El Acero en la construcción en El Acero en la construcción en VenezuelaVenezuela
Preparado por:
Prof. Carolina Tovar
Sector Tecnología
FAU-UCV
Noviembre 2007
Vulnerabilidad en Estructuras de Acero
ContenidoContenido
Desempeño de las estructuras de acero en Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasadosterremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acerosismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptualDiseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusionesResumen y conclusiones
BibliografíaBibliografía
ContenidoContenido
Desempeño de las estructuras de acero en Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasadosterremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acerosismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptualDiseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusionesResumen y conclusiones
BibliografíaBibliografía
Fatalidades ocurridas por causa de terremotos: 1900 a 1990Fatalidades ocurridas por causa de terremotos: 1900 a 1990
Collapse of Masonry Buildings
Fire
Collapse of Timber Buildings
Other Causes
Landslides
Collapse of RC Buildings
Collapse of Masonry Buildings
Fire
Collapse of Timber Buildings
Other Causes
Landslides Collapse of RC Buildings
1900 - 1949 1950 - 1990
www.aisc.org
Algunas observaciones:Algunas observaciones:
Las estructuras de acero históricamente han Las estructuras de acero históricamente han tenido un buen desempeño durante la ocurrencia tenido un buen desempeño durante la ocurrencia de terremotos, esto se atribuye a:de terremotos, esto se atribuye a:
LigerezaLigerezaDuctilidadDuctilidadPoca ExposiciónPoca Exposición
A pesar de esto, estructuras de acero modernas A pesar de esto, estructuras de acero modernas han presentado problemas importantes en han presentado problemas importantes en terremotos recientes.terremotos recientes.
México, 1985. Complejo Pino Suárez
Northridge, 1994. No hubo colapso, pero sí severos daños internos
Northridge, 1994.
Falla típica en conexiones viga columna
Falla frágil
Pandeo local de una columna tubular cuadrada
Durante el terremoto de Durante el terremoto de NorthridgeNorthridge::
Daños severos en las conexiones vigaDaños severos en las conexiones viga--columna incluso en edificios recientescolumna incluso en edificios recientes
Falla frágil a nivel de la soldadura del ala Falla frágil a nivel de la soldadura del ala de la viga a la columnade la viga a la columna
Daños tomaron por sorpresa a los Daños tomaron por sorpresa a los profesionales del diseño y la construcciónprofesionales del diseño y la construcción
Conexión Pre-Northridge
Backup Bar
Beam Flange
Column FlangeStiffener
Weld Access Hole
Kobe, 1995. Apróximadamente 90 edificios de acero colapsaron
Kobe, 1995
Fractura en conexión viga-columna
Kobe, 1995. Fractura de una columna de acero (tubular cuadrado)
Pandeo local
ReflexionesReflexiones
Los casos anteriores muestran que los edificios modernos Los casos anteriores muestran que los edificios modernos de acero son vulnerables ante los terremotos.de acero son vulnerables ante los terremotos.
Terremotos recientes (1985 México ; 1994 Terremotos recientes (1985 México ; 1994 NorthridgeNorthridge; ; 1995 Kobe) han puesto en evidencia problemas de falla 1995 Kobe) han puesto en evidencia problemas de falla frágil en conexiones soldadas. frágil en conexiones soldadas.
Un cuidadoso diseño y detallado es necesario para Un cuidadoso diseño y detallado es necesario para garantizar el buen desempeño ante acciones sísmicas de las garantizar el buen desempeño ante acciones sísmicas de las estructuras de acero.estructuras de acero.
Las normas y códigos de diseño sismorresistente juegan un Las normas y códigos de diseño sismorresistente juegan un papel muy importante en el futuro de las edificaciones.papel muy importante en el futuro de las edificaciones.
