Riesgo sísmico en edificios de muros

Transcripción

1 Riesgo sísmico en edificios de muros Tipo túnel Abril, 2017 José G. Rengel Investigador DIS-Funvisis

2 INTRODUCCIÓN EDICIOS CONSTRUIDOS CON EL SISTEMA TÚNEL 1. Muros de espesor delgado (12-14cm) 2. Bajo nivel de diseño 3. Poca capacidad resistente 4. Baja ductilidad 5. Algunos edificios con muros en una dirección SISTEMA INDUSTRIALIZADO Conjunto La Cayena,Cúa - Miranda

3 INTRODUCCIÓN EDICIOS CONSTRUIDOS CON EL SISTEMA TÚNEL 1. Mallas de acero con alambres de diámetro entre 5-7 mm. 2. Poco o ningún refuerzo transversal. Muros armados con mallas de acero Conjunto Camino Real, Guatire - Miranda

4 INTRODUCCIÓN Daños por sismo en edificios EDICIOS CONSTRUIDOS CON EL SISTEMA TÚNEL Edificios de muros con un mejor nivel de diseño se han dañado debido a terremotos. (Chile 2010, Mw=8,8) Fuente: L. Massone, P. Bonelli, J. Wallace.

5 INVENTARIO DE EDIFICIOS INSPECCIONES E INVENTARIOS EXISTENTES Identificación de urbanismos y número de edificios para construcción de inventario Sector el Marqués. Guatire - Miranda

6 INVENTARIO DE EDIFICIOS INSPECCIONES E INVENTARIOS EXISTENTES Identificación de urbanismos y número de edificios para construcción de inventario Urbanización Las Rosas. Guatire - Miranda

11 INVENTARIO DE EDIFICIOS INSPECCIONES E INVENTARIOS EXISTENTES Identificación de urbanismos y número de edificios para construcción de inventario 27 de Febrero Guarenas - Miranda

12 INVENTARIO DE EDIFICIOS INSPECCIONES E INVENTARIOS EXISTENTES Identificación de urbanismos y número de edificios para construcción de inventario Ubicación Muros en una dirección Muros en dos direcciones Área Metropolitana de Caracas Guatire Guarenas Valles del Tuy Total La mayor cantidad de edificios de muros se encuentran en la región de Guarenas- Guatire. Adicionalmente gran parte son edificios con muros en una dirección

13 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS LINEAL 1. EDIFICIO LAS FLORES,CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN 2. EDIFICIO EL MARQUÉS, CON MUROS EN DOS DIRECCIONES CASOS DE ESTUDIO 3. EDIFICIO CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN + REFUERZO PLANOS DE PLANTA DE CADA CASO ESTUDIADO

14 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS LINEAL 1. EDIFICIO LAS FLORES CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN VISTA DE EDIFICIO DEL CONJUNTO LAS FLORES MODELO MATEMÁTICO T1=0,94 S SECCIÓN DE MURO PLANO DE PLANTA

15 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS LINEAL ESPECTRO DE LA NORMA SÍSMICA VENEZOLANA (2001) 1. EDIFICIO LAS FLORES CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN RELACIÓN DEMANDA/CAPACIDAD A FLEXO-COMPRESIÓN Nivel Borde Promedio Máximo 4 Superior 0,96 1,13 Inferior 0,72 1,12 3 Superior 2,04 2,34 Inferior 2,04 2,82 2 Superior 2,65 3,08 Inferior 3,22 4,35 1 Superior 2,18 2,52 Inferior 4,24 4,66 DIAGRAMA INTERACCIÓN MURO MÁS RESISTENTE DEMANDA/CAPACIDAD LA DEMANDA SÍSMICA SUPERA EN PROMEDIO 4 VECES LA CAPACIDAD RESISTENTE DE LOS MUROS DE PLANTA BAJA

16 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS LINEAL Verificación de deriva (Desplazamientos) Nivel Relación de deriva Daño severo, diseño sin norma sísmica (FEMA/NIBS, 2003) Valor admisible COVENIN 1756 (2001) 0,011 0,018 Criterio 4 0,010 Cumple Cumple 3 0,019 No cumple No cumple 2 0,024 No cumple No cumple 1 0,018 No cumple Cumple El edificio no cumple con las relaciones de deriva admisibles en la norma sísmica venezolana. 1. EDIFICIO LAS FLORES CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN MUROS FALLAN A FLEXO- COMPRESIÓN, NO TIENEN CAPACIDAD SUFICIENTE PARA RESISTIR EL SISMO. ADICIONALMENTE LOS EDIFICIOS SON MUY FLEXIBLES Y SE DESPLAZAN MÁS ALLÁ DE LOS LÍMITES NORMATIVOS Y LAS RECOMENDACIONES INTERNACIONALES.

