Rehabilitación de un conjunto de oficinas mediante el uso de

Diagonales de Pandeo Restringido y análisis no lineal.

Mario Lafontaine R.

Joaquín Acosta R.

6° Seminario de Proyectos AICE

René Lagos Engineers

1

Equipo Profesional

• Mandante

URBANOVA

• Consultor Estructural

René Lagos Engineers

• Proveedor BRBs

Nippon Steel USA

• Coordinación

Proyecta

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Edificio de Estudio Ubicado en Lima, Perú

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Datos Generales Proyecto

• Uso: Comercio y Oficinas

• Ubicación: San Isidro, Lima, Perú

• N° de edificios: 8, Dilatados (5 cm)

• Edificios de Pórticos de Hormigón Armado:

Edificios A1, B1, B2, C2, D1, D2 : 3 pisos y 1 subterráneo

• Edificios Combinados de Pórticos con Núcleo de Muros:

Edificio A2: 11 pisos, 1 subterráneo

Edificio C1: 13 pisos, 1 subterráneo

A1

A2

B1

B2

C1

C2

D1

D2

11 pisos

13 pisos

• Construido en la década de 1970

• Ampliado cerca de 1980

• Se agregan muros cortina en 2005

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Datos Generales Proyecto

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Un poco de historia…

Cliente decide hacer una revisión del proyecto según normativas actuales

No cumple : - DERIVA máxima

7

Un poco de historia…

Cliente decide hacer una revisión del proyecto según normativas actuales

No cumple :

- DERIVA máxima - DETALLAMIENTO en nudos

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Un poco de historia…

Cliente decide hacer una revisión del proyecto según normativas actuales

No cumple : - DERIVA máxima - DETALLAMIENTO en nudos - COLUMNA FUERTE – VIGA DÉBIL

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Diseño Prescriptivo

Cuales son los objetivos del diseño normativo?

• Proveer una rigidez y resistencia mínima

• Detallamiento para ductilidad

• Debiese tener buen desempeño pero nunca se verifica

Sirven para estimar desempeño?

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Diseño Prescriptivo

Qué implica que edificio no cumple la norma?

• Daño estructural? Colapsa? Es peligroso?

• Daño no estructural? Tendré que evacuar?

• Daño en contenido? Cuanto $?

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Diseño Prescriptivo

Como puedo medir daño estructural?

• Cantidad de deformación plástica en elementos dúctiles

• Si solicitación supera capacidad en elementos dúctiles

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Diseño Prescriptivo

Como puedo medir daño no estructural?

• Deriva de entrepiso

• Como estimar deriva de entrepiso en una estructura que entra en el rango inelástico?

• 1.0 x deriva elástica?

• 1.3 x deriva elástica?

• 0.75 x deriva elástica?

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Diseño Prescriptivo

Como puedo medir daño en contenido?

• Aceleraciones

• Como estimar la aceleración y los aspectos que inciden en ella como por ejemplo disipación de energía por plastificación de elementos estructurales?

Para medir desempeño se requiere análisis no lineal

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Análisis de Vulnerabilidad → Plasticidad concentrada vigas y columnas → Plasticidad distribuida en muros

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Análisis de Vulnerabilidad → Análisis No Lineal Utilizando PERFORM 3D

No Linealidades

Vigas Flexión Rótulas Plásticas

Columnas Interacción

Flexión + Carga Axial Rótulas Plásticas

Muros Flexocompresión Fibras

Corte es ELÁSTICO

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Análisis de Vulnerabilidad → Análisis No Lineal Utilizando PERFORM 3D

Normativas

ASCE 41-13

Curvas F-D

Estados Límite

ACI318 y E060 Resistencias

Análisis de Vulnerabilidad → Modelos Generados en PERFORM 3D

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Análisis de Vulnerabilidad

→ Análisis Realizados

Análisis Estático No Lineal (PUSHOVER)

• Patrón MODAL de carga lateral

Análisis Dinámico de respuesta en el tiempo

• Series de tiempo

Comportamiento Global → Algunos resultados: Análisis PUSHOVER

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Comportamiento Global → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA

Perfil Desplazamiento Máximo en Esquina Perfil Drift Entrepiso en Centro de Masas

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Comportamiento Local → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA

Columnas Birrotuladas en Edificio B1

Análisis de Vulnerabilidad → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA

Factor de Utilización (Demanda/Capacidad) al Corte en Muro Nº2, Edificio A2

Análisis de Vulnerabilidad

Conclusiones

Probabilidad de choque entre Edificios

Mecanismos de colapso peligrosos

• Piso Blando en Edificios de pórticos

• Falla por corte en muros en edificios altos

Falla por piso blando, Terremoto Pisco 2007

Falla por corte en muros, Terremoto Maule 2010

Cliente decide…

RETROFIT

OBJETIVOS

Bajar probabilidad de choque entre Edificios

Minimizar incursión inelástica de marcos

Evitar fallas al corte en muros

Proveer un sistema resistente lateral dúctil y confiable

Resguardar la vida para terremotos ocurridos en Perú (Mw entre 7.0 y 7.7)

Cliente decide…

RETROFIT

Cumpliendo con…

Minimizar interrupciones en operación durante reforzamiento

Minimizar cierre de espacios

Solución Propuesta

RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO (BRB)

Configuración V invertida (Chevron)

RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO (BRB)

CoreBrace: Quick Reference Bolted Connection (2014) Borwn, Aiken & Jafarzadeh. “Serismic Retrofit of the Wallace F. Benett Federal Building” (2001)

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BRBs

Ejemplos de distribución de Riostras en Edificios

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BRBs

Ejemplos de distribución de Riostras en Edificios

RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO (BRB)

• Arriostramientos conectados a un marco metálico en cada vano (verde)

• Éste se conecta a marco de hormigón con PERNOS distribuidos

BRBs

Proveen

• Rigidez lateral

• Rigidez torsional

• Amortiguamiento

Disminuye Desplazamientos de la estructura

Objetivo: Bajar probabilidad de choque entre Edificios

BRBs

Riostras fluyen antes que marcos de

hormigón

Proveen gran ductilidad

disponible para eventos severos

Objetivo: Minimizar incursión inelástica de marcos

Proveen sistema resistente lateral dúctil y confiable

BRBs

Reducen demanda de corte en los

muros

Permite cubrir déficit con fibra de

carbono

Objetivo: Evitar fallas al corte en muros

BRBs

Construcción altamente

industrializable

Instalación expedita

Objetivo: Minimizar interrupciones en operación

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BRBs

Configuración Chevron

• No requiere reforzar viga

• Permite no cerrar espacios

Objetivo: Minimizar cierre de espacios

Reforzado con BRBs vs Original

Comparación de Resultados

Modelación de BRBs

BRBs modelados en PERFORM 3D Parámetros de Curva F-D: Proveedor

Modelación de BRBs

Ciclo histerético para registros tiempo-historia

Curva Carga Axial vs Def. Axial Reg. 3 ALT, Módulo D2 Curva Carga Axial vs Def. Axial Reg. 3 ALT, Módulo B1

Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis PUSHOVER

Curvas Corte Basal vs Drift, Edificio Marcos Curvas Corte Basal vs Drift, Módulo C1

Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA

Perfil de Desplazamiento Máximo CM, Módulo B1

Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA

Perfil de deriva máxima

Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA

Factor de Utilización (Demanda/Capacidad) al Corte en Muro Nº2, Edificio A2

Proveedor de BRBs

NIPPON STEEL USA

Fabricación simultanea en Japón y USA

Estado actual: En construcción

Estado actual: En construcción

Muchas Gracias