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Congreso de Ingeniería Sísmica, Estructural y Geotécnica

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Enseñanzas del Sismo del 16 de Abril de 2016Una retrospectiva de lo aprendido, evaluado y actuado con

miras hacia el futuro

RIESGO SÍSMICO EN EDIFICIOS DE BAHÍA DE CARÁQUEZ

Patricio ParedesPLANPROCONS CIA. LTDA.

Quito, 20 y 21 de abril de 2017

Temario

• Reseña de trabajos ejecutados en Manabí

• Amenaza – Vulnerabilidad – Riesgo – Resiliencia

• Caso de estudio: Edificio en Bahía de Caráquez

(DISEÑO PRESCRIPTIVO – POR DESEMPEÑO – RESILIENTE)

Reseña de trabajos ejecutados en Manabí• Portoviejo: 10 edificios públicos

Reseña de trabajos ejecutados en Manabí• Portoviejo: 10 edificios públicos

Reseña de trabajos ejecutados en Manabí• Bahía de Caráquez: 23 edificios

Reseña de trabajos ejecutados en Manabí• Bahía de Caráquez: 23 edificios

Reseña de trabajos ejecutados en ManabíMAYO 2016 ABRIL 2017

CASO DE ESTUDIO: Edificio en Bahía de Caráquez

Amenaza-Vulnerabilidad-Riesgo-Resiliencia

Amenaza Vulnerabilidad

RIES

GO

Amenaza-Vulnerabilidad-Riesgo-Resiliencia

Amenaza Vulnerabilidad

RIESGORIESGORIESGO

RIESGORIESGO

RESILIENCIA

CASO DE ESTUDIO

- Construido en 1991 (26 años) y remodelado luego de 1998- Uso vacacional- 8 pisos: 1 piso parqueadero + 7 pisos altos de departamentos (2/piso)

CASO DE ESTUDIO

¿ POR QUÉ BAHÍA? - Diseñadores quiteños- Constructores quiteños- Hasta materiales de la Sierra

Amenaza: Sismicidad Histórica

Amenaza: Terremoto del 16-A

Tomada de PEER Presentation, Miranda et al. (2016)

- Bahía se encuentra a 200km del epicentro del 16-A- PGA Bahía (NEC-15)= 0.5g- 16-A: Chone PGA ~ 0.37g; Portoviejo PGA ~ 0.38g- Asumimos en Bahía: PGA ~ 0.35g

Amenaza: Réplica 18-M

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0 5 10 15 20 25 30 35

Ace

lera

ción

(g)

Tiempo (seg)

E-O 18M 11:46 M6.8 N-S 18M 11:46 M6.8

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Sa(g

)

Período (seg)

E-O 18M 11:46 M6.8 N-S 18M 11:46 M6.8 NEC-15 SITIO

Amenaza: Réplica 18-M escalada a 0.35g

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Sa(g

)

Período (seg)

E-O 18M 11:46 M6.8 N-S 18M 11:46 M6.8 NEC-15 SITIO

- Asumimos en Bahía: PGA ~ 0.35g- Factor de escala ~ 2.0- Tr (16-A) ~ 100 años

Vulnerabilidad: Efecto de sitio

Vulnerabilidad: Efecto de sitio

Vulnerabilidad: Efecto de Sitio

Vulnerabilidad: sistema estructural- “Pórtico especial sismo resistente de hormigón armado con vigas descolgadas” (NEC-SE-DS)

- Columnas (reducción a partir de piso 3)- Amarillas: 35x35 cm- Celestes: 120x35 cm- Verdes: 100x35cm- Rojas: 60x60 cm

- Vigas: todas de 30x60cm

Vulnerabilidad: sistema estructural- Losas en dos direcciones e=30cm con alivianamientos de 40cm y nervios de 10cm;

- Simétrico respecto al eje Y-Y

- Cimentación: vigas de cimentación de BxH = 35x110 cm en ambos sentidos (qa ~ 33 t/m2)

Vulnerabilidad: configuración estructural- Configuración en planta y elevación:

Vulnerabilidad: Materiales

- Hormigón:

Núcleos / Esclerómetros

Velocidad Ultrasónica

f´c= 21 MPa

Vulnerabilidad: Materiales

- Acero de refuerzo:

