presentada por: martha caballero vinueza

Presentada por:Presentada por:

Martha Caballero VinuezaMartha Caballero Vinueza

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Martha Caballero VinuezaMartha Caballero Vinueza

Tesis de Grado:Tesis de Grado:

““Rehabilitación Sísmica de Pórticos de Acero Rehabilitación Sísmica de Pórticos de Acero Resistentes a Momento con Conexiones Resistentes a Momento con Conexiones Postensadas y Elementos de Fricción”Postensadas y Elementos de Fricción”

Tesis de Grado:Tesis de Grado:

““Rehabilitación Sísmica de Pórticos de Acero Rehabilitación Sísmica de Pórticos de Acero Resistentes a Momento con Conexiones Resistentes a Momento con Conexiones Postensadas y Elementos de Fricción”Postensadas y Elementos de Fricción”

Facultad de Ingeniería en Ciencias de la TierraFacultad de Ingeniería en Ciencias de la TierraFacultad de Ingeniería en Ciencias de la TierraFacultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra

ContenidoContenido

IntroducciónIntroducción ObjetivosObjetivos Conexiones Postensadas con Elementos de Conexiones Postensadas con Elementos de

Fricción (CPEF)Fricción (CPEF) Investigación PreviaInvestigación Previa Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Modelo AnalíticoModelo Analítico Diseño por Desempeño Diseño por Desempeño Evaluación Sísmica de Edificios ExistentesEvaluación Sísmica de Edificios Existentes ConclusionesConclusiones

ContenidoContenido

IntroducciónIntroducción ObjetivosObjetivos Conexiones Postensadas con Elementos de Fricción Conexiones Postensadas con Elementos de Fricción

(CPEF)(CPEF) Investigación PreviaInvestigación Previa Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Modelo AnalíticoModelo Analítico Diseño por DesempeñoDiseño por Desempeño Evaluación Sísmica de Edificios ExistentesEvaluación Sísmica de Edificios Existentes ConclusionesConclusiones

IntroducciónIntroducción

Enero 17 de 1994; 4:30am Sismo de Northridge (Valle

de San Fernando) 32 km. NO del centro de LA M = 6.7 US$ > 20 billones en daño

(Bruneau et al. 1998) Uno de los desastres más

costosos en EE.UU. 61 muertes y 9000 heridos

IntroducciónIntroducciónConexión Pre-NorthridgeConexión Pre-Northridge

Viga con alas soldadas y alma empernadaViga con alas soldadas y alma empernada

1965-1994 Soldadura de arco con núcleo

fundente Popular en EE.UU. y en

muchos países Se creía que era dúctil Capaz de resistir los ciclos

repetidos a grandes niveles de deformación inelástica

E70T-4, tip.

agujero de accesopara la soldadura

barra de respaldo

placa de continuidad

placa de cortante

zona de panel

IntroducciónIntroducciónIdentificación de los DañosIdentificación de los Daños

(FEMA 351)(FEMA 351)

Fallas frágiles Inspección en 250 edificios

- 1/3: No daños- 1/3: defectos constructivos.

En la raíz de soldadura Inicialmente fueron reportadas como daño

-1/3: Daños relacionados al sismo Edificios bajos y medianos (1 a 27

pisos) No hubo colapsos

E70T-4, tip.

Agujero de accesopara la soldadura

barra de respaldo

zona de panel

placa de cortante

IntroducciónIntroducciónCausas de los DañosCausas de los Daños

(FEMA-352)(FEMA-352)

Baja tenacidad de la soldadura Elevados esfuerzos de fluencia en vigas Concentraciones de esfuerzos Poca redundancia Zonas de panel extremadamente débil Presencia de la losa compuesta Detallamiento pobre Pobre mano de obra e inspección

Introducción Introducción ¿Porqué Rehabilitar PARM con CPEF?¿Porqué Rehabilitar PARM con CPEF?

Hay miles de edificios con conexiones Pre-Hay miles de edificios con conexiones Pre-NorthridgeNorthridge

Dar solución a estructuras que pudieran fallar en Dar solución a estructuras que pudieran fallar en forma frágil.forma frágil.