ContenidoContenido
Desempeño de las estructuras de acero en Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasadosterremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acerosismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptualDiseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusionesResumen y conclusiones
BibliografíaBibliografía
Sistema de Fallas Activas en Sistema de Fallas Activas en VenezuelaVenezuela
http://www.funvisis.gob.ve
Movimiento relativo de la Placa Sudamericana conrespecto a la Placa Caribe en es de 14,2 mm/a
Zonificación SísmicaZonificación Sísmica
http://www.funvisis.gob.ve
Peligro sísmico elevado
Reflexiones Reflexiones oo Las principales ciudades se encuentran Las principales ciudades se encuentran
asentadas en las zonas con mayor asentadas en las zonas con mayor peligrosidad sísmicapeligrosidad sísmica
oo Alrededor del 80% de la población venezolana Alrededor del 80% de la población venezolana habita en esas ciudadeshabita en esas ciudades
oo Los aspectos sismorresistentes nos Los aspectos sismorresistentes nos conciernenconciernen
Naturaleza de la configuración de Naturaleza de la configuración de un edificioun edificio
Forma y dimensiones Naturaleza, tamaño y ubicación de los elementos estructurales
Naturaleza, tamaño y ubicación de los elementos no estructurales
El arquitecto concibe y controla la El arquitecto concibe y controla la configuración del edificioconfiguración del edificio
ContenidoContenido
Desempeño de las estructuras de acero en Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasadosterremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acerosismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptualDiseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusionesResumen y conclusiones
BibliografíaBibliografía
Normas y Códigos para diseño Normas y Códigos para diseño sismorresistentesismorresistente
NacionalesNacionales
oo “Edificaciones Sismorresistentes”, COVENIN“Edificaciones Sismorresistentes”, COVENIN--MINDUR 1756MINDUR 1756--98 98 (Rev. 2001) Capítulo x , configuración estructural, (Rev. 2001) Capítulo x , configuración estructural, irregularidadesirregularidades
oo “Estructuras de Acero para Edificaciones. Método de los “Estructuras de Acero para Edificaciones. Método de los Estados Límites” COVENINEstados Límites” COVENIN--MINDUR 1618MINDUR 1618--9898
InternacionalesInternacionalesoo 2005 “Seismic Provisions for Structural Steel Buildings”2005 “Seismic Provisions for Structural Steel Buildings” AISC AISC
((AmericanAmerican InstituteInstitute ofof SteelSteel ConstructionConstruction))
ContenidoContenido
Desempeño de las estructuras de acero en Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasadosterremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acerosismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptualDiseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusionesResumen y conclusiones
BibliografíaBibliografía
El sismo y las estructurasEl sismo y las estructuras
oo Fuerzas inercialesFuerzas inerciales
oo OscilaciónOscilación
oo Torsión Torsión
oo Disipación de energíaDisipación de energía
oo DañoDaño
El sismo y las estructurasEl sismo y las estructuras
• Fuerzas inerciales
F = m x a
El El sismosismo y y laslas estructurasestructurasPéndulo invertidoDeformación por flexión
Sismo
Deformación por corte
Sismo
• Oscilación• Daño• Disipación de energía
El Sismo y las estructurasEl Sismo y las estructurasTorsiónTorsión
Efecto deseable y predecible
El Sismo y las estructurasEl Sismo y las estructuras
TorsiónTorsión
Pórticos Resistentes a Momento
Oackland, California
Sistemas Resistentes
Zonas de protección
Protected Zones
Pórticos con diagonales concéntricasPórticos con diagonales concéntricas
Diagonal simple V-invertida V
X X de dos niveles
Zonas de protección
Protected Zones
Diagonales en V invertida Diagonales en X
Pórticos con diagonales excéntricas y eslabón
e e e e
ee
e
e
Link
Link
e
e
Link
Link
Zonas de protección
Protected Zones
Respuesta Inelástica del eslabón en el centro de la viga
Respuesta Inelástica del eslabón adyacente a la columna
Eslabón en el centro de la viga
Taipei, Taiwan
Torre de Control, Aeropuerto de LosAngeles
Aeropuerto de San Francisco
Taipei, Taiwan
Problemas de diseñoProblemas de diseñooo Necesidad de algún tipo de sistema Necesidad de algún tipo de sistema
resistente a cargas lateralesresistente a cargas laterales
oo Consecuencias de la toma de Consecuencias de la toma de decisiones en el diseño arquitectónicodecisiones en el diseño arquitectónico
oo Tolerancia en el diseñoTolerancia en el diseño
oo Estilos de diseño no realizados con Estilos de diseño no realizados con efectos sísmicos en menteefectos sísmicos en mente
Configuración en planta de un Configuración en planta de un edificioedificio
oo Altura, ancho y proporciónAltura, ancho y proporción
oo SimetríaSimetría
oo Distribución y concentración de fuerzasDistribución y concentración de fuerzas
oo Plantas con entrantes y salientesPlantas con entrantes y salientes
Altura, ancho y proporciónAltura, ancho y proporción
RecomendadoH/B ≤ 4L/B ≤ 4,501756-98(2001)
SimetríaSimetría
Simetría Estructural
o El centro de masa y el centro de rigidez están en el mismo punto
Simetría EstructuralSimetría Estructuraloo Falsa simetríaFalsa simetría
Fuerzas inerciales actúan en el centro de masa
Falta de simetría estructural produce torsión
Casos de Falsa simetríaCasos de Falsa simetría
Distribución de fuerzasDistribución de fuerzas
oo Líneas ResistentesLíneas Resistentes
Redundancia
Plantas con entrantes y salientesPlantas con entrantes y salientes
Concentración de esfuerzos y torsión
Plantas con entrantes y salientesPlantas con entrantes y salientesEl problema está influenciado por:El problema está influenciado por:oo La masa del edificioLa masa del edificiooo El sistema estructuralEl sistema estructuraloo La proporción de los cuerposLa proporción de los cuerpos
Soluciones
Configuración en elevación de un Configuración en elevación de un edificioedificio
oo Cambios abruptos en la Cambios abruptos en la geometríageometría
oo Cambios abruptos de Cambios abruptos de masas y masas y rigidecesrigideces
Hillside
Soft Story
Setbacks
Short Column
Cambios abruptos en la geometríaCambios abruptos en la geometríaLas columnas deben ser continuas Las columnas deben ser continuas desde el tope hasta la fundacióndesde el tope hasta la fundación
A
0.75A
Recomendación SEAOC
Cambios abruptos de rigidezCambios abruptos de rigidez
o Por discontinuidad de elementos estructurales
Cambios abruptos de rigidezCambios abruptos de rigidez
• Cuando un nivel es singularmente más alto que sus niveles adyacentes, ocasionando decremento de su rigidez.
