efecto de sitio y respuesta dinámica de estructuras sobre suelos
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ING. JAIME F. ARGUDO, PH.DArgudo & Asociados S. A.
"EFECTO DE SITIO Y RESPUESTA DINÁMICA
DE ESTRUCTURAS SOBRE SUELOS BLANDOS"
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Instituto Geofísico Nacional IGN-EPN (2016), Informe Sísmico Especial No. 18:
Observaciones del sismo del 16 de abril de 2016 de magnitud Mw 7.8. Intensidades y aceleraciones
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Instituto Geofísico Nacional IGN-EPN (2016), Informe Sísmico Especial No. 18:
Observaciones del sismo del 16 de abril de 2016 de magnitud Mw 7.8. Intensidades y aceleraciones
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ESTACION PASCUALES DE LA RENAC IG-EPN (SUELO TIPO SB)
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ESTACION CENTRAL TRINITARIA DE LA RENAC IG-EPN (SUELO TIPO SE)
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ESTACION ESTADIO UNAMUNO DE LA RENAC IG-EPN (SUELO TIPO SE)
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EFECTO DE SITIO: AMPLIFICACION DE LA INTENSIDAD LOCALMENTE
Amplificación geométrica:
Un contraste de Impedancia provoca:
• Cambio en las características geométricas de las ondas (incremento de amplitud y período)
• Atrapamiento de las ondas sísmicas en el estrato de baja impedancia
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EL SEMI-ESPACIO DE SUELO EN VIBRACION
Amplificación dinámica:Efecto resonancia del suelopor excitación de la frecuencias (períodos) del suelo en el sitio, por parte de las frecuencias (períodos) de las ondas que viajan desde la fuente sísmica.
�� = 4��� ����� = �
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LEYES CONSTITUTIVAS DEL SUELO
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Sun, J.I., Golesorkhi, R. And Seed, H.B. “Dynamic Moduli and Damping Ratios for Cohesive Soils”. Report No. UCB/EERC-88/15, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, 42 p, 1988.
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MDSEG-01
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METODO SIMPLIFICADO PARA EVALUAR PERIODOS INELASTICOS DEL SUELO(ARGUDO J.F., 2016) – APLICACIÓN A ESPECTROS DE DISEÑO PARA SUELOS BLANDOS
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COMO INCIDE EL EFECTO DE SITIO EN EL COMPORTAMIENTO DE ESTRUCTURAS EN GUAYAQUIL
DURANTE EL SISMO DEL 16 DE ABRIL DEL 2016
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Estructuras Flexibles sobre Suelos FirmesEdificios ComplejoJudicial NorteUrb. La Florida
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Estructuras Flexibles sobre Suelos Firmes
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Estructuras Flexibles sobre Suelos Blandos
EdificioROCAMAR
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COLABORACION:ING. JOSE CHANGARGUDO Y ASOCIADOS S.A.
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EFECTOS DE INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA
Elastic half space model (Direct approach)Sub-structures Method Approach
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Métodos de Análisis con Sub-estructuras:
1) Winkler Approach2) P‐‐‐‐Y Method3) Elastic Continuum Approach4) Finite Element Method
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Modelos con y sin interacción – principales diferencias
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HOSPITAL MIGUEL H. ALCIVAL DE BAHIA 2016 4 DE AGOSTO 1998
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Colapso Puente Ave. Las Americas
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FOTOS: ING. KARINA SUAREZUNIVERSIDAD LAICAVICENTE ROCAFUERTE
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MODELAMIENTO SAP 2000 DE TABLEROS SEMI-RESTRINGIDOSFORMAS MODALES DE TABLEROS CON T = 0,8 – 1,5 SEGCOLABORACION: ING. ERICK BARRIGA
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Pilas Norte1 CORTADA + 1 APLASTADA
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Puente Avenida Las Americas – Pilas Sur1 CORTADA + 1 APLASTADA
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El 17 de Abril de 2016 se visitó el viaducto colapsado y se encontró que dos pilascortas adyacentes a los estribos del viaducto fallaron por corte diagonal y que dospilas centrales fallaron por aplastamiento o compresión.Luego de la interpretación del movimiento del tablero y de las pilas fracturadas encorte, se llegó a la conclusión de que los esfuerzos de corte sísmico en las pilas cortasdieron inicio a un mecanismo de colapso progresivo de tipo frágil o sin ductilidad.Inmediatamente después de que las pilas cortas fallaron en corte, la carga de gravedado peso del tablero se redistribuyó hacia los estribos y a las pilas centrales, provocandosu aplastamiento por acción de la sobrecarga vertical.
