ing. rafael salinas - desempeño sismico de elementos estructurales innovadores

1

DESEMPEÑO SÍSMICO DE SISTEMAS ESTRUCTURALES

INNOVADORES

Dr. Rafael Salinas Basualdo

Lima, 27 de junio de 2013

American Concrete Institute

Capítulo de Estudiantes – Universidad Nacional de IngenieríaDesempeño sísmico de sistemas estructurales innovadores

Desarrollo del diseño sismorresistente para reducir el daño en las estructuras y en contenidos.

Estrategias diferentes a las convencionales:

1. Aumento en capacidad de control de los desplazamientos residuales con cierta disipación de energía: muros autocentrados.

2. Reducción de la solicitación sísmica en la estructura: aislamiento en la base.

Introducción

El muro autocentrado

Estudio experimental

Desempeño sísmico de especímenes

Diseño sísmico de edificios con sistemas duales autocentrados

Desempeño sísmico de edificios

Espécimen con aislamiento sísmico

Conclusiones

OBJETIVOS

1. Estudiar analítica y experimentalmente el comportamiento ante acciones sísmicas de sistemas muro-pórtico con muros autocentrados, en caso de sismos leves y severos.

2. Proponer procedimientos para el análisis y diseño sísmico del sistema mencionado, con base en los resultados obtenidos.

3. Proponer un espécimen para el estudio de un sistema con aislamiento en la base.

Desempeño sísmico de sistemas estructurales innovadores

Introducción







Conclusiones

ANTECEDENTES


Introducción







Conclusiones

El sistema autocentrado es un concepto inicialmente ideadopara un puente ferroviario(1988).

Analizado para su uso en edificios por Priestley y Tao (1993).

Solución estructural basada en la inclusión de un tendón de presfuerzo en el eje vertical central de un muro sin empotramiento en la base (1999).

(Holden et al, 2001)

ANTECEDENTES


Introducción







Conclusiones

Ensayos en murosConvencional (monolítico)

Autocentrado (híbrido)

(Restrepo, 2006)

ANTECEDENTES

El muro convencional empotrado presenta desplazamientos residuales.


Introducción







Conclusiones

Ensayos en muros

2

PROPUESTAS PARA EL DISEÑO

• Kurama (2005): estrategia de diseño basada en desempeño.

• Rahman y Restrepo (2007): lineamientos parael diseño de muros: control de deslizamiento porcortante, control de postensado, dimensionadode barras disipadoras, control del eje neutro.

• Pennucci et al (2009): estrategia de diseñobasada en desplazamientos.

• ACI-ITG (2009): Requerimientos para el diseño de un muro especial de corte prefabricado con postensado no adherido y comentarios.


Introducción







Conclusiones

ESPÉCIMEN A1 (Mw = 30% Mt)

Muro de concretopresforzado90 x 350 mm

Base demuro

21

A

B

1647

2692

LingotesBase demarco

Dirección del ensaye

Base demarco

Armadurade conexión

Marcode acero

Marcode acero

60

20

440

3000

300

1º nivel

VarillalongitudinalØ6mm

EstribosØ3mm

Tendón depostensadoØ6mm

Ducto paratendón depostensado

Ducto paravarilla disipadora

350350

11

22

60

EstribosØ3mm

Varilla longitudinalØ6mm

350

901-1

2-2 90

350


EstribosØ3mm

350

90

22

129

48.4

Tendón depostensado

Ø 6mm

Disipador Ø 6mm



Cimentación

Muro

65 Disipadores Ø 6mm(superficie lisa)

Barra corrugada

Ø 38"

Ls =

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0Periodo (s)

Sa

(g)

Fusible


Introducción







Conclusiones

ESPÉCIMEN A2 (Mw = 60% Mt)

Base demuro

Muro de concretopresforzado90 x 550 mm

Base demuro

21

A

B

1647

2692

Biela

Marcode acero

LingotesBase demarco

Base demarco


30

EstribosØ3mm


2 2

1 1

550550

2-2

1-1

550

90

90

550

Tendón depostensado

Ø 7mm



Tendón depostensadoØ7mm

EstribosØ3mm



EstribosØ3mm

1º nivel

300

3000

440

20

30

90

550

22

187

77

Disipador Ø 7mm



Cimentación

Muro

100Disipadores Ø 7mm(superficie lisa)

Barra corrugada

Ø 12"

Ls =

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0Periodo (s)

Sa

(g)


Fusible

Introducción







Conclusiones

ANÁLISIS ESTRUCTURAL

• Preparación de un modelo de análisis estructural elástico y no lineal para estructuras duales con muros autocentrados.

