EVALUACIN DE LA CONFIABILIDAD DEL MTODO PAVETI PARA EL ANLISIS DE VULNERABILIDAD SSMICA DE LAS EDIFICACIONES APORTICADAS TIPO I

Por el BachillerMardonio JimnezESTUDIO DEL ANALISIS DE VULNERABILIDAD SISMICA DE LAS EDIFICACIONES REGULARES APORTICADAS TIPO I EN ZONAS DE ALTA SISMICIDAD

TutorGermn LozanoCaracas, Mayo de 2014

Universidad Central de VenezuelaFacultad de IngenieraTrabajo Especial de Grado Planteamiento del problema.

Los sismos son fenmenos naturales inesperados que causan grandes desastres de diversas formas, especialmente en superestructuras, estos se producen sin avisar y ocurren debido al movimiento de las placas tectnicas que son de origen tectnico o volcanes que conforman el planeta.

Detalle de la traza de la Falla del Pilar, Edo Sucre.

. Estudiar el grado de vulnerabilidad que presentan las Edificaciones Regulares Tipo I a base de prticos de concreto armado, construidos en zonas de alta sismicidad del territorio nacional segn las regulaciones ssmicas del pas.OBJETIVO GENERALIdentificar los parmetros geomtricos que caracterizan vulnerabilidad en una edificacin Aporticada tipo I segn la norma COVENIN 1756.Identificar los parmetros geomtricos generales establecidos en el captulo 18 de la norma FONDONORMA 1753.Determinar el nivel de vulnerabilidad ssmica a travs de la planilla de anlisis de vulnerabilidad de edificaciones Aporticadas tipo I (PAVETI), desarrollada en un trabajo especial de grado.

OBJETIVO ESPECIFICOSAplicar el mtodo de anlisis esttico equivalente establecido en la norma venezolana vigente de edificaciones sismorresistentes COVENIN 1756. (Traslacin y torsin), para obtener las fuerzas cortantes y a partir de estas las derivas de piso.Contrastar el resultado obtenido entre la Planilla PAVETI y el Mtodo Esttico Equivalente (Traslacin y torsin).La metodologa estar conformada por 6 etapas para el cumplimiento de los objetivos propuestos.Etapa IIdentificar los requisitos geomtricos establecidos por la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001 que caracterice la estructura como Regular.MetodologaIrregularidades Verticales (Seccin 6.5 COVENIN 1756:2001) Entrepiso Blando Entrepiso Dbil Distribucin irregular de masas de uno de los pisos contiguos Aumento de masas con la elevacin Variaciones en la geometra del sistema estructural Esbeltez Excesiva Discontinuidad en el plano del sistema resistente a cargas laterales Efecto de columna cortaIrregularidades Horizontales (Seccin 6.5 COVENIN 1756:2001) Gran Excentricidad Riesgo Torsional Elevado Sistema no ortogonal Diafragma flexible

Etapa IIIdentificar los requisitos geomtricos establecidos en el captulo 18 de diseo sismorresistente de la Norma venezolana FONDONORMA 1753:2006 de Proyecto y Construccin de Obras de Concreto Estructural.Requisitos Geomtricos (cap. 18 FONDONORMA 1753:2006) Requisitos en vigas Requisitos en columnas Requisitos en nodos

Etapa IIIAplicacin la Planilla de Anlisis de Vulnerabilidad Ssmica de Edificaciones Aporticadas Tipo I (PAVETI).

Etapa IVAplicacin del Mtodo Esttico Equivalente para determinar las Fuerzas Laterales aplicadas a los centros de masa de cada nivel y a travs de estas, determinar los cortes por traslacin.VoVoF5F3F2F4Fuerzas LateralesF1VoCortantesF5F3F2F4Fuerzas LateralesF1V5V4V3V2V1=VoEtapa VAplicacin del Mtodo Torsional Esttico Equivalente para determinar los Cortes por torsin, producidos por los momentos torsores generados por las cortantes de traslacin del Mtodo Esttico Equivalente. ViCRCCViCRCCViCRCCCRMtViCRCCCRMtVt1Vt2Vt3VtAVtBVtCEtapa VIConsiste en superponer ambos desplazamientos elsticos por efectos de traslacin y torsin, para determinar los desplazamientos totales inelsticos de la EdificacinCortantes por Traslacin + TorsinControl de DesplazamientosDesplazamientos eControl de Desplazamientos

Control de DesplazamientosAnlisis y ResultadosPara este trabajo de grado se opt como Edificacin de estudio, el Hospital Dr. Adolfo Prince Lara ubicado en la ciudad de Puerto Cabello Edo. Carabobo.

En cuanto a las caractersticas estructurales y geomtricas, en forma general la edificacin est conformada por prticos prefabricados en una direccin y en la otra por losas prefabricadas pretensadas.

