Vulnerabilidad en estructuras de acero

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Vulnerabilidad en estructuras de acero

  1. 1. Vulnerabilidad en Estructuras de AceroPreparado por:Prof. Carolina TovarSector TecnologíaFAU-UCV El Acero en la construcción en Venezuela Noviembre 2007
  2. 2. ContenidoDesempeño de las estructuras de acero enterremotos pasadosPertinencia del conocimiento sismorresistenteNormas y códigos para el diseñosismorresistente de estructuras de aceroDiseño sismorresistente conceptualResumen y conclusionesBibliografía
  3. 3. ContenidoDesempeño de las estructuras de acero enterremotos pasadosPertinencia del conocimiento sismorresistenteNormas y códigos para el diseñosismorresistente de estructuras de aceroDiseño sismorresistente conceptualResumen y conclusionesBibliografía
  4. 4. Landslides Collapse of RC Buildings Collapse of RC Buildings Other CausesCollapse of Timber Buildings Landslides Fire Collapse of Other Causes Collapse of Masonry Buildings Masonry Buildings Collapse of Timber Buildings Fire 1900 - 1949 1950 - 1990 Fatalidades ocurridas por causa de terremotos: 1900 a 1990 www.aisc.org
  5. 5. Algunas observaciones:Las estructuras de acero históricamente hantenido un buen desempeño durante la ocurrenciade terremotos, esto se atribuye a:LigerezaDuctilidadPoca ExposiciónA pesar de esto, estructuras de acero modernashan presentado problemas importantes enterremotos recientes.
  6. 6. México, 1985. Complejo Pino Suárez
  7. 7. Northridge, 1994. No hubo colapso, pero sí severos daños internos
  8. 8. Northridge, 1994.Falla típica en conexiones vigacolumna Falla frágil Pandeo local de una columna tubular cuadrada
  9. 9. Durante el terremoto de Northridge: Daños severos en las conexiones viga- columna incluso en edificios recientes Falla frágil a nivel de la soldadura del ala de la viga a la columna Daños tomaron por sorpresa a los profesionales del diseño y la construcción
  10. 10. Conexión Pre-Northridge Weld Access Hole Beam Flange Backup Bar Stiffener Column Flange
  11. 11. Kobe, 1995. Apróximadamente 90 edificios de acero colapsaron
  12. 12. Kobe, 1995Fractura enconexión viga-columna
  13. 13. Kobe, 1995. Fractura de unacolumna de acero (tubular Pandeo localcuadrado)
  14. 14. ReflexionesLos casos anteriores muestran que los edificios modernosde acero son vulnerables ante los terremotos.Terremotos recientes (1985 México ; 1994 Northridge;1995 Kobe) han puesto en evidencia problemas de fallafrágil en conexiones soldadas.Un cuidadoso diseño y detallado es necesario paragarantizar el buen desempeño ante acciones sísmicas de lasestructuras de acero.Las normas y códigos de diseño sismorresistente juegan unpapel muy importante en el futuro de las edificaciones.
  15. 15. ContenidoDesempeño de las estructuras de acero enterremotos pasadosPertinencia del conocimiento sismorresistenteNormas y códigos para el diseñosismorresistente de estructuras de aceroDiseño sismorresistente conceptualResumen y conclusionesBibliografía
  16. 16. Sistema de Fallas Activas en Venezuela Movimiento relativo de la Placa Sudamericana con respecto a la Placa Caribe en es de 14,2 mm/ahttp://www.funvisis.gob.ve
  17. 17. Zonificación Sísmica Peligro sísmico elevadohttp://www.funvisis.gob.ve
  18. 18. Reflexioneso Las principales ciudades se encuentran asentadas en las zonas con mayor peligrosidad sísmicao Alrededor del 80% de la población venezolana habita en esas ciudadeso Los aspectos sismorresistentes nos conciernen
  19. 19. Naturaleza de la configuración de un edificioForma y dimensiones Naturaleza, tamaño y Naturaleza, tamaño y ubicación de los ubicación de los elementos no elementos estructurales estructurales El arquitecto concibe y controla la configuración del edificio
  20. 20. ContenidoDesempeño de las estructuras de acero enterremotos pasadosPertinencia del conocimiento sismorresistenteNormas y códigos para el diseñosismorresistente de estructuras de aceroDiseño sismorresistente conceptualResumen y conclusionesBibliografía
  21. 21. Normas y Códigos para diseño sismorresistenteNacionaleso “Edificaciones Sismorresistentes”, COVENIN-MINDUR 1756-98 (Rev. 2001) Capítulo x , configuración estructural, irregularidadeso “Estructuras de Acero para Edificaciones. Método de los Estados Límites” COVENIN-MINDUR 1618-98Internacionaleso 2005 “Seismic Provisions for Structural Steel Buildings” AISC (American Institute of Steel Construction)
  22. 22. ContenidoDesempeño de las estructuras de acero enterremotos pasadosPertinencia del conocimiento sismorresistenteNormas y códigos para el diseñosismorresistente de estructuras de aceroDiseño sismorresistente conceptualResumen y conclusionesBibliografía
  23. 23. El sismo y las estructuras o Fuerzas inerciales o Oscilación o Torsión o Disipación de energía o Daño
