CONCEPTOS GENERALES DE DISEÑO Y RESPUESTA SÍSMICA DE EDIFICIOS

CONCEPTOS GENERALES DE DISEÑO Y RESPUESTA SÍSMICA

DE EDIFICIOS

Dr. Eber Alberto Godínez Domínguez

CURSO: SEGURIDAD SÍSMICA DE LAS CONSTRUCCIONES

CRÉDITOS

Material visual: Dr. Arturo Tena Colunga, Dr. Amador Terán Gilmore, Dr. Oscar Zúñiga Cuevas, Dr. Luis Eduardo Pérez-Rocha, Dr. Guillermo Alonso Solís. Información adicional: Páginas web públicas (ssn, nisee-berkeley, etc.), libros.

Conceptos generales de diseño sísmico

Criterios de estructuración de edificios

Lecciones de sismos recientes.

ALCANCE Crear un contexto que permita entender las bases en que se sustenta el diseño sísmico, y como consecuencia, promover un entendimiento de cómo las decisiones que se toman durante el proceso de diseño impactan el comportamiento esperado de edificios sujetos a acciones sísmicas intensas.

Generalidades del Diseño Sísmico

PROCESO GLOBAL DEL DISEÑO SÍSMICO

Fase conceptual

Fase numérica

Fase de implantación

DISEÑO SÍSMICO

RS

Existen incertidumbres y errores importantes en la

estimación de S y R. Por ejemplo:

Concepto % de error

Fuerzas debidas a sismo >100%

Determinación de cargas vivas 100%

Determinación de cargas muertas 20%

También existen errores en las capacidades resistentes.

SÍSMICACAPACIDADSÍSMICADEMANDA

OBJETIVOS DE DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA DE OCUPACIÓN ESTÁNDAR (TERÁN 2005)

Resistir sin daño niveles menores de movimiento

sísmico;

Resistir sin daño estructural, aunque

posiblemente con algún tipo de daño no estructural,

niveles moderados de movimiento sísmico;

Resistir sin colapso, aunque con algún tipo de

daño estructural y no estructural, niveles mayores

de movimiento sísmico.

Los reglamentos suelen basar el diseño sísmico en este

objetivo, con la suposición implícita de que con ello se

satisfacen los tres objetivos.

DISEÑO SÍSMICO

Resistencia lateral

Rigidez lateral

Capacidad de deformación

Resistencia lateral

Rigidez lateral

Capacidad de deformación

Resistir sin colapso, aunque con algún tipo de daño

estructural y no estructural, niveles mayores de

movimiento sísmico.

B vs A


Daño estructural en función del nivel de

deformación El nivel de daño o de

degradación que sufren los elementos estructurales, no estructurales y el contenido dependen de los valores del desplazamiento lateral (deformación plástica), velocidad, aceleración. Un menor nivel de respuesta implica menor nivel de daño

Zúñiga (2005)

B vs A

Zúñiga (2005)

RS

Dependientes del nivel de daño

aceptable

Las propiedades estructurales de un

edificio (rigidez y resistencia) deben

proporcionarse para controlar,

dentro de límites técnicos y

económicos aceptables, su

respuesta dinámica durante las

excitaciones sísmicas de diseño.

CONCEPTOS BÁSICOS DE

DINÁMICA ESTRUCTURAL

Periodo, T (s)

0 1 2 3 4 5

a/g

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

ZIIIb-NTCS-04

01-NS

03-EW

03-NS

04-NS

05-NS

08-EW

08-NS

55-EW

58-NS

62-NS

RM-EW

SCT-EW

La respuesta de un edificio depende tanto de sus propiedades estructurales, como de la interacción que tengan con las características del movimiento del terreno.

Bases para explicar la respuesta sísmica de las estructuras sismorresistentes (amplificación o deamplificación)

Herramientas para estimar las demandas sísmicas

Control de la respuesta estructural

Dinámica Estructural Estudio de las cantidades de movimiento que experimenta una estructura ante una excitación dada.

T, k,

m

k

c

x

Rigidez

masa

amortiguamiento

Sistemas de un grado de libertad

Sistemas de varios grados de libertad

c

k

m x(t)

F(t)

El movimiento de una estructura se caracteriza por tres medidas: desplazamiento, velocidad y aceleración

Dinámica Estructural

La ecuación de movimiento establece el equilibrio dinámico que se da entre la fuerza externa y las fuerzas internas generadas en el sistema.