IntroducciónIntroducción Conexión Soldada a MomentoConexión Soldada a Momento

Daño estructuralDaño estructural es necesario para disipar la es necesario para disipar la

energía del sismoenergía del sismo

(U. Lehigh, Ricles et al. 2002)(U. Lehigh, Ricles et al. 2002)

IntroducciónIntroducción Rehabilitación sísmica de pórticos de acero Rehabilitación sísmica de pórticos de acero

resistentes a momentoresistentes a momento

Conexión Postensada con Elementos de Fricción Conexión Postensada con Elementos de Fricción (CPEF)(CPEF)

Daño estructuralDaño estructural no es necesario no es necesario para disipar para disipar energíaenergía

Sistema desarrollado para edificios nuevos: Sistema desarrollado para edificios nuevos: Universidad Lehigh y Centro ATLSS, PA-USAUniversidad Lehigh y Centro ATLSS, PA-USA

Sistema desarrollado para la rehabilitación sísmica Sistema desarrollado para la rehabilitación sísmica de edificios existentes: ESPOLde edificios existentes: ESPOL

ContenidoContenido

IntroducciónIntroducción ObjetivosObjetivos Conexiones Postensadas con Elementos de Fricción Conexiones Postensadas con Elementos de Fricción

(CPEF)(CPEF) Investigación PreviaInvestigación Previa Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Diseño por DesempeñoDiseño por Desempeño Modelo AnalíticoModelo Analítico Evaluación Sísmica de Edificios ExistentesEvaluación Sísmica de Edificios Existentes ConclusionesConclusiones

ObjetivosObjetivos

Evaluar el desempeño sísmicoEvaluar el desempeño sísmico de pórticos de de pórticos de acero resistentes a momento con CPEF en acero resistentes a momento con CPEF en edificios existentes.edificios existentes.

Comparar el desempeño sísmicoComparar el desempeño sísmico entre entre pórticos pórticos de acero resistentes a momento rehabilitados de acero resistentes a momento rehabilitados con CPEF y conexiones soldadas con CPEF y conexiones soldadas convencionales en edificios existentes.convencionales en edificios existentes.

ContenidoContenido

IntroducciónIntroducción ObjetivosObjetivos Conexiones Postensadas con Elementos de Conexiones Postensadas con Elementos de

Fricción (CPEF)Fricción (CPEF) Investigación PreviaInvestigación Previa Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Modelo AnalíticoModelo Analítico Diseño por DesempeñoDiseño por Desempeño Evaluación Sísmica de Edificios ExistentesEvaluación Sísmica de Edificios Existentes ConclusionesConclusiones

ConexiónConexión Postensada con Postensada con Elementos de FricciónElementos de Fricción (CPEF)(CPEF)DetallesDetalles

Elevación

Placa Placa de Refuerzode Refuerzo

Placa dePlaca deCortanteCortante

AnclajesAnclajes

Torones Torones postensadospostensados

Placa Placa de Fricciónde Fricción

Placa Placa de Latónde Latón Placa ExteriorPlaca Exterior

Placa Placa de Rellenode Relleno

Elementos de FricciónElementos de Fricción

ConexiónConexión Postensada con Postensada con Elementos de FricciónElementos de Fricción (CPEF)(CPEF)

Modelo Analítico SimplificadoModelo Analítico Simplificado

M

r

centro de rotación

rr = rotación relativa = rotación relativa

M = Pd2 + Ffd1

f


ComportamientoComportamiento

M

r

placa con agujerosplaca con agujerosde ranura largade ranura larga

MM



M

r

Descompresión


MM

rigidez inicial similar a una conexión a momento soldada totalmente restringidarigidez inicial similar a una conexión a momento soldada totalmente restringida


MM



M

Descompresión

r

Rot. inminente

rr


MM



M

Descompresión

r

Rot. inminente

Región de abertura

rr


M

Descompresión

r

Rot. Inminente

Región de cierre Región de cierre de aberturade abertura

MM



rr


conexión se auto-centra (no daño)conexión se auto-centra (no daño)