• Se calculó la curva momento-rotación del muro autocentrado con las expresiones propuestas por el ACI-ITG,2009.

• Se propone una expresión para estimar la longitud efectiva de la barra disipadora tipo “dog-bone”.

5.5 d s bL L d

4

´´

ydd s b b b

b c

fdL L d k

d f


Introducción







Conclusiones

Longitud efectiva del disipador tipo ´´dog bone´´

Hipótesis:

•Deformaciones de la barra en la zona embebida en intervalo elástico.

•Transferencia de esfuerzos en la zona embebida se da por adherencia.

4

´´

ydd s b b b

b c

fdL L d k

d f

k´=0.90 (fy,f´c en MPa, Ls, db en mm)


Introducción







Conclusiones

Longitud efectiva de los fusibles

Uso de información experimental previa para definir propiedades efectivas de la sección de los fusibles (16 ensayos).

L

M

h

M

1-1

b

h

1

1

f

f

f

f

h /2

h /2

s

= /L

= 2 s/ h

f

ff

f

VigaPTR 63.5x63.5x5L=698

Placa de fusible e=20

Bloque110x110x45

ColumnaPTR 63.5x63.5x5L=558±1

Angulo 3"x3"x1/4"L=140

Celda decarga

Carga lateral P

714

1230

Marco metálicopara fijación deconexión

sh

M u

5/8 M u

y‐ref0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16Rotación (rad)

M/M

y1

15

16u

ef gsh

fI I

E

ef

f

EIK

L


Introducción







Conclusiones

3

Modelos de análisis

1

3

5

7

9

11 38

36

34

32

30

28

4

2

6

8

10

12

13 1423

162415

182517

202619

222721 48 54 49

475346

4544 52

42 51 43

415040

39

37

35

33

31

29

55

56

57

58

59

64

63

62

61

60

69

68

67

66

65

Fusible de vigaFusible de viga

Fusible decolumna

Fusible decolumna

Viga Viga

Columna ColumnaMuro

70, 71Resortesrotacionales

Espécimen A1

= +

Mu

0.75 Mu

My1

y yR u

M

Envolventepara el análisis

Ma K1=My/y

Base del muro Ring-spring Bilineal elásticoTotal

• Modelo de plasticidad concentrada en la base del muro.

• Empleo de 2 resortes rotacionales en la base del muro.

• Programa empleado: Ruaumoko (Carr, 2010).


Introducción







Conclusiones

Modelos de análisisEspécimen A2

• Modelo de plasticidad concentrada en la base del muro.

• Empleo de 2 resortes rotacionales en la base de cada muro.

• Programa empleado: Ruaumoko (Carr, 2010).

1

3

5

7

9

11 38

36

34

32

30

28

4

2

6

8

10

12

13 1423

162415

182517

202619

222721 48 54 49

475346

4544 52

42 51 43

415040

39

37

35

33

31

29

55

56

57

58

59

64

63

62

61

60

69

68

67

66

65


Fusible decolumna

Fusible decolumna

Viga Viga

Columna Columna


72

73

74

75

76

81

80

79

78

77

Muros



Introducción







Conclusiones

Movimiento en la base empleado

a MAX =-0.64g

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

0 10 20 30 40 50 60Tiempo (s)

Ac

eler

ació

n (g

)

0

1

2

3

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0Periodo (s)

Sa

(g)

NTCS

NTCS x2

Llolleo-5%

Ensayos realizados:• Vibración ambiental.• Vibración libre.• Movimiento sísmico de baja intensidad.• Movimiento sísmico de alta intensidad

(intensidad de diseño).• Movimiento sísmico de muy alta

intensidad (intensidad máxima aplicada).

