7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 1/212
INGENIERÍA
SISMO-RESISTENTEDR. GENNER VILLARREAL CASTROPROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH – Bolivia
PROFESOR VISITANTE ULEAM - EcuadorPROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPN
PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 4/212
PREDICCIÓN SÍSMICA
TEORÍA DEL SILENCIO SÍSMICO
7/17/2019 UPC 2015
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MEDIDA DE LOS SISMOS
Magnitud Cuantitativo Ej. Sismo de 1970; 7.8
Intensidad. Percepción humana y efectos sobre lasconstrucciones y la naturaleza I-XII.
Escalas de Magnitud: Ms, Mb, Ml, Mw
Escalas de Intensidades: MM, MSK
MMA – 2001
I No sentido. Solo registro instrumental
II – V Percepción humanaVI – IX Daños en construcciones
X – XII Efectos sobre la Naturaleza
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EFECTOS SÍSMICOS, ESCALA MM
FALTA UNA FIGURA MAS
VI
VII
VIII
IX
XI
7/17/2019 UPC 2015
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REGISTROS DE SISMOS DE GRANMAGNITUD
Influencia del sitio
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 11/212
TSUNAMIS“Grandes olas en la costa”
7/17/2019 UPC 2015
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VICTIMAS Y DAÑOS CAUSADOS PORTSUNAMIS
En Sanriku, Japón: 20000 víctimas en 1896 y 3000 en
1933
Callao, Perú, 1746, de 5000 habitantes sólo sesalvaron 200
Sur de Chile 1960, 1000 víctimas
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TSUNAMI, EFECTOS REGIONALES,23.06.2001
7/17/2019 UPC 2015
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DAÑOS AL SUR DE CAMANA 2001
IMPACTO & EROSION
SALINIZACION
7/17/2019 UPC 2015
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GENERACIÓN DE TSUNAMIS
Gran mayoría, origen tectónico(Embolo de forma elíptica)
Erupciones volcánicas
Grandes deslizamientos
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MAGNITUD DE TSUNAMIS(Según Imamura)
Magnitud Alturam Daños
0
1
2
3*
4*
1 a 2
2 a 3
4 a 6
10 ~ 20
> 30 m
No hay
Inundación. Viviendas de madera yadobe dañadas. Botes arrastrados.
Construcciones de madera.Embarcaciones y personasarrastradas
Graves daños en 400 km costa
Destrucción > 500 km costa
* Usar con reserva, fuera de Sanriku, Japón
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FACTORES QUE AFECTAN MAGNITUDDE TSUNAMIS
Magnitud sismo y profundidad focal
Área dislocada en el fondo oceánico
Ruta de propagación
Ángulo de entrada a la bahía
Forma de la bahía
Topografía zona inundada
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PROPAGACIÓN DE TSUNAMIS
Curvas de refracción Tsunami, Lima 03.10.1974
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RIESGO COMPUESTOColapso de viviendas/tsunamis
7/17/2019 UPC 2015
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LECCIONES DE UN ENSAYO DEEVACUACIÓN (1988)
• Formulación del plan • Supervisión y evaluación
• Ensayos previos de evacuación • Evaluación integral
• Difusión
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DAÑOS
ESTRUCTURALES ENEDIFICACIONESDR. GENNER VILLARREAL CASTROPROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH – Bolivia
PROFESOR VISITANTE ULEAM - EcuadorPROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPNPREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 24/212
«...a las personas no los mata el sismo, sino los edificios»
Kliachko M.A.
