Diseño Sísmico Basado en Desempeño Tendencias actuales y experiencia Chilena
René Lagos C.
- Ingeniero Civil C.E.O. Rene Lagos Engineers
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Filosofía de Diseño Sísmico
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Filosofía de Diseño Sísmico Lograr estructuras que: a) resistan sin daños movimientos sísmicos de intensidad moderada;
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Filosofía de Diseño Sísmico Lograr estructuras que: a) resistan sin daños movimientos sísmicos de intensidad moderada; b) limiten los daños en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad;
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Filosofía de Diseño Sísmico Lograr estructuras que: a) resistan sin daños movimientos sísmicos de intensidad moderada; b) limiten los daños en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad; c) aunque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de intensidad excepcionalmente severa.
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Filosofía de Diseño Sísmico Lograr estructuras que: a) resistan sin daños movimientos sísmicos de intensidad moderada; b) limiten los daños en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad; c) aunque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de intensidad excepcionalmente severa. - Se mencionan tres niveles de intensidad de movimiento sísmico, pero las normas no los definen en forma explícita.
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Filosofía de Diseño Sísmico Lograr estructuras que: a) resistan sin daños movimientos sísmicos de intensidad moderada; b) limiten los daños en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad; c) aunque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de intensidad excepcionalmente severa. - Se mencionan tres niveles de intensidad de movimiento sísmico, pero las normas no los definen en forma explícita. - Se definen como objetivo tres niveles de desempeño pero no se exige su verificación explícita. renelagos engineers
Filosofía de Diseño Sísmico Lograr estructuras que: a) resistan sin daños movimientos sísmicos de intensidad moderada; b) limiten los daños en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad; c) aunque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de intensidad excepcionalmente severa. - Los procedimientos definidos en las normas tradicionales intentan satisfacer implícitamente y simultáneamente los tres objetivos de desempeño, estableciendo reglas prescriptivas para un solo nivel de solicitación sísmica. renelagos engineers
Filosofía de Diseño Sísmico Vision 2000 (SEAOC 1995): Conceptos para el Diseño por Desempeño (PBD) Niveles Sísmicos para Diseño y Verificación
Objetivos de Desempeño
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Filosofía de Diseño Sísmico Niveles de desempeño Como se produce daño?:
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Filosofía de Diseño Sísmico Niveles de desempeño Como se produce daño?: a) Daño Estructural: Depende de εc y εs
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Filosofía de Diseño Sísmico Niveles de desempeño Como se produce daño?: a) Daño Estructural: Depende de εc y εs b) Daño en componentes No-Estructurales: δi / hi
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Filosofía de Diseño Sísmico Niveles de desempeño Como se produce daño?: a) Daño Estructural: Depende de εc y εs b) Daño en componentes No-Estructurales: δi / hi c) Daño en Contenidos: Depende de la aceleración horizontal en cada piso.
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SEAOC – VISION 2000 Objetivos de Desempeño Niveles de Sacudida Sísmica
(Vision 2000)
Desempeño de la Edificación Plenamente Operativo
Operativo
0.002
0.005
Seguridad de Vida
Colapso Inminente
0.015
0.025
Frecuente (PR = 43 años) 50% in 30 años Ocasional (PR = 72 años) 50% in 50 años
Severa (PR = 475 años) 10% in 50 años
Muy Severa (PR = 970 años) 10% in 100 años
d/H objetivo:
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SEAOC – VISION 2000 Objetivos de Desempeño
50% in 30 años
Nivel de Demanda NCh433 Sa/R*
Ocasional (PR = 72 años) 50% in 50 años
1.4 Sa/R*
Severa (PR = 475 años) 10% in 50 años
Sa
(Vision 2000)
Niveles de Sacudida Sísmica
Desempeño de la Edificación Plenamente Operativo
Operativo
Seguridad de Vida
Colapso Inminente
Frecuente (PR = 43 años)
Muy Severa (PR = 970 años) 10% in 100 años
d/H objetivo:
1.2 Sa 0.002
0.005
0.015
0.025
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Ejemplos de Normas Sísmicas de Performance-based Design
Los Angeles Tall Buildings Structural Design Council (LATBSDC)
Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER)
Council on Tall Buildings And Urban Habitat (CTBUH)
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Performance-based Design Propósito El diseño por desempeño propone un procedimiento alternativo a los procedimientos prescriptivos para el diseño sísmico de edificios contenido en las normas tradicionales.