M

Descompresión

r

Rot. IRot. Inminentnminentee

Región de cierre Región de cierre de aberturade abertura

disipación de energíadisipación de energía

MM



Capacidad de disipación de energíaCapacidad de disipación de energía (elementos de fricción) Capacidad de auto-centrarseCapacidad de auto-centrarse (no deriva de entrepiso permanente)Viga, zona de panel y columna se mantienen esencialmente en el rango elásticorango elásticoDuctilidadDuctilidadTecnología de construcción existenteTecnología de construcción existenteRigidez inicial similarRigidez inicial similar a la rigidez de conexiones a la rigidez de conexiones a momento soldadasa momento soldadas


VentajasVentajas

ContenidoContenido

IntroducciónIntroducción ObjetivosObjetivos Conexión Postensada con Elementos de Fricción

(CPEF) Investigación PreviaInvestigación Previa Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Modelo AnalíticoModelo Analítico Diseño por DesempeñoDiseño por Desempeño Evaluación Sísmica de Edificios ExistentesEvaluación Sísmica de Edificios Existentes ConclusionesConclusiones

Investigación PreviaInvestigación PreviaConexión Empernada Rotacional (Conexión Empernada Rotacional (CERARLCERARL))

(U. de Berkeley; Yang y Popov 1995)(U. de Berkeley; Yang y Popov 1995)

Placa de fricciónPlaca de fricción

Superficies de fricciónSuperficies de fricción

Placa exteriorPlaca exterior

Investigación PreviaInvestigación PreviaConexión Empernada Rotacional (Conexión Empernada Rotacional (CERARLCERARL))

(U. de Berkeley; Grigorian y Popov 1992)(U. de Berkeley; Grigorian y Popov 1992)

AceroAcero

Comportamiento erráticoComportamiento errático

Latón Latón

Comportamiento estableComportamiento estable

Investigación PreviaInvestigación Previa Conexión Empernada Rotacional (Conexión Empernada Rotacional (CERARLCERARL))

(U. de Berkeley; Yang y Popov 1995)(U. de Berkeley; Yang y Popov 1995)

Investigación PreviaInvestigación Previa Conexión Empernada Rotacional (Conexión Empernada Rotacional (CERARLCERARL))

ConclusionesConclusiones (U. de Berkeley; Yang y Popov 1995)(U. de Berkeley; Yang y Popov 1995)

Excelente disipación de energíaExcelente disipación de energía Mejor que cualquier otra conexión a momento Mejor que cualquier otra conexión a momento No hay degradación de resistenciaNo hay degradación de resistencia No hay daño en los elementos estructuralesNo hay daño en los elementos estructurales Similares ciclos histeréticos analíticos y Similares ciclos histeréticos analíticos y

experimentalesexperimentales

Investigación PreviaInvestigación PreviaConexiones Postensadas (CPT):Conexiones Postensadas (CPT):

Ensayos ExperimentalesEnsayos Experimentales (U. Lehigh; Garlock 2002)(U. Lehigh; Garlock 2002)

Torones Torones postensadospostensados

ÁngulosÁngulos

Viga: W 36x150 Viga: W 36x150 —— Columna: W 14x398 Columna: W 14x398



Parámetros

Lrp= longitud de la placa de refuerzo

To = fuerza total de postensado inicial

Ns = número de torones

Investigación Previa Investigación Previa Conexiones Postensadas (CPT): Conexiones Postensadas (CPT):

Ensayos Experimentales Ensayos Experimentales ((U. Lehigh; Garlock 2002)U. Lehigh; Garlock 2002)

Capacidad de auto-centrarse (no deriva de Capacidad de auto-centrarse (no deriva de entrepiso permanente)entrepiso permanente)

Investigación Previa Investigación Previa Conexiones Postensadas (CPT): Ventajas Conexiones Postensadas (CPT): Ventajas

(U. Lehigh, Garlock 2002)(U. Lehigh, Garlock 2002)

Investigación PreviaInvestigación PreviaConexiones Postensadas (CPT): ConclusionesConexiones Postensadas (CPT): Conclusiones

(U. Lehigh; Garlock 2002)(U. Lehigh; Garlock 2002)