)()()()( tFtftftf RDI

c

k

m x(t)

F(t)

x(t)

F(t)fD(t)

fR(t)fI(t)

Sistemas de un grado de libertad (S1GL) Ecuación de movimiento

)()()()( tFtkxtxctxm

PERIODO FUNDAMENTAL DE VIBRACIÓN

Periodo: es el intervalo de tiempo que un sistema invierte para completar un ciclo de movimiento en vibración libre

2T

T(s)

Uo

-Uo Despla

zam

iento

Amortiguamiento (Tena 2004): Mecanismo de disipación de energía debido a fuentes tales como comportamiento viscoso (ejemplo: fluidos), fricción, comportamiento histerético (por ejemplo, metales).

AMORTIGUAMIENTO

VIBRACIÓN LIBRE AMORTIGUADA

El amortiguamiento crítico representa el amortiguamiento mínimo requerido por un sistema para eliminar su vibración cuando se desplaza de su posición de equilibrio y se libera repentinamente. Ϛ denota el porcentaje de amortiguamiento crítico con que cuenta un sistema.

(Newmark y Hall 1982)

RESPUESTA ANTE CARGAS SÍSMICAS

Para llevar a cabo un diseño sísmico, resulta impráctico resolver la ecuación de movimiento mediante integración numérica. Por lo que el problema del análisis sísmico de un S1GL se ha resuelto desde un punto de vista práctico. Por ello, se plantean espectros de aceleración conforme a lo siguiente:

max2

max

..

maxmax

..

uu

um

ku

maxmax kufs

Se plantea la fuerza sísmica en términos de la inercia, es decir, en términos de la masa o peso del sistema)

Note que al conocer T, y por tanto ω, es posible estimar la aceleración máxima del sistema a partir del desplazamiento máximo

max

..

max

..

ug

Wum

ESPECTROS DE DISEÑO Formas características de los espectros de peligro uniforme (Ordaz et al

2003)

Relación entre los puntos que definen los espectros de peligro uniforme suavizados y el periodo dominante del suelo (Ordaz et al.

2003)

ESPECTROS DE DISEÑO

b

ba

a

a

TTsik

rQ

TTTsik

Q

TTsiT

T

kQ

'Q

11

11

11

651350

651502

.Tsi.

s.T.siTk

s

ss

k=0 Espectros típicos de terreno blando k=1 Espectros típicos de terreno firmes

A periodos largos el desplazamiento espectral tiende a una constante que es el desplazamiento máximo del suelo (Ordaz et al. 2003)


Periodo, T (s)

0 1 2 3 4 5

a/g

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

ZIIIb-NTCS-04

01-NS

03-EW

03-NS

04-NS

05-NS

08-EW

08-NS

55-EW

58-NS

62-NS

RM-EW

SCT-EW

Debe ser una envolvente de los espectros de respuesta elásticos registrados o esperados para un sitio específico o una región.

Deben cubrir de forma razonable diversas fuentes de incertidumbre (valuación de periodos, efectos de sismos de diferentes orígenes, tipo de suelo, influencia del amortiguamiento, etc.)


Espectros de Diseño Inelástico NTCS-2004

TbTa

Espectro inelástico

Espectro ElásticoQ'

a0

ßc

T

a

Cuerpo principal de las NTCS-04

a

T TbTa

Q' R

a0

ßc


Espectro Elástico

Apéndice A de las NTCS-04

Las estructuras de ocupación estándar se diseñan considerando que pueden exhibir comportamiento plástico durante sismos severos.