Llolleo, Chile (1985)


Introducción







Conclusiones

ESPÉCIMEN A1

0.0

1.0

2.0

3.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0Periodo (s)

Sa

(g)

Medido

Objetivo

Sismo de Intensidad de diseño

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1 0 1 2

Contribución modal

Alt

ura

rel

ativ

aModo 1-c

Modo 2-c

Modo 1-e

Modo 2-e

Contribuciones modales (comportamiento elástico, =1.5%)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 0.01 0.02 0.03 0.04

/H

Alt

ura

rel

ativ

a

Medido

Calculado0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 1 2 3

Aceleración de piso/A máx_base

Alt

ura

rel

ativ

a

Medido

Calculado

f 1 =2.7 Hz f 2 =12.9 Hz

0

10

20

30

0 5 10 15 20 25Frecuencia (hz)

Am

pli

tud

Medido

Calculado

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

-4 -2 0 2 4

Distorsión global (%)

Mo/(

WH

)

Medido

Calculado

Calculado:

Mvo = 0.34 WH

R M = 3.1

Medido:

Mvo = 0.39 WH

R M = 3.0


Introducción







Conclusiones

ESPÉCIMEN A2

Sismo de Intensidad de diseño

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1 0 1 2

Contribución modal

Alt

ura

rel

ativ

a

Modo 1-c

Modo 2-c

Modo 1-e

0.0

1.0

2.0

3.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

Periodo (s)

Sa

(g)

Medido

Objetivo

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 0.01 0.02 0.03 0.04

/H

Alt

ura

rel

ativ

a

Medido

Calculado0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 1 2 3


Alt

ura

rel

ativ

a

Medido

Calculado

f 1 =3.8 Hz

0

10

20

30

0 5 10 15 20 25Frecuencia (hz)

Am

pli

tud

Medido

Calculado

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

-4 -2 0 2 4


Mo/(

WH

)

Medido

Calculado

Calculado:

Mvo = 0.50 WH

R M = 2.0

Medido:

Mvo = 0.54 WH

R M = 2.5

Contribuciones modales (comportamiento elástico, =3.0%)


Introducción







Conclusiones

PARÁMETROS GLOBALES DE LA RESPUESTA

Movimiento de intensidad de diseño

Movimiento de intensidad máxima aplicada Espécimen Parámetro

Calculado Experimental Calculado Experimental

RM 3.1 3.0 4.3 4.4

V/W 0.48 0.54 0.55 0.57

o 1.8 2.1 2.1 2.3 A1

Drin/Drel 0.71 0.78 0.71 0.69

RM 2.0 2.5 2.3 3.0

V/W 0.70 0.70 0.76 0.76

o 2.7 2.9 2.9 3.0 A2

Drin/Drel 1.15 1.35 1.10 1.46

Espécimen Modo 1 Modo 2

A1 Medido

Calculado 0.38 0.37

0.08 0.06

A2 Medido Calculado

0.26 0.24

-- 0.03

Respuesta elástica - Periodos de vibración (s)

Respuesta inelástica

veM

vo

MR

M

oo

S

V

C W

voo

ef

MV

H


Introducción







Conclusiones

4

ESPECÍMENES EVALUADOS

• Tres especímenes miniatura de 5 niveles, diseñados con los mismos criterios de diseño sísmico y espectro de diseño sísmico.

• Dos especímenes duales autocentrados: A1 y A2. Un espécimen dual convencional: E1 (Sánchez, 2008).

• Sismo de intensidad de diseño (I.D.): Llolleo 1985.

E1

A1

A1

A2 A2

0

1

2

Sismo I.D. Sismo I.M.A.