7/17/2019 UPC 2015
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ACTIVIDAD SISMICA EN EL PERU
ENTRE 1960-1995
7/17/2019 UPC 2015
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ENSEÑANZAS
DEJADAS POR LOSSISMOS EN EL PERU
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 28/212
SISMO DE CHIMBOTE
31 DE MAYO DE 1970
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 31/212
MAPA DE INTENSIDADES ZONA CENTRAL
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 34/212
PLAZA DE ARMAS DE YUNGAY DESPUESDEL SISMO
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 35/212
SISMO DE NAZCA
12 DE NOVIEMBRE DE 1996
7/17/2019 UPC 2015
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SISMO DE OCOÑA
23 DE JUNIO DEL 2001
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 49/212
SISMO DEMOYOBAMBA
03 DE OCTUBRE DEL 2005
7/17/2019 UPC 2015
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LICUACION DE SUELOS Y AGRIETAMIENTOS
7/17/2019 UPC 2015
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ENSEÑANZAS
DEJADAS POR LOSSISMOS EN EL MUNDO
7/17/2019 UPC 2015
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SISMO DE ALASKA
27 DE MARZO DE 1964
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 55/212
ROTULAS PLASTICAS EN LAS COLUMNAS
7/17/2019 UPC 2015
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CIUDAD DE SEWARD DESPUES DEL TSUNAMI
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 59/212
SISMO DE CARACAS
29 DE JULIO DE 1967
7/17/2019 UPC 2015
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CONCENTRACION DE ESFUERZOS EN LASCOLUMNAS DEBIDO AL CAMBIO DE RIGIDEZ EL EL
3ER PISO
7/17/2019 UPC 2015
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DERRUMBE DE LOS 4 ULTIMOS PISOS DEL
EDIFICIO MANSION CHARAIMA(11 PISOS)
7/17/2019 UPC 2015
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FALLA POR CORTE EN COLUMNA
DEL 1ER PISO
7/17/2019 UPC 2015
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SISMO DE MEXICO
19 DE SETIEMBRE DE 1985
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 69/212
SISMO DE KOBE
17 DE ENERO DE 1995
7/17/2019 UPC 2015
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INCENDIO EN LA FABRICA DE ACERO ESTRUCTURAL
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ZONA DE PREVENCION ANTE
POSIBLES REPLICAS
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KOBE DESPUES DEL SISMO
DEL 17 DE ENERO DE 1995 YEN LA ACTUALIDAD
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Es el armazón que le daforma a un edificio(Esqueleto)
Sostiene a un edificio, lofija al suelo y hace quelas cargas setransmitan a éste
Lo que hace resistente a
una edificación antemovimientos sísmicos
GEOTECNICOS EN EDIFICACIONES
ARQUITECTURA
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ESTRUCTURACIÓN
PRE-DIMENSIONAMIENTO
METRADOCARGA VERTICAL
100%CM+100%CV
METRADOCARGA LATERAL (SISMO)
100%CM+___%CV
NORMADISEÑOSÍSMICO
MODELACIÓN 1 MODELACIÓN 2
ANÁLISIS PORCARGA VERTICAL
CONTROL 1 , 2
ANÁLISIS PORCARGA LATERAL
CONTROL 3OkOk No
DISEÑO ESTRUCTURAL
No
C t l ti l
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Controles por carga vertical
E030 – 2006
PERFIL SUELO qa (kg/cm2)
S1 RIGIDO >3
S2 INTERMEDIO 1.2 – 3
S3 FLEXIBLE
E030 – 2014
S0 ROCA DURA >6
S1 MUY RIGIDO 3– 6
S2 INTERMEDIO 1.2 – 3
S3 FLEXIBLE
1) Capacidad Portante: Resistencia del terreno
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2) Asentamiento
2.1) Asentamiento tolerable: Consecuencia del procesoconstructivo (cohesión molecular del suelo)
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E030 - 2006
PERFIL SUELO St (cm) C1 kg/cm3
S1 Rígido
S2 Intermedio 0.5 – 1 3 – 6
S3 Flexible 1–
1.5E030 – 2014
S0 Roca 0
S1 Rígido 6 – 12
S2 Intermedio 0.5– 1 3
– 6
S3 Flexible 1 – 1.5
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2.2) Asentamiento diferencial: Es la diferencia que seproduce entre las zapatas en relación una con otra.
Evitar pérdida deestabilidad de la
superestructura
Control por carga lateral (sismo)
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Control por carga lateral (sismo) Control de desplazamiento lateral o control de deriva
(drift)
-Se procede arealizar las
combinacionesde cargas segúnE060
-Si no cumple,es un Edificio
Flexible, por lotanto se debereforzar.