  24. 24. El sismo y las estructuras• Fuerzas inerciales F=mxa
  25. 25. El sismo y las estructuras Péndulo invertido Deformación por flexión Deformación por corte• Oscilación• Daño• Disipación deenergía Sismo Sismo
  26. 26. El Sismo y las estructurasTorsión Efecto deseable y predecible
  27. 27. El Sismo y las estructurasTorsión
  28. 28. Sistemas ResistentesPórticos Resistentes a Momento Oackland, California
  29. 29. Zonas de protección Protected Zones
  30. 30. Pórticos con diagonales concéntricasDiagonal simple V-invertida V X X de dos niveles
  31. 31. Zonas de protección Protected Zones
  32. 32. Diagonales en V invertida Diagonales en X
  33. 33. Pórticos con diagonales excéntricas y eslabón e e e e e e
  34. 34. e Linke Link
  35. 35. e Linke Link
  36. 36. Zonas de protección Protected Zones
  37. 37. Respuesta Inelástica del eslabón en el centro de la viga
  38. 38. Respuesta Inelástica del eslabón adyacente a la columna
  39. 39. Eslabón en el centro de la viga
  40. 40. Taipei, Taiwan
  41. 41. Torre de Control, Aeropuerto de LosAngeles
  42. 42. Aeropuerto de San Francisco Taipei, Taiwan
  43. 43. Problemas de diseñoo Necesidad de algún tipo de sistema resistente a cargas lateraleso Consecuencias de la toma de decisiones en el diseño arquitectónicoo Tolerancia en el diseñoo Estilos de diseño no realizados con efectos sísmicos en mente
  44. 44. Configuración en planta de un edificioo Altura, ancho y proporcióno Simetríao Distribución y concentración de fuerzaso Plantas con entrantes y salientes
  45. 45. Altura, ancho y proporción Recomendado H/B ≤ 4 L/B ≤ 4,50 1756-98(2001)
  46. 46. Simetría Simetría Estructural o El centro de masa y el centro de rigidez están en el mismo punto
  47. 47. Simetría Estructuralo Falsa simetríaFuerzas inercialesactúan en el centro demasa Falta de simetría estructural produce torsión
  48. 48. Casos de Falsa simetría
  49. 49. Distribución de fuerzaso Líneas Resistentes Redundancia
  50. 50. Plantas con entrantes y salientesConcentración de esfuerzos y torsión
  51. 51. Plantas con entrantes y salientesEl problema está influenciado por:o La masa del edificioo El sistema estructuralo La proporción de los cuerpos Soluciones
  52. 52. Configuración en elevación de un edificioo Cambios abruptos en la geometríao Cambios abruptos de masas y rigideces Setbacks Hillside Short Column Soft Story
  53. 53. Cambios abruptos en la geometría Las columnas deben ser continuasdesde el tope hasta la fundación Recomendación SEAOC 0.75A A
  54. 54. Cambios abruptos de rigidezo Por discontinuidad deelementos estructurales
  55. 55. Cambios abruptos de rigidez
  56. 56. Cambios abruptos de rigidez• Cuando un nivel es singularmente más alto que sus nivelesadyacentes, ocasionando decremento de su rigidez.Ejemplo de falla por piso blando Edificio Casa Micasa, Managua 1972
  57. 57. Cambios abruptos de rigidezo Por variación en la longitud de las columnas
  58. 58. Efecto columna corta
  59. 59. Cambios abruptos de masasDiferencias mayores o iguales a un 30% = Irregularidad
  60. 60. ContenidoDesempeño de las estructuras de acero enterremotos pasadosPertinencia del conocimiento sismorresistenteNormas y códigos para el diseñosismorresistente de estructuras de aceroDiseño sismorresistente conceptualResumen y conclusionesBibliografía
  61. 61. Resumen y Conclusioneso Efecto de la configuracióno Responsabilidadeso Recomendaciones para el diseño
  62. 62. ContenidoDesempeño de las estructuras de acero enterremotos pasadosPertinencia del conocimiento sismorresistenteNormas y códigos para el diseñosismorresistente de estructuras de aceroDiseño sismorresistente conceptualResumen y conclusionesBibliografía
  63. 63. BibliografíaLibros de Consulta y Normas Ambrose J. “Análisis y Diseño de Estructuras”. LIMUSA. Segunda edición. 1998. Arnal, H. Manual para el proyecto de edificaciones de concreto armado. COVENIN-MINDUR. 1986. Arnold C. and Reitherman R. “Building Configuration and Seismic Design”. John Wiley and Sons. 1982. New York. Bazán E. y Meli R. “Diseño Sísmico de edificios”. LIMUSA. 2000. México. Bolt B. “Earthquakes”. W. H. Freeman and Company. Fourth Edition. 1999. New York. Fratelli M. “Edificios Altos”. 1998. Murty C.V. “Earthquake tip. Learning Earthquake Design and Construction”. Indian Institute of Technology, Kampur-India. August 2002. http://www.nicee.org Edificaciones Sismorresistentes. COVENIN 1756-98 (Rev. 2001) Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards: A Handbook. FEMA 154 Second EditionEn la Web http://www.aisc.org http://www.ideers.bris.ac.uk/ http://nisee.berkeley.edu/lessons/arnold.html http://nisee.berkeley.edu/lessons/bertero.html http://w3.whosea.org/gujarat/finalreport18.htm http://www.funvisis.gob.ve

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