Etapa I Requisitos geomtricos establecidos en la norma COVENIN 1756:20001Irregularidades VerticalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Entrepiso Blando. Se considera sta irregularidad cuando algn entrepiso tiene una rigidez menor al 70% de la rigidez del entrepiso superior.

NivelRPX (ton/cm)RPY (ton/cm)Obser. (x)Obser. (y)3 (+7.90)48.67226.99N/AN/A2 (+4.80)48.35225.80RegularRegular1 (+1.70)267.091291.91RegularRegularIrregularidades VerticalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Entrepiso dbil. Se considera sta irregularidad cuando algn entrepiso tiene una resistencia lateral menor al 70% de la resistencia del entrepiso superior.

46Irregularidades VerticalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin . Distribucin irregular de masas de uno de los pisos contiguos. Cuando la masa de algn entrepiso exceda 1.3 veces la masa de uno de los pisos contiguos.

NivelWi (ton)3 (+7.90)4422 (+4.80)8681 (+1.70)811RegularIrregularidades VerticalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Aumento de las masas con la elevacin

IrregularRegularIrregularidades VerticalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Variaciones en la geometra del sistema estructural

Irregular

RegularIrregularidades VerticalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Esbeltez excesiva

Irregular

Regular

Irregularidades VerticalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Discontinuidad en el plano del sistema resistente a cargas laterales

Irregular

Regular

Irregularidades VerticalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Discontinuidad en el plano del sistema resistente a cargas laterales

Reduccin de Ancho

Columna desalineadaIrregularidades VerticalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Efecto de columna corta

Irregularidades HorizontalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Gran excentricidad. Esta irregularidad se presenta cuando la excentricidad es superior al 20% del radio de giro inercial.

Nivelex (m)ey (m)r (m)Obser.3 (+7.90)0.0200.00414.74Regular2 (+4.80)0.3160.06714.98Regular1 (+1.70)0.4290.07214.95RegularIrregularidades HorizontalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Primera Verificacin Riesgo Torsional Elevado. Esta irregularidad se presenta cuando el radio de giro torsional rt en alguna direccin es inferior al cincuenta por ciento (50%) del radio de giro inercial r.

Nivelrtx (m)rty (m)r (m)Obser.3 (+7.90)31.3414.5114.74Regular2 (+4.80)31.3714.5214.98Regular1 (+1.70)31.8414.4814.95RegularIrregularidades HorizontalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Segunda Verificacin Riesgo Torsional Elevado. Cuando La excentricidad supera el treinta por ciento (30%) del valor del radio de giro torsional rt en alguna direccin

Nivelex (m)ey (m)rtx (m)rty (m)Obser. (x)Obser. (y)3 (+7.90)0.0200.00431.3414.51RegularRegular2 (+4.80)0.3160.06731.3714.52RegularRegular1 (+1.70)0.4290.07231.8414.48RegularRegularIrregularidades HorizontalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Sistema no ortogonal

IrregularRegularIrregularidades HorizontalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Diafragma flexible_Cuando la rigidez en su plano sea menor a la de una losa equivalente de concreto armado de 4 cm de espesor.

IrregularRegularIrregularidades HorizontalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Diafragma flexible_Cuando las plantas presenten un rea total de aberturas internas que rebasen el veinte por ciento (20%) del rea bruta de las plantas. El rea total de dichos vacios es de 33 m2, la cual es menor al 20% del rea total de la planta de 1052 m2

Irregularidades HorizontalesEtapa I ( Requisitos geomtricos establecidos en la norma COV. 1756) Verificacin Diafragma flexible_Cuando en alguna planta el cociente largo/ancho del menor rectngulo que inscriba a dicha planta sea mayor que 5.

Etapa II Requisitos geomtricos establecidos en el captulo 18 de FONDONORMA 1753Etapa II ( Requisitos geomtricos establecidos en el captulo 18 de FONDONORMA 1753)Requisitos en vigasdireccin xdireccin yLuz (m)6.656.54.84.4Obsercumplecumplecumplecumple

Etapa II ( Requisitos geomtricos establecidos en el captulo 18 de FONDONORMA 1753)Requisitos en vigasb (m)h (m)b/hObser.Viga 10.250.50.50cumpleViga 20.250.450.56cumple

Etapa II ( Requisitos geomtricos establecidos en el captulo 18 de FONDONORMA 1753)Requisitos en vigas ( todas las vigas tienen un ancho de 25 cm)

CUMPLE

Etapa II ( Requisitos geomtricos establecidos en el captulo 18 de FONDONORMA 1753)Requisitos en Columnas

La relacin de la columna de 25x30 es de 0.83 CUMPLEEtapa II ( Requisitos geomtricos establecidos en el captulo 18 de FONDONORMA 1753)Requisitos en Columnas