Se modeló con SAP2000 para el registro sísmico GYE2 (Amax, EW = 9,4%g) y seencontró a la estructura rígida T < 0,2 seg en la dirección NS y excitada por el sismo enel sentido EW. Las 4 pilas alcanzaron esfuerzos de Corte Requerido del orden de 150Ton (entre 70-80 Ton por cada columna de 0,55 m x 0,7 m), para una respuestacontrolada por la dinámica de los tableros en su plano.
Siendo la Capacidad Nominal a Cortante de cada una de las 8 columnas deaproximadamente 80 Ton, se confirmó que la falla pudo iniciarse en las columnas delos pórticos cortos, aunque con esfuerzos muy similares a los experimentados por lascolumnas de los pórticos centrales.
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EFECTOS DEL SISMO DEL 16 DE ABRIL DEL 2016
EN PORTOVIEJO, MANABI
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CIUDAD DE PORTOVIEJO, PROVINCIA DE MANABI – SISMO DEL 16 ABRIL 2016
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PORTOVIEJO
ZONA CERO
CENTRO CIUDAD
SISMO DEL
16 ABRIL 2016
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PORTOVIEJO
SISMO DEL
16 ABRIL 2016
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CENTRO MEDICO DEL PACIFICO
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DISEÑO DE ESTRUCTURAS SOBRE SUELOS BLANDOS
ENFOQUE NORMATIVO
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NECESIDAD DE ACTUALIZACION DE NEC-15
Aunque los Criterios de Diseño por Desempeño están incorporadosdentro de los requerimientos filosóficos de NEC-15, los valorescuantitativamente especificados para algunos parámetros de diseñoresultan inadecuados por insuficientes o inconsistentes.Se presentan como ejemplo los siguientes casos:
a) Coeficiente Sísmico de Diseño para Guayaquil inadecuadob) Desempeño Sísmico requerido es inconsistente con Parámetros
Definidos para Diseñoc) Control de Estabilidad Lateral y Derivas de Piso (definiciones
inconsistentes e incompletas)d) Separación de Estructuras Adosadas (definición inconsistente)
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Incrementar el Coeficiente Sísmico de Diseño para Suelos Blandos (R = 6 es recomendable)
Históricamente Cs = 0,08 – 0,1 para estructuras de periodo corto
MDSEG-01 recomienda:Para Suelos Tipo E y F usar Cs = Sa/R = 0,13 con Sa = 0,9 y R = 7
NEC-15 especifica:Para Suelos Tipo E usar Cs = Sa/R = 0,09 con Sa = 0,72 y R = 8
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COMPORTAMIENTO DE SUELOS – ASPECTOS NORMATIVOS
NEC-15 DEFINE ESPECTROS DE DISEÑO PARA CINCO DE LOS SEIS TIPOS DE SUELOS DE NORMA ASCE7-10
Error
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CURVA DE CAPACIDADDE UNA ESTRUCTURADUCTIL DISEÑADA PARA SATISFACER CRITERIOS DE DESEMPEÑO SISMICO
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NEC-15 VERSUS ASCE 7-10
Desempeño Sísmico requerido es inconsistente con ParámetrosDefinidos para Diseño
Usando las Curvas de Peligrosidad Sísmica definidas por NEC-15 se puededemostrar que no es posible postular los siguientes objetivos de DesempeñoSísmico:
a) Estructuras de cualquier tipo (I=1 inclusive) Sin Daño Estructural para un Sismocon Tr = 72 años. La estructura puede considerarse elástica hasta SismosFrecuentes con Tr = 25 años. Un Sismo con Tr= 72 años debe considerarse detipo Ocasional (Daño Estructural Pequeño).
b) Se propone “Prevención de Daño Estructural” para el Sismo de Diseño Tr=475años para Estructuras Esenciales. Lo que implica comportamiento elástico yresulta exagerado para garantizar Ocupación Inmediata y Función después delterremoto
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NEC-15
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ING. JAIME F. ARGUDO, PH.DArgudo & Asociados S. A.