Cambios abruptos de rigidezCambios abruptos de rigidez
Ejemplo de falla por piso blandoEjemplo de falla por piso blandoEdificio Casa Edificio Casa MicasaMicasa, , Managua 1972Managua 1972
Cambios abruptos de rigidezCambios abruptos de rigidezo Por variación en la longitud de las columnas
Efecto columna cortaEfecto columna corta
Cambios abruptos de masasCambios abruptos de masas
Diferencias mayores o iguales a un 30% = Irregularidad
ContenidoContenido
Desempeño de las estructuras de acero en Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasadosterremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acerosismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptualDiseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusionesResumen y conclusiones
BibliografíaBibliografía
Resumen y ConclusionesResumen y Conclusiones
oo Efecto de la configuraciónEfecto de la configuración
oo ResponsabilidadesResponsabilidades
oo Recomendaciones para el diseñoRecomendaciones para el diseño
ContenidoContenido
Desempeño de las estructuras de acero en Desempeño de las estructuras de acero en
terremotos pasadosterremotos pasados
Pertinencia del conocimiento sismorresistente Pertinencia del conocimiento sismorresistente
Normas y códigos para el diseño Normas y códigos para el diseño
sismorresistente de estructuras de acerosismorresistente de estructuras de acero
Diseño sismorresistente conceptualDiseño sismorresistente conceptual
Resumen y conclusionesResumen y conclusiones
BibliografíaBibliografía
BibliografíaBibliografíaLibros de Consulta y NormasLibros de Consulta y Normas
AmbroseAmbrose J. “Análisis y Diseño de Estructuras”. LIMUSA. Segunda edición.J. “Análisis y Diseño de Estructuras”. LIMUSA. Segunda edición. 1998.1998.ArnalArnal, H. Manual para el proyecto de edificaciones de concreto armado, H. Manual para el proyecto de edificaciones de concreto armado. . COVENINCOVENIN--MINDUR. 1986.MINDUR. 1986.Arnold C. and Arnold C. and ReithermanReitherman R. “Building Configuration and Seismic Design”. John R. “Building Configuration and Seismic Design”. John Wiley and Sons. 1982. New York.Wiley and Sons. 1982. New York.BazánBazán E. y E. y MeliMeli R. “Diseño Sísmico de edificios”. LIMUSA. 2000. México.R. “Diseño Sísmico de edificios”. LIMUSA. 2000. México.Bolt B. “Earthquakes”. W. H. Freeman and Company. Fourth EditionBolt B. “Earthquakes”. W. H. Freeman and Company. Fourth Edition. 1999. New . 1999. New York.York.FratelliFratelli M. “Edificios Altos”. 1998.M. “Edificios Altos”. 1998.MurtyMurty C.VC.V. “Earthquake tip. Learning Earthquake Design and Construction”.. “Earthquake tip. Learning Earthquake Design and Construction”.Indian Institute of Technology, KampurIndian Institute of Technology, Kampur--India. August 2002. India. August 2002. http://www.nicee.orghttp://www.nicee.orgEdificaciones Sismorresistentes. COVENIN 1756Edificaciones Sismorresistentes. COVENIN 1756--98 (Rev. 2001)98 (Rev. 2001)Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic HazardRapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards: A Handbook. s: A Handbook. FEMA 154 Second Edition
En la WebEn la Webhttphttp://://www.aisc.orgwww.aisc.orghttp://www.ideers.bris.ac.uk/http://www.ideers.bris.ac.uk/http://nisee.berkeley.edu/lessons/arnold.htmlhttp://nisee.berkeley.edu/lessons/arnold.htmlhttp://nisee.berkeley.edu/lessons/bertero.htmlhttp://nisee.berkeley.edu/lessons/bertero.htmlhttp://w3.whosea.org/gujarat/finalreport18.htmhttp://w3.whosea.org/gujarat/finalreport18.htmhttphttp://://www.funvisis.gob.vewww.funvisis.gob.ve