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Performance-based Design Propósito El diseño por desempeño propone un procedimiento alternativo a los procedimientos prescriptivos para el diseño sísmico de edificios contenido en las normas tradicionales. a) Procedimientos: Se debe demostrar por medio del análisis, o una combinación de ensayos y análisis, que los componentes estructurales y no-estructurales y sus conexiones, tendrán un comportamiento confiable no menor que el esperado para los elementos que hayan sido diseñados de acuerdo a las normas tradicionales.
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Performance-based Design Propósito El diseño por desempeño propone un procedimiento alternativo a los procedimientos prescriptivos para el diseño sísmico de edificios contenido en las normas tradicionales. a) Procedimientos: Se debe demostrar por medio del análisis, o una combinación de ensayos y análisis, que los componentes estructurales y no-estructurales y sus conexiones, tendrán un comportamiento confiable no menor que el esperado para los elementos que hayan sido diseñados de acuerdo a las normas tradicionales. b) Análisis: Se deberá emplear métodos racionales basados en principios de la mecánica, debiendo incluir todas las fuentes que provean deformabilidad y resistencia. Todo supuesto sobre rigidez, resistencia, amortiguamiento u otras propiedades de componentes y conexiones que se incorporen en el análisis deben estar basados en datos probados o estándares de referencia.
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Performance-based Design Generalidades El análisis y diseño del edificio debe ser hecho en tres etapas con la intención de dotarlo con las siguientes características:
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Performance-based Design Generalidades El análisis y diseño del edificio debe ser hecho en tres etapas con la intención de dotarlo con las siguientes características: 1. Un comportamiento inelástico bien definido, donde las no linealidades y los elementos que las experimenten estén claramente definidos. Al mismo tiempo donde los demás elementos queden diseñados con mayor resistencia que la demanda impuesta por los elementos diseñados para experimentar comportamiento no-lineal. (Diseño por Capacidad)
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Performance-based Design Generalidades El análisis y diseño del edificio debe ser hecho en tres etapas con la intención de dotarlo con las siguientes características: 1. Un comportamiento inelástico bien definido, donde las no linealidades y los elementos que las experimenten estén claramente definidos. Al mismo tiempo donde los demás elementos queden diseñados con mayor resistencia que la demanda impuesta por los elementos diseñados para experimentar comportamiento no-lineal. (Diseño por Capacidad) 2. Que los sistemas y componentes estructurales y noestructurales permanezcan funcionales durante un sismo frecuente o de servicio (50% en 30 años) renelagos engineers
Performance-based Design Generalidades El análisis y diseño del edificio debe ser hecho en tres etapas con la intención de dotarlo con las siguientes características: 1. Un comportamiento inelástico bien definido, donde las no linealidades y los elementos que las experimenten estén claramente definidos. Al mismo tiempo donde los demás elementos queden diseñados con mayor resistencia que la demanda impuesta por los elementos diseñados para experimentar comportamiento no-lineal. (Diseño por Capacidad) 2. Que los sistemas y componentes estructurales y noestructurales permanezcan funcionales durante un sismo frecuente o de servicio (50% en 30 años) 3. Que el edificio tenga baja probabilidad de colapso durante un evento sísmico extremadamente raro (2% en 50 años) renelagos engineers
Performance-based Design Calificaciones requeridas al Equipo de Diseño La implementación adecuada de estos procedimientos requiere alta especialización en ingeniería estructural y sísmica además de:
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Performance-based Design Calificaciones requeridas al Equipo de Diseño La implementación adecuada de estos procedimientos requiere alta especialización en ingeniería estructural y sísmica además de: a) Evaluación de riesgo sísmico, selección y escalamiento de registros sísmicos de movimiento fuerte.
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Performance-based Design Calificaciones requeridas al Equipo de Diseño La implementación adecuada de estos procedimientos requiere alta especialización en ingeniería estructural y sísmica además de: a) Evaluación de riesgo sísmico, selección y escalamiento de registros sísmicos de movimiento fuerte. b) Comportamiento no lineal de estructuras y sistemas de fundación, incluyendo competencias en modelación con herramientas de software adecuadas.
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Performance-based Design Calificaciones requeridas al Equipo de Diseño La implementación adecuada de estos procedimientos requiere alta especialización en ingeniería estructural y sísmica además de: a) Evaluación de riesgo sísmico, selección y escalamiento de registros sísmicos de movimiento fuerte. b) Comportamiento no lineal de estructuras y sistemas de fundación, incluyendo competencias en modelación con herramientas de software adecuadas. c) Principios de diseño por capacidad.