Evitarperdida deestabilidad
100
∆4
∆3
∆2
∆1
H4
H3
H2
H1
∆i-1
Hiβ
Δi-1 Δi-Δi-1 Δi-Δi-1
Hi
F4
F3
F2
F1
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REQUISITOS
PARA MUROS
CONFINADOS
SEGÚN
NORMA E 7
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PREDIMENSIONAMIENTO
DE ELEMENTOSESTRUCTURALES
Dr. GENNER VILLARREAL CASTROPROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH-BoliviaPROFESOR VISITANTE ULEAM-EcuadorPROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPNPREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
LOSAS ALIGERADAS:
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El peralte de las losas aligeradas podrán serdimensionadas considerando el siguiente criterio:
H=Ln/25Siendo:Ln – longitud del lado menor
H = altura o espesor total de la losa aligerada y
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por tanto incluye los 5cm de losa superior y elespesor del ladrillo de techo. Los ladrillos serán
de 12, 15, 20 y 25cm respectivamente
El Arquitecto y el Ingeniero Civil deberán tener
en cuenta la determinación de la altura de pisoa piso, el espesor anteriormente indicado y laconsideración de 5cm adicionales para eldenominado piso terminado
LOSAS MACIZAS:
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LOSAS MACIZAS:
Las losas macizas pueden ser dimensionadasen forma aproximada, considerando:
Hmaciza = Haligerada – 5cm
También se puede aplicar el siguiente criterio:
H=L/40Siendo:L – longitud del lado mayor
PREDIMENSIONAMIENTO DE
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PREDIMENSIONAMIENTO DEVIGAS
Las vigas se dimensionan generalmenteconsiderando un peralte del orden de 1/10a 1/12 de la luz libre. Debe aclararse queesta altura incluye el espesor de la losadel techo o pisoEl ancho es variable de 1/2 a 2/3 veces sualtura, teniendo en cuenta un anchomínimo de 25cm, con la finalidad de evitarel congestionamiento del acero ypresencia de cangrejeras
PREDIMENSIONAMIENTO DE
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COLUMNAS
Las columnas al ser sometidas a cargasaxiales y momento flector, tienen que serdimensionadas considerando los dos efectos
simultáneamente, tratando de evaluar cual delos dos es el que gobierna en forma másinfluyente en dimensionamiento
En base a todo lo indicado se puederecomendar el siguiente criterio dedimensionamiento:
1) COLUMNAS CENTRADAS :
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Área de columna = P (servicio) / 0,45f„c
2) COLUMNAS EXCENTRICAS Y ESQUINADAS :
Área de columna = P (servicio) / 0,35f‟c Siendo:
P(servicio) = P . A . N
Edificios categoría A (ver E030) P = 1500 kg/m2
Edificios categoría B (ver E030) P = 1250 kg/m2
Edificios categoría C (ver E030) P = 1000 kg/m2
A – área tributaria
N – número de pisos
METODO PRACTICO 1
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METODO PRACTICO 1
TIPO 1 : lado = H/8TIPO 2 : lado = H/10
TIPO 3 : lado = H/9
Donde: H = alturadel piso
METODO PRACTICO 2El lado de la columna debe ser entre el 80% y 90% delperalte de la viga
PREDIMENSIONAMIENTO DE PLACAS
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PREDIMENSIONAMIENTO DE PLACAS
Es difícil poder fijar un dimensionamiento para las placaspuesto que, como su principal función es absorber lasfuerzas de sismo, mientras más importantes sean, tomaránun mayor porcentaje del cortante sísmico total, aliviandomás a los pórticos.
Las placas pueden hacerse mínimo de 10cm de espesor(muros de ductilidad limitada), pero generalmente seconsideran de 20, 25 o 30cm conforme aumentemos el
numero de pisos o disminuyamos su densidad
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ANALISIS SISMICO
ESTATICODR. GENNER VILLARREAL CASTRO
PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH – BoliviaPROFESOR VISITANTE ULEAM - EcuadorPROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPNPREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
CRITERIOS DE MODELACIONESTRUCTURAL
7/17/2019 UPC 2015
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ESTRUCTURAL
1 DIAGRAMA RIGIDO LA LOSA TRABAJA COMO UNA PLACA HORIZONTAL DONDE EL
MOVIMIENTO DE CADA NUDO DEPENDERA DEL MOVIMIENTODEL CENTRO DE MASA
SAP 2000 DIAFRAGMA CONTRAIDO
CM2
CM1
CG
CM Debe alinearse lo mas cercano posible(evitar daños en los elementos de corte portorsión diferente en cada piso)
2 BRAZO RIGIDO
VIGA - COLUMNA
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INICIO c/2FINAL d/2
FACTOR 1
COLUMNA - ZAPATA
INICIO z/2FINAL 0FACTOR 1
RESTRICCIONES CINEMÁTICAS
7/17/2019 UPC 2015
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DAÑOS EN EDIFICACIONES CON Y SIN AISLAMIENTO SISMICO
Base aisladaBase
empotrada
junta sísmica
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http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 128/212
Irregularidades en altura (Tabla N 8)
7/17/2019 UPC 2015
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Irregularidades en planta (Tabla N 9)
7/17/2019 UPC 2015
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Junta Sísmica (Art. 5.3)
Distancia mínimaque separa a dosestructuras para
evitar el contactodurante unsismo.
