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DR. ROBERTO MELI PIRALLA Ha par2cipado en la elaboración de normas y reglamentos de construcción en México y otros países (par2cularmente en los aspectos de seguridad sísmicas de las construcciones); es miembro de comités técnicos de ins2tuciones nacionales e internacionales. Ha sido presidente de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica y Vicepresidente de la Asociación Internacional de Ingeniería Sísmica Desde su fundación par2cipó en el Centro Nacional de Prevención de Desastres, primero como Coordinador de Inves2gación y después como Director General de 1995 a 2000. Tu Ha sido consultor en ingeniería estructural de edificios urbano, vivienda de interés social, construcciones industriales y de infraestructura. Ha tenido una intensa ac2vidad de inves2gación y consultoría sobre la seguridad estructural de los edificios históricos. Entre otros, ha par2cipado en el programa de rehabilitación de la Catedral de México y es responsable de seguridad estructural en el programa de conservación del los edificios históricos del patrimonio de la UNAM. Es miembro de Consejo Nacional de Monumentos. Ha recibido, entre otros, el Premio Universidad Nacional y el Premio Nacional de Ciencias y Artes, ambos en el área de desarrollo tecnológico. Ganador por parte del CICM el premio nacional a la ingenieria 2011.
A 30 AÑOS DEL SISMO DE 1985
AVANCES EN EL CONOCIMIENTO DEL PELIGRO
SÍSMICO Y EN LA NORMATIVA
Roberto Meli
ESTRUCTURAS Y MATERIALES
Principales avances
Mejora sustancial del conocimiento de: • Naturaleza y caracterísOcas del peligro sísmico en la ciudad
de México y del resto del país
• Respuesta estructural al movimiento del terreno para las condiciones específicas del subsuelo
• Desempeño sísmico de los principales sistemas
estructurales
• Métodos de análisis y diseño (más racionales y más refinados)
Avances en el conocimiento del peligro sísmico en la ciudad de México
• Sismicidad en la zona de subducción • Sismicidad en la placa subducida • Atenuación de las ondas hacia la cuenca de México
• Amplificación de las ondas en disOntas zonas de la ciudad
AcOvidad sísmica en la república mexicana Subducción de placa de Cocos. Sismos costeros y
sismos de placa subducida
Efectos de los grandes sismos costeros de subducción
• Transmisión de ondas
• Atenuación de las ondas
Espectros de peligro uniforme para el basamento (ζ = 5%) calculados para varios periodos de retorno
Eventos de subducción
Eventos de profundidad intermedia
Peligro sísmico
Parte A 7/15
Espectros de peligro uniforme para el basamento. Para sismos costeros y sismos
de profundidad intermedia
• 33
Registros sísmicos en disOntos siOos de la ciudad de México
Movimiento del terreno en la ciudad de México
Daños por sismo en la ciudad de México
Zonas afectadas en 1957, 1979 y 1985
Fallas por el sismo de 1985
Microzonificación según NTCDS 2004 En función del período dominante del suelo (invariante)
Rango de Ts (s): Mayor de 3.25 s Entre 2.5 y 3.25 s Entre 1.5 y 2.5 s Entre 1.0 y 1.5 s Entre 0.5 y 1.0 s < 0.5 s
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 1 2 3 4 5
T (seg)
Sa (g
al)
Ts=0.5Ts=0.75Ts=1Ts=1.25Ts=1.5Ts=1.75Ts=2Ts=2.25Ts=2.5Ts=3Ts=3.25Ts=4
Espectros de Diseño según la norma actual (Apéndice-‐2004)
Período dominante de vibración de siOos sobre suelo blando
Variación con el Oempo
• 2000 2010
Movimiento del terreno en suelo blando Variación con el Oempo
2050 Límite
Parámetro “c” del espectro en función del período del suelo
Sistema para cálculo de espectro de diseño
Sistema de espectros Mapa para seleccionar si2o. Incluye re^cula urbana y posibilidad de hacer zoom
Sistema para cálculo de espectro de diseño 7 espectros: 1) Elás2co sin reducir 2) Diseño, Q=1 3) Diseño, Q=1.5 4) Diseño, Q=2 5) Diseño, Q=3 6) Diseño, Q=4 7) Peligro uniforme
Leyenda de colores
Sistema para cálculo de espectro de diseño
Selección de parámetros para el espectro de diseño:
Propuesta de nueva norma. Principales cambios.
