EL TERREMOTO DE SEPTIEMBRE 2017: CAMBIOS …smis.org.mx/xv/images/3_Rodriguez.pdf · DE LOS TERREMOTOS DE CHRISTCHURCH (NZ) DE 2010 Y 2011 EN MENOS DE 6 MESES OCURRIERON LOS TERREMOTOS

Ciudad de México, 6 y 7 de septiembre 2018

EL TERREMOTO DE SEPTIEMBRE 2017: CAMBIOS

NECESARIOS EN LA PRÁCTICA DE DISEÑO Y

CONSTRUCCIÓN SISMORRESISTENTE EN MÉXICO

Mario E. Rodriguez

Instituto de Ingeniería, UNAM

18/09/2018 Mario Rodriguez, Simposio SMIS 06SEPT2018

18/09/2018 Mario Rodriguez, Simposio SMIS

06SEPT2018

TEMAS A TRATAR

• Algunas características de daños observados en el terremoto de

2017 en la CDMX

• Comparativa de demanda de desplazamientos laterales en

edificaciones en los terremotos de 1985 y 2017. ¿Daño

acumulado?

• Características del daño por sismo en estructuras. Un enfoque

experimental

• Indice de rigidez y índice de daño para la evaluación del

comportamiento estructural de edificaciones en 2017

• Interpretación de daños de edificaciones en 2017

• Recomendaciones



06SEPT2018

Ubicación de colapsos en el terremoto de 2017 en la CDMX, de

algunas estaciones y curvas de igual periodos del suelo (2015)

Edificio A: Calle

Paz Montes de

Oca

Edificio B


06SEPT2018

Edificio A

Edificio B


06SEPT2018



06SEPT2018


Marcos sin muros divisorios, T=N/8

Marcos con muros divisorios, T=N/15

Calle

Periodos medidos en la

dirección paralela a la

calle, T= N/8


06SEPT2018

Periodos en edificios medidos por integrantes de varias Universidades de EEUU

patrocinadas por la NSF para el estudio del terremoto de 2017 en la CDMX

T= N/15

8

NT

r Distorsion gl lH

aD ob

8 (3 ) 24

d dr

S SD

H N h T m T

1.5r r Distorsion de entrD od epis


06SEPT2018

DEMANDA


Intensidad de daño versus distorsión de entrepiso en

edificios con muros divisorios (Algan, 1982)


06SEPT2018

CAPACIDAD

Desplazamientos espectrales para el registro de la estación Roma

del 19 de septiembre 2017. Casos de daños en elementos no

estructurales en los edificios Oaxaca 80 y Amsterdam 82 (7 y 8

niveles, respectivamente). Se emplea T=N/8

DEMANDAS SISMICAS ELASTICAS (Sa, Sd) PARA EL REGISTRO SCT 2017 Y

COMPARATIVA CON LA NORMA POR SISMO DE 2004 PARA LA CDMX


06SEPT2018

Desplazamientos espectrales elásticos é inelásticos para

registros obtenidos en la estación SCT en 1985 y 2017

¿Porqué algunos edificios no muy lejos de la estación SCT

colapsaron o tuvieron daños severos en 2017 y no en 1985?


06SEPT2018

Menos de

12 niveles


• Esta pregunta no es posible responderla con

procedimientos convencionales (llevan a demandas

sísmicas comparables y en 1985 los niveles de daño o

no se observaron o fueron menores a los de 2017))

• ¿Cuáles son las características del daño por sismo en

estructuras ?

• ¿Se debe considerar el daño acumulado por

terremotos ?

¿Porqué algunos edificios cerca de la

estación SCT colapsaron o tuvieron daños

severos en 2017 y no en 1985?


