CEIM ARQUITECTOS
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-
DISEO SSMICO DE
EDIFICACIONES PARA
ARQUITECTOS Dr. GENNER VILLARREAL CASTRO
PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH-Bolivia
PROFESOR VISITANTE ULEAM-Ecuador
PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPN, CEIM
PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
-
DAOS ESTRUCTURALES EN
EDIFICACIONES Dr. GENNER VILLARREAL CASTRO
PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH-Bolivia PROFESOR VISITANTE ULEAM-Ecuador PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPN, CEIM PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
-
...a las personas no los mata el sismo, sino los edificios
Kliachko M.A.
-
MAPA SISMICO DEL PERU
-
ACTIVIDAD SISMICA EN EL PERU
ENTRE 1960-1995
-
SISMO DE CHIMBOTE
31 DE MAYO DE 1970
-
EPICENTRO
-
SUELOS EXPANSIVOS
-
PLAZA DE ARMAS DE YUNGAY DESPUES
DEL SISMO
-
SISMO DE NAZCA
12 DE NOVIEMBRE DE 1996
-
MAPA DE INTENSIDADES
-
900 REPLICAS
-
PROBLEMAS EN JUNTAS
-
SISMO DE OCOA
23 DE JUNIO DEL 2001
-
REPLICAS AL 25 DE JUNIO DEL 2001
-
REPLICAS AL 27 DE JUNIO DEL 2001
-
REPLICAS AL 10 DE JULIO DEL 2001
-
COLUMNA CORTA
-
SISMO DE PISCO
15 DE AGOSTO DEL 2007
-
EVALUACION
DEL MINISTERIO
DE TRABAJO
-
POSIBLE FORMACION DE ROTULAS
PLASTICAS EN VIGAS
-
PROBLEMAS EN JUNTAS
-
SISMO DE ALASKA
27 DE MARZO DE 1964
-
EDIFICIO DE LA CALLE L
-
ROTULAS PLASTICAS EN LAS COLUMNAS
-
SISMO DE CARACAS
29 DE JULIO DE 1967
-
CONCENTRACION DE ESFUERZOS EN LAS
COLUMNAS DEBIDO AL CAMBIO DE RIGIDEZ EN EL
3ER PISO
-
DERRUMBE DE LOS 4 ULTIMOS PISOS DEL
EDIFICIO MANSION CHARAIMA(11 PISOS)
-
FALLA EN CONEXION VIGA COLUMNA
-
PISO BLANDO
-
SISMO DE MEXICO
19 DE SETIEMBRE DE 1985
-
CONFIGURACION EN L
-
CENTRAL DE TELECOMUNICACIONES
-
Hotel de Co Ao , 6 pisos
-
SISMO DE KOBE
17 DE ENERO DE 1995
-
FALLA EN PROFUNDIDAD DE
DESPLANTE DE CIMENTACIN
-
KOBE DESPUES DEL SISMO DEL 17 DE ENERO DE 1995 Y
EN EL 2003
-
RELACION DE CAUSAS Analizando las causas de fallas en estructuras
de edificios se puede ver que se distribuye as:
- Deficiencias en proyecto 42%
- Deficiencias en ejecucin 28%
- Deficiencias de los materiales 15%
- Fallas en el servicio (uso) 10%
- Otras causas 5%
-
Es el armazn que le da
forma a un edificio
(Esqueleto)
Sostiene a un edificio, lo
fija al suelo y hace que
las cargas se
transmitan a ste
Lo que hace resistente a
una edificacin ante
movimientos ssmicos
CRITERIOS ESTRUCTURALES Y
GEOTECNICOS EN EDIFICACIONES
-
ARQUITECTURA
ESTRUCTURACIN
PRE-DIMENSIONAMIENTO
METRADO CARGA VERTICAL
100%CM+100%CV
METRADO CARGA LATERAL (SISMO)
100%CM+___%CV
NORMA DISEO SSMICO
MODELACIN 1 MODELACIN 2
ANLISIS POR CARGA VERTICAL
CONTROL 1 , 2
ANLISIS POR CARGA LATERAL
CONTROL 3 Ok Ok No
DISEO ESTRUCTURAL
No
-
Controles por carga vertical
E030 2006
PERFIL SUELO qa (kg/cm2)
S1 RIGIDO >3
S2 INTERMEDIO 1.2 3
S3 FLEXIBLE
E030 2014
S0 ROCA DURA >6
S1 MUY RIGIDO 3 6
S2 INTERMEDIO 1.2 3
S3 FLEXIBLE
1) Capacidad Portante: Resistencia del terreno
-
2) Asentamiento
2.1) Asentamiento tolerable: Consecuencia del proceso
constructivo (cohesin molecular del suelo)
-
E030 - 2006
PERFIL SUELO St (cm) C1 kg/cm3
S1 Rgido
S2 Intermedio 0.5 1 3 6
S3 Flexible 1 1.5
E030 2014
S0 Roca 0
S1 Rgido 6 12
S2 Intermedio 0.5 1 3 6
S3 Flexible 1 1.5
-
2.2) Asentamiento diferencial: Es la diferencia que se
produce entre las zapatas en relacin una con otra.