En toda la edificacin las columnas son de 25x30 cm NO CUMPLEEtapa II ( Requisitos geomtricos establecidos en el captulo 18 de FONDONORMA 1753)Requisitos en Columnas

Ancho b (m)Altura H (m) Relacin b/HObser.Nivel 2 =30.253.10.08no cumpleNivel 10.251.70.15cumpleEtapa II ( Requisitos geomtricos establecidos en el captulo 18 de FONDONORMA 1753)Requisitos en Nodos

NO CUMPLEEtapa III Aplicacin de la planilla de anlisis de vulnerabilidad de edificaciones Tipo I (PAVETI)Etapa III Aplicacin de la planilla de anlisis de vulnerabilidad de edificaciones Tipo I (PAVETI)Peligro Estructural inicial para ALTA actividad ssmica2.5ALTURA DE LA EDIFICACINEdificios medianos (comprendido entre 4 y 7 pisos)0.4Edificios altos (> 7 pisos)NAAO DE CONSTRUCCINAntes de la existencia de una normativa en Venezuela ( 1982)NATIPO DE MATERIALSuelo Tipo CNASuelo Tipo D-0.6Suelo Tipo ENASub total1.1Etapa III Aplicacin de la planilla de anlisis de vulnerabilidad de edificaciones Tipo I (PAVETI)Irregularidades en plantaPiso 1 (60%)Piso 2 (30%)Piso 3 (10%)Sistema con porticos no ortogonalesNANANADiafragma flexible y Riesgo Torsional elevado-0.18-0.09-0.03Gran excentricidadNANANACap. 6 de la Norma COVENIN 1756:2001Sub total-0.18-0.09-0.03-0.3Irregularidades en ElevacionPiso 1 (60%)Piso 2 (30%)Piso 3 (10%)Entrepiso blandoNANANAEfecto columna corta y Entrepiso dbil-0.18-0.09-0.03Distribucion irregular de masas y aumento de masas con la elevacion NANANAVariaciones en la geometria del sistema estructural y esbeltez excesivaNANANADiscontinuidad en los planos resistentes a cargas lateralesNANANACap. 6 de la Norma COVENIN 1756:2001Sub total-0.18-0.09-0.03-0.3Etapa III Aplicacin de la planilla de anlisis de vulnerabilidad de edificaciones Tipo I (PAVETI)Defectos en VigasPiso 1 (60%)Piso 2 (30%)Piso 3 (10%)Ancho menor a 25 cmNANANARelacion ancho/alto menor a 0.3Presencia de Vigas PlanasLuz libre menor a 4 veces la altura de la vigaCap.18 de la Norma FONDONORMA 1753:2006Sub total0000Nodos No confinadosPiso 1 (60%)Piso 2 (30%)Piso 3 (10%)No cubre por los menos 3/4 partes de la cara del nodo-0.06-0.03-0.01Cap.18 de la Norma FONDONORMA 1753:2006Sub total-0.06-0.03-0.01-0.1Defectos en ColumnasPiso 1 (60%)Piso 2 (30%)Piso 3 (10%)Ancho de la columna menor a 30cm-0.06-0.03-0.01Relacion ancho/largo menor a 0.4Efecto de Esbeltez en la columnaCap.18 de la Norma FONDONORMA 1753:2006Sub total-0.06-0.03-0.01-0.1Etapa III Aplicacin de la planilla de anlisis de vulnerabilidad de edificaciones Tipo I (PAVETI)

Punto de corte = 2 La Edificacin requiere un anlisis mas detalladoEtapa IV Aplicacin del mtodo esttico equivalente

Etapa IV Aplicacin del mtodo esttico equivalente

Informacin General_Zona ssmica: 5_Estructura Tipo I_Grupo segn su Uso: Grupo A_Nivel de Diseo: ND3_Forma Espectral: S2

Tx (seg)Ty (seg)1.200.56Periodo FundamentalEtapa IV Aplicacin del mtodo esttico equivalenteFactor de Importancia 1.30Coeficiente de Aceleracin Horizontal Ao0.30Factor de Correccin 0.95Factor de Magnificacin promedio 2.60Factor de Reduccin de Respuesta R6.00To = 0.25T* Perodo a partir del cual los espectros normalizados tienen un valor constante 0.18T+ = Perodo caracterstico de variacin de respuesta dctil0.40T* = Mximo perodo en el intervalo donde los espectros normalizados tienen un valor constante 0.70p = Exponente que define la rama descendente del espectro1.00c1.23Etapa IV Aplicacin del mtodo esttico equivalente

Adx0.09Ady0.16V0X (ton)185.39V0Y (ton)317.80Etapa IV Aplicacin del mtodo esttico equivalente