I AS

M/I A

SO

Intensidad sísmica normalizada


Introducción







Conclusiones

ESPÉCIMEN E1 – dual convencional (Mw ~ 30% Mt)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0Periodo (s)

Sa

(g)

Muro de concretoreforzado 80 x 250 mm

Base demuro

21

A

B

1647

2692

Lingotes


Marcode acero

Marcode acero

Armadurade conexión

Base demarco

Base demarco

1-1 80

250

Varilla longitudinal Ø6mm

EstribosØ6mm

2 2

1 1

250

EstribosØ6mm


1º nivel

3000

60

60

5º nivel

3º nivel

22

1 1

Cimentación

250

802-2EstribosØ6mm

Varilla longitudinal Ø6mm

(Sánchez, 2008)


Introducción







Conclusiones

Envolventes de aceleraciones y desplazamientosIntensidad de diseño

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5


Alt

ura

rel

ativ

a

A1

A2

E1

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5


Alt

ura

rel

ativ

a

A1

A2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

/H

Alt

ura

rel

ativ

a

A1

A2

E1

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

/H

Alt

ura

rel

ativ

a

A1

A2

Intensidad máxima aplicada


Introducción







Conclusiones

Reducción de la respuesta sísmicaIntensidad de diseño (ID)

Intensidad máxima aplicada (IMA)

T1T2

0

20

40

60

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Periodo (s)

Sa/

PG

A

Elástico

Inelástico-100%

T1T2

0

20

40

60

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Periodo (s)

Sa/

PG

A

Elástico

Inelástico-100%

T1T2

0

20

40

60

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Periodo (s)

Sa/P

GA

Elástico

Inelástico-100%

0

1

2

3

4

E1 A1 A2

PS

Ae/P

SA

in

T1T2

0

20

40

60

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0Periodo (s)

Sa/

PG

A

Elástico

Inelástico-150%

T1T2

0

20

40

60

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0Periodo (s)

Sa/

PG

A

Elástico

Inelástico-125%

0

1

2

3

4

5

6

A1 A2

PS

Ae/P

SA

in

ID

IMA


Introducción







Conclusiones

SobrerresistenciaValores calculados

Análisis pushover

oo

S

V

C W

Intensidad de diseño Intensidad máxima aplicada Espécimen

Calculado Experimental Calculado Experimental

E1 2.0 3.3 -- --

A1 1.8 2.1 2.1 2.3

A2 2.7 2.9 2.9 3.0

cu=0.55

cE=1.80

(=2%)

cD=0.25

c100=0.53

Dr_max =0.03

DrE

cE=1.42

(=5%)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 /H

V/W

cu=0.51

cE=2.06

(=1.5%)

cD=0.25

c150=0.55

Dr_150 =0.038

DrE

cE=1.32

(=5%)

Dr_100 =0.023

c100=0.47

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

/H

V/W

cu=0.87

cE=2.38

(x=3%)

0

cD=0.25

c125=0.76

Dr_125 =0.027DrE

cE=1.95

(=5%)

Dr_100 =0.023

c100=0.70

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

/H

V/W

Convencional E1 Autocentrado A1 Autocentrado A2


Introducción







Conclusiones

Desplazamientos residuales

Distorsiones de entrepiso

0

1

2

3

0% 1% 2% 3% 4% 5%

Distorsión de entrepiso máxima (%)

IAA/I

AS

O

A1

A2

E1

0.0%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

0% 1% 2% 3% 4% 5%

Distorsión de entrepiso máxima (%)

Dis

tors

ión

res

idu

al (

%)

A1

A2

E1

0.0%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

0% 1% 2% 3% 4% 5%

Rotación máxima en columna (%)

Ro

taci

ón

res

idu

al (

%)

A1

A2

E1

0.0%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

0% 1% 2% 3% 4% 5%

Rotación máxima en viga - nivel 2 (%)

Ro

taci

ón

res

idu

al (

%)

A1

A2

E1

Rotaciones en secciones críticas del pórtico


Introducción







Conclusiones

5

Aceleraciones máximas de pisoIntensidad de diseño

Intensidad máxima aplicada

Procedimiento PMR:

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 1 2 3

a i_max /a o

Alt

ura

rel

ativ

a

Medido

PMR

RCSC

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 1 2 3

a i_max /a o

Alt

ura

rel

ativ

a

Medido

PMR

RCSC0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 1 2 3

a i_max /a o

Alt

ura

rel

ativ

a

Medido

PMR

RCSC

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 1 2 3

a i_max /a o

Alt

ura

rel

ativ

a

Medido

PMR

RCSC

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 1 2 3

a i_max /a o

Alt

ura

rel

ativ

a

Medido

PMR

RCSC

_ maxi i

o i o

a F

a m g a

2211 1

2

( , )( , )qr

q i a qi i a

qi M

S TF S T

m g R g g

E1 A1 A2


Introducción







Conclusiones

Tendones de postensado sin adherencia

Muro de concreto prefabricado

Base de mortero

Barra disipadora de energía

0.85 f´c c bw

0.425c = a/2

ced

ed

0.5 Lw

Fpo

Fdy1

y

Sy po

Fdy2

Dimensionado del muro

1 1 2 0.852

wwd y po dy dy

L aM M F N F F a c

0.85 0.85 0.15MAX MAX wa c L

´1 2 0.85 po dy dy c wF N F F f b a

_ ´

43

2 wd

w Dc w

ML

f b

Restrepo y Rahman (2007):


Introducción







Conclusiones

Eje de muro

c

0.5 Lw

ed ed

S

Disipador más tensionado

Disipadores

Longitud máxima del disipador

0.5

0.5

S wp po p pt

up w d

L cF F E A

L L e c

0.5

0.5

su s wp po p pt Lp pu

up w d

L LF F E A F

L L e

po o pu o pt pu Lp pu Lp pt puF F A f F A f

_

21

pu up ds MAX Lp o

p su w

f L eL

E L


Introducción







Conclusiones

Fuerza de postensado máxima

Tendón más tensionado

Eje de muro

c

0.5 Lwep ep

Tendones PT

1 1 1 0.5 p po p p w pup

F F E A L e cL

0.5 p po p w pup

f f E L e cL

55 w

o Lp MAXup

L

L

40 w

o Lp MAXup

L

L

Para el estado límite en el cual, = MAX, considerando c = 0.15 Lw, ep es 0.15 Lw,(dentro del tercio central):

Fuerza en el tendón más tensionado:

Si el tendón está en el eje del muro (ep = 0):


Introducción







Conclusiones

Influencia de los disipadores y el postensado en M-

su L s L wLímite superior

aproximado

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05Rotación (rad)

M/(

f'c.

bw.L

w2 )

0.007

0.013

0.019

0.021

0.024

f´ c = 44.1 MPa

b w = 0.09m

L w = 0.35m

F dy (F po +N) Límite superioraproximado

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05Rotación (rad)

M/(

f'c.

bw.L

w2 )

0.20

0.40

0.56

0.70

0.80

f´ c = 44.1 MPa

b w = 0.09m

L w = 0.35m

/f´ cLímite superior

aproximado

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05Rotación (rad)

M/(

f'c.

bw.L

w2 )

0.023

0.030

0.034

0.038

0.041

f́ c = 44.1 MPa

b w = 0.09m

L w = 0.35m

L d

0

0.02

0.04

0.06

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05Rotación (rad)

M/(

f'c.

bw.L

w2 )

ACI-ITG

Pennucci (var.)

Propuesta

f´ c = 44.1 MPa

b w = 0.09m

L w = 0.35m

Análisis paramétrico -muro del espécimen A1

Variación de su.Ls/Lw Variación de Fdy

Variación de Fpo Variación de Ld

poo

g

F N

A


Introducción







Conclusiones

Rigidez rotacional de la base del muro con fines de diseño

Los análisis paramétricos mostraron la posibilidad de asociar 0.75 Mu con un valor de = yR que no presenta influencia significativa de la fuerza de postensado o el área de los disipadores.

