conferencia desempeÑo sismico
DESCRIPTION
Desempeño sísmico de una edificaciónTRANSCRIPT
-
VERIFICACION DEL
DESEMPEO SISMICOMetodologa y Ejemplos
Ing. Adolfo Glvez Villacorta, MSc
IX CONVENCION INTERNACIONAL
LIMA Noviembre 2010
-
METODOLOGIA
Antecedentes Definicin y Necesidad Demanda y Peligro Ssmico Niveles de Desempeo Demandas, Niveles y Daos Objetivos de Desempeo
-
METODOLOGIA
Antecedentes Definicin y Necesidad Demanda y Peligro Ssmico Niveles de Desempeo Demandas, Niveles y Daos Objetivos de Desempeo
-
Cdigo de Hammurabi, 760 (AdC)
... 228.- Si un arquitecto hizo una casa para otro y la termin,
el hombre le dar por honorarios 2 siclos de plata por SAR de superficie.
229.- Si un arquitecto hizo una casa para otro, y no la hizo slida, y si la casa que hizo se derrumb y ha hecho morir al propietario de la casa, el arquitecto ser muerto.
230.- Si ella hizo morir el hijo del propietario de la casa, se matar al hijo del arquitecto.
231.- Si hizo morir al esclavo del dueo de la casa, dar al propietario de la casa esclavo como esclavo (un esclavo equivalente).
232.- Si le ha hecho perder los bienes, le pagar todo lo que se ha perdido, y, porque no ha hecho slida la casa que construy, que se ha derrumbado, reconstruir a su propia costa la casa.
233.- Si un arquitecto hizo una casa para otro y no hizo bien las bases, y si un nuevo muro se cay, este arquitecto reparar el muro a su costa.
El DESEMPEO ya era deseado y exigido
Referencia: FEMA 451
-
METODOLOGIA
Antecedentes Definicin y Necesidad Demanda y Peligro Ssmico Niveles de Desempeo Demandas, Niveles y Daos Objetivos de Desempeo
-
QUE ES EL DESEMPEO?
Es una declaracin CUALITATIVA, de una NECESIDAD HUMANA, usualmente en la forma de un atributo, que una entidad fsica, proceso o persona debe poseer y demostrar.
Caracterizacin, Medida y Prediccin son conceptos fundamentales y necesarios para enunciar dicha declaracin.
-
PRESCRIPTIVO VERSUS DESEMPEODos Polos Opuestos
PRESCRIPTIVO
21.10.2 Diseo de Muros
21.10.2.1 Las fuerzas de diseo y los espesores mnimos de los muros se ajustarn a lo dispuesto en 21.9.2 y 21.9.3.
21.10.2.2 El refuerzo distribuido horizontal y vertical se ajustar a lo dispuesto en 21.9.4 con las siguientes salvedades:
i. Se podr usar malla electrosoldada como refuerzo repartido de los muros en edificios de hasta 3 pisos y, en el caso de mayor nmero de pisos, se podr usar mallas slo en los pisos superiores, se deber usar acero que cumpla con 21.3.3 en el tercio inferior de la altura.
ii. El requisito de 21.9.4.3.b podr obviarse.
21.10.2.3 Si se usa malla electrosoldada, para el diseo de muros, deber emplearse como esfuerzo de fluencia, el valor mximo de fy = 420 MPa.
DESEMPEO
Se debe cumplir con suministrar un nivel aceptable de probabilidad de colapso frente a cargas extremas.
Un sistema estructural es satisfactorio si su probabilidad de colapso frente a un peligro ssmico con 2% de probabilidad de ser excedido en 50 aos, es igual o menor al 10%.
-
Por que usamos lo Prescriptivo?
Es SIMPLE de Disear. Es SIMPLE de Verificar. A veces lo simple puede resultar
econmico. No necesitamos Re-Inventar la
Rueda o la Plvora en cada Proyecto.