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Performance-based Design Calificaciones requeridas al Equipo de Diseño La implementación adecuada de estos procedimientos requiere alta especialización en ingeniería estructural y sísmica además de: a) Evaluación de riesgo sísmico, selección y escalamiento de registros sísmicos de movimiento fuerte. b) Comportamiento no lineal de estructuras y sistemas de fundación, incluyendo competencias en modelación con herramientas de software adecuadas. c) Principios de diseño por capacidad. d) Detallamiento de elementos para resistir demandas inelásticas, con evaluación de su resistencia, deformación y deterioro bajo cargas cíclicas inelásticas. renelagos engineers
Performance-based Design Metodología Los procedimientos están basados en los principios de Diseño por Capacidad, seguidos de una serie de evaluaciones del nivel de Desempeño del edificio frente a determinados eventos sísmicos.
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Performance-based Design Metodología Los procedimientos están basados en los principios de Diseño por Capacidad, seguidos de una serie de evaluaciones del nivel de Desempeño del edificio frente a determinados eventos sísmicos. a) Aplicando principios de Diseño por Capacidad, se diseña la estructura para que posea un adecuado mecanismo de fluencia dúctil, cuando esta experimente deformaciones laterales no lineales. Se podrá usar análisis lineal para determinar la resistencia inicial de la estructura.
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Performance-based Design Metodología Los procedimientos están basados en los principios de Diseño por Capacidad, seguidos de una serie de evaluaciones del nivel de Desempeño del edificio frente a determinados eventos sísmicos. a) Aplicando principios de Diseño por Capacidad, se diseña la estructura para que posea un adecuado mecanismo de fluencia dúctil, cuando esta experimente deformaciones laterales no lineales. Se podrá usar análisis lineal para determinar la resistencia inicial de la estructura. b) Deberá verificarse que la estructura presente un comportamiento adecuado usando dos intensidades de movimiento sísmico: 1. Sismo Frecuente: Desempeño Plenamente Operativo 2. Sismo Extremadamente Raro: Baja Probabilidad de Colapso.
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Performance-based Design Metodología 1.- Estado de servicio o desempeño Plenamente Operativo en Sismos Frecuentes
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Performance-based Design Metodología 1.- Estado de servicio o desempeño Plenamente Operativo en Sismos Frecuentes a) En general se considera un sismo con 50% de probabilidad de excedencia en 30 años (43 años de período de retorno).
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Performance-based Design Metodología 1.- Estado de servicio o desempeño Plenamente Operativo en Sismos Frecuentes a) En general se considera un sismo con 50% de probabilidad de excedencia en 30 años (43 años de período de retorno). b) Esta evaluación puede hacerse mediante análisis lineal de un modelo tridimensional, con amortiguamiento de 2,5% del AC.
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Performance-based Design Metodología 1.- Estado de servicio o desempeño Plenamente Operativo en Sismos Frecuentes a) En general se considera un sismo con 50% de probabilidad de excedencia en 30 años (43 años de período de retorno). b) Esta evaluación puede hacerse mediante análisis lineal de un modelo tridimensional, con amortiguamiento de 2,5% del AC. c) El propósito de esta evaluación es verificar que los elementos estructurales y no estructurales mantengan su funcionalidad general durante y después del evento. Para estos efectos dichos elementos deben permanecer esencialmente elásticos.
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Performance-based Design Metodología 1.- Estado de servicio o desempeño Plenamente Operativo en Sismos Frecuentes a) En general se considera un sismo con 50% de probabilidad de excedencia en 30 años (43 años de período de retorno). b) Esta evaluación puede hacerse mediante análisis lineal de un modelo tridimensional, con amortiguamiento de 2,5% del AC. c) El propósito de esta evaluación es verificar que los elementos estructurales y no estructurales mantengan su funcionalidad general durante y después del evento. Para estos efectos dichos elementos deben permanecer esencialmente elásticos. d) Se asume un comportamiento satisfactorio si la demanda de solicitaciones no excede la resistencia de cada elemento. renelagos engineers
Performance-based Design Metodología 1.- Estado de servicio o desempeño Plenamente Operativo en Sismos Frecuentes Evaluación de Funcionalidad para el Terremoto de Servicio Criterio de aceptación: - El desplazamiento relativo de entrepiso no debe exceder 0.5% de la altura de piso en todos los pisos.
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Performance-based Design Metodología 2.- Baja probabilidad de colapso frente a sismos Extremadamente Raros.