La distancia no será menor a 2/3 de lasuma de los desplazamientos máxima enlos bloques adyacentes:
JuntaSísmica
Fuerza Sísmica de Diseño(Art 5 4)
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(Art. 5.4)
“Si un muro o pórtico absorbe >
30% Vtotal será diseñado con un25% adicional”
7/17/2019 UPC 2015
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ANALISIS SISMICO
DINAMICODR. GENNER VILLARREAL CASTRO
PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH – BoliviaPROFESOR VISITANTE ULEAM - EcuadorPROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPNPREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
7/17/2019 UPC 2015
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Análisis
Sísmico
Análisis
Modal
Análisis
Espectral
+
ANALISIS MODAL
7/17/2019 UPC 2015
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T1 = 0,1 . (Npisos) (seg)
OFICINA DE PROYECTO APLICA 3 MODOS POR CADA PISO
7/17/2019 UPC 2015
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MODO
PERIODO (seg)
MODO
1 2 3 4 3 6 71 2 3 4 3 6 7
FRECUENCIA (Hz)
MASAS
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INTERACCION
SUELO-ESTRUCTURADR. GENNER VILLARREAL CASTROPROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH – Bolivia
PROFESOR VISITANTE ULEAM - EcuadorPROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPNPREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
7/17/2019 UPC 2015
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ES UN TRABAJO CONJUNTO SUELO – CIMENTACION – SUPERESTRUCTURA
TRABAJO MAS REAL Y CUMPLE LOS FINES DE LA INGENIERIA SISMORESISTENTE
ENFOQUE TRADICIONAL : EMPOTRAMIENTO EN LA BASE(ESTRUCTURA MUY ENTERRADA Y EL SUELO ES MUY RIGIDO)
ENFOQUE ISE
GEOTECNICO - Comité TC207 de ISSMGE www.issmge.org ESTRUCTURAL – Normas de Diseño Sismo-Resistente – utilizandocoeficientes de rigidez
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www.niiosp.ru
APORTES DE LA ISE AL CALCULO ESTRUCTURAL
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- MAYOR EXIGENCIA EN EL CONTROL DE DESPLAZAMINETO LATERAL (SE
INCREMENTA EN COMPARACION CON EL MODELO EMPOTRADO EN LA BASE)
- LOGRA UNA MEJOR REDISTRIBUCION DE ESFUERZOS (SE REDUCEN LASFUERZAS INTERNAS DE DISEÑO POR SISMO, SI EL EDIFICIO ESTACORRECTAMENTE MODELADO, CASO CONTRARIO SE INCREMENTARA
Δ.emp < Δ.ISE
F.emp > F.ISE
- DETERMINAN FALLAS A PRIORI COMO ALABEO EN LOSAS
ALABEO EN LOSAS
2 3
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1
2 3
4
Z1 Z3 + -
Z2 Z4 - +
- SE DETERMINA CON EXACTITUD LA UBICACIÓN DE LAS ROTULAS PLASTICAS EN COLUMNAS(PUEDE GENERAR COLAPSO O DAÑO INESPERADO)
ROTULA PLASTICA (ALTA CONCENTRACION DE ESFUERZOS
I.col > I.viga EVITA UNA RAPIDA APARICION DE ROTURA PLASTICA
- LOGRA UNA OPTIMIZACION ESTRUCTURAL
ZAPATAS AISLADAS (PARALELEPIPEDO RECTANGULAR)
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MASAS (Mx, My, Mz, Mφx, Mφy, MΨz)
COEFICIENTES DE RIGIDEZ (Kx, Ky, Kz,Kφx, Kφy, KΨz)
MATERIALE zapata = 9.10e8T/m2μ zapata = 0,05
Zapata se modela como infinitamente rígido
(tn.s²/m)
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(tn.s².m)
(tn.s².m)
(tn.s².m)
PLATEA (LAMINA RECTANGULAR DELGADA)
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MASAS (Mx, My, Mz, Mφx, Mφy, MΨz)
COEFICIENTES DE RIGIDEZ (Kx, Ky, Kz,Kφx, Kφy, KΨz)
MATERIALE platea = 9.10e8 tn/m²
μ platea = 0,05
Platea se modela como infinitamente rígido
(tn.s²/m)
7/17/2019 UPC 2015
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(tn.s².m)
(tn.s².m)
(tn.s².m)
1) PRESION ESTATICA
MODELO BARKAN - SAVINOV
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ZAPATA
(kg/cm²)
PLATEA
(kg/cm²)
2) COEFICIENTE Co (tabla 2.1 texto)
3) COEFICIENTE Do
Coeficiente de POISSON
4) COEFICIENTES ( Cx, Cy, Cz, Cφx, Cφy)