CONFERENCIA: "EFECTO DE SITIO Y RESPUESTA DINÁMICA
DE ESTRUCTURAS SOBRE SUELOS BLANDOS"
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Control de Estabilidad Lateral y Derivas de Piso (definicionesinconsistentes e incompletas)
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NEC-15
Medida desde la Base de la Estructura
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DETERMINACION DE LAS DERIVAS DE PISOS(INELASTICAS)
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h1 = L1h2 = L1 + L2
Alturas de Piso medidas
desde la base de la estructura
ASCE 7-10 EFECTO P-∆∆∆∆
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Separación de Estructuras Adosadas (definición inconsistente)
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PERFIL DEL RIESGO SISMICO DEL CENTRO DE GUAYAQUIL
1) Mayor densidad de construcciones sísmicamente vulnerablesSin diseño sísmico (+ 40 años, vetustas, etc.)Diseño sísmico inadecuado (altas derivas, baja ductilidad y redundancia)2) Alta concentración de población durante horas laborables3) Mayor valor de las edificaciones y su equipamiento
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DISTRIBUCIONDE PERDIDAS EN EDIFICACIONES DE MADERA
Las perdidas de vidas
probables para el
escenario sísmico
se deben en su mayor
parte al colapso total o
parcial de estructuras
de madera vetustas
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EVALUACION PROYECTO RADIUS 1999
PUENTES
• Pérdida del presfuerzo en cables
Deflexiones Excesivas – Corrosión Acero –Fatiga a bajo ciclaje por esfuerzos altos
• Deterioro por edad y escaso mantenimiento
• Mayoría de las estructuras diseño sísmico anterior a AASHTO 1998 basado en R alto. Con las normas AASHTO 1998 LRFD en adelante estructuras mas rígidas, resistentes con R < 3
• Ductilidad Limitada por escasa redundancia
• Falta de trabas sísmicas y juntas sísmicas inadecuadas
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PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD
• Flexibilidad Excesiva (Derivas Inelast. Máx. < 2%)
• Ductilidad Limitada por efectos de torsión, segundo orden (P-∆∆∆∆), baja redundancia de columnas e interacción suelo-estructura
• Uso de Coeficientes Sísmicos de diseño muy bajos Cs = 0,08 asociados a Requiv > 10 (improbable lograr)
• Impacto entre edificaciones por adosamientos
• Juntas sísmicas inadecuadas
• Incremento de pisos sin reforzamiento de columnas
• Participación de elementos no-estructurales en la respuesta estructural
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PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD SISMICA
Vetustez de Edificaciones Mixtas
Mayor Riesgo = Mayor Altura
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PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD SISMICA
Incremento de Altura y Masas
sin Reforzamiento Sísmico
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PRINCIPALES FACTORES DE RIESGO SISMICO
• Columnas débiles
• Losas sin vigas dúctiles
• Planta Baja Flexible y Débil
• Baja Redundancia de
Elementos
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PRINCIPALES FACTORES DE RIESGO SISMICO
• Columnas débiles
• Losas sin vigas dúctiles
• Planta Baja Flexible y Débil
• Torsión
• Comportamiento
de edificio de esquina
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PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD SISMICA
Flexibilidad Excesiva
• Incremento de Derivas Laterales
por efecto P-∆ ∆ ∆ ∆ y Torsión
• Desplazamientos aumentados por
efectos Interacción Suelo-Estructura
• Estabilidad Inelástica no evaluada
• Excesiva Esbeltez (H/D > 5)
• Ductilidad Limitada por Efectos
De Torsión, Segundo Orden (P-∆∆∆∆)
e Interacción Suelo-Estructura
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PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD SISMICA
Flexibilidad Excesiva
Identificada en estructuras
diseñadas con Normas Sísmicas
De los 70s.
