5 efectos en las estructuras jaar

Septiembre 9, 2011

1

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Gerardo Aguilar Ramos Jorge Aguirre González

Jorge Arturo Ávila Rodríguez Eduardo Botero Jaramillo

David Murià Vila

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2

  Antecedentes Macrosismo de Japón* del 11 de marzo de 2011, con:

Magnitud, Mw= 9.0 -Daños extraordinariamente importantes debido a los efectos del tsunami subsecuente -Daños relativamente escasos debido a los efectos mismos del sismo

* En la costa Este de la Península Oshika, Tohoku, a 130 km de la ciudad de Sendai, a unos 500 km al norte de Tokio

Principales observaciones

•  Dominan los daños, por mucho, de los efectos del tsunami. •  Los edificios con mayores daños (principalmente en columnas y, en varias ocasiones, en

vigas de acoplamiento) por efectos del sismo, fueron construcciones NO recientes, a base de marcos de concreto reforzado rigidizados con muros y/o contraventeos metálicos.

•  Dominan los edificios de acero estructural.

DAÑOS IMPORTANTES EN COLUMNAS (muchos por problemas de columna corta y sin

confinamiento suficiente en los extremos)

•  Varios daños por: - irregularidades en planta y elevación

- mala unión de elementos no-estructurales (muros divisorios de mampostería, plafones, libreros, etc)

•  Pocos daños estructurales inducidos por - problemas recurrentes de licuación de arenas, debido a la modificación favorable del

criterio de diseño de las cimentaciones de los nuevos edificios, a raíz de las experiencias de sismos intensos anteriores.

"  No problemas aparentes de torsiones excesivas en planta "  No daños por golpeteo entre edificios (siempre holguras suficientes) "  No daños en volados "  No daños en escaleras de servicio !! Muchas bardas caídas

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Refuerzo de una viga diafragma que une muros sujetos a fuerzas horizontales en su plano (NTC-Concreto, RDF-04)

Detallado de elementos a flexocompresión de marcos dúctiles (NTC-Concreto del RDF-04)

Confinamiento adecuado en los extremos y dentro del nudo

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4

Problemas típicos de columna corta

Falla frágil de cortante

Referencia: Murty, 2005

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SISMO

MOMENTO VOLTEO

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Referencia: Professor Masato Motosaka, Tohoku University, March 2011

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Referencia: Professor Masato Motosaka, Tohoku University, March 2011

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COLUMNAS REFORZADAS

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Vigas de acoplamiento perforadas por ductos y sin refuerzo longitudinal en forma diagonal

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EDIFICIO CON AISLADORES SÍSMICOS

EDIFICIO CONVENCIONAL (SIN AISLADORES SÍSMICOS)

EDIFICIO CON AISLADORES SÍSMICOS

EDIFICIO CONVENCIONAL

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Referencia: Dr Shunsuke Otani, University of Tokyo, March 2011

Fallas tipo observadas en los extremos de contaventeos metálicos, a raíz de sismos

Referencia:Abolhassan Astaneh-Asl, 1998

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*Área de Oroshimachi%

Edificio de 3 niveles (oficinas)

Fluencia de la placa del nudo de uno de los marcos de acero resistentes de flexión en la dirección EW

N-S


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Pandeo lateral torsional de las diagonales de acero en X, a base de ángulos dobles

Fractura de la placa que conecta una de las diagonales en X con la unión viga-columna en el primer entrepiso


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Edificio para estacionamiento con diagonales de acero

Fluencia de la placa de apoyo de la diagonal

Pandeo de la placa de apoyo


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Edificio de estacionamiento rigidizado con contraventeos metálicos

Fractura de las placas de apoyo de ambos extremos en la dirección EW


Fractura tipo de la placa de apoyo de varias diagonales


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Referencia: Dr. Shunsuke Otani, University of Tokyo, March 2011

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$ Suficiente (adecuado) refuerzo transversal, en general, pero fuerzas del sismo muy grandes

Septiembre 9, 2011

32

Vigas de gran peralte en la fachada de la dirección longitudinal

Falla tipo de cortante por efectos de columna corta


Fallas tipo en el eje de la fachada norte (columnas A a D)

!

Grietas horizontales a lo largo de la junta de construcción entre el pretil y la trabe horizontal

A B C

D

A B

Pretil

Trabe


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Falla por cortante en el extremo superior de la columna B, por efectos de columna corta

B


-Falla de cortante en el extremo inferior de la columna C por efectos de columna corta -Pandeo del acero de refuerzo longitudinal -Detalles adecuados (ganchos a 90°) de los estribos con acero liso

C


Septiembre 9, 2011

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• Fachada principal (sur) con vigas sin pretil daño ligero en columnas

Comportamiento sismorresistente • Fachada posterior (lado norte) con prétiles y vigas de mayor altura mayores daños por efectos

de olumna corta

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Tipos de daños en la fachada posterior por efectos del mal detallado de las vigas “spandrel” (sección compuesta de la viga + prétil) y “trabajo” de muros no-estructurales

Prétil sin refuerzo


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Tipos de daños en la fachada posterior por efectos de columna corta debido a la presencia de las vigas “spandrel” (sección compuesta de la viga + prétil)


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Referencia: Dr. Masahiro Inayama, University of Tokyo, March 2011

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36

Unión inadecuada


Colapso de un garage con columnas de concreto y vigas de acero


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37

Falla de cortante por efectos de columna corta

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Falla de cortante por efectos de columna corta

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Referencia: Dr. Yoshikazu Takahashi, University of Tokyo, March 2011

Viaducto #1 Shinkansen de Nakasone (de 103 m de largo, a 456 km de Tokyo )

Antecedentes Diseño según “Shinkansen Network Structural Design Standards (specifically for the Tohoku, Joetsu and Narita Lines), 1972” and “Structural Design Standards for Reinforced Concrete, Unreinforced Concrete and Prestressed Concrete Structures, 1970.” Comportamiento sismorresistente

Daños severos en el extremo superior de las pilas con cabezales (sin daños en la cimentación)

Falta de confinamiento para evitar

la falla del núcleo del concreto

Pérdida de capacidad de carga gravitacional

Modos de falla de cortante y de flexión

Septiembre 9, 2011

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Falla tipo de los extremos superiores de las pilas


Grietas diagonales tipo



Septiembre 9, 2011

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Sin daños en la cimentación



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$  Dada la magnitud del sismo (Mw= 9.0), los daños estructurales observados fueron mucho menores de los que se podrían haber esperado

$  Sin embargo, entre otros aspectos y según el comportamiento estructural observado, las columnas de concreto (en edificios altos y “chaparros”, y en viaductos), con diseños antes de 1980, son las que presentaron la mayor parte de los daños, dominando los modos de falla de cortante por efectos de columna corta

Observaciones

5 efectos en las estructuras jaar

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