17 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS LINEAL 2. EDIFICIO EL MARQUÉS CON MUROS EN DOS DIRECCIONES PLANO DE PLANTA CONJUNTO EL MARQUÉS, GUATIRE.

18 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS LINEAL Sección de muro T MODELO MATEMÁTICO T1=0,31 S 2. EDIFICIO EL MARQUÉS CON MUROS EN DOS DIRECCIONES RELACIÓN DEMANDA/CAPACIDAD A FLEXO- COMPRESIÓN Nivel Borde Promedio Máximo 4 Sup. 0,42 0,84 Inf. 0,33 0,69 3 Sup. 0,32 0,67 Inf. 0,34 0,66 2 Sup. 0,28 0,61 Inf. 0,35 0,65 1 Sup. 0,22 0,61 Inf. 0,34 1,15 MUROS NO FALLAN A FLEXO-COMPRESIÓN

19 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS LINEAL 3. REFORZADO CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN + ESTRUCTURA DE REFUERZO MODELO MATEMÁTICO T1=0,15 S SE ADAPTA PROPUESTA DE REFUERZO PARA EL EDIFICIO CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN (FERNÁNDEZ, 2015)

20 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS LINEAL RELACIÓN DEMANDA/CAPACIDAD A FLEXO-COMPRESIÓN Nivel Borde Promedio Máximo Sup. 0,10 0,21 Inf. 0,13 0,21 Sup. 0,09 0,13 Inf. 0,20 0,34 Sup. 0,14 0,20 Inf. 0,31 0,59 Sup. 0,24 0,41 Inf. 0,39 0,80 RELACIÓN DEMANDA/CAPACIDAD ES INFERIOR A 1 3. REFORZADO CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN + ESTRUCTURA DE REFUERZO EL EDIFICIO REFORZADO CON MUROS ADICIONALES EN LA DIRECCIÓN DÉBIL NO FALLA A FLEXO-COMPRESIÓN NI CORTE.

21 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS ESTÁTICO NO-LINEAL FRAGILIDAD Y PÉRDIDA ESPERADA CALIBRACIÓN DE MODELOS A PARTIR DE ENSAYOS EXPERIMENTALES 1. EDIFICIO LAS FLORES CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN CURVAS DE CAPACIDAD (Desplazamiento en el tope vs Fuerza en la Base)

22 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS ESTÁTICO NO-LINEAL FRAGILIDAD Y PÉRDIDA ESPERADA CURVAS DE CAPACIDAD IDEALIZADAS PARA DISTINTOS MODELOS 1. EDIFICIO LAS FLORES CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN TRES CONDICIONES DE TERRENO Microzonificación sísmica de Caracas CURVAS DE FRAGILIDAD DESPLAZAMIENTO EN EL TECHO VS FUERZA EN LA BASE R3-T0: Roca sin efecto topográfico, 4-2: Depósitos someros 6-2: Depósitos profundos.

23 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE ANÁLISIS ESTÁTICO NO-LINEAL FRAGILIDAD Y PÉRDIDA ESPERADA CURVAS DE FRAGILIDAD (Depósitos someros, 4-2) 1. EDIFICIO LAS FLORES CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN Curvas de pérdida esperada Estado de daño Condición Completo de terreno A β A R3-T0 0,67 0, ,30 0, ,26 0,54 A: Aceleración en roca β A : Distribución log-normal Para depósitos someros: Daño completo para aceleración en roca de 0,30 g. 50% de perdida esperada para 0,18g Condición de terreno A R3-T0 0, , ,16

