de los Col ole egi gios os Peru rua ano noss Modern Modernos os
Presentado resentado por: po r: Ursul rsula a Quintana - Henry León As A s eso es o r es: es : Ing In g . Alej Al ejan and d r o Muñ Mu ñ o z - Dr. Ing In g . Marc Mar c i al B l o n d et PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
“ ...Las Las edificacione dificaciones s escolare scolares s son im ortante ortantes s or la gran cantid ad de d e perso personas nas que albergan albergan y porque por que en caso d e emerge emergenci ncia as puede p ueden n servir como c omo refugio y ce c entros ntr os de acopi acopi o... o...”
Durante terremoto terremotoss asados la infrae inf raestr struct uctura ura educativ du cativa a del del pa p aís ha sido sid o se s eria ri amente afectada. afectada. El problema pro blema más más común co mún es el denomi denominado nado “ columna columna corta corta”” .
“ ...Las Las edificacione dificaciones s escolare scolares s son im ortante ortantes s or la gran cantid ad de d e perso personas nas que albergan albergan y porque por que en caso d e emerge emergenci ncia as puede p ueden n servir como c omo refugio y ce c entros ntr os de acopi acopi o... o...”
Durante terremoto terremotoss asados la infrae inf raestr struct uctura ura educativ du cativa a del del pa p aís ha sido sid o se s eria ri amente afectada. afectada. El problema pro blema más más común co mún es el denomi denominado nado “ columna columna corta corta”” .
Sismo Sism o de d e Naz Nazca ca 12/1 12/11/ 1/19 1996 96
Sismo de Atico 23/06/2001
Sismo de Atico 23/06/2001
- . Orientados a dar mayor r g ez a as edificaciones
=
ACELERACIÓN
TIEMPO
SA
ACELERACIÓN
PERÍODO
Aceleración Espectral vs. Periodo SA
T1
T2
T3
T4
T
Aceleración Espectral vs. Desplazamiento Espectral SA
SD T1
T2
T3 T4
SD
=
1 4π
2
SA × T 2
Niveles de Peligro Sísmico (Costa Peruana)
o c i m s í S o r g i l e P
Sismo Ocasional Sismo Raro Sismo Muy Raro
Probabilidad de excedencia en 50 años
Periodo de Retorno TR
Aceleración Máxima en la Roca
50 %
72 años
0.25 g .
5%
975 años
0.50 g
Aceleración Espectral vs. Desplazamiento Espectral SA
TP
Sismo Raro Sismo Ocasional SD
Método de Análisis Incremental TECHO
BASE
VBASE
1
1
AZOTE A
VBASE
2
1
2
AZOTE A
VBASE
3
1
2
3
AZOTE A
VBASE
4
1
2
3
4
AZOTE A
VBASE
5
+ 1
2
3
4
5
AZOTE A
VSA BASE
SA
SD
=
V BASE 2
L *
=
*
ΔTECHO
*
M*
AZOTE SD A
SA
SA
SD
smo cas ona
SD
smo aro
smo uy aro
Respuesta Elástica SA
β = 5%
Respuesta Inelástica SA ¡ NO !
=
Respuesta Inelástica SA
SR A x SA
SRV x SA
SR A
=
V
=
3,21 − 0,68 ln β ef 2,12 2 31 − 0 41 ln
=
β > 5%
1,65
Procedimiento para Determinar el Punto de Demanda (SAP 2000)
SA
Procedimiento para Determinar el Punto de Demanda (SAP 2000)
SA
Punto de Demanda
Objetivo Inicial fuertes. uevos e vos Comportamiento esperado ante diferentes niveles de sismo. Propuesta del comité VISION2000 del SEAOC acuerdo a su importancia. Cada nivel de peligro sísmico se relaciona con una combinación de compor am en o es ruc ura y no es ruc ura .
