Congreso de Ingeniería Sísmica, Estructural y Geotécnica

Transcripción

1 Congreso de Ingeniería Sísmica, Estructural y Geotécnica - Enseñanzas del Sismo del 16 de Abril de 2016 Una retrospectiva de lo aprendido, evaluado y actuado con miras hacia el futuro Parámetros que Afectan el Comportamiento Estructural de Edificios de Hormigón Armado Telmo Andrés Sánchez, Ph.D. Gerente General ADSTREN Ingeniería Estructural Quito, 20 y 21 de abril de 2017

2 Contenido - Influencia de la calidad del hormigón - Influencia de la configuración estructural - Influencia del suelo y sus propiedades dinámicas

3 Influencia de la Calidad del Hormigón

4 Influencia de la Calidad del Hormigón En general, un edificio se diseña para satisfacer los requisitos de resistencia y de servicio (o serviciabilidad) Mediano/Bueno Chequeo de elementos por resistencia Modelo Computacional Altura de Piso Mediano/Pobre Sentido X Deriva Chequeo de serviciabilidad

5 Influencia de la Calidad del Hormigón Los daños causados por el sismo fueron mayoritariamente asociados con el colapso de mamposterías y elementos no-estructurales, debido a niveles de deriva excesivos Mykonos

6 Influencia de la Calidad del Hormigón 10% Derivas de Piso Edificios Bahía de Caráquez 9% 8% Deriva (%) 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% Edificio DERIVA MAXIMA EN X EV DERIVA MAXIMA EN Y EV LIMITE NEC-2015

7 Influencia de la Calidad del Hormigón El control de derivas de piso es fundamental Qué parámetros controlan la deriva de piso? Ec (GPa) Módulo de Elasticidad del Hormigón Ec = 4,7 f c 16,3 21, f'c (MPa) Variación Ec = 21,5/16,3 = 1,3

8 Influencia de la Calidad del Hormigón f c (MPa) Resistencia del Hormigón Resistencias obtenidas a partir de núcleos extraídos de los edificios y confirmados con ensayos de UT Edificio f c (MPa) f c=21 MPa 1.3f c

9 Influencia de la Calidad del Hormigón Edificio El Horizonte Altura de Piso [m] Altura de piso H vs. Deriva Sx de piso inelástica Δ M Deriva Sx inelástica Δ M Altura de Piso [m] Altura de piso H vs. Deriva Sy de piso inelástica Δ M F'c 16 MPa F'c 17 MPa F'c 18 MPa F'c 19 MPa F'c 20 MPa F'c 21 MPa F'c 22 MPa F'c 23 MPa F'c 24 MPa F'c 25 MPa F'c 26 MPa Limite NEC 2% Deriva Sy inelástica Δ M F'c 16 MPa F'c 17 MPa F'c 18 MPa F'c 19 MPa F'c 20 MPa F'c 21 MPa F'c 22 MPa F'c 23 MPa F'c 24 MPa F'c 25 MPa F'c 26 MPa Limite NEC 2%

10 Influencia de la Calidad del Hormigón Edificio El Horizonte Deriva Sx inelástica máxima Δ M vs. F'c Deriva Sy inelástica máxima Δ M vs. F'c Deriva Sx inelástica máxima ΔM 2.35% 2.30% 2.25% 2.20% 2.15% 2.10% 2.05% 2.00% 2, % Incremento ΔM = 2,33/2,06 = 1, % 3,63 2, % Deriva Sy inelástica máxima ΔM 3.55% 3.50% 3.45% 3.40% 3.35% 3.30% 3.25% 3.20% Incremento ΔM = 3,63/3,21 = 1,13 3,21 F'c [MPa] F'c [MPa] El incremento en derivas es medianamente sensible a f c

11 Influencia de la Calidad del Hormigón Edificio El Almirante Altura de Piso [m] Altura de piso H vs. Deriva Sx de piso inelástica Δ M Deriva Sx inelástica Δ M Altura de Piso [m] Altura de piso H vs. Deriva Sy de piso inelástica Δ M F'c 16 MPa F'c 17 MPa F'c 18 MPa F'c 19 MPa F'c 20 MPa F'c 21 MPa F'c 22 MPa F'c 23 MPa F'c 24 MPa F'c 25 MPa F'c 26 MPa Limite NEC 2% Deriva Sy inelástica Δ M F'c 16 MPa F'c 17 MPa F'c 18 MPa F'c 19 MPa F'c 20 MPa F'c 21 MPa F'c 22 MPa F'c 23 MPa F'c 24 MPa F'c 25 MPa F'c 26 MPa Limite NEC 2%

12 Deriva Sx inelástica máxima ΔM Influencia de la Calidad del Hormigón Edificio El Almirante Deriva Sx inelástica máxima Δ M vs. F'c Deriva Sy inelástica máxima Δ M vs. F'c 8.50% 8, % 8.30% 8.20% 8.10% 8.00% 7.90% 7.80% 7.70% 7.60% 7, % 7.40% Deriva Sy inelástica máxima ΔM 3.40% Incremento ΔM = 8,40/7,50 = 1,12 3, % Incremento ΔM = 3,30/2,96 = 1, % 3.10% 3.00% 2.90% 2, % F'c [MPa] F'c [MPa] El incremento en derivas es medianamente sensible a f c

13 Influencia de la Calidad del Hormigón Reforzamiento de Edificios con Hormigón de Baja Calidad Reforzar SRCL: Muros, Riostras, Placas de Acero (SPSW) Proveer Confinamiento