Evitar prdida de
estabilidad de la
superestructura
-
Control por carga lateral (sismo) Control de desplazamiento lateral o control de deriva
(drift)
-Se procede a
realizar las
combinaciones
de cargas segn
E060
-Si no cumple,
es un Edificio
Flexible, por lo
tanto se debe
reforzar.
Evitar
perdida de
estabilidad
62
4
3
2
1
H4
H3
H2
H1
i-1
Hi
i-1 i-i-1 i-i-1
Hi
F4
F3
F2
F1
-
REQUISITOS
PARA MUROS
CONFINADOS
SEGN
NORMA E070
-
PREDIMENSIONAMIENTO
DE ELEMENTOS
ESTRUCTURALES
Dr. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH-Bolivia
PROFESOR VISITANTE ULEAM-Ecuador
PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPN, CEIM
PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
-
LOSAS ALIGERADAS:
El peralte de las losas aligeradas podrn ser dimensionadas considerando el siguiente criterio:
H=Ln/25
Siendo:
Ln longitud del lado menor
-
H = altura o espesor total de la losa aligerada y
por tanto incluye los 5cm de losa superior y el
espesor del ladrillo de techo. Los ladrillos sern
de 12, 15, 20 y 25cm respectivamente
El Arquitecto y el Ingeniero Civil debern tener
en cuenta la determinacin de la altura de piso
a piso, el espesor anteriormente indicado y la
consideracin de 5cm adicionales para el
denominado piso terminado
-
LOSAS MACIZAS:
Las losas macizas pueden ser dimensionadas en forma aproximada, considerando:
Hmaciza = Haligerada 5cm
Tambin se puede aplicar el siguiente criterio:
H=L/40
Siendo:
L longitud del lado mayor
-
PREDIMENSIONAMIENTO DE
VIGAS
Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden de 1/10 a 1/12 de la luz libre. Debe aclararse que esta altura incluye el espesor de la losa del techo o piso
El ancho es variable de 1/2 a 2/3 veces su altura, teniendo en cuenta un ancho mnimo de 25cm, con la finalidad de evitar el congestionamiento del acero y presencia de cangrejeras
-
PREDIMENSIONAMIENTO DE
COLUMNAS
Las columnas al ser sometidas a cargas
axiales y momento flector, tienen que ser
dimensionadas considerando los dos efectos
simultneamente, tratando de evaluar cual de
los dos es el que gobierna en forma ms
influyente en dimensionamiento
En base a todo lo indicado se puede
recomendar el siguiente criterio de
dimensionamiento:
-
1) COLUMNAS CENTRADAS :
rea de columna = P (servicio) / 0,45fc
2) COLUMNAS EXCENTRICAS Y ESQUINADAS :
rea de columna = P (servicio) / 0,35fc
Siendo:
P(servicio) = P . A . N
Edificios categora A (ver E030) P = 1500 kg/m2
Edificios categora B (ver E030) P = 1250 kg/m2
Edificios categora C (ver E030) P = 1000 kg/m2
A rea tributaria
N nmero de pisos
-
METODO PRACTICO 1
TIPO 1 : lado = H/8
TIPO 2 : lado = H/10
TIPO 3 : lado = H/9
Donde: H = altura
del piso
METODO PRACTICO 2
El lado de la columna debe ser entre el 80% y 90% del
peralte de la viga
-
PREDIMENSIONAMIENTO DE PLACAS
Es difcil poder fijar un dimensionamiento para las placas
puesto que, como su principal funcin es absorber las
fuerzas de sismo, mientras ms importantes sean, tomarn
un mayor porcentaje del cortante ssmico total, aliviando
ms a los prticos.
