurales
6
Muros de ductilidad limitada
4
DSR -E.030
C° A° - E.060
E.030 Vigente
Propuesta •
Pórticos Ordinarios de C°A°
•
Pórticos Especiales de C°A°
•
Muros Ordinarios de C°A°
•
Muros Especiales de C°A°
Edificios con Muros (incluye EMDL)
Edificios Duales
Edificios con Pórticos
Sólo si conversan las normas : PROPUESTA – CONCRETO ARMADO
Sistema Estructural
Coeficiente Básico de Reducción R0 (*)
Pórticos especiales de concreto armado
8
Pórtico intermedio de concreto armado
5
Pórticos ordinarios de concreto armado
3
Dual: Con muros y pórticos especiales
7
Dual: Con muros y pórticos ordinarios
6
Muros especiales de concreto armado
6
Muros ordinarios de concreto armado
5
Muros de ductilidad limitada
4
Uso
RESISTENCIA
RIGIDEZ
DUCTILIDAD
REGULARIDAD
RESISTENCIA
RIGIDEZ
DUCTILIDAD
REGULARIDAD
A B C D
Uso A B C D
Categoría Sísmica : importancia + peligro sísmico Importancia (Uso)
ZS
A. B. Hospitales / Estaciones Escuelas / Estadios
C. Viviendas / oficinas
0.54 a 0.45
IV
IV
III
0.45 a 0.35
III
III
II
0.35 a 0.25
III
II
II
< 0.25
II
I
I
… Requisitos de Regularidad IV Requisitos de Ductilidad
III II I
IV Procedimiento de Análisis
III II
IV
I
III II I
Edificio Aporticado de C°A° 5 pisos Planta Típica
5.5m 5.5m
Vista en 3D
Predicción en base a valores nominales
Materiales
Concreto
Modelo para Secciones Eje Neutro
M A s M
M
P
P
A s + dx
Diag rama Momento - C urvatura
Diagrama Momento - Curvatura
+M
-M
Modelo para Rótulas Daño equivalente en vig as y columnas
h L
Lp=0.5h Lp
Deriva 0.5%
Deriva 0.7%
Deriva 1%
COLAPSO
Sismo Frecuente
Sismo Raro
COLAPSO
Tesis: Carlos Jurado / Mijail Mendoza
…pero las observaciones de campo nos sorprenderán siempre
Sin columna Con columna
Podemos predecir el desempeño?
¿Ni siquiera la resistencia a cargas de gravedad ?
. 5 C = .
v R V diseño
Ω E diseño
E diseño
Inelástico
x Cd
v
K lateral
R V diseño
Ω E diseño E diseño x
Inelástico
Cd
Parámetros fuertes :
K lateral y Cd
Influencia del Agrietamiento
N-3 Servicio Perú
N-1
... N-4
Seccione s Brutas
Ultimas ACI-318
R VE diseño
dE diseño
d d E diseño
x Cd
… Se seleccionaron
10 edificios
Edificios seleccionados Edificio 1
2 3 4 5
6 7 8 9
10
Universidad San Ignacio de Loyola Edificio Vivienda Multifamiliar San Bartolo Edificio de Oficinas Torre 29 Edificio Ignacio Merino Edificio Multifamiliar San Martín Edificio empresarial T-Tower Residencial Jardines de Venezuela – Torre 4 Edificio Multifamiliar Cayetano Heredia Edificio Paseo Villareal Los parques de Nuevo Chimbote (bloque doble)
Nº de pisos
4 5 7 8 21 25 12 20 18 5
Sistema Estructural
Dual
Muros Muros de Ductilidad Limitada (MDL)
Inercia efectiva, ACI-318
,, ,: , , Indice de agrietamiento (I a)
= /
para vigas 1.00 0.90
g 0.80 I / e 0.70 I = 0.60 a I 0.50 0.40
Max = 1.00
Min = 0.41
Prom = 0.62
Des est = ± 0.17
para vigas en azotea 1.00 0.90 0.80 g 0.70 I / 0.60 e I 0.50 = 0.40 a I 0.30
0.20
Max = 1.00
Min = 0.25
Prom = 0.55
Des est = ± 0.20
para muros y columnas 1.05 1.00 g 0.95 I / e 0.90 I = a 0.85 I
0.80 Max = 1.00
Min = 0.52
Prom = 1.00
Des est = ± 0.07
Niveles de Agrietamiento Elemento Vigas Columnas Muros
N-1 1 1 1
N-2 0.9 0.9 0.9
N-3
N-4
0.6
0.35
0.8
0.7
0.8
0.7
Resultados del Análisis Espectral usando la NTE.030
10 edificios, 4 niveles de agrietamiento, 2 direcciones
de análisis:
10*4*2= 80 “casos”
Incremento del per period iodo o fun fundam dament ental al.