Una vez que lo aprendemos, no necesitamos aprender nuevamente, en un largo periodo de tiempo
-
Puntos Dbiles de lo Prescriptivo?
La perdida de RACIONALIDAD nos lleva a perder habilidades para enfrentar los cambios.
Cuando se pierde la capacidad de Innovar, terminamos enfrentando perdidas econmicas.
La perdida de Racionalidad tambin nos lleva a incumplir nuevos principios desarrollados.
-
Puntos Dbiles del Desempeo?
Criterios Cuantitativos Difciles de Desarrollar Difciles de Consensuar
Procedimientos de Evaluacin: La capacidad de MEDICION es la
clave; debemos encontrar como medir, sea analticamente o experimentalmente, los parmetros importantes.
-
INGENIERIA BASADA EN DESEMPEO
El Desempeo intenta limitar las CONSECUENCIAS a limites aceptables de uno o mas peligros considerados.
Los Peligros considerados: Viento Fuego Nieve Cargas Vivas Extremas TERREMOTOS
-
Todo Diseo BUSCA conseguir un Desempeo que
Proteja la SEGURIDAD PUBLICA, minimizando el riesgo de que: Se presenten incendios
incontrolables
Se Produzcan COLAPSOS estructurales
Se diseminen enfermedades
Limite el MALESTAR de los ocupantes expuestos a: Ruidos Vibraciones Clima
-
La Mayora de Normas no buscan Desempeo
Las Normas tpicamente PRESCRIBEN reglas de Diseo y Construccin: Creyndose capaces de
obtener el desempeo esperado
Mayormente apoyadas en desempeos anteriores inadecuados o fallidos
-
Los que Seguimos estas Normas
Aprendemos a SEGUIR reglas pero eso nos lleva a que: No conocemos de donde vienen las
reglas. No Sabemos PORQUE las reglas
requieren ciertas prescripciones. No ENTENDEMOS el desempeo
buscado. No SABEMOS CAMBIAR las reglas para
buscar otros desempeos. Nos cambian las reglas y nos
quedamos en la mayor orfandad NO SABEMOS QUE HACER CUANDO
NOS MUEVEN EL QUESO
-
El Diseo Basado en Desempeo
Requiere entender: El Desempeo deseado. La relacin entre las caractersticas
del diseo y el desempeo.
Obliga al Diseador a PREDECIR el desempeo esperado dado que un evento de diseo se ha presentado.
-
LIMITACIONES NORMA SISMORRESISTENTE E.030 Solamente UN NIVEL (Seguridad de Vida) de
DESEMPEO es verificado.
Solamente un nivel de Peligro (Espectro de Diseo) Ssmico es aplicado.
Anlisis Lineal, Esttico o Dinmico, que no incorpora las incertidumbres de las respuestas por desplazamiento, siendo bastante acertadas las respuestas por resistencias.
No hay Criterios de Respuesta Local para definir aceptacin.
-
VENTAJAS DEL DSBD
Mltiples Niveles de Desempeo son verificados.
Mltiples Niveles de Peligro Ssmico son aplicados.
Suelen usarse Anlisis No Lineales. Criterios de Aceptacin local detallados:
Para Elementos Estructurales. Para Elementos No Estructurales.
-
INGENIERIA SISMICABASADA EN DESEMPEO
Paso 1MODELO
ESTRUCTURAL
Paso 2DEMANDA
PELIGRO SISMICO
Paso 3RESPUESTA
ESTRUCTURAL
Paso 4VERIFICACION DEL DESEMPEO ESTRUCTURAL
>>>>>>>> SEGN OBJETIVO de DESEMPEO
-
DESEMPEOS OBJETIVOS
INGENIERO: El Peligro y el Desempeo
deben de poder ser CUANTIFICABLES
Para que el Diseo Ssmico Basado en Desempeo sea exitoso, las necesidades del CLIENTE y de su INGENIERO, deben ser satisfechas
-
DESEMPEOS OBJETIVOS
CLIENTE: El Peligro debe ser
entendible y el Desempeo debe ser entendible y til.