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Performance-based Design Metodología 2.- Baja probabilidad de colapso frente a sismos Extremadamente Raros. a) Se considera un sismo extremadamente raro cuando tiene un 2% de probabilidad de excedencia en 50 años (2.475 años de período de retorno) con un tope determinístico. Este terremoto se denomina Terremoto Máximo Considerado (MCE) según ASCE 7-05 luego adoptado en 2009 por el IBC.
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Performance-based Design Metodología 2.- Baja probabilidad de colapso frente a sismos Extremadamente Raros. a) Se considera un sismo extremadamente raro cuando tiene un 2% de probabilidad de excedencia en 50 años (2.475 años de período de retorno) con un tope determinístico. Este terremoto se denomina Terremoto Máximo Considerado (MCE) según ASCE 7-05 luego adoptado en 2009 por el IBC. b) El propósito de esta evaluación es demostrar la baja probabilidad de colapso de la estructura bajo este tipo de sismos.
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Performance-based Design Metodología 2.- Baja probabilidad de colapso frente a sismos Extremadamente Raros. a) Se considera un sismo extremadamente raro cuando tiene un 2% de probabilidad de excedencia en 50 años (2.475 años de período de retorno) con un tope determinístico. Este terremoto se denomina Terremoto Máximo Considerado (MCE) según ASCE 7-05 luego adoptado en 2009 por el IBC. b) El propósito de esta evaluación es demostrar la baja probabilidad de colapso de la estructura bajo este tipo de sismos. c) Esta evaluación debe hacerse usando análisis dinámicos nolineales de modelos tridimensionales.
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Performance-based Design Metodología 2.- Baja probabilidad de colapso frente a sismos Extremadamente Raros. a) Se considera un sismo extremadamente raro cuando tiene un 2% de probabilidad de excedencia en 50 años (2.475 años de período de retorno) con un tope determinístico. Este terremoto se denomina Terremoto Máximo Considerado (MCE) según ASCE 7-05 luego adoptado en 2009 por el IBC. b) El propósito de esta evaluación es demostrar la baja probabilidad de colapso de la estructura bajo este tipo de sismos. c) Esta evaluación debe hacerse usando análisis dinámicos nolineales de modelos tridimensionales. d) La evaluación de la demanda debe incluir a todos los elementos estructurales sísmorresistentes y de cargas verticales, así como las conexiones de los E.N.E.
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Performance-based Design Metodología 2.- Baja probabilidad de colapso frente a sismos Extremadamente Raros. Evaluación de la Prevención de Colapso para el Terremoto Máximo Considerado (MCE) Criterio de aceptación
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Performance-based Design Metodología 2.- Baja probabilidad de colapso frente a sismos Extremadamente Raros. Evaluación de la Prevención de Colapso para el Terremoto Máximo Considerado (MCE) Criterio de aceptación Acciones controladas por Fuerzas: 1.5 Fdemanda ≤ Φ Fnominal con Φ= 1.0
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Performance-based Design Metodología 2.- Baja probabilidad de colapso frente a sismos Extremadamente Raros. Evaluación de la Prevención de Colapso para el Terremoto Máximo Considerado (MCE) Criterio de aceptación Acciones controladas por Fuerzas: 1.5 Fdemanda ≤ Φ Fnominal con Φ= 1.0 Acciones controladas por Desplazamientos: Comportamiento Global Transiente Drift promedio ≤ 0.030 Drift máximo ≤ 0.045 Comportamiento Global Residual Drift promedio ≤ 0.010 Drift máximo ≤ 0.015 renelagos engineers
Performance-based Design Metodología 2.- Baja probabilidad de colapso frente a sismos Extremadamente Raros. Evaluación de la Prevención de Colapso para el Terremoto Máximo Considerado (MCE) Criterio de aceptación Acciones controladas por Fuerzas: 1.5 Fdemanda ≤ Φ Fnominal con Φ= 1.0 Acciones controladas por Desplazamientos: Comportamiento Global Transiente Drift promedio ≤ 0.030 Drift máximo ≤ 0.045 Comportamiento Global Residual Drift promedio ≤ 0.010 Drift máximo ≤ 0.015 - Pérdida de Resistencia en un piso < 20% Resistencia Inicial
