Estado Del Arte Y Terremoto De Ecuador Usil 2018.pdf

Estado del arte de la Ingeniería Sismorresistente - Terremoto de Ecuador 2016 -

José Velásquez Vargas Maestría en Ing. Sismorresistente (Rose School, Italia)

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Contenido Peligro sísmico

Terremoto de Ecuador

La Ingeniería Sismorresistente Conclusiones

¿Porqué el Diseño Sismorresistente?

1908 - Messina

¿Porqué el Diseño Sismorresistente?

Terremoto de Pisco (15/08/2007)

Terremoto de Haití (12/01/2010)

Terremoto de Chile (27/02/2010)

Terremoto de Japón (11/03/2011)

Fuente: Informe de terremotos ocurridos en el mundo - Colegio de Ingenieros del Perú

SISMICIDAD GL0BAL Sismicidad global entre 1975-1999 con terremotos de magnitude mayor a Mw5.5

95% de la energía liberada por terremotos se originan en regiones estrechas alrededor de la Tierra: estas zona marcan los bordes de las placas tectónicas

¿Porqué el Diseño Sismorresistente? Los sismos peruanos son frecuentes y devastadores

Tacna 2001

Pisco 2007

Terremoto de Ecuador 2016

Mapa de intensidades

Edificio 01 - Palacio de Justicia de Portoviejo – Antes del sismo

Fuente: Google Earth

Después del sismo

Falla en tabiques pobremente confinados

Tabiques muy mal arriostrados

Falla en elementos no-estructurales debido a los grandes desplazamientos

Tabiques colapsados por falta de arriostre

Edificio 02 – Edificio SRI (Servicio de Rentas Internas) Antes del sismo

Fuente: Google Earth

Falla por tracción diagonal en muros de albañilería

Colapso masivo de elementos no estructurales

Edificio 03 - Clinica San Antonio – Antes del sismo

Fuente: Google Earth

Después del sismo

Falla por piso blando

La poca rigidez lateral provocó el colapso

Edificio 04 – Centro Comercial Olmedo – Antes del sismo

Fuente: Google Earth

Después del sismo

Edificio 05 – Edificio de Agencia Mutualista Pichincha Falla Por Piso Blando

Fuente:Google Earth

Fallas generales

Edificaciones con colapso parcial, principalmente por falla en sus columnas

Falla por corte en muros de albañilería

Tabiques mal confinados

Hotel Las Gaviotas – Antes del sismo

Fuente: Google Earth

Baja rigidez lateral y ausencia de junta de separación

Falla por licuefacción del suelo

Corrosión en el acero debido al material fino pobre y estribo mal confinado

Falla por corte diagonal en muros de albañilería

Falla por columna corta y pandeo del acero longitudinal por falta de estribaje

Fallas por grandes desplazamientos

Puente aislado de la Bahía de Caráquez con buen comportamiento

Estado de los pilares y tablero en general

Sistema de protección sísmica y estado de la cimentación.

En Pedernales las edificaciones colapsaron en un 90%

Tabiques mal confinados

Colapso total de columnas

Tabiquería mal confinada

Norma sísmica ecuatoriana

Norma sísmica ecuatoriana

La realidad en nuestro país

?

Construcción informal

Villa El Salvador (+ de 300 000 Hab.)

Viviendas encuestadas Se encontraron muchos problemas …

Viviendas sin junta sísmica

Irregularidad en elevación

Viviendas encuestadas

Sismo

Aceleración

El problema estructural más importante es la inadecuada distribución de los muros resistentes

Tiempo (s )

Estimación del riesgo sísmico Resultados para la costa del Perú Riesgo sísmico

83% 17% 0%

86% 14% 0%

Viviendas de adobe En el Perú hemos construido con tierra por cientos de años

Antes

Huaca de la Luna

Chan Chan

Viviendas de adobe Estamos buscando materiales industriales baratos para proyectos masivos de reconstrucción

Malla plástica

Viviendas de adobe

Módulo de adobe sin refuerzo

Viviendas de adobe

Módulo con sobrecimiento aislante (shicras)

Viviendas de adobe

Comparación de señales sísmicas de aceleración entre la aceleración del sismo y la aceleración del módulo Comparación de aceleraciones - FASE 1 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5

0

5

10

15

Tiempo (s)

20

Módulo con sobrecimiento aislante (shicras)

25

30

Filosofía actual de diseño Los códigos de diseño sísmico se basan en la protección de la vida aceptando daño estructural y evitando el colapso.