06SEPT2018

CARACTERISTICAS DEL DAÑO POR SISMO

EN ESTRUCTURAS. UN ENFOQUE

EXPERIMENTAL


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Análisis de la respuesta de columnas de CR

ensayadas ante cargas laterales por Takemura y

Kawashima (1997)


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-8%

-6%

-4%

-2%

0%

2%

4%

6%

8%

0 1000 2000 3000 4000 5000

Dri

ft r

aio

Load number

TP 01

Historia de carga

Especimen 1

Historia de carga

Especimen 4


06SEPT2018


1 2

43

18/09/2018

Observación: La capacidad de deformación

lateral depende de la historia de cargas


06SEPT2018

65


DEMANDA CAPACIDAD

(Desplazamiento o Resistencia)

EL PROBLEMA DEL DISEÑO

SISMORRESISTENTE:


06SEPT2018

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0 1 2 3 4

Sd

(m

)

T (s)

4 Sept. 2010

4 Sept. 2010

22 Feb. 2011

NZS (2004) 500 años

NZS (2004) 2500 años

ESPECTROS DE DESPLAZAMIENTOS ELASTICOS PARA REGISTROS

DE LOS TERREMOTOS DE CHRISTCHURCH (NZ) DE 2010 Y 2011

EN MENOS DE 6 MESES

OCURRIERON LOS TERREMOTOS

DE DISEÑO CON PERIODOS DE

RETORNO DE 500 Y 2500 AÑOS


06SEPT2018


CADE PAMAND DA CIDA

(Desplazamientos)

EL PROBLEMA DEL DISEÑO

SISMORRESISTENTE:


06SEPT2018


Especímenes 2, 3 y 4

Capacidades de distorsión

difieren en alrededor de

100%

43

2

Historias de carga de

especímenes 2,3 y 4.


06SEPT2018



06SEPT2018



06SEPT2018


¿Es EH como la

gasolina de un carro?


06SEPT2018


Relación fuerza

lateral-desplazamiento

Hd

λ

EI =

E

Indice de daño por sismo:

EH calculado de la respuesta

no lineal de un sistema de

1GDL para un registro de

aceleraciones dado

Id = 1, colapso

Id = 0, respuesta elástica

18/09/2018

Id ha sido calibrado con registros y daños observados en 12

terremotos en el mundo (2015, 2018)


Hd

rc

EI

HD

T

2

2

2

.rcD 0025

T= periodo fundamental

Γ= factor de participación,

varia entre 1 y 1.5

H/T= índice de rigidez

Marcos (<H/T)

Muros de CR (>H/T)


06SEPT2018


H/To=Altura entre

To (con sección

bruta)

oo

H H 2 H

T 3 T2T1

o

n nT

λ 8

λh 8s * 3 24m/s 36mT T

/m sH H

(en México)

INDICE DE RIGIDEZ H/T


06SEPT2018

Deriva global Drm versus H/T0 para 2,622 edificios chilenos. u=1.3 Sde ,

obtenida con espectros de la norma chilena NCh433. To= periodo

sección no agrietada (Lagos et al., 2012)

H/T0 (m/s)

1000 u/H

40 70

36

Marcos

en México

18/09/2018


Hd

rc

IH

DT

E

2

2

2

A mayor valor de H/T menor daño:

Un aumento de H/T al doble reduce el valor

de Id a la cuarta parte


06SEPT2018

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 1 2 3 4 5

Peri

od

o T

(s)

Numero de ensaye

VARIACION DEL PERIODO FUNDAMENTAL EN ENSAYES EN MESA

VIBRADORA EN UCSD (Panagiotou, Restrepo y Conte, 2011)