1.4
NIVEL - N1 NIVEL - N2 NIVEL - N3 NIVEL - N4
1.3
) 01.2 T / f1.1 T ( 1 0.9 0
0.5
1
1.5
2
T0
2.5
3
3.5
4
Verificación usando Modelos de 1 gdl Relación entre periodos y rigideces
=∗ Nivel de agrietamiento
=
Valor alores es medio medioss de Ia
N – 4
0.55
N – 3
0.7
= = 1
(Tf/T0) promedio para los edificios
1.35
1.35
1.2
1.17
desplazamiento de azotea y deriva de entrepiso 1.8
01.6 z a1.4 D1.2 / z 1 a D0.8
NIVEL - N2 NIVEL - N3 NIVEL - N4
0
0.5
1
1.5
T0
2
2.5
3
1.8
3.5
4
NIVEL - N2 NIVEL - N3 NIVEL - N4
1.6
01.4 / 1.2 1 0.8 0
0.5
1
1.5
2
T0
2.5
3
3.5
4
La variación del cortante se explica por el uso de C/R = 0.125 1.2
SA
1
C/R = 0.125 , R=6 ) 0.8 g ( a0.6 S
C/R = 0.125 , R=4.5
0.4 0.2 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
T (Seg.)
Espectro de Aceleraciones NTE-030-2015, Zona 4, Suelo S1
4
Vari ariació ación n de la fuerza
cortante (V)
1.1 1.05 1
00.95 V / 0.9 V0.85
NIVEL - N2 NIVEL - N3 NIVEL - N4
0.8 0.75 0.7 0
0.5
1
1.5
T0
2
2.5
3
3.5
4
Variación de la Junta de Separación al Límite de Prop Propie ieda dad d (Lp) (Lp).. 40
P 35 L l 30 a n 25 ó i c 20 a r ) a m c15 p ( e S 10 e d a 5 t n 0 u 0.00 J
NIVEL - N1 NIVEL - N2 NIVEL - N3 NIVEL - N4 S/2 = ½ (0.006 h)
0.50
1.00
1.50
2.00
T0
2.50
3.00
3.50
4.00
Resultados para el nivel de agrietamiento de los edificios peruanos (N -3)
= ∗ (. . )
ParaDazPer=iodosDazI0n∗ ter.medios = ∗ . PerioDazdos=CorDaztos ∗ . 0 = ∗ .
PeriodosLar g os = =
Í
= (. . )
0.4=<(<. ) 1.4
=
V
< . / = .
Periodos Intermedios
Junta ≈≈ 23 . Periodos Largos Junta ≈ 23
… para la NTE -030
No incluir el ag rietamiento en los modelos de anális is
á =
Para todos los periodos definir la junta al límite de propiedad como el valor mayor de :
* S/2 = ½ 0.006 H total
*
/
Cd es el parámetro de mayor influencia.
Es necesario incorporar en el problema la sobreresistencia y considerar la variación de R con el periodo
Es necesario para un código establecer relaciones como las mostradas ?
, = ∗ + , Tal vez sea mas simple establecer valores que representen indirectamente el efecto
IN
... a mayor
TRACCIÓN
COMPRESIÓN
C
IN
mayor
E.060 y ACI318
u
Confinamiento especial cuando :
hm
≥ 600 ℎ ≥ 600 .ℎ E.060 y ACI 318-11
lm
c
ACI 318-14
Longitud de confinamiento
c
c"
c
l m
667 * ( u / hm)
c’’ c" c
/ 2
Bloque B Área = 13250 m2 N° Pisos = 18
Edificio “PLA”, 18 pisos, 288 departamentos
XX
YY
Deriva (0 /00)
3,3
4.2
Densidad de Muros
1.8 0 / 00
2.7 0 / 00
36
22
promedio (kg/cm2)
... Muro 1 Pu = 263 ton Mu = 1158 tonxm Vu = 50.4 ton = 4.4 kg/cm2
… 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400
L1
300 200 100 0 -100 -200 0 0 6 1 -
0 0 4 1 -
0 0 2 1 -
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 6 4 2 2 4 6 8 0 2 1 1 1 -
Mx [tm]
0 0 4 1
0 0 6 1
…
Cmáx = 2.60
1.94
C = 1.94 m < límite No necesita confinamiento SI necesitaría Si Cmáx = 1.73 m
Edificio de 28 pisos Sistema de Muros
Placa PL-11
Placa
PL-08 Muerta
Viva
Sismo
P
412
90
4
M
11
2
706
3000 2500 2000 )
1500 n o t (
1000 P
500
C = 2.3
C = 1.5
0 -500
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
M (ton m)
500
1000
1500
2000
2500
C = 1.5
C = 2.3
C máx. = 2.4
No Necesitaría
Si Cmáx = 1.6 Si necesitaría
PL-11
Muerta
Viva
Sismo
P
656
111
535
M
13
2
223
4500
Ala en Compresión
Ala en Tracción
4000
C = 2.14
3500 3000 2500 t
o
2000 P
1500
(
n
)
1000 500
C = 0.15, 0.3
C= 0.14
0 -500 -2000
-1000
0
1000
2000
M (ton m)
C máx = 0.90 m Requisitos especiales de confinamiento en extremos
Edificio de 18 pisos Sistema de Muros
C = 3.0 C max = 1.90
Hay que confinar
=
=
< 7‰ < 20‰
Asociado a:
•
IN
•
C (Posic. de E.N.)
Un cambio importante que deberá encarar la norma es, sin duda, el tema de estimación de desplazamientos.
… gracias