Mu

Ma

My1

y1 u

M

Krd=My1/y1

Mu

0.75 Mu

My1

y1 yR u

M

11 1

0.25 0.251

1 1yR y u

y y

u u

M M

M M


Introducción







Conclusiones

6

Rotación última y distorsión admisible

Mu

0.75 Mu

My1

y1 yR u

M

Con propósitos de predimensionado, y si se supone c = 0.15 Lw y se conoce que ed < 0.062 Lw (ACI-ITG,2009):

0.400.97

0.412 su s su s su s

yRw w w

L L L

L L L

su syR rD

w

Ld

L

0.412 12.4

0.412

su s

wu

yR su s

w

LL

LL

2.5u rDd

Si se considera yR = drD:


Introducción







Conclusiones

Parámetros de diseño sísmico

• Se valuaron espectros de respuesta de sistemas inelásticos de 1GDL, representativos de sistemas autocentrados y convencionales.

• Autocentrado: modelo tipo bandera.• Convencional: modelo de Takeda modificado.• Registros: Llolleo (suelo firme) y SCT (suelo blando).

Fyko

ko

rko

rko

Fy+

Fy-

F

d

No fluencia

Previa fluencia

Fy+

Fy-

F

d

Modelo tipo bandera Modelo de Takeda modificado


Introducción







Conclusiones


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Des

pla

zam

ien

to (

m)

= 2 (convencional)

= 2 (autocentrado)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Des

pla

zam

ien

to (

m)

= 4 (convencional)

= 4 (autocentrado)

0

0.5

1

1.5

2

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Res

iste

nci

a (g

)

= 2 (convencional)

= 2 (autocentrado)

0

0.5

1

1.5

2

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Res

iste

nci

a (g

)

= 4 (convencional)

= 4 (autocentrado)

Registro Llolleo

0

1

2

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Ra

uto

/Rc

on

v

0

1

2

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Sd

in/S

de

l


Introducción







Conclusiones


Registro SCT

0

1

2

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Ra

uto

/Rc

on

v

0

0.5

1

1.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Des

pla

zam

ien

to (

m)

= 2 (convencional)

= 2 (autocentrado)

0

0.5

1

1.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Des

pla

zam

ien

to (

m)

= 4 (convencional)

= 4 (autocentrado)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Res

iste

nci

a (g

)

= 2 (convencional)

= 2 (autocentrado)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Res

iste

nci

a (g

)

= 4 (convencional)

= 4 (autocentrado)

0

1

2

3

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Periodo (s)

Sd

in/S

de

l


Introducción







Conclusiones

EDIFICIOS ANALIZADOS

• 8 edificios de 6 niveles y 2 edificios de 15 niveles, de concreto reforzado. Uso: oficinas.

• Edificios de 6 niveles: 6 en suelo firme y 2 en suelo blando. • Edificios de 15 niveles: 1 en suelo firme y 1 en suelo blando.• Suelo firme: tipo II, zona D, Acapulco, Guerrero. Suelo

blando: tipo III-b, México D.F.• Se desarrolló un procedimiento de diseño sísmico para esta

clase de edificios.

7.5

30 m

A

1

B

C

7.5

15 m

7.57.5 7.5

432

7.5

5

7.5

30 m

A

1

B

C

7.5

15 m

7.57.5 7.5

432

7.5

5


Introducción







Conclusiones

Resistencia lateral – análisis pushoverEdificios en suelo firme


Introducción







Conclusiones

C D =0.43

C u =0.90

C y =0.48

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.01 0.02 0.03 0.04 /H

V/W

C D =0.215

C u = 0.55

C y =0.27

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.01 0.02 0.03 0.04 /H

V/W

C D =0.43

C u =1.17

C y =0.56

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.01 0.02 0.03 0.04 /H

V/W

Edificios de 6 pisos


7

Resistencia lateral – análisis pushoverEdificios en suelo blando


Introducción







Conclusiones

C D =0.21

C u =0.51

C y =0.25

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.01 0.02 0.03 0.04 /H

V/W

C D =0.11

C u =0.29

C y =0.14

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.01 0.02 0.03 0.04 /H

V/W

C D =0.225

C u =0.55

C y =0.26

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.01 0.02 0.03 0.04 /H

V/W



Análisis dinámico no linealEdificios en suelo firme Edificios en suelo blando

-1.2

-0.8

-0.4

0

0.4

0.8

1.2

0 10 20 30 40 50 60Tiempo (s)