Niveles de Comportamiento Estructural BASE FE
P
PCOLAPSO PFLUENCIA EFECTIVA
AZOTE A
Niveles de Comportamiento Estructural BASE
Operacional (SP-1) Daño estructural muy limitado (despreciable).
FE
FE
SP-1 AZOTE A
Niveles de Comportamiento Estructural BASE FE
0,3
Funcional (SP-2) Daño estructural pequeño a moderado.
P
FE +
SP-1
SP-2 AZOTE A
0,3
P
Niveles de Comportamiento Estructural BASE FE
0,3
P
0,3
P
Resguardo de la Vida (SP-3) Daño estructural moderado a grande. FE +
SP-1
SP-2
SP-3 AZOTE A
0,6
P
Niveles de Comportamiento Estructural BASE FE
0,3
P
0,3
P
0,2
P
Cerca al Colapso (SP-4) Daño estructural importante. FE +
SP-1
SP-2
SP-3 SP-4 AZOTE A
0,8
P
Niveles de Comportamiento Estructural BASE FE
0,3
P
0,3
P
0,2
P
0,2
Colapso (SP-5) Gran daño estructural . P FE +
SP-1
SP-2
SP-3 SP-4 SP-5 AZOTE A
+ +
P
Niveles de Comportamiento No Estructural No Estructural
NP-1 NP-2 Funcional
NP-3 Resguardo de la Vida
Descripción
Pérdida / Valor
Daño despreciable a .
0 - 10 %
Daño ligero a moderado.
5 - 30 %
Daño considerable.
20 - 50 %
NP-4
.
Cerca al Colapso
NP-5 Colapso
Daño total.
> 70 %
Operacional
Funcional
Resguardo de la Vida
Cerca al Colapso
SP - 1
SP - 2
SP - 3
SP - 4
Sismo Frecuente a os Sismo Ocasional (50% / 50 años) Sismo Raro (10% / 50 años) smo uy aro (5% / 50 años) Edificaciones Básicas: residencias y oficinas Edificaciones Esenciales: hospitales, destacamentos militares, bomberos Edificaciones de Seguridad Crítica
Operacional
Funcional
Resguardo de la Vida
Cerca al Colapso
SP - 1
SP - 2
SP - 3
SP - 4
Sismo Frecuente a os Sismo Ocasional (50% / 50 años) Sismo Raro (10% / 50 años) smo uy aro (5% / 50 años) Edificaciones Esenciales: hospitales, destacamentos militares, bomberos Edificaciones escolares en el Perú (NTE-E.030)
Desempeño Sísmico de Edificaciones Escolares Recientes VBASE
TECHO
SA
SP-1 Sismo
Sismo Raro
SD
Sismo Muy Raro
SP-2
SP-3
X
X X
arqu ec ura
arqu ec ura
Y X es ruc uras
TY = 0,12 s o eo
s co
TX = 0,22 s o eo
s co
o e o ne s co
Esfuerzo
Concreto
250
(ε0, f´c) 200 M, M
150
100
50
Deformación,
0 0
0.001
0
= 0,0019
M
= ,
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
f´C = 210,0 kg/cm 2 M
=
,
g cm
Esfuerzo
Acero
6000
5000
(εY, f Y)
EEND = 106 ton/m 2
(εend, f Y)
4000
3000
E = 2x 107 ton/m 2
1000
Deformación,
0 0
0.005
Y
= 0,0021
END
= ,
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
f Y = 4200 kg/cm 2
Momento, M M U
MY
Y
U
,
Momento, M
θ = l p
=
×l
0,45 × h
M
U
MY
Y
U
,
VBASE FE
Curva de Capacidad ,
P
,
VC = 305 ton
VFE = 233 ton 1= 1
0,6 cm VT = 144 ton
1997 =
3,7cm AZOTE A
VBASE FE
Curva de Capacidad ,
SP-1
P
SP-2
,
SP-3
SP-4
SP-5 AZOTE A
Suelo Intermedio (S2)
SP-1 Sismo Ocasional Sismo Raro smo Muy Raro
SP-2
X
SP-3
Influencia del Tipo de Suelo
Sismo Ocasional
Suelo Rígido
Suelo Intermedio
Suelo Flexible
S1
S2
S3
X
X
X
Sismo Raro Sismo Muy Raro
X
Influencia nfl uencia de las las Condicion Condi cione es de Cimentación Cimentación ase Empotrada
ase Ar A r t i c u l ada
Sismo Ocasional Sismo
X
Sismo Muy Raro
X
as e r c u a a y Vigas de Cimentación
Durante ur ante el el terre terr emoto mo to de ju j u n i o d e 2001, no no se repor reportaron taron daños daños en ning ún edifici dif icio o esco escolar lar .