Pachómetros

Destaparon elementos Medición de corrosión

Vulnerabilidad: Levantamiento de dañosESTRUCTURALES

Vulnerabilidad: Levantamiento de dañosNO ESTRUCTURALES: MAMPOSTERÍA

Vulnerabilidad: Levantamiento de dañosNO ESTRUCTURALES: MAMPOSTERÍA

Vulnerabilidad: Medición de períodosCon Paredes

Sin Paredes

Vulnerabilidad: Medición de períodos

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Perio

d [s

eg]

Altura [m]

Period Y-Y CP 0.52seg Periodo X-X CP 0.76seg T NEC = 0.055*Hn^0.9

T NEC = 0.055*Hn^0.75 Hn/51 Hn/45

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Perio

d [s

eg]

Altura [m]

Period Y-Y SP 0.78seg Periodo X-X SP 0.86seg T NEC = 0.055*Hn^0.9

T NEC = 0.055*Hn^0.75 Hn/51 Hn/45

Con Paredes Sin Paredes

Amenaza-Vulnerabilidad-Riesgo-Resiliencia

Amenaza Vulnerabilidad

RIESGORIESGORIESGO

RIESGORIESGO

RESILIENCIA

(DISEÑO PRESCRIPTIVO-DESEMPEÑO-RESILIENTE)

Diseño por Desempeño

Diseño Prescriptivo Diseño por Resiliencia (Evaluación de Riesgo)

(DISEÑO PRESCRIPTIVO-DESEMPEÑO-RESILIENTE)

Diseño Prescriptivo

• Suponemos que nuestro diseño será capaz de soportar “eventos”, PERO no revisamos si en realidad lo hará;

• El diseño prescriptivo se basa en el aprendizaje de desempeños pobres del pasado: aprendemos de nuestros errores; (XXX-77, CEC-2001, NEC-11 (NEC-15));

• Nuestro entendimiento de lo que lo que llamamos “desempeño adecuado” cambia también constantemente;

• No sabemos que está mal con el código hasta que el siguiente desastre ocurra;• Los códigos fueron escritos para regular el diseño de TODOS los edificios, sea éste de tres pisos

o 20 pisos (excepción NEC-SE-VIVIENDA);

d < 2%

Demanda Respuesta Estructural

Código

(DISEÑO PRESCRIPTIVO-DESEMPEÑO-RESILIENTE)

Diseño por Desempeño

• Se busca revisar un nivel específico de desempeño (que puede satisfacer o ser mejor que el nivel de desempeño del código); DETERMINISTA

• ¿Por qué hacerlo? • Reducir costos de daños y seguros;• Fácil refinanciación de reconstrucción;• Ocupación y funcionalidad más rápida post-terremoto• Participación del cliente / dueño.

Demanda

Respuesta Estructural Nivel de desempeño

(DISEÑO PRESCRIPTIVO-DESEMPEÑO-RESILIENTE)

Diseño por Resiliencia

• Es imposible predecir exactamente el desempeño• ESTADÍSTICA / PROBABILISTA• Se busca resultados entendibles para el cliente; • Niveles de desempeño concretos:

• Tiempo• Dinero• Seguridad

Demanda Respuesta Estructural Daño

(DISEÑO PRESCRIPTIVO-DESEMPEÑO-RESILIENTE)

Diseño por Resiliencia

• Existen certificaciones LEED (edificios “verdes”)• Damos por sentada la seguridad• USRC

Evaluación del Riesgo

- Para el terremoto del 16-A (Calibración con análisis prescriptivo)

- Para el terremoto del 16-A (Evaluación por desempeño)

- Para evento futuro (luego de alternativas reforzamiento con diseño resiliente y evaluación de riesgo)

Evaluación del RiesgoPara el terremoto del 16-A (Calibración con análisis prescriptivo)

Evaluación del RiesgoPara el terremoto del 16-A (Calibración con análisis prescriptivo)

- CUMPLE con un diseño prescriptivo de NEC-15, aún cuando fue diseñado hace 26 años (incluso antes de CEC-2001)

Evaluación del RiesgoPara el terremoto del 16-A (Calibración con análisis prescriptivo)

Evaluación del RiesgoPara el terremoto del 16-A (Calibración con análisis prescriptivo)

Evaluación del RiesgoPara el terremoto del 16-A (Evaluación por desempeño)