(kg/ ³)
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(kg/cm³)
(kg/cm³)
(kg/cm³)
(kg/cm³)
5) COEFICIENTES DE RIGIDEZ
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 163/212
Kx = Ky = Cx.A (tn/m)
Kz = Cz.A (tn/m)
Kφx = Cφx.Ix (tn.m)
Kφy = Cφy.Iy (tn.m)
MODELO NORMA RUSA
1) COEFICIENTE C
7/17/2019 UPC 2015
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1) COEFICIENTE CzSiendo:
A10 = 10 m²A = AREA DECIMENTACION
2) COEFICIENTES Cx, Cy, Cφx, Cφy, CΨz )
Cx = Cy = 0,7 Cz (kg/cm³)
Cφx = Cφy = 2Cz (kg/cm³)
Cφz =Cz (kg/cm³)
(kg/cm³)
3) COEFICIENTES DE RIGIDEZ (Kx, Ky; Kz, Kφx, Kφy, KΨz)
K K C A (t / )
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Kx = Ky = Cx.A (tn/m)
Kz = Cz.A (tn/m)
Kφz = Cφx.Ix (tn.m)
Kφy = Cφy.Iy (tn.m)
KΨz = CΨz.Iz (tn.m)
Iz = Ix + Iy
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EDIFICACIONES CONDISIPADORES DE
ENERGIADR. GENNER VILLARREAL CASTRO
PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH – BoliviaPROFESOR VISITANTE ULEAM - EcuadorPROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPNPREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
VENTAJAS DE UTILIZAR LOS
DISIPADORES DE ENERGÍA
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VENTAJAS
TÉCNICAS
VENTAJAS
FUNCIONALES
VENTAJAS
ECONÓMICAS Reducen los
desplazamientos de la
estructura.
Disipan entre un 20%
y 40% la energíasísmica.
Reducen fuerzas de
diseño sísmico .
Ideales para
aplicaciones en
edificios nuevos ytambién para
reforzamientos.
Estéticos.
Fácil montaje e
instalación.
Retornan a su posición
inicial luego de un
sismo severo.
• Calibración post
sismo.
• Permiten reducir
volumen de concreto y
acero con menoresespesores de placas,
columnas y vigas.
• Disminuyen daños en
equipamiento y
elementos
no estructurales.
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-300
-200
-100
0
100
200
300
0 10 20 30 40 50 60 70
Tiempo (s)
A c e l e r
a c i ó n ( c m / s 2 )
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 0.5 1 1.5 2
Periodo s
P s e u d o a c e l e r a c i o n e s p e c t r a l ( c m / s 2 )
7/17/2019 UPC 2015
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Nº Coeficiente de
amortiguamiento
(T.s/m)
Exponente de
amortiguamiento
Rigidez
(T/m)
Fluencia
(T)
Radio de
rigidez
post-
fluencia
Exponente
de fluencia
VD 10,85 0,5 54,25 - - -
VE 177,65 1,0 882,43 - - -
FD - - 25007,5 2,9 0,000 0,5
YD - - 2500 3,25 0,025 2,0
7/17/2019 UPC 2015
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REGISTRO SISMICO DE LIMA 17/10/1966
Nº Período de vibración por la forma (s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
SD 0,906 0,568 0,502 0,281 0,175 0,158 0,153 0,096 0,083 0,027 0,027 0,027
VD 0,906 0,568 0,502 0,281 0,175 0,158 0,153 0,096 0,083 0,027 0,027 0,027
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 174/212
VE 0.815 0,510 0,473 0,259 0,160 0,150 0,147 0,091 0,081 0,027 0,027 0,027
FD 0,382 0,286 0,218 0,128 0,095 0,079 0,074 0,058 0,046 0,027 0,027 0,027
YD 0,705 0,457 0,418 0,230 0,145 0,138 0,135 0,084 0,078 0,027 0,027 0,027
Nº Estructura Piso
Desplazamiento Distorsión
(cm) (cm)
SD Sin disipadores
3
2 1
7,15
5,86 3,43
5,12
4,09 2,22
0,0043
0,0081 0,0098
0,0034
0,0062 0,0063
VD
Disipadores
viscosos
no-lineales
3
2
1
4,19
3,47
2,09
4,56
3,64
1,99
0,0024
0,0046
0,0060
0,0031
0,0055
0,0057
VE
Disipadores
viscoelásticos
sólidos
3
2
1
4,67
3,76
2,10
4,05
3,23
1,77
0,0031
0,0055
0,0060
0,0027
0,0049
0,0050
FD
Disipadores
por
fricción
3
2
1
4,43
3,59
2,11
4,49
3,60
1,96
0,0028
0,0049
0,0060
0,0030
0,0055
0,0056
YD
Disipadores por
plastificación de
metales (fluencia)
3
2
1
4,61
3,72
2,10
3,93
3,10
1,63
0,0030
0,0054
0,0060
0,0028
0,0049
0,0047
máxX máxYmáxx máxy
Nº Estructura
Fuerzas internas (columnas 1er piso)