Adecuada resistencia, rigidez, ductilidad, y Adecuada resistencia, rigidez, ductilidad, y capacidad de auto-centrarsecapacidad de auto-centrarse

Deformación inelástica concentrada en los ángulos. Deformación inelástica concentrada en los ángulos. Fácilmente reemplazablesFácilmente reemplazables

Viga/columna y zona de panel permanecen en el Viga/columna y zona de panel permanecen en el rango elásticorango elástico

No soldadura de campoNo soldadura de campo

Investigación PreviaInvestigación PreviaConexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF)Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF)

(U. Lehigh; Petty 1999)(U. Lehigh; Petty 1999)

Investigación PreviaInvestigación PreviaConexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF)Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF)


Ensayos a nivel de componentes para estudiar las Ensayos a nivel de componentes para estudiar las superficies acero-latón :superficies acero-latón :

Ensayos de Placas Dobles a FricciónEnsayos de Placas Dobles a Fricción

Ensayos de Ángulos Dobles a FricciónEnsayos de Ángulos Dobles a Fricción

Investigación Previa Investigación Previa Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF) Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF)


Para estudiar las Para estudiar las superficies latón-acero superficies latón-acero (similar a elementos (similar a elementos de fricción en las alas de fricción en las alas de las vigas) de las vigas)

Ensayos de Placas Dobles a FricciónEnsayos de Placas Dobles a Fricción

Para estudiar el Para estudiar el comportamiento de comportamiento de ángulos doblesángulos dobles

Investigación Previa Investigación Previa Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF) Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF)


Ensayos de Ángulos Dobles a FricciónEnsayos de Ángulos Dobles a Fricción

Investigación PreviaInvestigación PreviaConexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF): Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF):

Conclusiones Conclusiones (U. Lehigh; Petty 1999)(U. Lehigh; Petty 1999)

Coeficientes de fricción estático y cinético son Coeficientes de fricción estático y cinético son muy similaresmuy similares

Usar un coeficiente de fricción de 0.45Usar un coeficiente de fricción de 0.45 Placas latón-acero producen una fuerza de Placas latón-acero producen una fuerza de

fricción estable fricción estable FFff = 2 = 2N (Teoría de Coulomb)N (Teoría de Coulomb) Ángulos dobles a fricción pueden ser una forma Ángulos dobles a fricción pueden ser una forma

viable de disipar energía en una CPT de aceroviable de disipar energía en una CPT de acero

Investigación PreviaInvestigación Previa Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF) Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF)

para Edificios Nuevos para Edificios Nuevos (U. Lehigh; Rojas 2003)(U. Lehigh; Rojas 2003)

Análisis lateral estático (pushover)Análisis lateral estático (pushover)

Análisis dinámicos con ocho Análisis dinámicos con ocho registros de aceleraciones a registros de aceleraciones a nivel DBE y MCEnivel DBE y MCE

-1.20

-0.90

-0.60

-0.30

0.00

0.30

0.60

0.90

1.20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Conclusiones:Conclusiones:

Desempeño sísmico superior a un pórtico Desempeño sísmico superior a un pórtico resistente a momento con conexiones resistente a momento con conexiones soldadas convencionalessoldadas convencionales

Capacidad auto-centranteCapacidad auto-centrante

Investigación PreviaInvestigación Previa Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF) Conexiones PT con Elementos de Fricción (CPEF)

para Edificios Nuevospara Edificios Nuevos (U. Lehigh; Rojas 2003)(U. Lehigh; Rojas 2003)

ContenidoContenido


(CPEF) Investigación Previa Rehabilitación Sísmica de Edificios ExistentesRehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Modelo AnalíticoModelo Analítico Diseño por DesempeñoDiseño por Desempeño Evaluación Sísmica de Edificios ExistentesEvaluación Sísmica de Edificios Existentes ConclusionesConclusiones

Rehabilitación de Edificios ExistentesRehabilitación de Edificios Existentes ¿Porqué usar CPEF en PARM?¿Porqué usar CPEF en PARM?

Hay miles de edificios con la conexión soldadas a Hay miles de edificios con la conexión soldadas a momentomomento

Daño significativo de acuerdo a la filosofía de Daño significativo de acuerdo a la filosofía de diseño actual ante sismos severos (en especial diseño actual ante sismos severos (en especial MCE).MCE).

