Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
CONSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES
ACCIÓN SÍSMICA SOBRE LAS
CONSTRUCCIONES
Respuesta de las construcciones
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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, .....
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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)
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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....
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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.
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
COMPORTAMIENTO EDILICIO Evaluación de la respuesta del edificio: espectros
Espectro según Biot Espectro según Housner
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
COMPORTAMIENTO EDILICIO Evaluación de la respuesta del edificio: espectros
Espectros de aceleración (SA) velocidad (Sv) y desplazamiento (Sd)
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
COMPORTAMIENTO EDILICIO Evaluación de la respuesta del edificio: espectros
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
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
COMPORTAMIENTO EDILICIO Evaluación de la respuesta del edificio
Modelo dinámico
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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.
COMPORTAMIENTO EDILICIO Evaluación de la respuesta del edificio: Cortante basal
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
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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
COMPORTAMIENTO EDILICIO Evaluación de la respuesta del edificio: Cortante basal
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
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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.
COMPORTAMIENTO EDILICIO Evaluación de la respuesta del edificio: Cortante basal
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
Ductilidad.Capacidad de los materiales, conexiones y sistemas para absorber energía y mantener la capacidad resistente.
COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - DUCTILIDAD
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
Pórticos desplazableso NO arriostrados
Curvas teóricas.
Relación histerética H-δ, considerando la acción gravitatoria
COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - DUCTILIDAD
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
Pórticos arriostradosCon tensores en cruz de San Andrés
Curva experimental y comparación con la teórica.
Relación histerética H-δ, con acción gravitatoria
COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - DUCTILIDAD
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
Hormigón Armado
Comportamiento a cortanteSecciones con estribos simplesSecciones con diagonales
Relación histerética V-θ, con acción gravitatoria
COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - DUCTILIDAD
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
Pared de mamposteríafalla por cortante
Agrietamiento de panel
De pilas y dinteles
De muro armado
COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - DUCTILIDAD
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
Pared de mamposteríafalla por cortante
Curva experimental.
Relación histerética H-δ, con acción gravitatoria
COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - DUCTILIDAD
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
Pared de maderaComportamiento P-δ según el tipo de revestimiento.
COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - DUCTILIDAD
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
Pared de maderafalla por cortante
Curva experimental.
Relación histerética P-δ
COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - DUCTILIDAD
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
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
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
RESISTENCIA FLEXO-COMPRESIÓN- Teórica-
EsbeltezMomentos extremos
COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - RESISTENCIA
Proyecto Sismorresistente-AccionSismica C.M.M - 2009
RESISTENCIA FLEXO-COMPRESIÓN- Experimental -
EsbeltezMomentos extremosPandeo lateral torsional
COMPORTAMIENTO DEL EDIFICIO - RESISTENCIA