24 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE 2. EDIFICIO EL MARQUÉS ANÁLISIS ESTÁTICO NO-LINEAL FRAGILIDAD Y PÉRDIDA ESPERADA CURVAS DE FRAGILIDAD (Depósitos someros, 4-2) CON MUROS EN DOS DIRECCIONES Curvas de pérdida esperada Condición de terreno Estado de daño Completo A β A R3-T0 1,04 0, ,79 0, ,78 0,55 A: Aceleración en roca β A : Distribución log-normal Para depósitos someros: Daño completo para aceleración en roca de 0,79 g. 50% de perdida esperada para 0,51 g Condición de terreno A R3-T0 0, , ,52

25 EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE 3. EDIFICIO REFORZADO ANÁLISIS ESTÁTICO NO-LINEAL FRAGILIDAD Y PÉRDIDA ESPERADA CURVAS DE FRAGILIDAD (Depósitos someros, 4-2) MUROS EN UNA DIRECCIÓN + ESTRUCTURA DE REFUERZO Curvas de pérdida esperada Condición de terreno Estado de daño Completo A β A R3-T0 2,28 0, ,73 0, ,84 0,37 A: Aceleración en roca β A : Distribución log-normal Para depósitos someros: Daño completo para aceleración en roca de 1,73 g. 50% de perdida esperada para 1,27g Condición de terreno A R3-T0 1, , ,38

26 ESCENARIOS SÍSMICOS Evaluación sismorresistente 1812, Mw= 7,4 Fallas y sismos históricos Falla de San Sebastián 1967, Mw= 6,4 1900, Mw= 7,6 Falla Sur-Guarenas Mw= 6,6

27 ESCENARIOS SÍSMICOS Evaluación sismorresistente ESCENARIOS CONSIDERADOS N Evento Mag. (M w ) Momento (10 18 N.m) Lat. Long. Prof. (Km) 1 26 de marzo de , ,59-67,33 10 Falla Sur-Guarenas Mw= 6,6 2 Similar al sismo de , ,63-66, de Octubre de , ,00-66, de Julio de ,4 4,5 10,75-67,00 14,1 5 Falla Sur Guarenas 6, ,44-66,55 --

28 ESCENARIOS SÍSMICOS ACELERACIONES (NGA, 2014) ACELERACIONES EN ROCA Y PROBABILIDAD DE DAÑOS N Evento d rup (Km) Las Flores A roca (g) DAÑO COMPLETO PARA EDIFICIO CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN 1 26 de marzo de ,59 0, Similar al sismo de de Octubre de ,61 0,19 Falla Sur-Guarenas Mw= 6,6 38,15 0, de Julio de ,45 0,06 5 Falla Sur Guarenas 3,83 0,28 d rup = Distancia de ruptura, A= Aceleración

29 ESCENARIOS SÍSMICOS ACELERACIONES (NGA, 2014) PERDIDAS ESPERADAS 1. EDIFICIO LAS FLORES 53% DE PÉRDIDA PARA SISMO SIMILIRAR AL DE % DE PÉRDIDA PARA SISMO IGUAL AL DE % DE PÉRDIDAS PARA SISMO EN FALLA SUR-GUARENAS (LA MÁS CERCANA) Falla Sur-Guarenas Mw= 6,6 N Evento Depósitos someros (4-2) Prob. Exc. Daño Completo Pérdida Esperada 1 26 de marzo de ,04 0,17 2 Similar al sismo de ,20 0, de Octubre de ,25 0, de Julio de ,02 0,08 5 Falla Sur Guarenas 0,45 0,70 Muros en una dirección

30 ESCENARIOS SÍSMICOS ACELERACIONES (NGA, 2014) Falla Sur-Guarenas Mw= 6,6 PERDIDAS ESPERADAS 3. EDIFICIO REFORZADO Muros en una dirección + estructura de refuerzo N Evento Depósitos someros (4-2) Prob. Exc. Daño Completo Pérdida Esperada 5 Falla Sur Guarenas --- <0,02 <2% DE PÉRDIDAS PARA SISMO EN FALLA SUR-GUARENAS (LA MÁS CERCANA Y SISMO CON MAYOR ACELERACIÓN DEL TERRENO) AL REFORZAR EL EDIFICIO CON MUROS EN UNA DIRECCIÓN LAS PÉRDIDAS SE REDUCEN DEL70% A MENOS DE 2% PARA EL SISMO MÁS DESFAVORABLE.