(T) (T) (T.m) (T.m)
SD Sin disipadores 247,53 289,97 618,12 8,64
máx N máxV máxM máx,tM
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SD Sin disipadores 247,53 289,97 618,12 8,64
VD Dis. Viscosos NL 192,89 260,26 555,24 5,92
VE Dis. Viscoelásticos 211,75 262,85 555,53 5,93
FD Dis. Fricción 205,96 261,97 558,05 4,92
YD Dis. Fluencia 196,26 255,36 546,39 4,56
Nº Estructura
Columna
(T) (T) (T.m) (T.m)
SD Sin disipadores 29,24
(2,62)
23,00
(6,10)
46,57
(6,10)
0,54
(varios)
VD Dis. Viscosos NL 23,55
(2,62)
20,69
(6,10)
41,81
(6,10)
0,37
(varios)
VE Dis. Viscoelásticos 22,52
(18,46)
18,55
(6,10)
37,32
(6,10)
0,37
(varios) FD Dis. Fricción 23,70
(2,62)
20,26
(6,10)
41,04
(6,10)
0,31
(varios)
YD Dis. Fluencia 23,44
(2,62)
15,39
(6,10)
34,45
(6,10)
0,28
(varios)
máx N máxV máxM máx,tM
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Disipador viscoelástico
Edificio con disipador
por fluencia
2
3
o s
7/17/2019 UPC 2015
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0
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Desplazamientos (cm)
P i s o
VD SD VE FD YD
32
36
40
44
48
SD VD VE FD YD
Modelos Dinámicos
M o m e
n t o f l e c t o
( T . m
)
FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
7/17/2019 UPC 2015
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EVALUACION DEL PROYECTO ESTRUCTURAL YOPTIMIZACION DEL DISEÑO CON DISIPADORES
DE ENERGIA VISCOSOS TAYLOR PARA UNAEDIFICACION ESENCIAL DE 6 PISOS
Autor : Bach. Díaz la Rosa Sánchez, MarcoAsesor : Ph.D. Genner Villarreal Castro
La Libertad – Trujillo – Noviembre del 2014
Área de Investigación: Ingeniería Estructural
SISTEMAS CON DISIPADORES DE ENERGÍADisipadores de energía
7/17/2019 UPC 2015
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Dependientes del
desplazamiento Dependientes de
la velocidad
Dependientes del
desplazamiento y la velocidad
Viscosos Histeréticos
Fluido viscosos Fricción Plastificación
Viscoelásticos
Sólido Viscoelástico Fluido Viscoelástico
Flexión Corte
TorsiónExtrusión
Fuente : Norma ASCE 7-10 / Cap.18Disipador metálico ADAS
TAYLOR Y EL FUNCIONAMIENTO DE LOS DISIPADORES
Pistón Cilindro Fluido de Silicona
7/17/2019 UPC 2015
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Pistón Cilindro Fluido de Siliconacompresible
Cabeza del pistón(con orificios)
Cámara 2 Cámara 3
Cámara 1
Cámara de estancamiento Fluido compresible
Entrada principal
Entrada Secundaria
Corte de un disipador viscoso
Detalle de la cabeza del pistón
Funcionamiento de losdisipadores viscosos
MODELAMIENTO DE LOS DISIPADORES EN EL ETABS V.9.7.4
SAP 2000 / ETABS Modeling
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Rigidez del brazo metálico(K)
Coeficiente de amortiguamiento(C)
E: Coeficiente de Elasticidad del Acero.A: Área de la sección del brazo metálico. L: Longitud del brazo metálico.
Se calcula en base a un amortiguamiento objetivo
Su valor se fija usualmente en 0.4 a 0.6 para edificaciones
CALCULO DEL COEFICIENTE DE AMORTIGUAMIENTO C
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Ecuaciones del Fema 273 y 274
Seismic Design of Structures withViscous Dampers
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Factor de reducción de respuesta (B)
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RELACION DAÑO-DERIVA SEGÚN METODOLOGIA HAZUS
COMPORTAMIENTO HISTERETICO
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La curva que describe el comportamientoHistéretico de un disipador de energía
fluido-viscoso es generalmente degeometría elíptica, alcanzando los valoresmáximos de fuerza para desplazamientos
nulos.
Comportamiento histerético del disipador viscoso
Comportamiento histerético del disipador viscoso
Relación desplazamiento Vs Fuerza (Curva Histéretica)de un disipador viscoso.