Colapso es posible si réplicas severas ocurren en Colapso es posible si réplicas severas ocurren en el edificio dañado. el edificio dañado.

Rehabilitación de Edificios ExistentesRehabilitación de Edificios Existentes PARM-TRPARM-TR

6-pisos : 6 luces @ 30 ft = 180 ft

--- PLANTA ---

4 @ 30' = 120'

13´

13´

13´

13´

13´

15´W14

x426

W14

x398

W14

x311

W36x160

W36x160

W36x150

W30x108

W30x108

W24x76

ELEVACION

Rehabilitación de Edificios ExistentesRehabilitación de Edificios Existentes Proceso ConstructivoProceso Constructivo

Apuntalar VigaApuntalar Viga


Apuntalar VigaApuntalar Viga Remover conexiónRemover conexióny acción compuesta de losay acción compuesta de losa


Placas de refuerzoPlacas de refuerzoy Elementos de Fricción y Elementos de Fricción


Agujeros en almaAgujeros en almade viga de viga


Placa de cortante Placa de cortante


Placa de cortante Placa de cortante Colocar toronesColocar toronespostensadospostensados


Tensar toronesTensar toronespostensadospostensados

Apretar pernosApretar pernosen los elementos deen los elementos de

fricción fricción

Reforzar vigas Reforzar vigas colectoras (de ser colectoras (de ser

necesario)necesario)

Detalle para Detalle para abertura en las abertura en las

conexionesconexiones

ContenidoContenido


(CPEF) Investigación Previa Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Modelo AnalíticoModelo Analítico Diseño por DesempeñoDiseño por Desempeño Evaluación Sísmica de Edificios ExistentesEvaluación Sísmica de Edificios Existentes ConclusionesConclusiones

Modelo Analítico Modelo Analítico DRAIN-2DXDRAIN-2DX

Permite hacer análisis no-lineales estáticos y dinámicos para pórticos bi-dimensionales

• Elemento Fibra• Elemento Armadura• Elemento de Conexión• Elemento de Resorte Rotacional• Elemento Viga-Columna

dviga

Torones PT Elemento Armadura

Modelo Analítico Modelo Analítico Modelo con DRAIN-2DXModelo con DRAIN-2DX

dviga

dcol

Elemento Armadura

Elemento Fibra

Resortes enzona de panel

Elemento Fibra

Torones PT omitidos por claridad

Articulación

Nudo I Nudo J

Segmento

Fibra

Elemento Fibra

Deformación

Compresión

Tensión

E1

E1

E1

yc

yt

y

c

E1y

t

Esfuerzo

Propiedad de Materiales para Fibras de Acero

Deformación

Compresión

Tensión

yc

E1

E1

Esfuerzo

Propiedad de Materiales para Fibras en Contacto con Columna

Modelo AnalíticoModelo AnalíticoModelo con DRAIN-2DXModelo con DRAIN-2DX

Modelo AnalíticoModelo Analítico

Modelo con DRAIN-2DX: AberturaModelo con DRAIN-2DX: Abertura

Def.

comp.

ten.

Esfuerzo

Def.

comp.

ten.

Esfuerzo

Def.

comp.

ten.

Esfuerzo

Elemento Fibra

esfuerzo (B)

B

esfuerzo (A)

A

esfuerzo (C)

C

Modelo AnalíticoModelo Analítico

Pórtico Rehabilitado con CPEFPórtico Rehabilitado con CPEF

Rigidez de Rigidez de sótanosótano

Masas Masas

Interacción entre pórticos Interacción entre pórticos gravitacionales y PARMgravitacionales y PARM

ContenidoContenido

IntroducciónIntroducción ObjetivosObjetivos Conexión Postensada con Elementos de Fricción Conexión Postensada con Elementos de Fricción


