M.Sc. Ing. Carlos Córdova Rojas€¦ · · 2016-11-04Hubo daños en estructuras importantes de...
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LA COSTA PERUANA SE ENCUENTRA UBICADA ENTRE LAS
PLACAS DE NAZCA Y LA PLACA SUDAMERICANA
(ZONA DE SUBDUCCIÓN)
CHIMBOTE
CAÑETE
NAZCA
ICA
AREQUIPA
MOQUEGUA
SISMICIDAD ZONA DE SUBDUCCIÓN PLACA DE NAZCA 1973 – 2012
S0 = Roca dura
S1 = Roca o Suelos Muy Rígidos
S2= Suelos Intermedios
S3 = Suelos Blandos
S4 = Condiciones Excepcionales
RESEÑA HISTÓRICA DE LOS ÚLTIMOS SISMOS EN EL PERÚ
Oscilan entre 15,000 y 20,000 fallecidos – Terremoto y Maremoto
Solo sobrevivieron 200 Chalacos de 5,000 en total
LIMA - CALLAO - 28 de Octubre de 1,746 - Magnitud ≈ 9.0° Mw - Richter
Vista del malecón de Chorrillos (Foto el Comercio)
LIMA - CALLAO - 24 de Mayo de 1,940 - Magnitud = 8.2 ° Richter
HUACHO - LIMA - 17 de Octubre de 1,966 - Magnitud = 8.1° Mw - Richter
220 muertos, 1800 heridos, la Casona de San Marcos sufre serios daños
70,000 muertos (50,000 muertos + 20,000 desparecidos)
HUARAZ – ANCASH - 31 de Mayo de 1,970 - Magnitud = 7.8° Mw - Richter
252 muertos, 3,600 heridos, 2,700 millones de soles en perdidas
CAÑETE - LIMA - 03 de Octubre de 1,974 - Magnitud = 7.6° Mw - Richter
NAZCA - ICA - 12 de Noviembre de 1,996 - Magnitud = 7.7 ° Mw
Palacio Municipal de Nazca
Más de 20 muertos, 2,000 heridos y 100,000 damnificados
4,000 casas se derrumbaron
NAZCA - ICA - 12 de Noviembre de 1,996 - Magnitud = 7.7 ° Mw
Hubo daños en estructuras importantes de concreto armado
Se dañaron 91 escuelas y 100 centros de salud.
MOQUEGUA - 23 de Junio de 2001 - Magnitud = 8.4 ° Mw
Instantes en que falla la Torre de la catedral de Arequipa
Afecto al Sur del Perú (Moquegua, Tacna y Arequipa)
MOQUEGUA - 23 de Junio de 2001 - Magnitud = 8.4 ° Mw
Luego del sismo vino el Tsunami en la ciudad de Camaná
102 muertos y 70 desaparecidos
PISCO - ICA - 15 de Agosto de 2,007 - Magnitud = 7.9 ° Mw
595 muertos, 2,991 heridos y 431,000 damnificados
RECIENTES TERREMOTOS EN EL MUNDO
VALDIVIA – CHILE, 22 de Mayo 1960 – Magnitud = 9.5° Richter
Mayor terremoto registrado en la historia de la humanidad
SUMATRA – INDONESIA , 26 de Diciembre 2004 – Magnitud = 9.3° Richter
275,000 muertos – Devastador Tsunami
PUERTO PRINCIPE - HAITI
12 de Enero de 2010 – Magnitud = 6.9° Richter
317,000 muertos, 350,000 heridos y 1’500,000 damnificados
500 muertos aprox. - 2,700 millones de dólares en perdidas
CONCEPCION – CHILE , 27 de febrero de 2010 – Magnitud = 8.8° Richter
TURQUIA, 23 de octubre de 2011 – Magnitud = 7.4° Richter
100 edificios colapsaron tras el sismo principal y posteriormente, unos
500 colapsaron debido a las réplicas. 59 personas murieron y 150
resultaron heridas.
JAPON , 11 de Marzo de 2011 – Magnitud = 9° Richter
Devastador Tsunami - 15,893 muertos, 6152 heridos, 2,567 desaparecidos
millones de $ en pérdidas
CHILE – COQUIMBO, 16 de Septiembre de 2015 – Magnitud = 8.4° Mw - Richter
15 muertos y 5 heridos - 27 722 personas damnificadas, 2442 viviendas destruidas
ECUADOR – MANABI – PEDERNALES , 16 de Abril de 2016 – Magnitud = 7.8° Richter
673 muertos y 6,274 heridos – 28,775 personas damnificadas
ITALIA – AMATRICE, 24 de Agosto de 2016 – Magnitud = 6° ± 0.3º Richter
291 muertos, 388 heridos – 1,500 personas damnificadas
RIESGO SÍSMICO: PELIGRO SÍSMICO x VULNERABILIDAD x VALOR
RIESGO SÍSMICO: Se define como el grado de pérdida, destrucción o daño
esperado debido a la ocurrencia de un determinado sismo.