31 ESCENARIOS SÍSMICOS ACELERACIONES (NGA, 2014) PERDIDAS ESPERADAS 2. EDIFICIO EL MARQUÉS 12% DE PÉRDIDA PARA SISMO SIMILIRAR AL DE % DE PÉRDIDA PARA SISMO IGUAL AL DE % DE PÉRDIDAS PARA SISMO EN FALLA SUR-GUARENAS (LA MÁS CERCANA) N Evento Depósitos someros (4-2) Prob. Exc. Daño Completo Pérdida Esperada Falla Sur-Guarenas 1 26 de marzo de ,04 0,03 Mw= 6,6 Similar al sismo de ,05 0, de Octubre de ,05 0, de Julio de ,03 0,02 5 Falla Sur Guarenas 0,09 0,27 Muros en dos direcciones

32 CONCLUSIONES INVENTARIO DE EDIFICIOS 1. Se encontraron en la región central del país 9090 edificios con muros en una dirección y 4027 con muros en dos direcciones. La mayoría se concentra en la región Guarenas-Guatire. 2. En la región Guarenas-Guatire se identificaron 7563 edificios ( habitantes aprox.) con muros en una sola dirección y 2997 edificios ( habitantes aprox.) con muros en ambas direcciones. EVALUACIÓN SISMORRESISTENTE LINEAL 1. Edificios con muros solamente en una dirección son muy vulnerables ante terremotos. Para el caso estudiado los muros del edificio no tenían la capacidad suficiente para resistir las fuerzas sísmicas. La demanda excedía la capacidad de los muros hasta 4 veces. 2. Al aplicar un refuerzo estructural los edificios mejoran considerablemente su desempeño. Resisten la totalidad de la fuerza sísmica exigida en la normativa nacional. 3. Edificios con muros en dos direcciones son menos vulnerables. Para el caso estudiado la mayoría de los muros del edificio tienen la capacidad para resistir las fuerzas sísmicas.

33 CONCLUSIONES EVALUACIÓN PROBABILISTA 1. Edificios con muros en una dirección (Las Flores) son muy vulnerables. Para suelos de rigidez media (depósitos someros) hay un 50% de probabilidad excedencia de daño completo para aceleraciones en roca de 0,30g (Norma sísmica). Se esperan pérdidas de 50% para aceleraciones en roca 0,18 g. 2. Para edificios con muros en dos direcciones en las mismas condiciones de suelo se estima un 50% de probabilidad de excedencia de daño completo para aceleraciones de 0,79 g. Se esperan pérdidas de 50% para aceleraciones en roca de 0,51 g. ESCENARIOS SÍSMICOS 1. Para el escenario sísmico más desfavorable asociado a la falla más cercana (Sur-Guarenas) se estiman pérdidas del 70% para el edificio con muros en una dirección, pérdidas menores al 2% en el edificio reforzado y pérdidas de 27% para el edificio con muros en las dos direcciones. 2. Para un sismo igual al de 1900 asociado a la Falla San Sebastián-La Tortuga la pérdida esperada en edificios con muros en una dirección es de 57%, para el edificio reforzado menores al 1% y para el edificio con muros en dos direcciones de 13%.

34 RECOMENDACIONES Comprobada la vulnerabilidad de este tipo de edificios se recomienda lo siguiente: 1. Son deseables el uso de los sistemas industrializados que disminuyan costos y tiempo de construcción, Dichos sistemas deben certificarse garantizando que cumplan normas nacionales, en especial la norma sismorresistente. 2. Elaborar un plan nacional de adecuación estructural (refuerzo estructural) de este tipo de edificios, especialmente enfocado a los edificios con muros en una dirección. 3. Los resultados de esta investigación deben extenderse a edificios con otras geometrías y altura, incorporando ensayos de laboratorio. Para contribuir con una mejor y más precisa compresión del riesgo sísmico en nuestras ciudades. Estas recomendaciones se hacen dada la gran cantidad de edificios construidos en el país de este tipo y su vulnerabilidad sísmica tan elevada.

35 / Strafella@gmail.com GRACIAS Abril, 2017 José G. Rengel Investigador DIS-Funvisis