Cuatro registros de aceleraciones

consecutivas con amplitudes

crecientes: EQ1, EQ2, EQ3 y EQ4

Numero

de ensaye

0 Ruido blanco antes de EQ1, T=0.51s, (Ig)

1 25 ensayes de ruido blanco antes de EQ1, T=0.59s

2 Despues de EQ1, T=0.65s




Tipo de ensaye


06SEPT2018

Registros de aceleraciones para la estación SCT en 1985 y en

2017 considerados como un solo registro continuo

19852017


06SEPT2018

LOS TERREMOTOS DE 1985 Y 2017 EN LA CDMX

Indice de daño Id para marcos

que responden a los registros

de la SCT para los casos

individuales de los terremotos

de 1985 y 20172017

1985

2017

1985+2017

Indice de daño Id para

marcos que responden a los

registros combinados de la

SCT para los terremotos de

1985 y 2017, y para 2017


06SEPT2018



06SEPT2018

Indice de daño para sistemas de marcos (T=N/7) y

sistemas duales(T=N/10)

(a) Sistema a base

de marcos

(b) Sistemas duales


06SEPT2018



06SEPT2018

COMENTARIOS

FINALES

NO SABEMOS LO SUFICIENTE SOBRE

DISEÑO SISMORRESISTENTE .

LAS FUERZAS SISMICAS DE DISEÑO SON

SOLO APROXIMADAS Y EN ALGUNOS

CASOS HAN SIDO REBASADAS EN MAS

DEL 100% EN TERREMOTOS OCURRIDOS

EN EL MUNDO INCLUYENDO MEXICO (1985)

EXISTEN INCERTIDUMBRES PARA DEFINIR EL SISMO DE

DISEÑO PERO PODRIAMOS CONTROLAR LA

RESPUESTA ESTRUCTURAL.

EL PROBLEMA NO ES SOLO DE DEMANDA SINO

TAMBIEN DE CAPACIDAD18/09/2018


18/09/2018

• El comportamiento de edificaciones que tuvieron daños

severos o colapsos en 2017 no se puede explicar con

procedimientos convencionales

• La capacidad de una edificación para llegar a los

desplazamientos laterales que impone un terremoto sin

colapso es incierta. Esta capacidad depende por ejemplo

no solo de las máximas amplitudes de la demanda por

sismo, sino también de la historia en el tiempo de estas

amplitudes.

• La revisión de los procedimientos convencionales de

diseño sismorresistente para incorporar nuevos

conceptos como el de daño acumulado tomará

tiempo.

• ¿Qué se puede hacer de inmediato en México?


06SEPT2018

RECOMENDACIONES DE CAMBIOS EN LAS NORMATIVAS

DE DISEÑO SISMORRESISTENTE EN MEXICO

• Las normativas deben ser restrictivas, como en otros

países. Las edificaciones muy irregulares en planta y en

elevación no debieran permitirse en zonas de alta

sismicidad

• Las edificaciones en zonas de alta sismicidad debieran

diseñarse con detallados que permitan una aceptable

capacidad de deformación lateral, por ejemplo en el caso

de CR siguiendo el Capítulo 18 del ACI 318-14. No se

debiera permitir edificaciones con ductilidad de

desplazamiento limitada (Q=2).


06SEPT2018

• Las normativas en México deberían limitar el empleo de

edificaciones a base de marcos de concreto reforzado, y

reconocer las ventajas del empleo de edificaciones con

muros estructurales de concreto reforzado, como ocurre

por ejemplo en la práctica de países con alta actividad

sísmica, como Japón y Chile.


06SEPT2018

• No todo debe ser estructuras convencionales

• La filosofía de diseño por sismo de algunas normativas

en el mundo y en México se basan en aceptar daños

estructurales para el sismo de diseño. Estructuras

esenciales, por ejemplo hospitales, no se deberían

diseñar con esta filosofía, en estos casos se deben

emplear soluciones estructurales innovadoras, por

ejemplo el empleo de aisladores de base, o elementos

disipadores de energía.

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EL TERREMOTO DE SEPTIEMBRE 2017: CAMBIOS …smis.org.mx/xv/images/3_Rodriguez.pdf · DE LOS TERREMOTOS DE CHRISTCHURCH (NZ) DE 2010 Y 2011 EN MENOS DE 6 MESES OCURRIERON LOS TERREMOTOS