PELIGRO SÍSMICO: Se define como la probabilidad de que ocurra un sismo
potencialmente desastroso durante cierto periodo de tiempo en un sitio dado. El Perú
se encuentra en la zona sísmica más activa del mundo, en el llamado "Cinturón de
Fuego del Pacífico". La placa de Nazca se mueve aproximadamente 10 cm por año
contra la placa sudamericana que se mueve 4 cm por año en sentido contrario, lo
cual genera una gran acumulación de energía, liberándose en forma de actividad
sísmica.
VULNERABILIDAD SÍSMICA: Es una propiedad intrínseca de la estructura, una
característica de su comportamiento, que puede entenderse como predisposición
intrínseca de un elemento o grupo de elementos expuesto a ser afectado o ser
susceptible a sufrir daño, ante la ocurrencia de un evento sísmico determinado.
E – 030
La filosofía del diseño
sismorresistente
consiste en:
a. Evitar pérdidas de vidas
b. Asegurar la continuidad
de los servicios básicos
c. Minimizar los daños a la
propiedad.
ISO 3010
Bases del diseño
sismorresistente
1. Prevenir lesiones a las
personas
2. Asegurar la continuidad
de los servicios
3. Minimizar el daño a la
propiedad
Se reconoce que dar protección completa frente a todos los sismos
no es técnica ni económicamente factible para la mayoría de las
estructuras.
FILOSOFÍA DE DISEÑO - NORMA TÉCNICA E.030
DISEÑO SISMORRESISTENTE
PRINCIPIOS DE DISEÑO - NORMA TÉCNICA E.030
DISEÑO SISMORRESISTENTE
a. La estructura no debería colapsar ni causar daños graves a las personas, aunque podría
presentar daños importantes, debido a movimientos sísmicos calificados como severos
para el lugar del proyecto.
b. La estructura debería soportar movimientos del suelo calificados como moderados para el
lugar del proyecto, pudiendo experimentar daños reparables dentro de límites aceptables.
c. Para las edificaciones esenciales, definidas en la Tabla Nº 5, se tendrán consideraciones
especiales orientadas a lograr que permanezcan en condiciones operativas luego de un
sismo severo.
“Los sismos No matan a la gente. Los edificios pueden matar a la gente si no se
diseñan para soportar daños (Dr. Javier Piqué)
O = Operacional
IO = Ocupación inmediata
LS = Seguridad de vidas
CP= Prevención del Colapso
C = Colapso
Z = Factor de Zona
U = Factor de Uso
S = Factor de Suelo
C = Factor de amplificación sísmica
R = Factor de reducción
V = (ZUSC / R) P = % Peso
Sa = (ZUSC / R) g = % g
g = aceleración de la gravedad
CONCEPCIÓN ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE
Debe tomarse en cuenta la importancia de los siguientes aspectos:
Simetría, tanto en la distribución de masas como en las rigideces.
Peso mínimo, especialmente en los pisos altos.
Selección y uso adecuado de los materiales de construcción.
Resistencia adecuada frente a las cargas laterales.
Continuidad en la estructura, tanto en planta como en elevación.
Ductilidad, entendida como la capacidad de deformación de la estructura más allá del rango elástico.
Deformación lateral limitada (Rigidez).
Inclusión de líneas sucesivas de resistencia (redundancia estructural).
Consideración de las condiciones locales.
Buena práctica constructiva e inspección estructural rigurosa.
Hospital III Nivel Clínica Privada III Nivel
CATEGORIA A1: ESTABLECIMIENTOS DE SALUD (PÚBLICOS Y PRIVADOS) DE 2do y 3er NIVEL
Se requiere
sistema de
aislamiento
de base en
Zonas 3 y 4
CATEGORÍA DE LAS ESTRUCTURAS
Factor de Uso U = 1.0; para sistemas con aislamiento de base, Z = 3 y 4
U = 1.5; para sistemas sin aislamiento de base, Z = 1 y 2
FACTOR DE USO Y NIVELES DE DISEÑO
U = 1.5 - Sismo con un período de retorno de 2,500 años
U = 1.3 - Sismo con un período de retorno de 1,000 años
U = 1.0 - Sismo con un período de retorno de 500 años
CATEGORIA A2: EDIFICACIONES ESENCIALES; U = 1.5
Hospital I Nivel AeropuertosPuertos
Locales Municipales Centrales de Comunicaciones Estación de Bomberos
CATEGORIA A2: EDIFICACIONES ESENCIALES; U = 1.5
Cuarteles de las Fuerzas Armadas Comisarias
Instalaciones de generación y
transformación eléctrica
Tanques Elevados Reservorios
CATEGORIA A2: EDIFICACIONES ESENCIALES; U = 1.5
Plantas de tratamiento de agua Plantas de tratamiento de desagüe Instituciones Educativas
Institutos Superiores Tecnológicos Universidades
CATEGORIA A2: EDIFICACIONES ESENCIALES; U = 1.5
Depósitos de materiales Inflamables o tóxicos