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Performance-based Design Procedimiento Tipo de Análisis
Tipo de modelo matemático
Torsión accidental
Factor de reducción de material Φ
Resistencia del material
Paso
Tipo de Sismo 1
1
Definición del comportamiento no-lineal y Diseño por Capacidad
2
50/30
PDL2 ó PDN3
3D4
3
MCE5
PDN
3D4
Se evalúa Si ó No (según paso 2)
Notas 1 50/30: Probabilidad de excedencia/numero de años 2 PDL = Procedimiento Dinámico Lineal 3 PDN = Procedimiento Dinámico No-lineal 4 3D = Tridimensional 5 MCE: según se define en ASCE 7-05
1.0
Propiedades esperadas
1.0
Propiedades esperadas
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SEAOC – VISION 2000 Objetivos de Desempeño
Desempeño de la Edificación d/H 0.002
0.005
0.015
Plenamente Operativo
Operativo
Seguridad de Vida
50% in 30 años
Nivel de Demanda NCh433 Sa/R*
Ocasional (PR = 72 años) 50% in 50 años
1.4 Sa/R*
Severa (PR = 475 años) 10% in 50 años
Sa
Niveles de Sacudida Sísmica
(Vision 2000) Frecuente (PR = 43 años)
Muy Severa (PR = 970 años) 10% in 100 años
0.025 Colapso Inminente
1.2 Sa
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SEAOC – VISION 2000 Objetivos de Desempeño
Desempeño de la Edificación d/H 0.002
0.005
0.015
Plenamente Operativo
Operativo
Seguridad de Vida
50% in 30 años
Nivel de Demanda NCh433 Sa/R*
Ocasional (PR = 72 años) 50% in 50 años
1.4 Sa/R*
Severa (PR = 475 años) 10% in 50 años
Sa
Niveles de Sacudida Sísmica
(Vision 2000) Frecuente (PR = 43 años)
0.025 Colapso Inminente
Muy Severa (PR = 970 años) 10% in 100 años
1.2 Sa
Extremadamente Raro = MCE (PR = 2475 años) 2% en 50 años con tope deterministico.
1.5 Sa
SEAOC – VISION 2000 Objetivos de Desempeño
Desempeño de la Edificación d/H 0.002
0.005
0.015
Plenamente Operativo
Operativo
Seguridad de Vida
50% in 30 años
Nivel de Demanda NCh433 Sa/R*
Ocasional (PR = 72 años) 50% in 50 años
1.4 Sa/R*
Severa (PR = 475 años) 10% in 50 años
Sa
Niveles de Sacudida Sísmica
(Vision 2000)
0.025 Colapso Inminente
Frecuente (PR = 43 años)
Muy Severa (PR = 970 años) 10% in 100 años
Extremadamente Raro = MCE (PR = 2475 años) 2% en 50 años con tope deterministico.
1.2 Sa Baja Probabilidad de Colapso
1.5 Sa
Sísmos de Magnitud ≥ 8 entre 1570 y 2010 en la costa oeste
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¿Cómo se comportaron los edificios en el terremoto del 27F - 2010? Solo los habitacionales construidos entre 1985 y 2009 • Edificios que colapsaron:
4
(aprox.)
• Edificios para demolición:
40
(estimados)
• Número de edificios > 3 pisos
9.974
• Número de edificios > 9 pisos
1.939
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¿Cómo se comportaron los edificios en el terremoto del 27F - 2010? Solo los habitacionales construidos entre 1985 y 2009 • Edificios que colapsaron:
4
(aprox.)
• Edificios para demolición:
40
(estimados)
• Número de edificios > 3 pisos
9.974
• Número de edificios > 9 pisos
1.939
• Edificios Colapsados > 9 pisos:
0.2 %
• Edificios para demolición:
2.0 % renelagos engineers
Los Angeles Tall Buildings Structural Design Council (LATBSDC)
Objetivos de Desempeño
50% in 30 años
Nivel de Demanda NCh433 Sa/R*
Ocasional (PR = 72 años) 50% in 50 años
1.4 Sa/R*
Severa (PR = 475 años) 10% in 50 años
Sa
(Vision 2000)
Niveles de Sacudida Sísmica
Desempeño de la Edificación Plenamente Operativo
Operativo
Seguridad de Vida
Colapso Inminente
Frecuente (PR = 43 años)
Muy Severa (PR = 970 años) 10% in 100 años
d/H objetivo:
1.2 Sa 0.002
0.005
0.015
0.025
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La Práctica Chilena en Diseño Sísmico Chile tiene varias normas de solicitaciones y de diseño sísmico, diferenciadas por funcionalidad o sistema estructural.
