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Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009

CONSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES

ACCIÓN SÍSMICA SOBRE LAS

CONSTRUCCIONES

Respuesta de las construcciones


COMPORTAMIENTO (RESPUESTA) DEL EDIFICIO

Fuerzas de inercia

Acción dinámica <=> Respuesta dinámica (Período – Resonancia - Amortiguamiento)

Evaluación de la respuesta del edificio: espectros y métodos

Ductilidad. Resistencia. Rigidez. Torsión

Elementos NO estructurales: cerramientos, panelería, carpinterías, amoblamientos, instalaciones, ductos, escaleras, maquinaria, .....


COMPORTAMIENTO EDILICIO – Fuerzas de inercia

El edificio tiende a mantener el estado de equilibrio (en reposo o en movimiento) en el que se encuentra.

El movimiento del suelo modifica ese estado generando aceleraciones en cada componente del edificio, por lo que las masas reciben una fuerza proporcional a la aceleración impuesta.

La acción no es constante, varía rápidamente en el tiempo y termina también bruscamente, por lo que el edificio se SACUDE. (Como el domador en el lomo del potro)

La aceleración varía también en altura, por lo que cada masa recibirá diferente impulso.

F k=mk⋅ak t


COMPORTAMIENTO EDILICIO Acción dinámica = Respuesta dinámica

Una construcción es un sistema con características dinámicas propias: período (T0) frecuencia (ω0), amortiguamiento (ξ) y

modos (Xi, Ti, ωi).

Grados de libertad del sistema: es el número de coordenadas necesarias para describir su movimiento (en general coincide con el número de masas definidas por las coordenadas analizadas)


COMPORTAMIENTO EDILICIO Acción dinámica = Respuesta dinámica

La construcción es impelida por un movimiento armónico de la base. Las respuestas dependen de la relación entre la frecuencia del movimiento (ω) y la del edificio (ωn) y del grado de amortiguamiento del

sistema (ξ)

Cuando coinciden (ω = ωn) se produce resonancia, los desplazamientos se incrementan hasta el infinito (ideal) o valores muy elevados (realidad)

¿Cómo procedemos? Si cada construcción tiene su propia respuesta....


COMPORTAMIENTO EDILICIO Evaluación de la respuesta del edificio: espectros

Con cada sismo se obtiene un acelerograma particular.Para conocer la respuesta de diversas estructuras (con particular período y amortiguamiento) se prepara una carta que muestra las respuestas para diferentes períodos.



Espectro según Biot Espectro según Housner



Espectros de aceleración (SA) velocidad (Sv) y desplazamiento (Sd)



0

0,25

0,45

0,65

0,85

1,05

1,25

1,45

1,65

1,85

2,05

2,25

2,45

2,65

2,85

3,05

3,25

3,45

3,65

3,85

4,05

4,25

4,45

4,65

4,85

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

Zona sísmica 4

Sa 1Sa 2Sa 3Sv 1Sv 2Sv 3

Período (T)

Sa /

Sv

Espectros de aceleración (SA) – Proyecto INPRES-CIRSOC 103/07Se tiene en cuenta:

Riesgo sísmicoTipos de sueloAmortiguamiento ξ = 0,05Proximidad a la falla geológica

Esquema espectros típicosSv

Sa


Sistema amortiguado con Un grado de libertad UGL [T0 - ω0 - ξ - X1]

Sistema amortiguado con Múltiples Grados de Libertad MGL [ξ][T1 - T2 -...-Tk -Tn ; ω1 - ω2 -...- ωk -...- ωn ; {X1} - {X2} -...- {Xk} -...- {Xn} ] [ Períodos y vectores propios ] [ Formas modales ]

COMPORTAMIENTO EDILICIO Evaluación de la respuesta del edificio: Cortante basal


COMPORTAMIENTO EDILICIO Evaluación de la respuesta del edificio

Modelo dinámico


Método estático: sólo considera el 1er modo: [T1- ω1 - ξ ]

En altura, las acciones se estiman como fuerzas concentradas en las masas, evaluadas en función triangular inversa.


