DECÁLOGO. de las construcciones Sismo-Resistentes ING. JESUS HUMBERTO ARANGO INGECONCRETO LTDA.

Transcripción

1 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes ING. JESUS HUMBERTO ARANGO INGECONCRETO LTDA.

2 CONTENIDO Conceptos básicos Construcción Sismo-Resistente Características fundamentales de una edificación (Decálogo de la sismo-resistencia)

3 AMENAZA SISMICA Es la probabilidad de que ocurra un sismo en un sitio en un periodo de tiempo con una magnitud determinada

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27 VULNERABILIDAD SISMICA Es la cuantificación del buen o mal comportamiento que tendrán las construcciones cuando se presenta un sismo.

28 RIESGO SISMICO Es la probabilidad de pérdida de vidas humanas o pérdidas materiales irreparables por la ocurrencia de un sismo en un sitio y tiempo determinados.

29 RIESGO SISMICO R = f ( A x V ) R = Riesgo Sísmico A = Amenaza Sísmica V = Vulnerabilidad Sísmica

30 La Amenaza existe, la Vulnerabilidad la puedo afectar mediante una construcción sismo-resistente, por lo tanto disminuyo el Riesgo

31 Qué es una construcción Sismo-Resistente? Es la construcción que tiene la capacidad de resistir temblores sin que se presenten daños graves o pérdida de vidas humanas.

32 La capacidad de resistir los temblores se obtiene dotando a la construcción de unas características fundamentales que están establecidas en detalle en las Normas de Diseño y Construcción Sismo-Resistente NSR-98 de obligatorio cumplimiento.

33 RESUMEN SIMPLIFICADO DE LAS CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DE UNA CONSTRUCCIÓN SISMO-RESISTENTE

34 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes 11 Forma regular 22 Peso liviano 33 Alta rigidez 44 Estabilidad global 55 Compatibilidad con el suelo de cimentación 66 Sistema estructural apropiado 77 Materiales competentes 88 Buena calidad en la construcción 99 Capacidad de absorber y disipar energía 10 Fijación de elementos no estructurales

35 1 FORMA REGULAR

36 Construcciones que tengan geometría sencilla en planta Construcciones que tengan geometría sencilla en elevación

37 PLANTAS SENCILLAS

38 PLANTAS COMPLEJAS

39 ELEVACIONES SENCILLAS

40 ELEVACIONES COMPLEJAS

41 MATRIZ DE FORMA DE EDIFICIOS Plano horizontal Plano vertical Planta sencilla Planta compleja Elevación sencilla Elevación compleja

42 GEOMETRIA COMPLEJA SISMO RESISTENTE

43 Con geometría sencilla se obtiene un mejor comportamiento en los sismos

44 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes 11 Forma regular

45 2 PESO LIVIANO

46 Movimiento La masa la pone el edificio F = m a Fuerza inercial La aceleración la pone el sismo Sismo Mientras más liviana la construcción menor fuerza sísmica debe resistir

47 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes Forma regular Peso liviano

48 3 ALTA RIGIDEZ

49 Estructura flexible Estructura rígida A mayor rigidez menor movimiento y menor daño

50 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes 11 Forma regular 22 Peso liviano 33 Alta rigidez

51 4 ESTABILIDAD GLOBAL

52 Altos factores de seguridad contra: Volcamiento Deslizamiento Golpeteo (colindancia)

53 b V n Volcamiento h i V i V 2 V 1 W W*(b/2) ( V i * h i ) FS-vol = 2 b/2 Cimentaciones superficiales (suelos duros)

54 b Volcamiento W b/2 σ cv σ cs Cimentaciones superficiales (suelos blandos)

55 b Volcamiento W q o 2.0 σ cs + σ cv b/2 σ cs + σ cv Cimentaciones superficiales (suelos blandos)

56 Volcamiento w f s 2.0 τ cs + τ cv τ cv + τ cs Cimentaciones profundas

57 Deslizamiento V n V i w τ cs

58 Deslizamiento V n V i w µ * W τ cs 1.5 τ cs

59 l e l s Deslizamiento V n V i w O r h i h S ( V i * h i ) + W * l e + V S * h S + W S * l s 1.5 f s *r v s w s f s

60 d 1 d 2 B C Nivel k Golpeteo Nivel j A A B d 1 δ tot,j + δ tot,j B C d 2 δ tot,k + δ tot,k

61 Golpeteo d δ tot 1 δ tot 2

62 Golpeteo d δ tot 1 δ tot 2

63 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes 11 Forma regular 22 Peso liviano 33 Alta rigidez 44 Estabilidad global