Los códigos dan más énfasis al desempeño estructural que al desemepeño global del edificio (daños noestructurales)

Filosofía actual de diseño (DBF)

Diseño basado en desplazamientos (DBD)

MECANISMOS DE COLAPSO

Inaceptable

Aceptable

Deseable

Rótulas plásticas deben estar en los extremos de vigas y en la base de las columnas.

Ensayos a escala natural Verificar el desempeño sísmico de un edificio de concreto armado diseñado con DBD para fuerzas laterales 50% menores a las exigidas por el código de diseño de los EE.UU.

CONCURSO PARA PREDECIR LA RESPUESTA 3 Categorías de equipos – Equipo ganador $ 2500 1. Estudiantes de pregrado 2. Investigadores/Académicos 3. Ingenieros Diseñadores Objetivos Predecir las respuestas para 4 niveles de sismos. Estimar desplazamientos, derivas, cortantes, momentos y aceleraciones.

Concursantes / Programas de cómputo 21 total equipos/ 8 países Pregrado – 2 equipos / 2 países Países – Italia y EE.UU. Programas – Etabs y SeismoStruct Investigadores/Académicos – 11 equipos / 8 países Países – Canadá, Francia, Italia, México, Nueva Zelandia, Slovenia, Taiwan, EE.UU. Programas : Abaqus, Canny, Column, Fedeas Lab, Narc2004, OpenSees, Ruaumoko, Sap 2000 Ingenieros Diseñadores – 8 equipos / 2 países Países– Nueva Zelandia y EE.UU. Programas : Adina, ANSR-II, Cálculos a mano, OpenSees, PC-ANSR, Ram Perform 3-D

Enfoque probabilístico de la respuesta sísmica

Sismo Leve PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

Funciones de vulnerabilidad

Sismo Severo PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

Curvas de Fragilidad Metodología para obtener Curvas de Fragilidad Estados de daño

Acelerogramas sintéticos

Parámetros Estructurales

VBASE 0,3∆P

0,3∆P

0,2∆P 0,2∆P Aceleración

∆FE

SP-1

SP-2

SP-3

SP-4

Tiempo (s)

SP-5

∆AZOTEA

Simulación Montecarlo

Análisis Dinámico no lineal Distribución de probabilidad de daño

Curvas de Fragilidad PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

Curvas de Fragilidad Aplicación III.II. Simulación Montecarlo

780a

780n

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

Costos de reparación Cálculo de los costos de reposición de estructuras 7%

Sin daño Leve

48%

ED

Prob.

FD

Prob x FD

Sin Daño

0%

0%

0%

Leve

7%

5%

0,35%

Moderado

48%

20%

9,6%

Severo

32%

65%

20,8%

Colapso

13%

100%

13%

Moderado Severo

32%

Colapso

13%

0,4g

Factor de Daño Medio (FDM):

43,75%

Costo de Reposición = US$250/m2 Costo de Reparación = FDM x Área Construida x Costo de Reposición Costo de Reparación = 43,75% x 450m2 x US$250/m2 = PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

US$ 49219

Resumen Conclusiones La metodología permite estimar costos de reparación de manera razonable. Puede aplicarse a gran escala para grupos de edificios. Se puede evaluar el desempeño de sistemas de refuerzo en forma probabilística.

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

La Ingeniería Estructural es El arte de usar materiales… que tienen propiedades que solo pueden ser estimadas

para construir estructuras reales… que solo pueden ser analizadas aproximadamente

para resistir fuerzas… que no son conocidas con precisión

de tal manera que nuestra responsabilidad con respecto a la seguridad pública sea satisfecha. Fuente: Adaptado de un autor anónimo

Un agradecimiento especial a CERESIS y a la PUCP

E-mail: [email protected]