(Dispositivos pasivos de disipación de energía paradiseño sismorresistente de estructuras)
(Diseño de un edificio aporticado con amortiguadores de fluido-viscoso en disposición diagonal)
RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO(ASCE 7-10 CAPITULO 18)
Procedimientos para el analisis
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Procedimientos no lineales Análisis de la respuesta No-Lineal Tiempo-Historia. Análisis No-lineal estático.
Procedimientos lineales Análisis de la respuesta espectral. Análisis de fuerza lateral equivalente.
Procedimientos para el analisis
Recomendaciones para el análisis tiempo historia
Los registros deben ser concordantes con las características del suelo decimentación del proyecto
Los registros deben ser escalados individualmente (E-W y N-S por separado) alespectro de diseño (con R=1)
Se debe emplear un mínimo de 3 pares de registros sísmicos
Recomendaciones para el diseño de las conexiones metálicas
Las conexiones deben ser diseñadas empleando el criterio de diseño por resistencia
Deben ser diseñadas para que resistan las fuerzas, desplazamientos y velocidades
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Recomendaciones para la modelación
del máximo sismo esperado (igual a 1.5 del sismo de diseño)
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
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Ubicación:
Región Lambayeque, Distritode Chiclayo, Provincia de
Chiclayo
Corresponde al proyecto deun Hospital Clínico
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DisipadoresViscosos
DisipadoresViscosos
DisipadoresViscosos
Vista en planta – elementos de corte (1er-5to nivel)
Arriostramiento
metálico
Arriostramientometálico
Vista en planta – elementos de corte (6to nivel)
ESCALAMIENTO DE ACELEROGRAMAS AL ESPECTRO DE DISEÑO
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Tiempo (s) Vs Aceleración (cm/seg2)
Periodo (s) Vs Aceleración (cm/seg2)
Sismomatch versión 2.1.0
AMORTIGUAMIENTO REQUERIDO
Moquegua 2001
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Deriva máximaEn Y-Y es de 9.71‰
En X-X es de 3.37‰
Deriva Objetivo
Metodología HAZUSRealizando cálculos
Consideración adicional
Siguiendo este concepto
CALCULO DE LA RIGIDEZ DEL BRAZO METÁLICO (K)
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E: Coeficiente de Elasticidad del Acero.A: Área de la sección del brazo metálico. L: Longitud del brazo metálico.
CALCULO DEL COEFICIENTE DE AMORTIGUAMIENTO (C)
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Empleando seis disipadorespor nivel se tendrá:
RESPUESTA DE LA ESTRUCTURA CON LOS DISIPADORES
Reducción de derivas
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Reducción de derivas
Como se puede observar la deriva máxima de 9.71‰ (edifico sin disipadores) seredujo hasta 5.87 ‰, valor que es mucho menor al máximo permitido (7‰) deesta manera se satisfacerle las condiciones de la norma en cuanto al control de
derivas.
VERIFICACIÓN DEL COMPORTAMIENTO HISTERÉTICO
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El comportamientohisterético del disipador D6no se ajusta al esperado .
7/17/2019 UPC 2015
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Verificación de derivas
Se puede ver un ligero incrementoen los desplazamientos de cadanivel, así mismo la deriva máxima
de entrepiso se incrementó 0.07‰,lo cual demuestra que efectivamentesolo se requería de una arreglodiagonal en el primer nivel en lugarde un arreglo en doble diagonal.
DESPLAZAMIENTOS EN LOS CENTROS DE MASA
La incorporación de disipadores de energía viscosos a la estructura reduce losdesplazamientos de piso en un rango de entre 38 a 41% tal como se muestra en la
7/17/2019 UPC 2015
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fig. 106 y tabla 62
DERIVAS DE ENTREPISO
Las derivas de entrepiso se redujeron en un rango de entre 38 a 50% tal como seaprecia en la fig.107 y tabla 63; es importante mencionar que la deriva máxima enla estructura con disipadores de energía viscosos se presenta en el tercer piso y
7/17/2019 UPC 2015
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es igual a 5.94 ‰
ESFUERZOS MÁXIMOS EN LOS ELEMENTOS DE CORTE
7/17/2019 UPC 2015
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Las fuerzas axiales ,cortantes ymomentos flectores se redujeron
tanto en placas como en columnas ,acontinuación se muestran los
resultados obtenidos en la Placa P4
Los momentos flectores para esta placa(P4) se redujeron en el orden de34-36% ,tal como se muestra en la fig.114 y tabla 68
7/17/2019 UPC 2015
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Tabla Nº 68 Porcentaje de reducción del momento flector en la Placa P4
ACELERACIÓN Y VELOCIDADES
En las gráficas 123 y 125 se puede ver la comparación entre las aceleraciones yvelocidades máximas del edificio sin/con disipadores; así mismo en las tablas 79 y 81se muestra el porcentaje de reducción de estos valores con el uso de disipadores
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 203/212
se muestra el porcentaje de reducción de estos valores con el uso de disipadores
viscosos.