Ac

ele

rac

ión

(g

)

Ü max = 0.96g

0

1

2

3

4

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0Periodo (s)

Ac

ele

rac

ión

es

pe

ctr

al (

g)

NTCS

NTCS x2

Llo-150

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 10 20 30 40 50 60Tiempo (s)

Ac

ele

rac

ión

(g

)

Ü max = 0.17g

0

1

2

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0Periodo (s)

Ac

ele

rac

ión

es

pe

ctr

al (

g)

NTCS_DF

NTCS_DF x2

SCT

Registro empleado: Llolleo 150%

Registro empleado: SCT 100%


Introducción







Conclusiones

Análisis dinámico no linealEdificios en suelo firme Edificios en suelo blando

AC

6-1

AC

6-2

AC

6-3

AC

6-4

AC

6-5

AC

6-6

AC

15-1

0

1

2

3

4

5

0 0.5 1 1.5 2Periodo (s)

Ace

lera

ció

n e

spec

tral

(g

)

DF

6-1

DF

6-2

DF

15-

1

0

0.5

1

1.5

2

0 0.5 1 1.5 2 2.5Periodo (s)

Ace

lera

ció

n e

spec

tral

(g

)

0

2

4

6

8

10

12

AC

6-1

AC

6-2

AC

6-3

AC

6-4

AC

6-5

AC

6-6

AC

15

-1

DF

6-1

DF

6-2

DF

15

-1

Q

RM

mD

mq

D

RM


Introducción







Conclusiones

Análisis dinámico no lineal

Edificios de 6 niveles Edificios de 15 niveles

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Aceleración máxima de piso/A max_base

Alt

ura

rel

ativ

a

AC6-1

AC6-2

AC6-3

Convencional

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0


Alt

ura

rel

ativ

a

DF6-1

DF6-2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0


Alt

ura

rel

ativ

a

AC15-1

DF15-1

Convencional

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 0.005 0.01 0.015 /H

Alt

ura

rel

ativ

a

AC6-1

AC6-2

AC6-3

Convencional

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 0.005 0.01 0.015

/H

Alt

ura

re

lati

va

DF6-1

DF6-2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 0.005 0.01 0.015

/H

Alt

ura

rel

ativ

a

AC15-1

DF15-1

Convencional


Introducción







Conclusiones


Edificio convencional de 6 niveles Edificio autocentrado de 6 niveles

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

-2 -1 0 1 2Distorsión global (%)

Mv/(

WH

)

Mv MAX = 0.46 WH

RM = 1.6

Dr MAX = 0.84%

Dr PERM = 0.1%

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

-2 -1 0 1 2


Mv/(

WH

)

Mv MAX = 0.56 WH

RM = 2.7

Dr MAX = 1.0%

Dr PERM = 0.01%

• Distorsión global máxima de similar magnitud (0.9 a 1.0%)• Distorsión global permanente: autocentrado 0.01%,

convencional 0.10%.• Muros: autocentrado 0.40x7.50m, convencional 0.30x4.00m.


Introducción







Conclusiones

Introducción







Conclusiones

ESPÉCIMEN CON AISLAMIENTO SÍSMICO EN LA BASE

160

Proyección de basede columna de marco

Orificio Ø 1-1/4"

Placa 375x375x2"

38

38

Eje de placa

Placa para fijar la estructura

Placa de apoyo para marco

Placa 375x375x2"

Placa 375x375x2"

AisladorØ 160mm

H = 145mm145

1 1

ELEVACIÓN

CORTE 1-1

6

520

6

5

5 (típico)

23 platinas de aceroASTMA-50

espesor 1mm @ 6mm

Núcleo de plomo Ø 20mm


8



0.19Sa/Rm = 0.63

T F T A0

1

2

3

4

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0Periodo (s)