Para que el Diseo Ssmico Basado en Desempeo sea exitoso, las necesidades del CLIENTE y de su INGENIERO, deben ser satisfechas
-
METODOLOGIA
Antecedentes Definicin y Necesidad Demanda y Peligro Ssmico Niveles de Desempeo Demandas, Niveles y Daos Objetivos de Desempeo
-
PELIGRO SISMICO
El DISEO debe de dotar de Resistencia, Rigidez, Redundancia y Capacidad de Disipacin de Energa a la estructura para enfrentar La INTENSIDAD y los CONTENIDOS DE FRECUENCIA del movimiento del suelo.
-
PELIGRO SISMICO
Determinstico: Sismo de Magnitud x
causado por la falla y
Probabilstico: Evento de Diseo con
x % de probabilidad de ser excedido en y aos
-
PELIGRO DETERMINISTICO
Es sencillos de entender, pero existe una INCERTIDUMBRE considerable acerca de cuan fuerte el movimiento asociado al evento, puede ser.
-
PELIGRO PROBABILISTICO
Necesitamos que El Cliente piense en forma Probabilstica.
Ya lo hace en los siguientes casos: Costo Probable de Alquileres Costo Probable de Construccin. Retorno Probable de la Inversin. Probable duracin del Proyecto.
-
COSTA PERUANA
-
METODOLOGIA
Antecedentes Definicin y Necesidad Demanda y Peligro Ssmico Niveles de Desempeo Demandas, Niveles y Daos Objetivos de Desempeo
-
NIVEL DE DESEMPEO
Dado que el evento Peligro Ssmico ha ocurrido, es el dao aceptable que la respuesta estructural implica.
-
NIVEL DE DESEMPEO Respuestas Esperadas
PROPIETARIO / CLIENTE Quedar SEGURO el Edificio? Podre USARLO despus del Sismo? Cunto COSTARA Repararlo? Cunto DURARA la Reparacin?
INGENIERO El Edificio, cuanto mostrar de:
Fluencia y Agrietamiento Pandeo y Deformacin Permanente Daos Estructurales y No Estructurales
-
NIVELES COMUNES EN ELDESEMPEO
TOTALMENTEOPERATIVO
OCUPACIONINMEDIATA
SEGURIDADE VIDA
PREVENCIONCOLAPSO
DAO O PERDIDA0% 99%
-
NIVELOPERACIONAL
DAO Estructural y No Estructural DESPRECIABLE.
Ocupantes Seguros durante Evento.
Lneas de Vida disponibles. Listo para usar, algo de
limpieza.
Perdidas < 5% V. Reposicin.
-
NIVELOCUPACION INMEDIATA
DAO Estructural despreciable; Dao No Estructural mnimo.
Ocupantes Seguros durante Evento.
Lneas de Vida interrumpidas pero re conectables.
Seguro de Ocupar, pero funcionalidad podra no ser inmediata.
Perdidas < 15% V. Reposicin.
-
NIVELSEGURIDAD DE VIDA
DAO Estructural significativo; Dao No Estructural muy extenso.
Pueden Ocurrir Victimas, ~1/100.000 afectados.
Lneas de Vida interrumpidas. No Ocupar hasta reparar. Perdidas < 30 % V. Reposicin.
-
NIVELPREVENCION DE COLAPSO
Dao Estructural y No Estructural casi completo, Colapsos Esperados ~4/100.000 unidades.
Se Presentan Victimas Mortales, ~1/100.000 afectados.
Lneas de Vida interrumpidas. Reparar puede ser poco practico y
anti econmico.
Perdidas >> 30 % V. Reposicin.
-
PISCO 15-AGOSTO-2007INFORMALIDAD = MAYOR RIESGO
Victimas x 100.000 Habitantes
58
27
306
ChinchaIcaPisco
Es difcil emitir un juicio de valor, sobre que Provincia de la Regin de ICA presenta mas nivel de informalidad en la vivienda.
