Comportamiento, diseño y cálculo de edificios en zonas sísmicas Alex H. Barbat Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, España Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería 1 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb comportamiento diseño cálculo evaluación conceptual no lineal ejemplos de prácticas constructivas modelos computacionales 2 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011
7750 edificios inspeccionados verde edificio seguro y habitable amarillo edificio con daños no estructurales, habitable después de su reparación rojo edificio con daños estructurales, no utilizables morado/negro edificio con daños estructurales graves, con dictamen de demolición Fecha 21 de mayo 465 (6%) 309 (4%) 67 (1%) 27 de octubre 1339 (17%) 694 (9%) 329 (4%) 3 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 Indice de daño de Park y Ang Daño debido a grandes desplazamientos Daño debido a cargas cíclicas 4 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
1 Indice de daño medio d m 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 Curva de vulnerabilidad IDA 0.2 0.1 t 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Aceleración máxima del terreno (g) 5 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 1 BIBLIOTECA DE CURVAS DE VULNERABILIDAD 0.9 Indice de daño medio d m 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Aceleración máxima del terreno (g) 6 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011
PGA manzana parcela edificio 7 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb 8 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
Análisis estático incremental 9 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb 1400 Curva de capacidad Cortante en la base, V (kn) 1200 1000 800 600 400 Análisis estático incremental 200 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 Desplazamiento de la parte superior, (m) 10 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
1.4 1.2 Espectro de capacidad 1 0.8 Sa (g) 0.6 ATC 40 Reducción con la ductilidad 0.4 0.2 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Sd (m) Punto de prestaciones 11 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb Sd P Curvas de fragilidad 1 0.9 0.8 SIN DAÑO 0 P(ds/PGA) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 SEVERO 3 COMPLETO 4 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Aceleración máxima del terreno, PGA (g) 12 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
Estado de daño leve moderado severo completo Número del estado de daño d i 1 2 3 4 Probabilidad de daño, P(i) P(1) P(2) P(3) P(4) 1 d m 0.9 P(0) 0.8 SIN DAÑO 0 0.7 P(1) SEVERO 3 P(ds/PGA) 0.6 0.5 0.4 0.3 P(2) P(3) COMPLETO 4 Índice de daño medio 0.2 P(4) 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Aceleración máxima del terreno, PGA (g) 13 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb Índice de daño medio, d m para cada PGA 1 0.9 Índice de daño medio, d m 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Aceleración máxima del terreno, PGA (g) 14 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
Índice de daño medio d m d m PGA (g) 15 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb Ductilidad Resistencia Rigidez k=tan F Curva de capacidad estructural F = y/ u R y u 16 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
17 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb 18 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
19 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 DUCTILIDAD proyecto DAÑO D 20 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
Pórticos dúctiles especiales: ACI-95 NCSE-02 y EHE 21 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb 22 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011
Coeficiente de cortante en la base (V/W) Cortante de diseño NCSE-02: =4 Desplome (%) y u 23 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 24 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
25 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 26 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
27 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb 28 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
29 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 Coeficiente de cortante en la base (V/W) NCSE-02: =2 Cortante de diseño Desplome (%) y u 30 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
31Detalles Criterios de de armado diseño estructural frente a sismo época y evaluación de daños, construcción Valencia, 2011 32 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011
33 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 Pilar corto Pilar largo 34 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
l L 35 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb 36 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
37 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb 38 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011
E8 Deben evitarse las líneas de pilares cortos 39 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 40 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
41 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb 42 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
43 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb Aunque E8 considera la mampostería de relleno como no estructural, su contribución a la rigidez lateral de la estructura debe considerarse en el modelo de cálculo 44 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
45 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 46 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
47 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 48 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
49 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb 50 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
51 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 52 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011
53 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 La reparación definitiva de los daños estructurales producidos por sismo requiere un proyecto. Dicho proyecto se hace una vez que se disponga del informe final sobre el estado general del edificio 54 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011
55 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 Construcción de los años 1980: estructura de h.a. y metálica en el último piso Daños estructurales muy pequeños. 56 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
Operativo después del terremoto 270 pacientes desalojados 57 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb 58 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011
59 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 60 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011
61 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 1. La magnitud del terremoto encaja en lo que se puede esperar en la zona para un período de retorno de 475 años. La aceleración pico del terreno más alta que la de la norma NCSE 02 es explicable. 2. Es más eficiente realizar la evaluación post sísmica de daños por inspectores con experiencia o entrenados. 3. No es previsible el cambio en las tipologías estructurales que se utilizan en la zona hay que aprender a convivir con ellas. 4. Si se hacen errores de configuración estructural (algunos de práctica habitual) el comportamiento sísmico puede empeorar. 5. Errores similares de configuración conducen a daños y a pérdidas por sismo similares en diferentes zonas sísmicas. 62 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb
6. El terremoto no ha producido daños estructurales o no estructurales inesperados, es decir, que no se hayan producido, estudiado y catalogado en otras zonas sísmicas de Europa y del resto del mundo. 7. Los elementos no estructurales pueden dañarse incluso cuando la estructura de hormigón armado tiene un comportamiento lineal elástico en Lorca, la mayoría de los edificios de hormigón armado sufrieron únicamente daños no estructurales. 8. La reparación de estructuras dañadas por terremotos debe llevarse a cabo por especialistas, después de realizar un proyecto de reparación. 9. Los edificios monumentales de mampostería reparados o reforzados en los años 60 mediante elementos de hormigón armado no han tenido un buen comportamiento sísmico. 10. En los edificios esenciales deben evitarse también los daños no estructurales y en las instalaciones. 63 Criterios de diseño estructural frente a sismo y evaluación de daños, Valencia, 2011 ahb