Ac A c eler el ero o g r ama am a del Sis Si s m o d e Ati At i c o d e 2001 (Comp (Com p o n ent en t e Lon Lo n g i t u d i n al). al ). ) 3.0 s / m (
2
n ó i c a r e l e c A
2.0 1.0 0.0
-1.0 -2.0 - .
SISMO RARO
2 a = 3.37 m/s = 0.34g
-4.0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tiempo (seg)
° ° .
m c ( o t n e i 0.8 m a a l p s e D 0.0
FE =
1 =
1 =
1.56 cm
0.57 cm
-0.57 cm
d = 0.88 cm
-0.8
FE =
-1.6 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
-1.56 cm 100
Tiempo (seg)
° ° ) o t ( e t n 180 a t r o C 90 a z r e u F 0
V FE = 233 to n V 1 = 163 to n
-90
V 1 = -163 ton -180
V FE = -233 ton
V = -246 ton -270 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tiempo (seg)
) . m c (
o 0.3 t n e i 0.2 m a a 0.1 l p s e 0.0 D
y = 0.31 cm
-0.1 -0.2
d = -0.27 cm
y = -0.31 cm
-0.3 -0.4 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tiempo (seg)
) o t ( e t n 200 a t r o C100 a z r e u F 0
Resistencia 277 ton
V = -253 to n
-100 -200
Resistencia -277 ton
-300 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tiempo (seg)
) m . n20 o t ( r 15 o t c e10 l
M = 17.7 to n.m
Mn (+) = 19.6 ton .m
o 5 t n e 0 m o M-5
-15
M = -18.1 ton.m
-20
Mn (-) = 23.5 ton .m
-25 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tiempo (seg)
) 40 m .
=
o t ( 30 r o t c20 e l F o10 t n e m 0 o M
.
-10 -20 -30
Mn = 39 ton .m
M = 35.1 ton.m -40 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tiempo (seg)
) n o t (
80
e t n 60 a t r o 40 C a z 20 r e u 0 F
VR i
= 67.3 ton
VR i
= -67.3 ton
-20 -60
V = -83.0 to n
-80 -100 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tiempo (seg)
) g 1.5 ( l a r t c e p s 1.2 E n ó i c a r e l 0.9
TXX = 0.22 seg SA = .
c A
g
SA = 0.60 g
0.6
SD = 0.7 cm 0.3
SD = 1.4 cm . 0
2
4
6
8
Desplazamiento Espec tral (cm)
Espectro de Demanda del Sismo de Atico (2001) vs. Espectro de Demanda (Sismo Raro)
- a me o o og a e eva uac n e esempe o s smorres s en e (SEAOC) y los procedimientos de análisis espectral (ATC-40) se emplearon satisfactoriamente. - Se estimó que el desempeño de estas edificaciones ante sismos ocasionales será cuestionable al resentar pequeñas incursiones inelásticas. -
, presentando las edificaciones un margen de seguridad alto ante el colapso.
- Cuando la cimentación permite el giro de la base de las columnas, la resistencia se reduce a la mitad. - Los cambios en la Norma de Diseño Sismorresistente se han visto reflejados en un comportamiento positivo de las .