Adaptada de Tena-Colunga et al. (2009)

TaTb Tc

ßc

Q' Rp

Espectro Elástico


a0

a0/Rp

T

a

Espectros de Diseño Inelástico MOC-2008

10 500

Aceleración máxima cm/s2

Adaptada de Tena-Colunga et al. (2009)

Factor R (MOC 2008)

Depende del sistema estructural

ae

aeae

TTsiR

TTsiTTRR

;

/15.0

0

0

Factor R (MOC 2008)

T/Ta

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

Fa

cto

r d

e r

ed

ucció

n, R

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Modelos x50V

Modelos y50V

Modelos x75V

Modelos y75V

Modelos x50X

Modelos y50x

Modelos x75X

Modelos y75X

CHEVRÓN

CRUZ

R-NTCS-04

R-Chevrón

R-Cruz

Estudios recientes Factor R

Godínez (2012)

Tapia (2011)

ae

aeae

TTsi

TTsiTTR

;7.1

/13.27.1

ae

aeae

TTsi

TTsiTTR

;5.2

/10.55.2

A

1 2 3 4 5 6 7 8

B

=1.0x

x

y

a) Planta de un edificio con marcos de una crujía en dirección Y

=0.8y

B

87654321

A

c

b) Planta de un edificio con marcos de dos crujías en dirección Y

x

y

=1.25x =1.0y

Factores de reducción por redundancia estructural de acuerdo al MOC-2008 (Adaptada de MOC-08 2009)

Factor por redundancia estructural

Periodo, T (s)

0 1 2 3 4 5

Acd

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

Periodo, T (s)

0 1 2 3 4 5

a/g

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

a*Acd

/ Q'R

a/ Q'R

5

15.0

32

18.0

s

cd

T

TA

Factor de amplificación por comportamiento degradante

Periodo, T (s)

0 1 2 3 4 5

a/g

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

Elástico Q=4

0a

a

Aceleración

T

j

n

j

j

iibi

hW

hWVF

1

aWVb aWVb

Periodo

DISEÑO DE LA RESISTENCIA LATERAL DE LA ESTRUCTURA

F1

Fn

ui

ui-1

hi

i

ii

h

uuDistorsión 1

DISEÑO DE LA RIGIDEZ LATERAL DE LA ESTRUCTURA

ui

ui-1

hi

i

ii

h

uuDistorsión 1

012.0

006.0

En el C.P. Si los elementos no estructurales rígidos no estén aislados del sistema estructural sismorresistente


R Q / H

Cálculo del desplazamiento

esperado


Los códigos de diseño se calibran de tal manera que la resistencia y rigidez lateral puedan controlar la ductilidad máxima dentro de límites que el detallado proporcionado sea capaz de acomodar

En este contexto, existen diferentes opciones

Considere periodo constante

Ilustraciones cortesía Dr. Amador Terán

Resistencia

Rigidez

Resistencia

Rigidez


El diseño sísmico consiste en determinar la resistencia y rigidez lateral que deben proporcionarse a la estructura para que, durante la excitación sísmica de diseño asociada al estado límite de seguridad, su demanda máxima de ductilidad (μmax) no exceda su capacidad.

RESPUESTA NO

LINEAL DE

ESTRUCTURAS

COMPORTAMIENTO NO LINEAL DE ESTRUCTURAS

Fn

F1

∆

V

∆ u ∆y

Vy

Análisis estáticos no lineales

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60

CO

RTA

NTE

BA

SAL

(TO

N)

DESPLAZAMIENTO DE AZOTEA (M)

COMPORTAMIENTO NO LINEAL DE ESTRUCTURAS

Necesario producir sistemas estructurales que sean

capaces de resistir las excitaciones sísmicas mediante un

mecanismo consistente y estable:

Espectros de demandas de ductilidad (Godínez 2010)

Análisis simplificados umax

TE

c=V/W

R

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 50 100 150 200 250

DES

PLA

ZAM

IEN

TO D

E A

ZOTE

A (

CM

)

Time(sec)

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

-0.015 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02

MO

MEN

TO (

TON

-M)

DESPLAZAMIENTO (M)

Time-History

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

-0.015 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02

CA

RG

A A

XIA

L (T

ON

)

DESPLAZAMIENTO (M)

Time-History

ANALISIS DINÁMICOS NO-LINEALES

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250

A (

cm/s

eg2

)

t (seg)

REG5

-100

-50

0

50

100

0 50 100 150 200 250

A (

cm/s

eg2

)

t (seg)

REG6

-100

-50

0

50

100

0 50 100 150 200 250

A (

cm/s

eg2

)

t (seg)

REG7

-100

-50

0

50

100

0 50 100 150 200 250A

(cm

/se

g2)

t (seg)

REG8

Estructuración

Fuentes: Bazán y Meli (1998), NTCS (2004), MOC (2008), Terán (2004), Tena (2008)

DISEÑO ESTRUCTURAL

ESTRUCTURACIÓN ANÁLISIS DIMENSIONADO

Estructuración

Integrar la labor de arquitectos e ingenieros

estructurales

Plantear las necesidades mínimas de rigidez,

resistencia y regularidad que requiere la

estructura (o tener conciencia de sus

consecuencias).