Criterios de diseño: para dos estados límite (niveles de desempeño)
Seguridad contra el colapso Limitación de daños ante sismos frecuentes
En términos de: • Resistencia requerida a cargas laterales • Distorsión máxima admisible
Diseño por seguridad ante colapso • Espectros elásOcos • Reducción por ducOlidad y por sobrerresistencia Análisis elásOco • Revisión por desplazamientos
)(),(')(TRQTQ
Taan =
QRDD rc = Dc <Dmax
Factor de Comportamiento Sísmico Estructuración DucOlidad Condición Q Δmax
Marcos rígidos o marcos prefabricados con emulación
Alta Marcos especiales 4 0.030
Media Marcos intermedios 3 0.020
Baja Marcos ordinarios 2 0.015
Marcos prefabricados convencionales
Media Marcos intermedios 3 0.020
Baja Marcos ordinarios 2 0.015
Sistema dual formado por marcos y muros de concreto
Alta Con muros de concreto especiales 4 0.020
Media Con muros de concreto intermedios 3 0.015
Baja Con muros de concreto ordinarios 2 0.010
Sistema con base en muros estructurales
Alta Muros de concreto especiales 4 0.020
Media Muros de concreto intermedios 3 0.015
Baja Muros de concreto ordinarios 2 0.010
Sistema dual formado por marcos y muros acoplados de concreto
Media Con muros y trabes de acoplamiento intermedios 3 0.015
Baja Con muros y trabes de acoplamiento ordinarios 2 0.010
Corrección por irregularidad
• El factor de reducción (Q’) definido en el argculo 3.4, se mulOplicará por 0.8 cuando la estructura sea irregular según la sección 5.2, y por 0.7 cuando la estructura sea fuertemente irregular según la sección 5.3. En ningún caso el factor Q’ se tomará menor que uno.
Factor de sobrerresistencia
El factor de sobrerresistencia, R, debe determinarse con la ecuación siguiente:
R = k1R0 + k2
• donde R0 es el factor básico de sobrerresistencia del sistema estructural, el cual se tomará igual a:
• 2 para sistemas estructurales que cumplen con los requisitos para adoptar un factor de comportamiento Q de 3 o mayor, según las reglas establecidas en el Capítulo 4;
• 1.75 para sistemas estructurales a los que se asigna Q menor que 3.
Factor de sobrerresistencia (2)
• k1 es un factor de corrección por hiperesta2cidad, que se tomará de acuerdo con lo siguiente:
• 0.8 para sistemas estructurales que tengan menos de tres crujías resistentes a sismo en la dirección de análisis y dos crujías resistentes a sismo en la dirección normal a la de análisis;
• 1.0 para sistemas estructurales que tengan tres o más crujías resistentes a sismo en las dos direcciones de análisis;
• 1.25 para los sistemas estructurales duales contemplados en las Tablas 4.1 y 4.2.
Factor de sobrerresistencia (3)
k2 es un factor de incremento para estructuras pequeñas y rígidas, el cual debe obtenerse con la siguiente expresión: k2 = 0.5 [1- (T/Ta)1/2] > 0
Grupo A: Edificaciones cuya falla estructural podría tener consecuencias par2cularmente graves. Estas se subdividen en dos subgrupos.
Subgrupo A1: Edificaciones que reúnan al menos una de las caracterís2cas siguientes:
a) Edificaciones que es necesario mantener en operación aún después de un sismo de magnitud importante b) Edificaciones cuya falla puede implicar un severo peligro para la población, por contener can2dades importantes de sustancias tóxicas o explosivas,
Subgrupo A2: Edificaciones cuya falla podría causar:
a) Un número elevado de pérdidas de vidas humanas
b) Una afectación a la población par2cularmente vulnerable, como: Escuelas de educación preescolar, primaria y secundaria. c) La pérdida de material de gran valor histórico, legal o cultural
II. Grupo B: Edificaciones comunes des2nadas a viviendas, oficinas y locales comerciales, hoteles y construcciones comerciales e industriales no incluidas en el Grupo A
Clasificación de las construcciones por su importancia
Factor de importancia
Las ordenadas espectrales que resultan de la aplicación de los procedimientos anteriores son para las estructuras clasificadas como del grupo B en el argculo 139 del Reglamento; y habrán de mulOplicarse por 1.5 y 1.3 para las estructuras clasificadas como del grupo A1 y A2, respecOvamente, en dicho argculo
Métodos de análisis sísmico
• Análisis dinámico modal • Análisis dinámico paso a paso
• Método está4co solo para estructuras pequeñas
• Método simplificado de análisis sísmico. Se elimina de la norma de sismo. En la norma de mampostería queda solo como método de verificación
Zonas Nueva versión
• Las tres zonas subsisten pero no se usan para la determinación del espectro de diseño (se definen solo en la Norma de cimentaciones)
• El mapa para obtener los parámetros de diseño consOtuye una zonificación en función de la ordenada espectral para la meseta
Otros cambios Modificaciones adicionales en lo relaOvo
a: § Torsión accidental § Diseño de péndulos inverOdos § Diseño de diafragmas horizontales § Diseño de apéndices § Requisitos de regularidad § Efectos de interacción suelo-‐estructura § Cortante basal mínimo
Impactos de la nueva versión
• Incremento en los niveles de seguridad lleva a aumento en costos (moderado)
• Metodología de diseño más refinada lleva a mayor complejidad del Proceso (herramientas de cómputo permiten reducirla)
• Necesidad de actualización profesional • Reducción de la vulnerabilidad solo si acompañada de vigilancia del cumplimiento de las norma (Creación del InsOtuto para la Seguridad de las Construcciones del DF)
Manual de Obras Civiles CFE Zonificación
Aceleración máxima del terreno