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La Práctica Chilena en Diseño Sísmico Chile tiene varias normas de solicitaciones y de diseño sísmico, diferenciadas por funcionalidad o sistema estructural. Normas de solicitaciones sísmicas: NCh433 para edificios residenciales y oficinas NCh2745 para edificios con aislación basal NCh2369 para instalaciones industriales
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La Práctica Chilena en Diseño Sísmico Chile tiene varias normas de solicitaciones y de diseño sísmico, diferenciadas por funcionalidad o sistema estructural. Normas de solicitaciones sísmicas: NCh433 para edificios residenciales y oficinas NCh2745 para edificios con aislación basal NCh2369 para instalaciones industriales Performance Based Design: No está en las Normas Se ha usado en proyectos especiales Análisis No-lineal (push-over, time history) Para identificar modo de falla y nivel de desempeño renelagos engineers
La Práctica Chilena en Diseño Sísmico Demandas Elásticas en las Normas Chilenas: (SD: 10% en 50 años) NCh 433 Of 2009 para edificios residenciales y oficinas NCh 2745 Of 2003 para edificion con aislación basal NCh 2369 Of 2003 para instalaciones industriales
NCh NCh2745 2745
NCh 2745NCh 2745 NCh 433 NCh 433 NCh 2369
A)
Espectros de Aceleraciones
NCh 433
NCh 2369 NCh 433
B) Espectros de Desplazamiento
Espectros de respuesta para 5% de amortiguamiento y registros (Mw 7.8 - 8.8) obtenidos en Zona sísmica 3 y suelo Típo II
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La Práctica Chilena en Diseño Sísmico NCh 433 Of 2009: •Tipo de análisis: •Fuerzas de diseño: •Esfuerzo de corte basal: •Control de deriva:
Análisis Modal Espectral – Modelo Lineal Respuesta elástica reducida por R* ≥ Esfuerzo de corte mínimo En el C.M. y en el perímetro
Espectro Elástico: Sa (Zona Sísmica 3)
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La Práctica Chilena en Diseño Sísmico
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La Práctica Chilena en Diseño Sísmico
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La Práctica Chilena en Diseño Sísmico
δu = desplazamiento lateral de diseño en el techo (DS61)
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Los Angeles Tall Buildings Structural Design Council (LATBSDC)
Objetivos de Desempeño
50% in 30 años
Nivel de Demanda NCh433 Sa/R*
Ocasional (PR = 72 años) 50% in 50 años
1.4 Sa/R*
Severa (PR = 475 años) 10% in 50 años
Sa
(Vision 2000)
Niveles de Sacudida Sísmica
Desempeño de la Edificación Plenamente Operativo
Operativo
Seguridad de Vida
Colapso Inminente
Frecuente (PR = 43 años)
Muy Severa (PR = 970 años) 10% in 100 años
d/H objetivo:
1.2 Sa 0.002
0.005
0.015
0.025
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El edificio chileno de H.A. Indices Estructurales relacionados con Desempeño Sísmico
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Edificios Chilenos: Indices Estructurales δd = desplazamiento de diseño (NCh433) δy = desplazamiento de fluencia (push-over analysis) δu = desplazamiento máximo de techo = 1.3 Sde (NCh433) µ = demanda global de ductilidad de desplazamiento = δu / δy
Vu
δu
θp
Diagrama: Fuerza Horizontal V - Deformación lateral δ renelagos engineers
Edificios Chilenos: Indices Estructurales δd = desplazamiento de diseño (NCh433) δy = desplazamiento de fluencia (push-over analysis) δu = desplazamiento máximo de techo = 1.3 Sde (NCh433) µ = demanda global de ductilidad de desp. = δu / δy≤ µΔ* µΔ* = razón de ductilidad de desp. modificada = δu / 1.4δd
Vu 1.4 δd
δu
θp
Diagrama: Fuerza Horizontal V - Deformación lateral δ renelagos engineers
Edificios Chilenos: Indices Estructurales Razón de ductilidad de desplazamiento modificada µΔ* µΔ* = δu / 1.4* δd ≥ µ = demanda global de ductilidad de desp.
Envolvente de µΔ*
1280 edificios: Base de datos René Lagos Engineers
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Edificios Chilenos: Indices Estructurales
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Edificios Chilenos: Indices Estructurales
1.3Sde max
Espectro de Desempeño a partir del Espectro de Desplazamiento renelagos engineers
Edificios Chilenos: Indices Estructurales
1.3Sde max
Short Short & Flex.
Short & Stiff
Tall & Flex. Tall & Stiff
Tall Flex.