El reto: Conjugar las necesidades

arquitectónicas y estructurales y lograr a la

vez un proyecto funcional, seguro y

estéticamente atractivo.

Estructuración

El edificio debe poseer un sistema estructural que le brinde rigidez y resistencia a cargas laterales en cualquier dirección (sistemas resistentes ortogonales).

La configuración de los

elementos estructurales deben permitir un flujo continuo, regular y eficiente de las fuerzas sísmicas desde el punto en que se generan hasta el terreno

Estructuración

En lo posible tratar que la estructura sea sencilla, regular, simétrica y continua (evitar irregularidades de masas y/o rigideces)

Estructuras redundantes y con

capacidad de deformación inelástica que permita disipar la energía introducida por sismos intensos, mediante amortiguamiento inelástico y sin fallas frágiles locales o globales.

Estructuración

Sistemas estructurales

1. Marcos rígidos

2. Marcos rigidizados con contravientos

3. Marcos rigidizados con muros de mampostería

4. Marcos rigidizados con muros de concreto

TIPOS

Formas de proporcionar resistencia lateral a un edificio


1. Marcos rígidos

TIPOS


Disponibilidad de espacios .

Buena capacidad de deformación, aunque puede ser difícil controlar su desplazamiento.

Permiten una distribución razonable de resistencia, rigidez y capacidad de deformación, tanto en planta como en altura.

Permite que varios elementos estructurales participen de manera importante para resistir las cargas laterales, así como su redistribución en la estructura y la cimentación.

Zonas críticas. Conexiones viga-columna, así como los extremos de los elementos. Es necesario cuidar el nivel de carga axial en las columnas de borde y esquina.

Observaciones. Es conveniente

emplear elementos estructurales esbeltos (relación de esbeltez mínima de 4:1)


1. Marcos rígidos


Sistemas estructurales 2. Marcos rigidizados con contravientos

TIPOS

Manejo menos flexible de espacios respecto al sistema anterior.

Los contravientos así como sus elementos de soporte trabajan básicamente a fuerza axial

Es una buena opción para controlar desplazamientos laterales de edificios, pues los marcos rigidizados exhiben de moderada a alta rigidez

El comportamiento sísmico del sistema depende de forma importante de la relación de esbeltez de los contravientos.

Para proporcionar al edificio una distribución razonable de resistencia, rigidez y capacidad de deformación, los contravientos deben distribuirse adecuadamente en planta y elevación.

Zonas críticas. Cuidar el diseño de las columnas de soporte y la cimentación.

Observaciones. Necesario detallar

con cuidado los contravientos, especialmente en lo que se refiere a su conexión con la estructura y su radio de giro (evitar problemas de pandeo). La eficiencia de los contravientos crece conforme su ángulo de inclinación se acerca a los 45°.

2. Marcos rigidizados con contravientos


Manejo poco flexible de espacios arquitectónicos e iluminación Los muros exhiben alta rigidez en su plano, por lo que

contribuyen al adecuado control de los desplazamientos laterales del edificio, absorbiendo a la vez un alto porcentaje de la carga sísmica

El comportamiento lateral de los muros depende de forma importante de su relación de esbeltez (robustos-corte, esbeltos-flexión).

Por su alta rigidez, concentran las carga sísmica, por lo que si no se rigidizan varias crujías, puede ser complicado proporcionar al edificio una distribución razonable de resistencia, rigidez y capacidad de deformación, tanto en planta como en altura.



Zonas críticas. Es necesario cuidar el diseño y detallado de la base del muro y estudiar cuidadosamente la posibilidad de proporcionarle elementos de borde. El diseño del alma rige el comportamiento de muros robustos.