Nivelh (m)W (ton)Wjhj (ton-m)Fix (ton)Fiy (ton)Vx (ton)Vy (ton)3 (+7.90)7.94423491.2781.09130.5881.09130.582 (+4.80)4.88684167.3478.37140.69159.47271.271 (+1.70)1.78111378.2425.9246.53185.39317.80Etapa V Aplicacin del mtodo de torsin esttica equivalente

Etapa V Aplicacin del mtodo de torsin esttica equivalenteMomentos torsores en direccin x

Momentos torsores en direccin y

VxCRCCMtxCREtapa V Aplicacin del mtodo de torsin esttica equivalenteNivelx CM (m)y CM (m)3 (+7.90)24.2711.602 (+4.80)23.7311.481 (+1.70)23.8411.50Centro de masaNivelx CC (m)y CC (m)3 (+7.90)24.2711.602 (+4.80)23.9911.541 (+1.70)23.9711.53Centro de cortantesNivelx CT (m)y CT (m)3 (+7.90)24.2911.602 (+4.80)24.2911.601 (+1.70)24.3811.60Centro de TorsinNivelex (m)ey (m)3 (+7.90)0.0200.0042 (+4.80)0.3020.0611 (+1.70)0.4160.067CCCTeyexEtapa V Aplicacin del mtodo de torsin esttica equivalenteNivelrtx (m)rty (m)3 (+7.90)31.3414.512 (+4.80)31.3714.521 (+1.70)31.8414.48Radio de giro torsionalNivelr (m)3 (+7.90)14.742 (+4.80)14.981 (+1.70)14.95Radio de giro inercial = e/r < 0.2 = rt/r > 0.5

En caso de que los valores de y no cumplan se deber aplicar un anlisis dinmico espacial.Etapa V Aplicacin del mtodo de torsin esttica equivalenteDireccin xNivel3 (+7.90)0.00032.131.001.002 (+4.80)0.00412.091.001.001 (+1.70)0.00452.131.001.00 = e/r = rt/r

= e/rEtapa V Aplicacin del mtodo de torsin esttica equivalente = e/r = rt/r

= e/rDireccin yNivel3 (+7.90)0.00140.984.92-1.002 (+4.80)0.02020.974.56-1.001 (+1.70)0.02780.974.44-1.00Etapa VI Control de desplazamientos

Etapa VI Control de desplazamientosDireccin xDireccin yNivelVx (ton)Kpisox (ton/cm)ex (cm)ex (cm)Vy (ton)Kpisoy (ton/cm)ey (cm)ey (cm)3 (+7.90)81.0948.671.675.66130.589036.850.582.022 (+4.80)159.4748.353.303.99271.270.001.201.451 (+1.70)185.39267.090.690.69317.800.000.250.25Etapa VI Control de desplazamientosR6Grupo A0.012Nivelh (cm)ei (cm) cedentei (cm)i (cm)i max 0.012Obser.3 (+7.90)3105.727.211.30.037No cumple2 (+4.80)3104.019.215.80.051No cumple1 (+1.70)1700.73.33.30.020No cumpleVerificacin de Derivas en direccin x

Etapa VI Control de desplazamientosR6Grupo A0.012Verificacin de Derivas en direccin yNivelh (cm)e (cm) cedentei (cm)i (cm)i max 0.012Obser.3 (+7.90)3102.09.73.90.013No cumple2 (+4.80)3101.46.95.80.019No cumple1 (+1.70)1700.21.21.20.007cumple

Etapa VII Contrastar resultados por ambos mtodos

Etapa VII Comparacin de resultados por ambos mtodosMtodo Cualitativo PAVETIPeligro Estructural inicial para ALTA actividad ssmica2.5ALTURA DE LA EDIFICACINEdificios medianos (comprendido entre 4 y 7 pisos)0.4Edificios altos (> 7 pisos)NAAO DE CONSTRUCCINAntes de la existencia de una normativa en Venezuela ( 1982)NATIPO DE MATERIALSuelo Tipo CNASuelo Tipo D-0.6Suelo Tipo ENASub total1.1Mtodo cuantitativo de anlisis esttico equivalentePor debajo del mnimo aceptable 2Desplazamientos inelsticos superiores a los limitesLos resultados obtenidos por los mtodos aplicados demostraron que la edificacin en estudio es vulnerable ante un evento ssmico. Esto ocurre por diferentes factores, entre los principales se encuentra una mala distribucin de rigideces laterales de prticos, relacionados por una falta de conexin de vigas ocasionando una inestabilidad en el sistema estructural, y por tanto susceptible a sufrir daos mayores a los esperados ante un evento ssmico de gran magnitud.

CONCLUSIONES

Adecuacin Estructural GELCA Ingenieros Consultores C.A.

Gracias