Suponemos que la Informalidad es mayor en Chincha y en Pisco que en Ica.
De ser as, la informalidad significa un riesgo de muerte de 100 a 700% mayor y un riesgo de colapso de 90 a 110% mayor.
La INFORMALIDAD:Cuesta y Mata
Colapsos x 100.000 Viviendas
33,600
16,470
31,000 ChinchaIcaPisco
Fuente INDECI y Autor
ComparemosColapsos 4 versus 31.000 / 100.000
Muertes 1 versus 306 / 100.000
-
METODOLOGIA
Antecedentes Definicin y Necesidad Demanda y Peligro Ssmico Niveles de Desempeo Demandas, Niveles y Daos Objetivos de Desempeo
-
DF
Frecuente50% - 50 a
Raro10% - 10 a
Muy Raro2% - 50 a
Ocasional20% - 50 a
NIVELES DE DEMANDA SISMICACon
NIVELES DE DESEMPEO
-
NIVEL
DEL
DAO
PRTICOSDCTILES
PRTICOSNO
DCTILES
PRTICOSRELLENOS
CONALBAILERA
MUROSDCTILES
MUROSCHATOS
MUROSDE
DUCTILIDADLIMITADA
ALBAILERACONFINADA
NULO 0.50
Deformaciones (%) de Entrepiso y Daos Asociados
NIVELES DE DESEMPEO ESTRUCTURAL
Ope
rativ
oSe
gurid
adVi
daPr
even
cin
Col
apso
Col
apso
-
METODOLOGIA
Antecedentes Definicin y Necesidad Demanda y Peligro Ssmico Niveles de Desempeo Demandas, Niveles y Daos Objetivos de Desempeo
-
50%-50a 20%-50a 10%-50a 2%-50a
Operacional
Ocupacin Inmediata
SeguridadDe Vida
Prevencin de Colapso
OBJETIVOS DE VERIFICACIONIncremento Demanda Ssmica
Incr
emen
to d
el D
esem
peo
-
50%-50a 20%-50a 10%-50a 2%-50a
Operacional
Ocupacin Inmediata
SeguridadDe Vida
Prevencin de Colapso
OBJETIVOS DE VERIFICACIONIncremento Demanda Ssmica
Incr
emen
to d
el D
esem
peo
-
50%-50a 20%-50a 10%-50a 2%-50a
Operacional
Ocupacin Inmediata
SeguridadDe Vida
Prevencin de Colapso
OBJETIVOS DE VERIFICACIONIncremento Demanda Ssmica
Incr
emen
to d
el D
esem
peo
-
50%-50a 20%-50a 10%-50a 2%-50a
Operacional
Ocupacin Inmediata
SeguridadDe Vida Norma
E.030
Prevencin de Colapso
OBJETIVOS DE VERIFICACIONIncremento Demanda Ssmica
Incr
emen
to d
el D
esem
peo
-
50%-50a 20%-50a 10%-50a 2%-50a
Operacional
Ocupacin Inmediata
SeguridadDe Vida Norma
E.030
Prevencin de Colapso
ATC-63
ATC-58
OBJETIVOS DE VERIFICACIONIncremento Demanda Ssmica
Incr
emen
to d
el D
esem
peo
-
EJEMPLOVERIFICACION SISMICA
BASADA EN DESEMPEO
Prtico No DctilDe
Concreto Armado
-
PASO 1: Modelo Estructural
-
PASO 1: Modelo Estructural
-
PASO 1: Modelo Estructural
-
PASO 1: Modelo Estructural
-
PASO 1: Modelo Estructural
-
PASO 1: Modelo Estructural
-
PASO 1: Modelo EstructuralCurva F - D
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
-0.0
2
-0.0
18
-0.0
16
-0.0
14
-0.0
12
-0.0
1
-0.0
08
-0.0
06
-0.0
04
-0.0
02 0
0.00
2
0.00
4
0.00
6
0.00
8
0.01
0.01
2
0.01
4
0.01
6
0.01
8
0.02
Drift
Fuer
za, k
N
d/L = 7.64 = 0.01
P/A f'c = 0.33
-
PASO 1: Modelo EstructuralCurva F - D
02468
1012141618202224262830323436384042444648505254565860
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
Desplazamiento, mm
Fuer
za, k
N
(4.6,23.5)
(14.3,43.9)(28.7,51.5)
(34.6,29.1)
Ko=23.5/4.6=5.108
=[(43.9-23.5)/(14.3-4.6)]/5.108=0.411
=[(51.5-43.9)/(28.7-14.3)]/5.108=0.103
=[(29.1-51.5)/(34.6-28.7)]/5.108=-0.743
u=28.7/14.3=2.0
-
PASO 2: PELIGRO SISMICO Registro Directo
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Duracin, seg.