Observaciones. En su diseño

normalmente no importan las consideraciones de rigidez lateral. En algunos casos se acopla dos muros mediante vigas cortas. Durante el análisis de estructuras con muros es importante considerar las zonas rígidas en la idealización de los elementos estructurales.



a) Concentración de pisos superiores. b) Distribuciones asimétricas.

Distribuciones indeseables del peso del edificio.Torsión

a) Concentración en pisos superiores.

Distribuciones indeseables del peso del edificio

Aspectos que afectan el comportamiento sísmico de edificios

Formas asimétricas en planta que son indeseables por tender a producir vibración torsional.

a)

Distribución apropiada de elementos

rigidizantes para hacer coincidir centro

de masa y centro de torsión.

b)

Separación de cuerpos

simétricos mediante

juntas sísmicas.

c)

Vigas de liga

entre saliente.

Opciones para eliminar los problemas de plantas asimétricas.

Viga de

liga

CT x CM

Distribuciones en planta


A

a

A a

A

a

Evitar Aa > 1.0

Plantas con alas muy largas.

Zona de

concentración

Vibración en direcciones diferentes

de alas de edificios.

Distribuciones en planta (alas alargadas)


a)

Separación con juntas sísmica.

b)

Rigidización de los extremos de las alas

y refuerzos en las esquinas entrantes.

Remedios para edificios con alas muy largas.

Refuerzo en

esquinas

a)

Separación con juntas sísmica.

b)

Rigidización de los extremos de las alas

y refuerzos en las esquinas entrantes.

Remedios para edificios con alas muy largas.

Refuerzo en

esquinas

Zona de

concentración

Vibración en direcciones diferentes

de alas de edificios.

Distribuciones en planta (alas alargadas)


a) Movimiento diferente del

suelo en distintos apoyos..

b) Deformación de la planta del edificio

Edificios con plantas muy alargadas.

Distribuciones en planta (plantas alargadas)

b) Deformación de la planta del edificio

Flexibilidad del sistema de piso: Incremento de las solicitaciones en la parte central del edificio


Reducciones bruscas de la planta en pisos superiores

H

h

A

H

h

a1 a2

Si h/H > 15

a1+a2A > 0.2

Evitar:

Si h/H > 15

a1+a2A > 0.5

Zona de amplificación

de la vibración.

Zona de

concentración de

esfuerzos.

H

h

A

H

h

a1 a2

Si h/H > 15

a1+a2A > 0.2

Evitar:

Si h/H > 15

a1+a2A > 0.5

Zona de amplificación

de la vibración.

Zona de

concentración de

esfuerzos.


Posibles remedios a la reducción en elevación.

a) Forma prismática. b) Reducción gradual. c) Rigidización de

zona superior

Reducciones bruscas de la planta en pisos superiores (soluciones)


Esbeltez del edificios

4leRecomendab

)04(5.2

d

hexcederno

NTCSirregularEstructurad

hSi

Problemas de volteo

Inestabilidad (efectos P-Δ)

Cargas elevadas a la cimentación y al subsuelo

Escasa redundancia

Efecto de modos superiores


Estructuras colindantes

H

s > (simplificado)

=0.012 terreno blando

=0.007 terreno firme

s > H + H11

a) Separación de colindancia. b) Separación de cuerpos del mismo conjunto.

HH

12

LIndero con

predio vecino

s2

s1

s

s > H + H22


Edificio con muros alineados en una sola dirección.Edificio con muros en dos direcciones.

Ejes resistentes unidireccionales


a) Interrupción de

elementos muy rígidos.

b) Reducción brusca

de tamaño de columnas.

e) Cambio de posición

de elementos rígidos.

d) Planta baja débil.c) Diferencia drástica

de altura de columnas.

Discontinuidades de rigidez en elevación.

Discontinuidades de rigidez en elevación

a) Localización concentrada

de elementos rigidizante.

b) Distribución más uniforme

de elemetos rigidizantes.

Distribución concentrada y uniforme de elementos rigidizantes.


Distribución de elementos rigidizantes

Principios básicos (resumen):

1. El edificio debe ser ligero.

2. El sistema estructural debe ser simple.

3. Deben evitarse plantas excesivamente alargadas o con áreas muy grandes.

4. Los elementos no estructurales deben o aislarse de la estructura para que no interactúen con ella, o integrarse al sistema estructural y diseñarse en conformidad con esto.