Las placas pueden hacerse mnimo de 10cm de espesor
(muros de ductilidad limitada), pero generalmente se
consideran de 20, 25 o 30cm conforme aumentemos el
numero de pisos o disminuyamos su densidad
-
PROYECTO DE NORMA DE DISEO SISMO-RESISTENTE E030
Dr. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH-Bolivia
PROFESOR VISITANTE ULEAM-Ecuador PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPN, CEIM PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
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CRITERIOS DE MODELACION
ESTRUCTURAL
1) DIAGRAMA RIGIDO LA LOSA TRABAJA COMO UNA PLACA HORIZONTAL DONDE EL
MOVIMIENTO DE CADA NUDO DEPENDERA DEL MOVIMIENTO
DEL CENTRO DE MASA
SAP 2000 DIAFRAGMA CONTRAIDO
CM2
CM1
CG
CM Debe alinearse lo mas cercano posible
(evitar daos en los elementos de corte por
torsin diferente en cada piso)
-
2) BRAZO RIGIDO VIGA - COLUMNA
INICIO c/2
FINAL d/2
FACTOR 1
COLUMNA - ZAPATA
INICIO z/2
FINAL 0
FACTOR 1
-
RESTRICCIONES CINEMTICAS
-
Irregularidades en altura (Tabla N 8)
-
88
-
89
-
Irregularidades en planta (Tabla N 9)
-
Junta Ssmica (Art. 5.3)
Distancia mnima que separa a dos estructuras para evitar el contacto durante un sismo.
La distancia no ser menor a 2/3 de la suma de los desplazamientos mxima en los bloques adyacentes:
Junta Ssmica
-
Fuerza Ssmica de Diseo (Art. 5.4)
-
Fuerza Ssmica de Diseo (Art. 5.4)
Si un muro o prtico absorbe > 30% Vtotal ser diseado con un
25% adicional
-
EDIFICACIONES CON
DISIPADORES DE
ENERGIA DR. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH Bolivia
PROFESOR VISITANTE ULEAM - Ecuador
PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPN, CEIM
PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
-
VENTAJAS DE UTILIZAR LOS DISIPADORES DE ENERGA
VENTAJAS
TCNICAS
VENTAJAS
FUNCIONALES
VENTAJAS
ECONMICAS
Reducen los desplazamientos de la
estructura.
Disipan entre un 20% y 40% la energa
ssmica.
Reducen fuerzas de diseo ssmico .
Ideales para aplicaciones en
edificios nuevos y
tambin para
reforzamientos.
Estticos.
Fcil montaje e instalacin.
Retornan a su posicin inicial luego de un
sismo severo.
Calibracin post sismo.
Permiten reducir volumen de concreto y
acero con menores
espesores de placas,
columnas y vigas.
Disminuyen daos en equipamiento y
elementos
no estructurales.
-
EDIFICIO REDUCTO
-
PREMIO NACIONAL
ANR 2008
-
SISTEMAS CON DISIPADORES DE ENERGA
Disipadores de energa
Dependientes del
desplazamiento
Dependientes de
la velocidad
Dependientes del
desplazamiento y la velocidad
Viscosos Histerticos
Fluido viscosos Friccin Plastificacin
Viscoelsticos
Slido Viscoelstico Fluido Viscoelstico
Flexin
Corte
Torsin
Extrusin
Fuente : Norma ASCE 7-10 / Cap.18 Disipador metlico ADAS
-
-300
-200
-100
0
100
200
300
0 10 20 30 40 50 60 70
Tiempo (s)
Ace
lera
cin (
cm/s
2)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 0.5 1 1.5 2
Periodo (s)
Pse
ud
o a
cele
raci
on
esp
ectr
al (
cm/s
2)
-
TAYLOR Y EL FUNCIONAMIENTO DE LOS DISIPADORES
Pistn Cilindro Fluido de Silicona
compresible
Cabeza del pistn
(con orificios)
Cmara 2 Cmara 3
Cmara 1
Cmara de estancamiento Fluido compresible
Entrada principal
Entrada Secundaria
Corte de un disipador viscoso
Detalle de la cabeza del pistn
Funcionamiento de los
disipadores viscosos
-
N Coeficiente de
amortiguamiento
(T.s/m)
Exponente de
amortiguamiento
Rigidez
(T/m)
Fluencia
(T)
Radio de
rigidez
post-
fluencia
Exponente
de fluencia
VD 10,85 0,5 54,25 - - -
VE 177,65 1,0 882,43 - - -
FD - - 25007,5 2,9 0,000 0,5
YD - - 2500 3,25 0,025 2,0
-
MODELAMIENTO DE LOS DISIPADORES EN EL ETABS V.9.7.4
Rigidez del brazo metlico(K)
Coeficiente de amortiguamiento(C)
E: Coeficiente de Elasticidad del Acero.