Diseño por DesempeñoDiseño por Desempeño ObjetivosObjetivos

M

r

Descompresión

Pa

nde

o lo

cal d

e v

iga

,F

lue

nci

a d

e to

rone

s o

Fa

lla d

e e

lem

ent

os

de

fric

ció

n

Rot. Inminente

M

r

X

Niveles de Des. Sísmico:Niveles de Des. Sísmico: (OI) Ocupación inmediata (PC) Prevención del colapso

(OI) (PC)

Niveles Sísmicos:Niveles Sísmicos: (DBE) Sismo de Diseño (MCE) Sismo Considerado Máximo r,MCEr,DBE

ContenidoContenido



Evaluación Sísmica de Pórtico RehabilitadoEvaluación Sísmica de Pórtico Rehabilitado

Modelo analítico DRAIN-2DX de pórtico rehabilitado.Modelo analítico DRAIN-2DX de pórtico rehabilitado.

Modelo similar al caso de edificios nuevos con CPEF.Modelo similar al caso de edificios nuevos con CPEF.

CPEF diseñadas de acuerdo al procedimiento de diseño CPEF diseñadas de acuerdo al procedimiento de diseño para edificios nuevos.para edificios nuevos.

Análisis lateral estático (pushover)Análisis lateral estático (pushover)

Análisis dinámicos con ocho registros de Análisis dinámicos con ocho registros de aceleraciones a nivel DBE y MCE.aceleraciones a nivel DBE y MCE.

-1.20

-0.90

-0.60

-0.30

0.00

0.30

0.60

0.90

1.20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Evaluación Sísmica de Pórtico RehabilitadoEvaluación Sísmica de Pórtico RehabilitadoResultados Estáticos LateralesResultados Estáticos Laterales

Evaluación Sísmica de Pórtico RehabilitadoEvaluación Sísmica de Pórtico Rehabilitado Desempeño Sísmico: Resultados DinámicosDesempeño Sísmico: Resultados Dinámicos

Rehabilitado:Rehabilitado:media + media +

TR:TR:mediamedia

media + media + mediamedia

LeyendaLeyenda

DBEDBE MCEMCE


Rehabilitado:Rehabilitado:media + media +

TR:TR:mediamedia

media + media + mediamedia

LeyendaLeyenda

DBEDBE MCEMCE

0

1

2

3

4

5

6

0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%

Deriva Residual de Entrepiso

Niv

el d

e P

iso

0

1

2

3

4

5

6

0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%

Deriva Residual de EntrepisoN

ivel

de

Pis

o


(Registro Canoga; Northridge 1994)(Registro Canoga; Northridge 1994)

DBEDBE MCEMCE

PARM-TRPARM-TR PARM-TR RehabilitadoPARM-TR Rehabilitado

LeyendaLeyenda

0

1

2

3

4

5

6

-400 -300 -200 -100 0 100

Desplazamiento Residual (mm)

Niv

el

de

Pis

o

0

1

2

3

4

5

6

-400 -300 -200 -100 0 100

Desplazamiento Residual (mm)N

ive

l d

e P

iso

Evaluación Sísmica de Pórtico RehabilitadoEvaluación Sísmica de Pórtico RehabilitadoDesempeño Sísmico: Resultados DinámicosDesempeño Sísmico: Resultados Dinámicos

(Registro Canoga; Northridge 1994)(Registro Canoga; Northridge 1994)

-1000

-750

-500

-250

0

250

500

750

1000

0 5 10 15 20 25

Tiempo (seg.)

De

sp

. de

últ

imo

pis

o (

mm

)

-1000

-750

-500

-250

0

250

500

750

1000

0 5 10 15 20 25

Tiempo (seg.)

Des

p. d

e ú

ltim

o p

iso

(mm

)

DBEDBE MCEMCE

PARM-TRPARM-TR PARM-TR RehabilitadoPARM-TR Rehabilitado

LeyendaLeyenda

ContenidoContenido


(CPEF)(CPEF) Investigación PreviaInvestigación Previa Diseño por DesempeñoDiseño por Desempeño Modelo AnalíticoModelo Analítico Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Rehabilitación Sísmica de Edificios Existentes Evaluación Sísmica de Edificios ExistentesEvaluación Sísmica de Edificios Existentes ConclusionesConclusiones

ConclusionesConclusiones

Una CPEF es una alternativa prometedora para edificios Una CPEF es una alternativa prometedora para edificios nuevos y existentes con PARM nuevos y existentes con PARM

El modelo analítico desarrollado predice con gran exactitud El modelo analítico desarrollado predice con gran exactitud el comportamiento de la conexión sometida a carga cíclica.el comportamiento de la conexión sometida a carga cíclica.