Tr= 72 años

Tr= 225 años

Tr= 475 años

Tr= 2500 años

Evaluación del RiesgoPara el terremoto del 16-A (Evaluación por desempeño)

Evaluación del RiesgoPara el terremoto del 16-A (Evaluación por desempeño)

Evaluación del RiesgoPara evento futuro (Alternativas de reforzamiento)

RETROFIT 1

Columnas en volados Alivianar el edificio

Evaluación del RiesgoPara evento futuro (Alternativas de reforzamiento)

RETROFIT 2

Columnas en volados Remoción de mamposteríapesada

Muro dúctil en dirección débil

Fibra de carbono en columnas 35x35 (volados)

Evaluación del RiesgoPara evento futuro (Alternativas de reforzamiento)

RETROFIT 2

Detallamiento en mampostería externay mampostería interna liviana

0% 20% 40% 60% 80% 100%

87654321

% de paredes colapsadas (LTHA)

Piso

Collapsed URM Remaining URM

Colapso ~ 0.2%

Evaluación del RiesgoPara evento futuro (Retrofit 2 para SISMO DE DISEÑO)

0

5

10

15

20

25

0.00 0.01 0.02

Altu

ra [m

]

Deriva

Derivas Dirección X

Deriva Promedio Deriva Última Limite Prom.

Coalinga324 Coalinga346 Coalinga363

Northr1000 Northr1082 Chuetsu4849

Chuetsu4862 Chuetsu4866 Landers 823

Landers 862 Landers 888 Manta 16

Trinidad 281

0

5

10

15

20

25

0.00 0.01 0.02

Altu

ra [m

]

Deriva

Derivas Dirección Y

Deriva Promedio Deriva Última Limite Prom.

Coalinga324 Coalinga346 Coalinga363

Northr1000 Northr1082 Chuetsu4849

Chuetsu4862 Chuetsu4866 Landers 823

Landers 841 Landers 862 Landers 888

Manta 16 Trinidad 281

Evaluación del RiesgoPara evento futuro

Evaluación del RiesgoPara evento futuro

Evaluación del RiesgoPara evento futuro

Evaluación del RiesgoPara evento futuro

Pre-EQ

Retrofit 1

Retrofit 2

Evaluación del RiesgoPara evento futuro

Evaluación de Riesgo

5 %

SAFE

2.5 meses

14 %

SAFE

6 meses

MUISNE DISEÑO

Capacidad de Colapso (MCE):

PRE-EQ: 12.6%POST-RETROFIT 2: 0.16%

CONCLUSIONES- Bahía de Caráquez representa, en términos de vulnerabilidad, la realidad de Quito;

- La vulnerabilidad de nuestros sistemas constructivos es preocupante;

- Los análisis de Riesgo Sísmico son posibles y altamente ventajosos:

- El cliente puede tomar decisiones entendidas (siempre por sobre la norma, no bajo ella);

- Independencia del código / tranquilidad diseño.

- La Evaluación de Riesgo (Diseño por Resiliencia) provee al diseñador y cliente de parámetros clave:- Costo de reconstrucción- Tiempo de recuperación- Seguridad

(se requieren + Estudios, + Instrumentación)

(DEBEMOS tender hacia la protección sísmica)

(implementar certificaciones en edificios de ocupación especial y esencial)

(se requieren desarrollar nuestras propias curvas de fragilidad)

AGRADECIMIENTOS

- CB Constructores (CONFIANZA)- Juan Francisco Guzmán (MODELACIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS ANÁLISIS NO LINEALES)- Juan Carlos Singaucho (MEDICIONES PERÍODOS ESTRUCTURAS Y SUELO)- Guido Tamayo y Manuel Narváez (MAPA ISOPERIODOS)- Raúl Paredes (MODELO CON PAREDES)- Instituto Geofísico de la EPN (SEÑALES RÉPLICA 18-M BAHÍA)- Santiago Camino / Telmo Sánchez / Francisco Flores (INCONTABLES DISCUSIONES)- Jorge Valverde (ESTUDIOS DE EFECTO DE SITIO, SUELO Y MEDICIONES PERÍODO SUELO)- Haselton-Baker Risk Group (RISK ASSESSEMNT)- Equipo de PLANPROCONS- EQUIPO DE MÁS DE 30 PERSONAS

Congreso de Ingeniería Sísmica, Estructural y Geotécnica

… reflexión sin acción es desperdicio

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