A: rea de la seccin del brazo metlico.
L: Longitud del brazo metlico.
Se calcula en base a un amortiguamiento objetivo
Su valor se fija usualmente en 0.4 a 0.6 para edificaciones
SAP 2000 / ETABS Modeling
-
RELACION DAO-DERIVA SEGN METODOLOGIA HAZUS
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REGISTRO SISMICO DE LIMA 17/10/1966
N Perodo de vibracin por la forma (s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
SD 0,906 0,568 0,502 0,281 0,175 0,158 0,153 0,096 0,083 0,027 0,027 0,027
VD 0,906 0,568 0,502 0,281 0,175 0,158 0,153 0,096 0,083 0,027 0,027 0,027
VE 0.815 0,510 0,473 0,259 0,160 0,150 0,147 0,091 0,081 0,027 0,027 0,027
FD 0,382 0,286 0,218 0,128 0,095 0,079 0,074 0,058 0,046 0,027 0,027 0,027
YD 0,705 0,457 0,418 0,230 0,145 0,138 0,135 0,084 0,078 0,027 0,027 0,027
N
Estructura
Piso
Desplazamiento Distorsin
(cm)
(cm)
SD
Sin disipadores
3
2
1
7,15
5,86
3,43
5,12
4,09
2,22
0,0043
0,0081
0,0098
0,0034
0,0062
0,0063
VD
Disipadores
viscosos
no-lineales
3
2
1
4,19
3,47
2,09
4,56
3,64
1,99
0,0024
0,0046
0,0060
0,0031
0,0055
0,0057
VE
Disipadores
viscoelsticos
slidos
3
2
1
4,67
3,76
2,10
4,05
3,23
1,77
0,0031
0,0055
0,0060
0,0027
0,0049
0,0050
FD
Disipadores
por
friccin
3
2
1
4,43
3,59
2,11
4,49
3,60
1,96
0,0028
0,0049
0,0060
0,0030
0,0055
0,0056
YD
Disipadores por
plastificacin de
metales (fluencia)
3
2
1
4,61
3,72
2,10
3,93
3,10
1,63
0,0030
0,0054
0,0060
0,0028
0,0049
0,0047
mxX mxYmxx mxy
-
N
Estructura
Fuerzas internas (columnas 1er piso)
(T)
(T)
(T.m)
(T.m)
SD Sin disipadores 247,53 289,97 618,12 8,64
VD Dis. Viscosos NL 192,89 260,26 555,24 5,92
VE Dis. Viscoelsticos 211,75 262,85 555,53 5,93
FD Dis. Friccin 205,96 261,97 558,05 4,92
YD Dis. Fluencia 196,26 255,36 546,39 4,56
mxN mxV mxM mx,tM
N
Estructura
Columna
(T)
(T)
(T.m)
(T.m)
SD Sin disipadores 29,24
(2,62)
23,00
(6,10)
46,57
(6,10)
0,54
(varios)
VD Dis. Viscosos NL 23,55
(2,62)
20,69
(6,10)
41,81
(6,10)
0,37
(varios)
VE Dis. Viscoelsticos 22,52
(18,46)
18,55
(6,10)
37,32
(6,10)
0,37
(varios)
FD Dis. Friccin 23,70
(2,62)
20,26
(6,10)
41,04
(6,10)
0,31
(varios)
YD Dis. Fluencia 23,44
(2,62)
15,39
(6,10)
34,45
(6,10)
0,28
(varios)
mxN mxV mxM mx,tM
-
Disipador viscoelstico
Edificio con disipador
por fluencia
-
VERIFICACIN DEL COMPORTAMIENTO HISTERTICO
El comportamiento
histertico del disipador D6
no se ajusta al esperado .
-
Verificacin de derivas
Se puede ver un ligero incremento
en los desplazamientos de cada
nivel, as mismo la deriva mxima
de entrepiso se increment 0.07, lo cual demuestra que efectivamente
solo se requera de una arreglo
diagonal en el primer nivel en lugar
de un arreglo en doble diagonal.