Prácticamente no existe daño en los elementos Prácticamente no existe daño en los elementos estructurales a niveles de sismos DBE y MCE.estructurales a niveles de sismos DBE y MCE.

El desempeño sísmico de un PARM con CPEF es El desempeño sísmico de un PARM con CPEF es satisfactorio en términos de resistencia, disipación de satisfactorio en términos de resistencia, disipación de energía, deformación y capacidad de auto-centrarse.energía, deformación y capacidad de auto-centrarse.

AgradecimientosAgradecimientos

Dr. Pedro Rojas C. – Director de Tesis de GradoDr. Pedro Rojas C. – Director de Tesis de Grado

Dr. James Ricles y Dr. Richard Sause por la Dr. James Ricles y Dr. Richard Sause por la revisión y opiniones relacionadas en esta revisión y opiniones relacionadas en esta investigacióninvestigación

Escuela Superior Politécnica del Litoral, Escuela Superior Politécnica del Litoral, ESPOLESPOL

GraciasGracias

Conexión Soldada a MomentoConexión Soldada a Momento

E70-T4, typ.E70-T4, typ.

agujero de accesoagujero de accesopara la soldadurapara la soldadura

barra de respladobarra de resplado

placa de placa de cortantecortante

zona de panelzona de panel

placa de continuidadplaca de continuidad

Conexión SimpleConexión Simple

Ángulo de AsientoÁngulo de Asiento

ÁnguloÁnguloPlaca de CortantePlaca de Cortante

MM

θθ

Totalmente Restringida (TR) – Rígidas

Parcialmente Restringida (PR) – Semirígidas

Parcialmente Restringida (PR) – Simples

Tipos de ConexionesTipos de Conexiones

Conexión Pre-NorthridgeConexión Pre-Northridge¿¿Dúctil?Dúctil?

M

p

dúctildúctilfrágilfrágil

Mp p 0.03 rad(diseño sísmico)

Conexión empernada rotacionalConexión empernada rotacionalSuperficies de FricciónSuperficies de Fricción

(U. de Berkeley; Grigorian y Popov 1992)(U. de Berkeley; Grigorian y Popov 1992)

PP

P/2P/2

P/2P/2

Ala de vigaAla de viga

Placa Placa

Placa de fricciónPlaca de fricción(agujeros alargados)(agujeros alargados)

Superficies Superficies de fricciónde fricción

InvestigaciónInvestigación PreviaPreviaEnsayoEnsayo Experimental en Experimental en ConexionesConexiones Postensadas Postensadas


3.96 m.

9.00 m.

W36x150 (Fy= 50)

W14x398 (Fy= 50)

Torones PT

Investigación PreviaInvestigación Previa Conexiones Postensadas (CPT) Conexiones Postensadas (CPT)

(U. Lehigh, Garlock 2002(U. Lehigh, Garlock 2002))

Planta (PARM en rojo) Elevación

Pórtico Resistente a Momento PARM-TRPórtico Resistente a Momento PARM-TR

20s – 18 W 20s – 18 W

20 =20 = Número de ToronesNúmero de Torones18 =18 = Fuerza de Postensado Inicial por TorónFuerza de Postensado Inicial por Torón

W =W = Ángulos soldados a las vigasÁngulos soldados a las vigas

NOMENCLATURANOMENCLATURANOMENCLATURANOMENCLATURA

Modelo AnalíticoModelo Analítico Verificación de Modelo Analítico de Cruciforme (CPT)Verificación de Modelo Analítico de Cruciforme (CPT)


-300

-200

-100

0

100

200

300

-7 -5 -3 -1 1 3 5 7

in

H (

Kip

s)

Análisis simplificadoDRAIN-2DX

EnsayoExperimental

H

Investigaciones PreviasInvestigaciones PreviasCPEF (Petty 1999)CPEF (Petty 1999)

Investigaciones PreviasInvestigaciones PreviasCPEF (Petty 1999)CPEF (Petty 1999)

Conclusiones:Conclusiones: Fuerza de fricción Fuerza de fricción

estableestable FFff = 2 = 2N (Coulomb)N (Coulomb) Doble ángulo a Doble ángulo a

fricción es una forma fricción es una forma viable para disipar viable para disipar energía en energía en conexiones conexiones postensadas de postensadas de acero.acero.