64 5 COMPATIBILIDAD CON EL SUELO DE CIMENTACIÓN

65 Debe realizarse un diseño integral de estructura - cimentación suelo que considere los siguientes aspectos: Efecto del suelo en la respuesta (amplificación) Interacción suelo estructura Potencial de licuación

66 Efecto del suelo en la respuesta sísmica ESTRUCTURA CIMENTACIÓN SUELO ROCA

67 Amplificación de la onda sísmica en el suelo Sa (g) ESPECTRO DE RESPUESTA DE ACELERACIONES ROCA SUELO ZONA DE AMPLIFICACIÓN T (s)

68 MAPA DE MICROZONIFICACION SISMICA DE MEDELLIN

69 INTERACCIÓN SUELO ESTRUCTURA ESTRUCTURA CIMENTACIÓN SUELO

70 Compatibilidad de deformaciones suelo - cimentación σ max > σ adm σ max Presión de contacto uniforme

71 Incompatibilidad de deformaciones suelo - cimentación σ max > σ adm σ max Presión de contacto no uniforme

72 Incompatibilidad de deformaciones suelo - cimentación σ max > σ adm σ max Presión de contacto no uniforme

73 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes 11 Forma regular 22 Peso liviano 33 Alta rigidez 44 Estabilidad global 55 Compatibilidad con el suelo de cimentación

74 6 SISTEMA ESTRUCTURAL APROPIADO

75 Un sistema estructural es un conjunto de elementos dispuestos y ensamblados de manera que pueden resistir y transmitir las cargas impuestas.

76 Elementos componentes de un sistema estructural Elementos horizontales Vigas Losas o diafragmas Elementos verticales Columnas Muros Elementos diagonales

77 Sistemas estructurales aceptados en la NSR-98 SISTEMA DE PORTICOS Concreto Reforzado Acero SISTEMA DE MUROS Concreto Reforzado Mampostería estructural Pórticos arriostrados SISTEMA MIXTO Muros + pórticos no arriostrados Pórticos no arriostrados + pórticos arriostrados

78 Sistema estructural de pórticos Viga Columna Diafragma rígido (losa)

79 SISTEMA DE PÓRTICOS

80 Sistema estructural de muros Diafragma rígido (losa) Muro longitudinal Muro transversal

81 SISTEMA DE MUROS

82 SISTEMAS DE MUROS Muro de concreto Muro de mampostería Pórtico arriostrado

83 SISTEMAS ESTRUCTURALES (NSR-98) PÓRTICO MUROS COMBINADO DUAL

84 SISTEMAS ESTRUCTURALES (NSR-98) COMBINADO

85 CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL Los elementos estructurales deben ser distribuidos estratégicamente para resistir los efectos de las fuerzas conformando sistemas estructurales apropiados evitando las siguientes situaciones:

86 SE DEBE EVITAR Asimetrías que incrementen los efectos de torsión CR e CM e y CR e x CM

87 SE DEBE EVITAR Cambios bruscos de rigidez y resistencia

88 SE DEBE EVITAR Cambios bruscos de rigidez y resistencia

89 SE DEBE EVITAR Columnas cortas

90 SE DEBE EVITAR Distribución irregular de la masa Desplazamiento de elementos

91 SE DEBE EVITAR Desplazamiento del plano de acción

92 SE DEBE EVITAR Sistemas no paralelos

93 SE DEBE EVITAR Diafragmas flexibles CM

94 SE DEBE EVITAR Diafragmas flexibles CM CM

95 SE DEBE EVITAR GRANDES VOLADIZOS

96 SE DEBE EVITAR GRANDES VOLADIZOS COMPONENETE VERTICAL DEL SISMO

97 SE DEBE EVITAR GRANDES VOLADIZOS COMPONENETE VERTICAL DEL SISMO

98 SE DEBE EVITAR GRANDES VOLADIZOS COMPONENETE VERTICAL DEL SISMO

99 SE DEBE EVITAR GRANDES VOLADIZOS COMPONENETE VERTICAL DEL SISMO

100 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes 11 Forma regular 22 Peso liviano 33 Alta rigidez 44 Estabilidad global 55 Compatibilidad con el suelo de cimentación 66 Sistema estructural apropiado

101 7 MATERIALES COMPETENTES

102 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN ACEPTADOS POR LA NSR-98 Muros de mampostería reforzada Concreto Reforzado Acero Aluminio Madera Muros de mampostería confinada

103 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN NO APROBADOS Tapia Concreto Simple Muros sin refuerzo

104 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes 11 Forma regular 22 Peso liviano 33 Alta rigidez 44 Estabilidad global 55 Compatibilidad con el suelo de cimentación 66 Sistema estructural apropiado 77 Materiales competentes