Ace

lera

ció

n a

bso

luta

(g

)

T F T A0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

Periodo (s)

Des

pla

zam

ien

to r

elat

ivo

(m

)

Introducción







Conclusiones Efectos del aislamiento sísmico



0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05Distorsión máxima de entrepiso

Alt

ura

re

lati

va

EM2 aislado

EM2 fijo

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0


Alt

ura

rel

ativ

a

EM2 aislado

EM2 fijo

1

3

5

7

9

11 38

36

34

32

30

28

4

2

6

8

10

12

13 1423

162415

182517

202619

222721 48 54 49

475346

4544 52

42 51 43

415040

39

37

35

33

31

29

59

58

57

56

55


Fusible decolumna

Fusible decolumna

Viga Viga

Columna Columna

60 6261 63

Aislador sísmico Aislador sísmico


Introducción







Conclusiones Efectos del aislamiento sísmico




Espécimen con base fija Espécimen con aislamiento sísmico

-100

-50

0

50

100

-5.0% -2.5% 0.0% 2.5% 5.0%Distorsión global

Mo

men

to d

e vo

lte

o (

kN-m

)

-100

-50

0

50

100


Mo

men

to d

e vo

lte

o (

kN-m

)

Histéresis global en las estructuras

Introducción







Conclusiones





-100

-50

0

50

100


Mo

men

to d

e vo

lte

o (

kN-m

)

-100

-50

0

50

100


Mo

men

to d

e vo

lte

o (

kN-m

)

-6

-4

-2

0

2

4

6

-60 -40 -20 0 20 40 60Desplazamiento lateral (mm)

Co

rtan

te (

kN

)

Histéresis en el

aislador sísmico

Introducción







Conclusiones





-6

-4

-2

0

2

4

6

-0.050 -0.025 0.000 0.025 0.050Rotación (rad)

Mo

men

to (

kN-m

)

-6

-4

-2

0

2

4

6

-0.050 -0.025 0.000 0.025 0.050Rotación (rad)

Mo

men

to (

kN-m

)

Histéresis en sección crítica de columnas

Introducción







Conclusiones

CONCLUSIONES

• Los especímenes con muros autocentrados tuvieron un desempeño sísmico comparable con el alcanzado en el espécimen con muro convencional.

• A mayor participación de los muros en Mv, mayor sobrerresistencia.

• Es posible aplicar el procedimiento PMR para el cálculo de las aceleraciones de piso de las estructuras muro-pórtico con muros autocentrados, de manera similar a su aplicación en estructuras convencionales.

• Las distorsiones de entrepiso residuales para el sismo de intensidad de diseño fueron mínimas en los especímenes con muros autocentrados.


Introducción







Conclusiones

9

CONCLUSIONES

• Las deformaciones residuales en las secciones críticas de los pórticos de los especímenes, se redujeron en similar proporción a lo obtenido a nivel de las distorsiones residuales de la estructura total.

• Los modelos de análisis estructural para los especímenes con muros autocentrados presentaron resultados que tuvieron una buena correlación con los experimentales.

• Se establecieron expresiones para el diseño del muro autocentrado, la fuerza de postensado inicial y la longitud de las barras disipadoras. Asimismo, una rigidez en la base de los muros autocentrados, para fines de análisis sísmico.


Introducción







Conclusiones

CONCLUSIONES

• Para el diseño sísmico de los sistemas muro-pórtico con muros autocentrados es razonable emplear factores de reducción similares a los empleados en sistemas convencionales.

• Se propone una estrategia de diseño sísmico para edificios con el sistema en estudio, la cual fue empleada en el diseño y análisis de edificios de 6 y 15 niveles, en suelo firme y suelo blando.

• Los resultados de los estudios experimentales y analíticos muestran que los sistemas muro-pórtico con muros autocentrados presentan en general un desempeño semejante al de un sistema muro-pórtico con muros convencionales, con la propiedad adicional de presentar menores desplazamientos residuales.


Introducción







Conclusiones

ing. rafael salinas - desempeño sismico de elementos estructurales innovadores

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