Sismo de Diseño(DBE)

Descompresión Abertura

Inminente

Sismo ConsideradoMáximo(MCE)

Torones permanecen elásticos

No falla de elementos de fricción

Se mantiene la capacidad auto-centrante

Vigas, columnas, zonas de panel permanecen elásticas

Edificio listo para su reocupación

Deriva residual pequeña Previene el colapso Vigas, zonas de panel

y/o columnas en el rango inelástico

Puede ser seguro para su reocupación

Desempeño RequeridoCPEF (local) Pórtico (Global)

Nivel de Sismo

Diseño por DesempeñoDiseño por Desempeño Objetivos de DiseñoObjetivos de Diseño

La desviación estándar es la medida de la dispersión de los valores respecto a la media.

Evaluación del Desempeño SísmicoEvaluación del Desempeño SísmicoDBE – Espectro de RespuestaDBE – Espectro de Respuesta

0

1

2

3

4

5

6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Period, T (sec)

Sa (

g)

Chi-ChiBoluGilroyCanogaTarzanaArtificialKobeMiyagiIBC 2000

T 1 (

PF

DC

)

T 2 (

PF

DC

)

T 2 (

FR

)

T 1 (

FR

)

MCE = DBE*1.5MCE = DBE*1.5

Período, T (seg)Período, T (seg)

T1

(RE

HA

BIL

ITA

DO

)

T1

(T

R)

T1

(TR

)

T2

(RE

HA

BIL

ITA

DO

)

T2 (T

R)

Rehabilitación de Edificios ExistentesRehabilitación de Edificios Existentes PARM-TRPARM-TR

4 @ 9.15 m = 36.6 m

3.96 m

3.96 m

3.96 m

3.96 m

3.96 m

4.57 mW14

x42

6W

14x3

98

W14

x31

1

W36x160

W36x160

W36x150

W30x108

W30x108

W24x76

ELEVACION

3170-556

3170-556

2894-503

1940-454

1940-454

1313-343

TToo - F - Ff f (KN)(KN)

32

32

30

24

18

NNss

24

VigasVigas

406 – 30

406 – 30

406 – 25

406 – 25

406 – 25

406 – 20

P. RefuerzoP. Refuerzo L – t (mm)L – t (mm)

IntroducciónIntroducciónEdificios de aceroEdificios de acero

Falla en las uniones Falla en las uniones (FEMA 352)(FEMA 352)


Falla en las columnas Falla en las columnas (FEMA 352)(FEMA 352)


Falla en las uniones Falla en las uniones (EERI, CD-98-1)(EERI, CD-98-1)

Procedimiento de DiseñoProcedimiento de Diseño

1.1. Determinación de Fuerzas Laterales EquivalentesDeterminación de Fuerzas Laterales Equivalentes2.2. Suposiciones Iniciales RecomendadasSuposiciones Iniciales Recomendadas3.3. Selección de Secciones de Vigas y ColumnasSelección de Secciones de Vigas y Columnas4.4. Realizar Análisis EstáticoRealizar Análisis Estático5.5. Diseño de vigas colectorasDiseño de vigas colectoras6.6. Estimación de la Demanda EstructuralEstimación de la Demanda Estructural7.7. Determinación de la Resistencia Mínima de la ConexiónDeterminación de la Resistencia Mínima de la Conexión8.8. Diseño de la Placa de RefuerzoDiseño de la Placa de Refuerzo9.9. Diseño de la Zona de PanelDiseño de la Zona de Panel10.10. Realizar Análisis No-linealesRealizar Análisis No-lineales

presentada por: martha caballero vinueza

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