5. La estructura debe detallarse adecuadamente para que las deformaciones plásticas se desarrollen (y controlen) en regiones deseadas acorde a una jerarquía preestablecida

6. La estructura deber ser redundante

Estructuración

LECCIONES DERIVADAS DE SISMOS RECIENTES

SISMOS IMPORTANTES EN LOS ÚLTIMOS AÑOS

Fuente: Tena (2004)

A nivel mundial 1985 Valparaíso, Chile 1985 Michoacán, México 1989 Loma Prieta, California 1989 Spitak, Armenia 1994 Northridge, California 1995 Kobe, Japón 1995 Manzanillo, México 1999 Armenia, Colombia 1999 Koaceli, Turquía 1999 Chi-Chi, Taiwan 2003 Bam, Irán 2004 Great Sumatra, Indonesia (y otros países del Océano Índico) 2007 Pisco, Perú 2008 Wenchuan, China

19 de septiembre de 1985 (Michoacán, M=8.1)

25 de abril de 1989 (Guerrero, M=6.9)

9 de octubre de 1995 (Manzanillo, Colima, M=8.0)

15 de junio de 1999 (Tehuacán, Puebla M=7.0)

21 de enero de 2003 (Tecomán, Colima, M=7.6)

En México y para la ingeniería mexicana

SISMOS IMPORTANTES EN LOS ÚLTIMOS AÑOS

Sismo de Valparaíso, Chile (1985)

Se observaron los primeros comportamientos indeseables de edificios de concreto reforzado modernos por efectos de torsión, así como por una distribución irregular de masas, rigidez y resistencia (Tena 2004).

Sismo de Loma Prieta, California (1989)

Primeros colapsos de puentes viales y segundos pisos (Viaducto Cypress), con diseños anteriores a reglamentos modernos (diseños de los años 50), lo que marcó la necesidad de revisar los métodos de diseño de este tipo de infraestructura.

Sismo de Loma Prieta, California (1989)

Empujes normales al plano de los muros que se generan

cuando la losa no constituye un diafragma rígido.

Mostró la vulnerabilidad de estructuras de mampostería con sistemas de piso flexible de madera (Tena 2004)

Sismo de Spitak, Armenia (1989)

Colapso masivo observado en estructuras prefabricadas de concreto debido a lo inadecuado que eran sus conexiones para asegurar un comportamiento satisfactorio ante sismos (Tena 2004)

Sismo de Northridge, California (1994)

1. La importancia que tienen los acelerogramas de tipo impulsivo (o epicentrales) y su efecto devastador en estructuras cercanas al epicentro y la falla, a pesar de que la magnitud (o tamaño) del sismo sea moderada (Tena 2004)


2. La eficacia de nuevas tecnologías desarrolladas para el control de la respuesta sísmica de estructuras, como es el aislamiento sísmico para estructuras desplantadas en terreno firme. Los registros instrumentales de estructuras que disponen con estas tecnologías, más su desempeño sísmico, apoyan lo anterior (Tena 2004).


3. Demostrar lo vulnerables que son las vialidades solucionadas utilizando estructuraciones tipo péndulo invertido, con diseños relativamente modernos (20 a 30 años, Tena 2004).


4. Fue el primer sismo en demostrar que algunas prácticas de soldadura utilizadas en las conexiones de estructuras metálicas no eran satisfactorias, al presentarse un gran número de fallas frágiles en las conexiones, sobre todo en las soldaduras, en edificios resueltos con marcos dúctiles de acero (Tena 2004).

Fracturas observadas en conexiones soldadas


5. Nuevamente se observó que las estructuras con sistemas de piso flexible, tanto de mampostería, como de madera, son muy vulnerables ante sismos, reforzando lo que se observó en el sismo de Loma Prieta (Tena 2004).

Sismo de Kobe, Japón (1995)

Se reforzó mucho de lo que se observó por primera vez en Northridge, con respecto a: 1. La vulnerabilidad de vialidades en segundos pisos con estructuraciones tipo péndulo invertido.