• Ductilidad Limitada por Efectos
De Torsión, Segundo Orden (P-∆∆∆∆)
e Interacción Suelo-Estructura
• Uso de Coeficientes Sísmicos de
diseño muy bajos Cs = 0,08.
• Requiv > 10 (improbable de lograr)
![Page 87: efecto de sitio y respuesta dinámica de estructuras sobre suelos](https://reader037.vdocuments.co/reader037/viewer/2022103100/58a174aa1a28ab124b8ba781/html5/thumbnails/87.jpg)
PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD SISMICA
Impacto entre Estructuras
Adosamientos Inadecuados
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EVALUACION HOSPITALES• 10% de hospitales podrían experimentar daño
estructural severo• Los hospitales mas antiguos no tienen diseño
sísmico y presentan varias vulnerabilidades:a) Columnas débilesb) Torsión por Arquitectura Compleja (Irregular)c) Carencia de Juntas de Expansión Sísmica
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• 75% de hospitalespodrían quedarinoperativos después deun terremoto.
• Los componentes no-estructurales sonvulnerables
HOSPITALES
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LAS ESTRATEGIAS PARA REDUCIR EL RIESGO SISMICO URBANO (2015-2025)
Continuar ejecutando el Plan de Acción del Proyecto RADIUS con proyectos específicos dentro de las siguientes líneas:
1. Evaluación de las edificaciones y zonas de alto riesgo sísmico ymejoramiento del control del uso del suelo y de las edificacionesconstruidas y por construirse
2. Fortalecimiento de la seguridad estructural y no-estructural de hospitales, yplanificación de su respuesta sistémica frente a emergencias sísmicas
3. Fortalecimiento de la seguridad estructural y no-estructural de equipos,materiales e infraestructura de líneas vitales e instalaciones esenciales
4. Mejoramiento de zonas de riesgo, demolición/ reforzamiento de edificiospeligrosos
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En ejecución: Reforzamiento Rampas TTG Construye Consorcio MEDIAR
Requerido: Demolición Estructuras Vetustas+ Proyecto Vivienda Re-asentamiento
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LAS ESTRATEGIAS PARA REDUCIR EL RIESGO SISMICO URBANO (2015-2025)
Fortalecer la Seguridad Sísmica del Cantón Guayaquil mediante Ordenanzas para el diseño y control de la construcción de estructuras sísmicamente mas seguras
NEC-15 proporciona requisitos para diseño sísmico que se consideran mínimos; siendo posible superarlos con requisitos adecuados a la realidad de la ciudad de Guayaquil.
Algunos requerimientos de NEC -15 resultan inadecuados por insuficientes, incompletos o inconsistentes y sin desmedro de su futura revisión a nivel nacional (gobierno) pueden ser sobrepasados por Ordenanzas Municipales.
Continuar ejecutando el Plan de Acción del Proyecto RADIUS con visión sistémica multidisciplinaria y creativa para compaginar normas históricas sobre Usos de Suelos con una nueva ordenanza edilicia.
![Page 93: efecto de sitio y respuesta dinámica de estructuras sobre suelos](https://reader037.vdocuments.co/reader037/viewer/2022103100/58a174aa1a28ab124b8ba781/html5/thumbnails/93.jpg)
INFORMACION TECNICA DISPONIBLE EN: www.jaimeargudo.com
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GUAYAQUIL HOY ESCENARIO DISTINTO A 1942
Colapso del Edificio Calypso
Terremoto de Bahia, 1998
M7.2; MMI = VII (Bahia)
Colapso del Edificio
Clínica Arreaga
Terremoto de Jama,
1942
M7.8; MMI = VII
(Guayaquil)
Ambos eventos no
Equivalen al Sismo
de Diseño PE=10%
(Tr = 475%) sino a
Sismos “Ocasionales”
30% < PE < 60%
(Tr = 50 – 100 años)