sismo del 12 de agosto de 2014, comportamiento estructurales
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EL SISMO DEL 12 DE AGOSTO DE 2014 Y VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL
• ING. PABLO CAIZA SÁNCHEZ, PHD
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE
OCTUBRE 2014
IV JORNADA DE INVESTIGACIÓN DESDE LAS AULAS
2El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 2
CONTENIDO
• Un país con alto peligro sísmico
• Un sismo “pequeño”: Quito, 12 de agosto de 2014.
• Norma ecuatoriana de la construcción NEC-11.
• Fundamentos de análisis no lineal.
3El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 3
Un país con alto peligro sísmico
4El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 4
PELIGROSIDAD SÍSMICA EN LATINOAMÉRICA
5El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 5
AMENAZA SÍSMICA EN EL ECUADOR
6El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 6
PELIGRO SÍSMICO EN QUITO
7El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 7
El sismo de 12 de agosto de 2014
8El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 8
UBICACIÓN
Hasta las 11:00 de este jueves 14 de agosto se han producido 56 sismos, luego del movimiento de tierra, de 5,1 grados en la escala de Richter, registrado el martes 12 de agosto, a las 14:57, según información del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (Igepn). EL COMERCIO http://www.elcomercio.com.ec/actualidad/56-replicas-registran-distrito-metropolitano.html.
9El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 9
EFECTOS
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ESTRUCTURAS EN ZONAS CON AMPLIFICACIÓN
11El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 11
MODELO MATEMÁTICO
12El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 12
Norma Ecuatorianade la Construcción
NEC-11
13El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 13
ZONIFICACIÓN SÍSMICA
14El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 14
FACTORES SÍSMICOS
FACTOR DE IMPORTANCIA (I): 1
RELACIÓN DE AMPLIFICACIÓN ESPECTRAL (η): 2.48
FACTOR (Z): 0.5
15El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 15
FACTORES DE SITIOFACTORES DE SITIO:
Fa: 1.12
Fd: 1.3
Fs: 1.65
0.075
0.076
0.077
16El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 16
ESPECTRO ELÁSTICO
17El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 17
FACTOR R
FACTOR DE REDUCCIÓN (R): 6
18El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 18
Fundamentos de análisis no lineal
19El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 19
ESTRUCTURA, ELEMENTO, SECCIÓN
Estructura
Elemento
Sección
IMPORTANCIA
SECCIÓN
ELEMENTO
ESTRUCTURA
APLICACIÓN
CONCLUSIONES
20El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 20
ECUACIONES BÁSICAS
𝑤
𝑉 = 𝑤 𝑑𝑥 + 𝑉0
𝑀 = 𝑉 𝑑𝑥 +𝑀0ϕ =𝑀
𝐸𝐼ϕ =
𝑑𝜃
𝑑𝑥
𝜃 =𝑑∆
𝑑𝑥
∆
IMPORTANCIA
SECCIÓN
ELEMENTO
ESTRUCTURA
APLICACIÓN
CONCLUSIONES
21El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 21
DIAGRAMA MOMENTO-CURVATURA
Fuente: Abrams (2012)
IMPORTANCIA
SECCIÓN
ELEMENTO
ESTRUCTURA
APLICACIÓN
CONCLUSIONES
22El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 22
OBTENCIÓN CURVA MOMENTO-CURVATURA
1. Para iniciar el análisis primero se debe caracterizar la sección.Identificar la geometría de la sección.Localizar el hierro, longitudinal y transversal.Tener en cuenta las propiedades del material (esf-deformación).Identificar el hormigón confinado y no confinado.
2. Seleccionar una deformación de la fibra externa a compresión del hormigón 𝜺𝒄 para iniciar el análisis.
3. Probar un eje neutro 𝒄 para dicha deformación.4. Evaluar esfuerzos a lo largo de la sección aplicando las curvas de esfuerzo-
deformación no lineal del hormigón y el acero al perfil lineal de deformaciones.
5. Evaluar fuerzas de la sección, la suma de las fuerzas de compresión y tracción deben ser iguales a cero. En caso de no cumplir, regresar al paso 3.
6. Calcular curvatura ϕ =𝜀𝑐
𝑐.
7. Aplicar sumatoria de momentos, para obtener momento final.8. Repetir todos los pasos expuestos pero para una nueva deformación de la
fibra externa a compresión del hormigón.9. Graficar curva Momento- Curvatura.
IMPORTANCIA
SECCIÓN
ELEMENTO
ESTRUCTURA
APLICACIÓN
CONCLUSIONES
23El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 23
ELEMENTO ESTRUCTURAL
𝜃 = ϕ𝑑𝑥 + 𝜃0
Si ϕ=cte=ϕ𝑢:
𝜃𝑝 = ϕ𝑢 𝑑𝑥1 + 𝜃𝑝0
𝜃𝑝 = ϕ𝑢𝐿𝑃 + 𝜃𝑝0
IMPORTANCIA
SECCIÓN
ELEMENTO
ESTRUCTURA
APLICACIÓN
CONCLUSIONES
24El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 24
CARACTERIZACIÓN RÓTULA PLÁSTICA
IMPORTANCIA
SECCIÓN
ELEMENTO
ESTRUCTURA
APLICACIÓN
CONCLUSIONES
25El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 25
ASCE/SEI 41
IMPORTANCIA
SECCIÓN
ELEMENTO
ESTRUCTURA
APLICACIÓN
CONCLUSIONES
26El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 26
VENTAJAS
0 0.02 0.04 0.060
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
rotation (rad)
Mo
me
nt/M
yProposed
ASCE/SEI 41Original curves
IMPORTANCIA
SECCIÓN
ELEMENTO
ESTRUCTURA
APLICACIÓN
CONCLUSIONES
27El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 27
DESVENTAJAS
0 0.02 0.04 0.060
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
rotation (rad)
Mo
me
nt/M
yProposed
ASCE/SEI 41Original curves
IMPORTANCIA
SECCIÓN
ELEMENTO
ESTRUCTURA
APLICACIÓN
CONCLUSIONES
28El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 28
MODELOS DE FIBRAS Y MODELOS FEM
29El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 29
COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
IMPORTANCIA
SECCIÓN
ELEMENTO
ESTRUCTURA
APLICACIÓN
CONCLUSIONES
30El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 30
RESULTADOS PUSHOVER
31El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 31
RESULTADOS PUSHOVER
32El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 32
RESULTADOS PUSHOVER
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RESULTADOS PUSHOVER
34El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 34
ESTRUCTURAS IRREGULARES
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