2. La vulnerabilidad de conexiones en estructuras metálicas, incluyendo a las conexiones soldadas. 3. Observar que el aislamiento de base es una tecnología eficaz para controlar la respuesta sísmica de estructuras desplantas en terreno firme, con base en el estudio de estructuras instrumentadas (Tena 2004).

Mostró además: 4. Demostró nuevamente que las estructuras muy esbeltas (tipo lápiz) son muy vulnerables a la acción de sismos, aún las diseñadas con reglamentos más modernos (Tena 2004).



Casa de madera colapsada debido al gran peso del techo por causa de cerámicos

5. Que los terrenos ganados al mar o lagunas utilizando tecnologías de los últimos 30 años pueden ser licuables (Tena 2004).

Falla en conexiones viga-columna durante el sismo de Turquía en 1999 (Sharma et al. 2011)

Sismo de Izmit (Kocaeli), Turquía (1999)

Vulnerabilidad de estructuras diseñadas sin considerar la reglamentación sísmica, a pesar de contar con un Código de diseño moderno al momento del sismo (Tena 2004).

¡Barras lisas!


Primer piso suave

(http://nisee.berkeley.edu/turkey/report.html)

http://nisee.berkeley.edu/turkey/report.html




Falla de cimentaciones

(http://nisee.berkeley.edu/turkey/report.html)




Sismo del 19 de septiembre de 1985 (sismo de Michoacán)


ESTRUCTURACIÓN TIPO DE DAÑO AÑO DE CONSTRUCCIÓN

No. DE PISOS TOTAL

<57 57-76 >76 5 6-10 11-15

>15

Marcos de concreto Derrumbe Grave

27 16

51 23

4 6

27 10

46 22

8 6

1 1

82 45

Marcos de acero Derrumbe Grave

7 1

2 3

0 0

4 0

3 0

1 2

1 2

9 4

Losa plana Derrumbe Grave

8 4

62 22

21 18

36 5

49 26

5 12

1 1

91 44

Mampostería Derrumbe Grave

6 9

5 13

2 1

11 22

2 1

0 0

0 0

13 23

Otros Derrumbe Grave

4 0

5 4

2 2

12 2

2 4

0 0

0 0

14 6

Total Derrumbe y Grave

82 193 56 129 161 34 7 331

Resumen de daños acorde al año de construcción y al número de Niveles de las estructuras (Instituto de Ingeniería UNAM, 1986)


Colapso de una estructura en la ciudad de México debido a la falla por volteo de la cimentación, magnificada por los efectos de la interacción suelo-estructura en suelos blandos (“Fundación ICA”, 1988)


Colapso de edificios en esquina en la ciudad de México (Piso débil y torsión)

Daño por torsión en edificios

Falla por torsión del edificio de la Secretaría de Comercio (Fundación ICA, 1988)


Colapso de una de las torres del conjunto Pino Suárez debido a su esbeltez


Colapso del edificio Nuevo León por esbeltez, planta alargada y columnas cortas

Concentraciones de masas excesivas no consideradas en su diseño (Fundación ICA, 1988)


Estructuras colindantes (choque estructural)


Colapso típico de edificios construidos con losas planas aligeradas en la zona de lago de la ciudad de México (“Fundación ICA”, 1988)


CONCENTRACION

DE MASAS

Apéndices (“Fundación ICA”, 1988)


Otras experiencias en México

Licuación de arenas durante el sismo de Manzanillo (Tena 2004)


Daño estructural grave de estructuras modernas construidas con base en mampostería no reforzada en la ciudad de Manzanillo (Tena 2004)

Otras experiencias en México Colapso del los edificios “Los Sapos” en el centro de la ciudad de Puebla, Puebla, durante el

sismo del 15 de junio de 1999 (Tena 2004)


Fallas recurrentes en sismos anteriores que volvieron a observarse en el sismo de Tecomán de 2003

Imágenes cortesía Dr. Gullermo Alonso Solís

Sismo de Villa flores, 1995

Sismo de Villa flores, 1995


Sismo de Villaflores 1995


GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Dr. Eber Alberto Godínez Domínguez

[email protected]

CONCEPTOS GENERALES DE DISEÑO Y RESPUESTA SÍSMICA DE EDIFICIOS

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