V 0 = C⋅W

C =

Sa⋅rR W =∑

1

nW i Sa=F T 1 ;

00,

250,

450,

650,

851,

051,

251,

451,

651,

852,

052,

252,

452,

652,

853,

053,

253,

453,

653,

854,

054,

254,

454,

654,

85

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

ZONA SISMICA 4 amort: 5%

Σα 1Σα 2Σα 3

Período (Tm)

Sa

F i = V 0⋅W i⋅z i

∑1

nW i⋅z i

2

00,

30,

55 0,8

1,05 1,3

1,55 1,8

2,05 2,

32,

55 2,8

3,05 3,3

3,55 3,

84,

05 4,3

4,55 4,

8

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

ZONA SISMICA 4 amort: 5%

Σα 1Σα 2Σα 3

Período (Tm)

Sa


Método dinámicos:

Modal espectral: considera todos los modos RELEVANTES[T1 - T2 -...-Tk -Tn ; ω1 - ω2 -...- ωk -...- ωn ; {X1} - {X2} -...- {Xk} -...- {Xn} ]

Para cada modo:

Fuerza y esfuerzos en c/nivel

Envolvente Q en el nivel


Am =Sak⋅r

RV 0m=

Amg⋅Wm

Wm=∑k=1nW k⋅km

2

∑i=1

nW i⋅km

2

Fkm=V0m⋅W k⋅km

∑k=1

n

W k⋅km

⇒Qkm

QkE=∑m=1n

Qkm2


Método dinámicos:

Respuesta lineal en el tiempo: integración directa paso a paso, con respuesta elástica.

Respuesta NO lineal en el tiempo: integración directa paso a paso, considerando el comportamiento de la estructura conforme la degradación progresiva de las secciones de los elementos.



Ductilidad.

Resistencia.

Rigidez.

Torsión

Un buen diseño sismorresistente requiere un conocimiento

profundo del comportamiento de las estructuras ante las

acciones sísmicas. Un proyecto estructural que sólo cumpla

con los requisitos del reglamento no es satisfactorio.

COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO


Ductilidad.Capacidad de los materiales, conexiones y sistemas para absorber energía y mantener la capacidad resistente.

COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - DUCTILIDAD


Pórticos desplazableso NO arriostrados

Curvas teóricas.

Relación histerética H-δ, considerando la acción gravitatoria



Pórticos arriostradosCon tensores en cruz de San Andrés

Curva experimental y comparación con la teórica.

Relación histerética H-δ, con acción gravitatoria



Hormigón Armado

Comportamiento a cortanteSecciones con estribos simplesSecciones con diagonales

Relación histerética V-θ, con acción gravitatoria



Pared de mamposteríafalla por cortante

Agrietamiento de panel

De pilas y dinteles

De muro armado



Pared de mamposteríafalla por cortante

Curva experimental.

Relación histerética H-δ, con acción gravitatoria



Pared de maderaComportamiento P-δ según el tipo de revestimiento.



Pared de maderafalla por cortante

Curva experimental.

Relación histerética P-δ



RESISTENCIACapacidad de los materiales, elementos y sistemas para soportar esfuerzos (tracción, compresión, flexión, torsión) y mantener la estabilidad local y del conjunto

Resistencia del material (Fy)

Comportamiento bajo cargas (diagrama P-d)

Esbeltez de las piezas: longitud de pandeo

Esbeltez de los elementos seccionales

Sistema de arriostramiento

Combinación de los esfuerzos en la sección

COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - RESISTENCIA


RESISTENCIA FLEXO-COMPRESIÓN- Teórica-

EsbeltezMomentos extremos



RESISTENCIA FLEXO-COMPRESIÓN- Experimental -

EsbeltezMomentos extremosPandeo lateral torsional


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