Stiff
Espectro de Desempeño a partir del Espectro de Desplazamiento renelagos engineers
Edificios Chilenos: Indices Estructurales
δu
Indice de Desempeño: δu /Ho 2622 Edificios Chilenos: Base de Datos T. Guendelman
Ho
Drift and Stiffness 2622 Chilean Buildings Database by Guendelman 20
flexible buildings
1000 d u/Ho
15
normal stiffness buildings
stiff buildings
10
operational
5
88%
fully operational
54%
0 0
50
100
150
200
250
Ho/T (m/sec) δu = 1.3 Sde (Tag)
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Edificios Chilenos: Indices Estructurales Indice de Desempeño: δu /Ho
Desplazamiento de Techo δu =1.3 Sde (Zona 2 - Suelo II) 85 Edificios: Base de Datos René Lagos Engineers
Buildings with Ho/T > 40 (normal stiff.) → Drift < 0.005 (operational)
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Edificios Chilenos: Indices Estructurales Indice de Desempeño: δu /Ho
Desplazamiento de Techo δu =1.3 Sde (Zona 2 - Suelo II) 85 Edificios: Base de Datos René Lagos Engineers
La manera más eficiente de mejorar el desempeño sísmico es reducir el “drift” aumentando el valor del parámetro Ho/ T
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Edificios Chilenos: Indices Estructurales Indice de Desempeño: δu /Ho
Desplazamiento de Techo δu =1.3 Sde (Zona 2 - Suelo II) 85 Edificios: Base de Datos René Lagos Engineers
Los edificios de muros tienen valores del parámetro Ho/ T mayores que los edificios de marcos rígidos renelagos engineers
Edificios Chilenos: Indices Estructurales Desplazamiento relativo de entre-piso: δi / hs Indicador de control de daño en elementos no-estructurales
d top
d top
d top
di hs
i
=dtop / H
H di
edif. muros Max i ~ 1.2
hs
i
edif. marcos
sistemas duales
Max i ~ 2.0
Max i ~ 1.2
i =di / hs
Studies based on inelastic models for Chilean earthquakes records (Bonelli, 2008) indicate ratios between maximum interstory drift vs maximum roof drift between 1.2 and 2.0, the smallest values for shear wall type buildings and the largest values for frame type buildings.
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Edificios Chilenos: Indices Estructurales Demanda de Desplazamiento vs Daño Sísmico Estructural Parámetros: Ho/T - Deformación unitaria del hormigón εc 0.016 N= número de pisos
lw
0.014
Zona Sísmica 3 – Suelo Tipo D
N=15
Ho/T=40
0.012
N=20
εc
0.010 N=25
0.008
Ho/T=70
0.006
hw
0.004
Ho/T=100
0.002 0.000 0.00
0.10
0.20
Profundidad de la fibra neutra (%):
ACI 318-11 §21.9.6.2 model
θp =
demanda de rotación
0.30
0.40
0.50
0.60
c/lw
Post-terremoto la Norma NCh430 establece un control de daño ~ SDI
ϕu = demanda de curvatura
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Edificios Chilenos: Indices Estructurales Demanda de Desplazamiento vs Daño Sísmico Estructural Parámetros: Ho/T - Deformación unitaria del hormigón εc 0.016 N= número de pisos
lw
0.014
Zona Sísmica 3 – Suelo Tipo D
N=15
Ho/T=40
0.012
N=20
εc
0.010 N=25
0.008
Ho/T=70
0.006
hw
0.004
Ho/T=100
0.002 0.000 0.00
0.10
0.20
Profundidad de la fibra neutra (%):
0.30
0.40
0.50
0.60
c/lw
Edificios Flexibles (bajo Ho/T) son mas suceptibles de daño cuando aumenta la carga axial. Los edificios de rigidez intermedia (Ho/T=70 ), presentan valores de εc < 0.008 para c/lw< 0.5 En edificios rígidos (Ho/T=100 ), la mayoría de los valores de εc quedan bajo el límite 0.003 Para niveles bajos e carga axial (low c/lw), es poco probable que se produzca daño por compresión, independientemente de la rigidez de la estructura y del número de pisos.
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Edificios Chilenos: Indices Estructurales Demanda de Desplazamiento vs Daño Sísmico Estructural Parámetros: Ho/T - Deformación unitaria del hormigón εc 0.016 N= número de pisos
lw
0.014
Zona Sísmica 3 – Suelo Tipo D
N=15
Ho/T=40
0.012
N=20
εc
0.010 N=25
0.008
Ho/T=70
0.006
hw
0.004
Ho/T=100
0.002 0.000 0.00
0.10
0.20
Profundidad de la fibra neutra (%):
0.30
0.40
0.50
0.60
c/lw
La incorporación Post-terremoto en la Norma Chilena de un límite a la deformación unitaria por compresión en el hormigón = 0.008 (estado límite de daño por compresión), puede ser vista como una reducción en los niveles de carga axial (o en la profundidad del eje neutro), pero también puede interpretarse como un incentivo a la adopción de structuras mas rígidas, lo cual reafirma la práctica histórica Chilena.