Ace
lera
cin
, gal
s.
-
PASO 2: PELIGRO SISMICO FRECUENTE
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Duracion, seg.
Ace
lera
cion
, gal
s.
-
PASO 2:PELIGRO SISMICO OCASIONAL
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Duracion, seg.
Ace
lera
cion
, gal
s.
-
PASO 2:PELIGRO SISMICO RARO
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Duracion, seg.
Ace
lera
cion
, gal
s.
-
PASO 2:PELIGRO SISMICO MUY RARO
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Duracion, seg.
Ace
lera
cion
, gal
s.
-
PASO 3:RESPUESTA ESTRUCTURAL - FRECUENTE
-
PASO 3:RESPUESTA ESTRUCTURAL - OPERACIONAL
-
PASO 3:RESPUESTA ESTRUCTURAL - RARO
-
PASO 3:RESPUESTA ESTRUCTURAL MUY RARO
-
Paso 3:RESPUESTA versus TIPO MODELO
-
Paso 3:RESPUESTA versus TIPO MODELO
-
Paso 3:RESPUESTA versus TIPO MODELO
-
Paso 3:RESPUESTA versus TIPO MODELO
-
Paso 3:RESPUESTA versus TIPO MODELO
-
Paso 3:RESPUESTA NORMA versus MODELO
-
Paso 3:RESPUESTA NORMA versus MODELO
-
Paso 3:RESPUESTA NORMA versus MODELO
-
Paso 3:RESPUESTA NORMA versus MODELO
-
Paso 4:VERIFICACION DEL DESEMPEO
NIVELDESEMPEO
DEMANDA(DRIFT %)
CAPACIDAD(DRIFT %)
CUMPLE?
Min Max Media Geomtrica
Operacional 0.50 0.93 0.67 0.20 NO!O Inmediata 0.68 1.62 0.86 0.50 NO!
S de Vida 0.74 1.51 0.97 0.80 NO!P de Colapso 1.14 2.80 1.79 1.00 NO!
-
EJEMPLODISEO BASADO EN DESEMPEO
Estructura Metlica
-
Paso 1
-
Paso 1
-
Paso 2 /3Curva de Capacidad
MDOF Global/ID vs SDOF Global vs. E.030
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060 0.070
Drift
Cor
tant
e B
asal
, Kip
C Capacidad SDOF
MDOF GLOBAL
MDOF MAX ID
Global E.030
ID Max E.030
Max ID Permitido E.030
Push Over MDOF
-
Paso 4
NIVELDESEMPEO
DEMANDA(DRIFT %)
CAPACIDAD(DRIFT %)
CUMPLE?
Min Max Media Geomtrica
O Inmediata 0.40 0.61 0.49 0.50 SI!S de Vida 0.51 0.90 0.67 1.50 SI!
P de Colapso 1.09 3.10 1.96 2.00 SI!
-
Pendientes
Anlisis Dinmico Incremental
Fragilidad de Colapso (ATC 58)
Determinacin del Parmetros de Modificacin de Respuesta Ssmica (ATC 63) R Factor Reduccin de Fuerza Elstica y Factor Amplificacin Desplazamiento
-
GRACIAS