-
01
2
3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Desplazamientos (cm)
Pis
os
VD SD VE FD YD
32
36
40
44
48
SD VD VE FD YD
Modelos Dinmicos
Mom
ento
fle
ctor
(T.m
)
-
Estos dispositivos fueron agrupados por sus niveles de fuerza para as poder ser
enviados a la fabricacin (Tabla 85)
Disipadores
al fondo del
edificio
-
PRECIOS UNITARIOS DE LOS DISPOSITIVOS
Los disipadores viscosos Taylor tienden por lo general a presentar una baja
incidencia econmica en el presupuesto total de los proyectos donde son
implementados.
CDV Representaciones, empresa importadora y comercializadora de productos
especializados para la construccin, es la representante de la marca Taylor en el
Per. Para poder determinar el costo de cada disipador, esta empresa solicita la
siguiente informacin:
-
Adems recomienda que para el diseo de los dispositivos se hayan tenido
en cuenta las recomendaciones del ASCE 7-10 (Capitulo18), y que los
registros tiempo historia empleados estn acorde a la realidad del proyecto(es
decir tomados en un suelo S3 Chiclayo), seala que estos registros deben de haber sido escalados adecuadamente al espectro de diseo (considerando
las condiciones de importancia, tipo de suelo, etc.)
Para este trabajo se tomaron en consideracin las recomendaciones
sealadas; de esta manera para el clculo de costos se cuenta con los
siguientes resultados del diseo.
-
4)Mximo Stroke
El mximo stroke es el desplazamiento mximo que obtenemos en los dispositivos,
este dato es empleado para el diseo de la cmara de acumulacin.
Este valor se puede obtener evaluando las curvas hiterticas de cada disipador, en
este caso, el mximo stroke se encuentra en el dispositivo 4 (ver figura180)
Por lo general el fabricante maneja un factor de seguridad estableciendo
usualmente el stroke en 5cm
-
6)Indicar la disposicin del disipador (diagonal, doble diagonal, Chevron)
Disposicin diagonal para los disipadores del primer nivel
Disposicin doble diagonal para los disipadores del 2-5to nivel
7)Cantidad de dispositivos(ver tabla 85 - diapositiva 39)
En total 27 dispositivos, 6 de 110KIP y 21 de 165KIP
-
Una vez se brind la informacin requerida, los precios unitarios que se obtuvieron
fueron los siguientes:
Disipador de 110KIP: 6700 dlares
Disipador de 165KIP: 8500 dlares
As mismo, CDV representaciones nos brinda las siguientes consideraciones
relativas al precio:
- Los precios NO incluyen IGV.
- El precio de los disipadores es muy sensible con las cantidades que se requieren,
no es lo mismo solicitar 1 disipador, que 25 del mismo tipo; el precio variar en cada
caso.
-La actualizacin de precios se da muchas veces mensualmente, por lo que los
precios para este proyecto no podrn ser empleados para otros trabajos de
investigacin.
-Los precios establecidos incluyen ensayos de presin hidrosttica y ensayos de
velocidad (a cada disipador) para verificar las fuerzas pico. Los ensayos sern
hechos en los laboratorios del fabricante. La carga de prueba de cada disipador
ser 150% de la carga de diseo.
-
- Los precios incluyen capacitacin/asesora en obra para la correcta colocacin y
montaje de los disipadores ssmicos.
- Los precios NO incluyen diagonales metlicas ni anclajes embebidos, ni ningn otro
accesorio metlico complementario.
- Los disipadores ssmicos cotizados cuentan con proteccin anticorrosiva para uso en
interiores.
-La Garanta del fabricante es de 35 aos
- Cualquier cambio en las cantidades implicar un cambio en los precios.
-La validez de la oferta es de 30 das.
INCREMENTO DEL PRESUPUESTO POR METRO CUADRADO
-
www.cdvrepresentaciones.com
-
EDIFICACIONES CON
AISLADORES SISMICOS
EN LA BASE DR. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH Bolivia
PROFESOR VISITANTE ULEAM - Ecuador
PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPN, CEIM
PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
-
DAOS EN EDIFICACIONES CON Y SIN AISLAMIENTO SISMICO
Base aislada Base
empotrada
junta ssmica
-
https://www.youtube.com/watch?v=TTPDdeI5MfY
https://www.youtube.com/watch?v=ZPnPdi-AuXo
https://www.youtube.com/watch?v=nWeAsZ1FQWI
VIDEOS DE DISIPADORES Y AISLADORES
-
GRACIAS
Dr. Genner Villarreal Castro
[email protected] www.gennervillarrealcastro.blogspot.com
www.youtube.com/user/gennervc/feed