14 Conclusiones: Influencia de la Calidad del Hormigón - El control de derivas de piso es generalmente el parámetro que rige el diseño estructural sismo-resistente - El incremento en derivas es medianamente sensible a la variabilidad de f c - El estudio de la calidad de los materiales, específicamente del hormigón, es solo uno de los componentes que deben ser considerados en el nivel de daño estructural - Un edificio existente con un hormigón de mala calidad puede ser rehabilitado para cumplir con requisitos de derivas - Hormigones de baja calidad en edificios nuevos o en construcción deben ser rechazados inmediatamente

15 Influencia de la Configuración Estructural

16 Influencia de la Configuración Estructural La configuración estructural es un factor fundamental que rige el comportamiento de edificaciones ante un sismo No siempre se la establece en función de la seguridad estructural, sino que se ajusta al requerimiento arquitectónico Una configuración estructural inadecuada, puede exacerbar los efectos del sismo

17 Influencia de la Configuración Estructural Edificios en Bahía de Caráquez Configuraciones Regulares:

18 Influencia de la Configuración Estructural Edificios en Bahía de Caráquez Configuraciones Irregulares:

19 Influencia de la Configuración Estructural Edificio Borja: 18 Altura de piso H vs. Deriva de piso inelástica Δ M Sismo Y Altura de Piso [m] Deriva inelástica Δ M Deriva Inelástica Y Deriva Inelástica X Limite NEC 2%

20 Influencia de la Configuración Estructural Edificio El Horizonte: Altura de piso H vs. Deriva de piso inelástica Δ M Sismo Y Altura de Piso [m] Deriva inelástica Δ M Deriva inelástica Y Deriva inelástica X Limite NEC 2%

21 Influencia de la Configuración Estructural Edificio Las Brisas: Altura de piso H vs. Deriva de piso inelástica Δ M Sismo Y Altura de Piso [m] Deriva inelástica Δ M Deriva inelástica Y Deriva inelástica X Limite NEC 2%

22 Influencia de la Configuración Estructural Edificio El Almirante: Altura de piso H vs. Deriva de piso inelástica Δ M Sismo X Altura de Piso [m] Deriva inelástica Δ M Deriva inelástica X Deriva inelástica Y Limite NEC 2%

23 Influencia de la Configuración Estructural Conclusiones: - La configuración estructural es fundamental en el comportamiento que tiene un edificio durante un sismo - Se debe involucrar al ingeniero estructural desde las primeras etapas de planificación de un proyecto - El trabajo coordinado entre arquitectura e ingeniería permite diseñar edificaciones seguras y funcionales

24 Influencia del Suelo y sus Propiedades Dinámicas

25 Influencia del Suelo y sus Propiedades Dinámicas Períodos medidos en los edificios de Bahía de Caráquez:

26 Influencia del Suelo y sus Propiedades Dinámicas Períodos medidos en los edificios de Bahía de Caráquez - Períodos de suelo entre 0,50s y 0,90s - Períodos de las estructuras entre 0,50s y 1,20s - Ocurre amplificación de respuestas estructurales en esa zona - Se debe construir estructuras con aisladores o disipadores

27 Influencia del Suelo y sus Propiedades Dinámicas Conclusiones: - Existe una clara correlación entre el comportamiento estructural de un edificio y las propiedades dinámicas del suelo - Los edificios en Bahía de Caráquez ubicados en la zona de la puntilla sufrieron daños muy superiores a edificios en otros sitios de la ciudad Otros sitios con observaciones similares: Esmeraldas, Diciembre 2016

28 Colaboradores Verónica Bravo Verónica Estupiñán Daniel Santos Andrés Robalino Felipe Argüello Carlos Bustamante Santiago Camino Patricio Paredes Francisco Flores María H. Brito Juan F. Guzmán Marcos Flores María E. Pontón Rosario Gamarra Andrés Morillo Héctor Manya Franklin Manya Patricio Placencia Jorge Valverde Henry Yandún Ana Guerrón Juan C. Singaucho Jorge Cisneros Daniel Gamarra Wilson Cevallos Patricio Tamariz Hugo Ortiz Xavier Vera José A. Andrade Muchas Gracias!

29 La Incomparable Labor de los Bomberos

30 Congreso de Ingeniería Sísmica, Estructural y Geotécnica Preguntas? reflexión sin acción es desperdicio

31 Y las estructuras de acero?

32 Comportamiento de la UVC de Portoviejo - No existen muchas estructuras de acero en las zonas afectadas por el sismo - La Unidad de Vigilancia Comunitaria, UVC, es una de las pocas que hemos podido estudiar - Su performance fue muy bueno

33 Comportamiento de la UVC de Portoviejo

34 Comportamiento de la UVC de Portoviejo

35 Comportamiento de la UVC de Portoviejo

36 Comportamiento de la UVC de Portoviejo

37 Comportamiento de la UVC de Portoviejo - El comportamiento de las estructuras de acero durante un sismo, cuando están bien diseñadas y bien construidas es muy bueno - Consistentemente, en los sismos de Imperial Valley, Northridge, Tokio, Christchurch, Muise, etc., se ha verificado que este tipo de construcción tiene una alta capacidad de disipación de energía sísmica - La principal dificultad es la conexión entre la estructura y las mamposterías y fachadas - El costo es otro parámetro que puede llevar a optar por otras soluciones