105 8 BUENA CALIDAD DE CONSTRUCCION

106 Realizada con prácticas adecuadas

107 Cumpliendo estrictamente con los planos de diseño

108 Cumpliendo las especificaciones de resistencia y calidad de los materiales empleados

109 Haciendo una estricta supervisión técnica

110 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes 11 Forma regular 22 Peso liviano 33 Alta rigidez 44 Estabilidad global 55 Compatibilidad con el suelo de cimentación 66 Sistema estructural apropiado 77 Materiales competentes 88 Buena calidad en la construcción

111 9 CAPACIDAD DE ABSORBER Y DISIPAR ENERGÍA

112 CONCEPTOS DE DUCTILIDAD P y u u Ductilidad = y

113 CONCEPTOS DE DUCTILIDAD P Py y Ductilidad = u y Pu u

114 DUCTILIDAD GLOBAL Y U Y U Y U Ductilidad Global U Y

115 DUCTILIDAD LOCAL εcu ε c φ Ductilidad de curvatura = φ u φ y R Ductilidad del acero = ε su ε y φ u Grieta Acero a compresión Eje neutro φ y Acero a tracción ε y ε su

116 CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL ACERO Y CONCRETO σ Acero grado 60 Acero grado 40 Concreto ε

117 CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL ACERO Y DEL CONCRETO σ Acero Energía disipada Concreto ε

118 EFECTO DEL CONFINAMIENTO EN LA RESISTENCIA Y DUCTILIDAD DEL CONCRETO psi 2010 psi 12 Esfuerzo (Ksi) psi 550 psi Presión de fluido de confinamiento Resistencia no confinada 25.2 N/mm² Deformación (in/in)

119 CONFINAMIENTO Concreto no confinado Aros cuadrados Hélice Concreto no confinado

120 CONFINAMIENTO Formas de colocación de estribos

121 σ CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL CONCRETO Concreto confinado Concreto inconfinado ε

122 CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA Fuerza DES CAPACIDAD ESPECIAL DE DISIPACION DE ENERGIA Fuerza Deflexión Deflexión DMO CAPACIDAD MODERADA DE DISIPACION DE ENERGIA Fuerza Energía disipada en un ciclo de histeresis Capacidad de disipación de energia en el rango inelástico DMI CAPACIDAD MINIMA DE DISIPACION DE ENERGIA Fuerza Deflexión Deflexión

123 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes 11 Forma regular 22 Peso liviano 33 Alta rigidez 44 Estabilidad global 55 Compatibilidad con el suelo de cimentación 66 Sistema estructural apropiado 77 Materiales competentes 88 Buena calidad en la construcción 99 Capacidad de absorber y disipar energía

124 10 FIJACION Y SEPARACION ADECUADA DE ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

125 Elementos no estructurales Muros divisorios, fachadas, ventanería, redes, enchapes y en general todo lo que no forme parte del sistema estructural. Deben ser diseñados y fijados a la estructura sin que modifiquen su comportamiento ni se dañen excesivamente.

126 ELEMENTO NO ESTRUCTURAL Son elementos que no hacen parte de la estructura del edificio. Pero si pueden modificar el comportamiento de ésta.

127 TIPOS DE ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES Acabados y elementos arquitectónicos Instalaciones hidráulicas, sanitarias, eléctricas y de gas Equipos mecánicos Instalaciones especiales

128 ACABADOS Y ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS Muros de fachada Muros interiores Cielo rasos Enchapes de fachada Aticos, parapetos y antepechos Vidrios Paneles prefabricados de fachada Columnas cortas o columnas cautivas

129 Muros de fachada Deben diseñarse para que sus componentes no se caigan ni se disgreguen.

130 TEATRO BOLIVAR (Armenia)

131 Muros interiores Se deben diseñar para evitar el vuelco

132 Centro Educativo Córdoba (Armenia)

133 Enchapes de fachada Debe evitarse el desprendimiento y la caída de estos debido a que representan un peligro para los transeúntes.

134 EDIFICIO AMERICA (Armenia)

135 Columnas cortas Cuando La columna está restringida en su desplazamiento lateral por un muro o un elemento no estructural que le disminuye su altura libre

136 Aticos, parapetos y antepechos Existe el mismo peligro potencial que presentan los muros de fachada, además el parapeto puede fallar hacia adentro, cayendo sobre la cubierta produciendo su falla.

137 Hospital Córdoba (Quindio)

138 DECÁLOGO de las construcciones Sismo-Resistentes 11 Forma regular 22 Peso liviano 33 Alta rigidez 44 Estabilidad global 55 Compatibilidad con el suelo de cimentación 66 Sistema estructural apropiado 77 Materiales competentes 88 Buena calidad en la construcción 99 Capacidad de absorber y disipar energía 10 Fijación de elementos no estructurales

139 Los temblores no matan, las construcciones mal hechas si