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Edificios Chilenos: desempeño Sísmico Estructural Basado en lo anterior, se puede afirmar que, aunque el “Objectivo Básico” de la Norma Chilena es similar al criterio del VISION2000 (SEAOC), el nivel real de desempeño que se logra para edificios normales está más próximo al objetivo de desempeño correspondiente a edificios en categoría “Esenciales - Peligrosos ”.
Edificios típicos Chilenos de muros
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Diseño Sísmico Basado en el Desempeño Conclusiones: 1. Esta filosofía de diseño está ganando aceptación mundial para su uso en el diseño de edificios en altura.
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Diseño Sísmico Basado en el Desempeño Conclusiones: 1. Esta filosofía de diseño está ganando aceptación mundial para su uso en el diseño de edificios en altura. 2. Produce diseños de alto estándar comparado con las normas tradicionales.
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Diseño Sísmico Basado en el Desempeño Conclusiones: 1. Esta filosofía de diseño está ganando aceptación mundial para su uso en el diseño de edificios en altura. 2. Produce diseños de alto estándar comparado con las normas tradicionales. 3. Permite definición de objetivos de desempeño claros.
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Diseño Sísmico Basado en el Desempeño Conclusiones: 1. Esta filosofía de diseño está ganando aceptación mundial para su uso en el diseño de edificios en altura. 2. Produce diseños de alto estándar comparado con las normas tradicionales. 3. Permite definición de objetivos de desempeño claros. 4. Permite considerar múltiples niveles de demanda y elegir los niveles de desempeño deseados en c/caso.
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Diseño Sísmico Basado en el Desempeño Conclusiones: 1. Esta filosofía de diseño está ganando aceptación mundial para su uso en el diseño de edificios en altura. 2. Produce diseños de alto estándar comparado con las normas tradicionales. 3. Permite definición de objetivos de desempeño claros. 4. Permite considerar múltiples niveles de demanda y elegir los niveles de desempeño deseados en c/caso. 5. Requiere modelación estructural que represente fielmente las propiedades de la estructura, como el amortiguamiento, y de los materiales, como su rigidez y secuencia de degradación etc.
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Diseño Sísmico Basado en el Desempeño Conclusiones: 1. Esta filosofía de diseño está ganando aceptación mundial para su uso en el diseño de edificios en altura. 2. Produce diseños de alto estándar comparado con las normas tradicionales. 3. Permite definición de objetivos de desempeño claros. 4. Permite considerar múltiples niveles de demanda y elegir los niveles de desempeño deseados en c/caso. 5. Requiere modelación estructural que represente fielmente las propiedades de la estructura, como el amortiguamiento, y de los materiales, como su rigidez y secuencia de degradación etc. 6. Debe considerar la interacción suelo estructura.
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Diseño Sísmico Basado en el Desempeño Conclusiones: 1. Esta filosofía de diseño está ganando aceptación mundial para su uso en el diseño de edificios en altura. 2. Produce diseños de alto estándar comparado con las normas tradicionales. 3. Permite definición de objetivos de desempeño claros. 4. Permite considerar múltiples niveles de demanda y elegir los niveles de desempeño deseados en c/caso. 5. Requiere modelación estructural que represente fielmente las propiedades de la estructura, como el amortiguamiento, y de los materiales, como su rigidez y secuencia de degradación etc. 6. Debe considerar la interacción suelo estructura. 7. Requiere de un equipo profesional altamente calificado. renelagos engineers
Diseño Sísmico Basado en el Desempeño Conclusiones: 1. Esta filosofía de diseño está ganando aceptación mundial para su uso en el diseño de edificios en altura. 2. Produce diseños de alto estándar comparado con las normas tradicionales. 3. Permite definición de objetivos de desempeño claros. 4. Permite considerar múltiples niveles de demanda y elegir los niveles de desempeño deseados en c/caso. 5. Requiere modelación estructural que represente fielmente las propiedades de la estructura, como el amortiguamiento, y de los materiales, como su rigidez y secuencia de degradación etc. 6. Debe considerar la interacción suelo estructura. 7. Requiere de un equipo profesional altamente calificado. 8. Requiere un panel de revisores con amplios conocimientos y experiencia en las materias involucradas. renelagos engineers
Gracias!
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