Fabricas de materiales inflamablesGrandes Hornos
Edificios que almacenan archivos e
Información esencial del Estado
CATEGORIA B: EDIFICACIONES IMPORTANTES; U = 1.3
Centros Comerciales Terminales de Pasajeros
Establecimientos Penitenciarios Museos
CATEGORIA B: EDIFICACIONES IMPORTANTES; U = 1.3
Museos Bibliotecas
Depósitos de GranosAlmacenes para abastecimiento
CATEGORIA C: EDIFICACIONES COMUNES; U = 1.0
Edificio de Viviendas Edificio de Oficinas
Hoteles Restaurantes
CATEGORIA C: EDIFICACIONES COMUNES; U = 1.0
Depósitos o instalaciones industriales que no acarrean peligro de incendio o fugas de contaminantes
SISTEMAS ESTRUCTURALES
MUROS ESTRUCTURALES
R=6: Los muros toman el
70% o más de la fuerza
cortante basal
Los pórticos deben ser
diseñados para tomar
como mínimo el 30% de la
fuerza cortante basal
PÓRTICOS
R=8: Los muros toman
menos del 30% de la fuerza
cortante basal
Más del 70% de la fuerza
cortante basal lo toman los
pórticos
MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA
R=4: Máximo 8 pisos y no
se puede combinar con
muros dúctiles (muros
estructurales)
IRREGULARIDAD DE RIGIDEZ - PISO BLANDOIRREGULARIDAD DE RESISTENCIA - PISO DEBIL
IRREGULARIDADES EN ALTURA
DISCONTINUIDAD DE LOS SISTEMAS RESISTENTES
IRREGULARIDAD GEOMETRICA VERTICALIRREGULARIDAD DE MASA O PESO
Piso Blando Ia = 0.75
Piso Blando Extremo Ia = 0.50
Piso Débil Ia = 0.75
Piso Débil Extremo Ia = 0.50
Irregularidad de masa o peso Ia = 0.90
Discontinuidad de los sistemas Resistentes Ia = 0.80
Discontinuidad Extrema de los sistemas resistentes Ia = 0.60
FACTORES DE IRREGULARIDAD EN ALTURA (Ia)
Irregularidad Torsional Ip = 0.75
Irregularidad Torsional Extrema Ip = 0.50
Esquinas Entrantes Ip = 0.90
Discontinuidad del Diafragma Ip = 0.85
Sistemas No Paralelos Ip = 0.90
FACTORES DE IRREGULARIDAD EN PLANTA (Ip)
SISTEMAS DE TRANSFERENCIA
En las zonas sísmicas 4, 3 y 2
no se permiten estructuras con
sistema de transferencia en los
que más del 25 % de las cargas
de gravedad o de las cargas
sísmicas en cualquier nivel
sean soportadas por elementos
verticales que no son
continuos hasta la cimentación.
Esta disposición no se aplica
para el último entrepiso de las
edificaciones.
COLAPSOS Y FALLAS MÁS FRECUENTES EN ESTRUCTURAS
RELACIONAS AL PROYECTO ARQUITECTÓNICO
Un buen proyecto arquitectónico es aquel
que toma en cuenta la estructura
sismorresistente desde la concepción del
mismo.
Existe una mala práctica en el Perú de primero diseñar el proyecto arquitectónico del edificio y
luego introducirle la estructura, esto sería análogo a que un ser humano se forme en el vientre de la
madre sin huesos y después de haber nacido le introduzcamos el esqueleto.
COLAPSO DE EDIFICIO POR GRAN DIFERENCIA EN RELACION DE DIMENSIONES (EDIFICIOS ALARGADOS)
a) Movimiento diferente del
suelo en distintos apoyos.
b) Deformación de la planta del
edificio.
Proporcionar menor resistencia que la
columna a la que se une ( columna
fuerte-viga débil).
Mecanismo con daño en vigas
( recomendado)
COLAPSO DE EDIFICIO DEBIDO A QUE LAS COLUMNAS SON MAS DEBILES QUE LAS VIGAS
FALLAS EN ESTRUCTURA DEBIDO A LA FALTA DE LINEAS SUCESIVAS DE RESISTENCIA
(REDUNDANCIA ESTRUCTURAL)
Marco sin redundancia, si falla
una columna la estructura
colapsa.
Marco con redundancia, si falla
una columna la estructura sigue
estable.
3.9 Sistemas de Aislamiento Sísmico y Sistemas de Disipación de Energía
Se permite la utilización de sistemas de aislamiento sísmico o de sistemas de
disipación de energía en la edificación, siempre y cuando se cumplan las
disposiciones de esta Norma (mínima fuerza cortante en la base, distorsión de
entrepiso máxima permisible), y en la medida que sean aplicables los requisitos
del documento siguiente: “Minimum Design Loads for Building and Other
Structures”, ASCE/SEI 7-10, Structural Engineering Institute of the American
Society of Civil Engineers, Reston, Virginia, USA, 2010.
La instalación de sistemas de aislamiento sísmico o de sistemas de disipación de
energía deberá someterse a una supervisión técnica especializada a cargo de un
ingeniero civil.
DISIPADORES DE ENERGÍA EN LA CIUDAD DE LIMA
AISLADORES DE BASE EN LA CIUDAD DE LIMA
EDIFICIO MULTIFAMILIAR - MADRE
CON AISLADORES SIN AISLADORES
CENTRO DE INFORMACION E INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA - UNI