Tabla 79 Tabla 81
AGRUPACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS POR NIVELES DE FUERZA
En las tablas 83 y 84 se muestran los valores de las fuerzas máximas (ya seacompresión/tracción) que se obtuvieron en los disipadores de energía bajo el
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http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 204/212
p ) q p g j
análisis tiempo historia considerando el sismo de diseño. Así mismo estasfuerzas fueron normalizadas a los valores estándar del mercado (110Kip y 165Kip)
Disipadoresal frente del
edificio
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http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 205/212
PRECIOS UNITARIOS DE LOS DISPOSITIVOS
Los disipadores viscosos Taylor tienden por lo general a presentar una bajaincidencia económica en el presupuesto total de los proyectos donde sonimplementados
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 206/212
implementados.
CDV Representaciones, empresa importadora y comercializadora de productosespecializados para la construcción, es la representante de la marca Taylor en elPerú. Para poder determinar el costo de cada disipador, esta empresa solicita lasiguiente información:
Además recomienda que para el diseño de los dispositivos se hayan tenidoen cuenta las recomendaciones del ASCE 7-10 (Capitulo18), y que losregistros tiempo historia empleados estén acorde a la realidad del proyecto(esdecir tomados en un suelo S3 – Chiclayo), señala que estos registros debende haber sido escalados adecuadamente al espectro de diseño (considerandolas condiciones de importancia tipo de suelo etc )
7/17/2019 UPC 2015
http://slidepdf.com/reader/full/upc-2015 207/212
las condiciones de importancia, tipo de suelo, etc.)
Para este trabajo se tomaron en consideración las recomendacionesseñaladas; de esta manera para el cálculo de costos se cuenta con lossiguientes resultados del diseño.
4)Máximo StrokeEl máximo stroke es el desplazamiento máximo que obtenemos en los dispositivos,este dato es empleado para el diseño de la cámara de acumulación.
Este valor se puede obtener evaluando las curvas hiteréticas de cada disipador, eneste caso el má imo stroke se enc entra en el dispositi o 4 ( er fig ra180)
7/17/2019 UPC 2015
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este caso, el máximo stroke se encuentra en el dispositivo 4 (ver figura180)
Por lo general el fabricante maneja un factor de seguridad estableciendousualmente el stroke en 5cm
7/17/2019 UPC 2015
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6)Indicar la disposición del disipador (diagonal, doble diagonal, Chevron)
Disposición diagonal para los disipadores del primer nivelDisposición doble diagonal para los disipadores del 2-5to nivel
7)Cantidad de dispositivos(ver tabla 85 - diapositiva 39)
En total 27 dispositivos, 6 de 110KIP y 21 de 165KIP
Una vez se brindó la información requerida, los precios unitarios que se obtuvieron
fueron los siguientes:
Disipador de 110KIP: 6700 dólaresDisipador de 165KIP: 8500 dólares
Así mismo, CDV representaciones nos brinda las siguientes consideraciones
7/17/2019 UPC 2015
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relativas al precio:
- Los precios NO incluyen IGV.
- El precio de los disipadores es muy sensible con las cantidades que se requieren,no es lo mismo solicitar 1 disipador, que 25 del mismo tipo; el precio variará en cada
caso.-La actualización de precios se da muchas veces mensualmente, por lo que losprecios para este proyecto no podrán ser empleados para otros trabajos deinvestigación.
-Los precios establecidos incluyen ensayos de presión hidrostática y ensayos develocidad (a cada disipador) para verificar las fuerzas pico. Los ensayos seránhechos en los laboratorios del fabricante. La carga de prueba de cada disipadorserá 150% de la carga de diseño.
- Los precios incluyen capacitación/asesoría en obra para la correcta colocación y
montaje de los disipadores sísmicos.
- Los precios NO incluyen diagonales metálicas ni anclajes embebidos, ni ningún otroaccesorio metálico complementario.
L di i d í i ti d t t ió ti i
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- Los disipadores sísmicos cotizados cuentan con protección anticorrosiva para uso eninteriores.
-La Garantía del fabricante es de 35 años
- Cualquier cambio en las cantidades implicará un cambio en los precios.
-La validez de la oferta es de 30 días.
INCREMENTO DEL PRESUPUESTO POR METRO CUADRADO