Entrepisos Blandos y Efectos de Temperatura Presentacion - Rjp

ENTREPISOS BLANDOS Y EFECTOS DE TEMPERATURA EN ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERA

octubre 2009

ENTREPISOS BLANDOSvariacin de rigidez con la altura (irregularidad estructural)

entrepiso blando colapso total debido a la falla del entrepiso concentracin de esfuerzos en los elementos perimetrales Concentracin de las demandas de deformacin lateral principalmente en suelos blandos deficiente desempeo de columnas debido a la presencia de efectos de segundo orden (P-)

ENTREPISOS BLANDOS

Se puede transformar en un entrepiso blando

ENTREPISOS BLANDOSDEFICIENCIAS DEL PROYECTO ARQUITECTNICO:

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

Sismo Izmit Turqua agosto 1999

ENTREPISOS BLANDOS


ENTREPISOS BLANDOS


ENTREPISOS BLANDOSPor otra parte la evolucin de las formas arquitectnicas modernas para las estructuras actuales van con las riendas sueltas y el ingeniero en estructuras, con una falsa y quijotesca actitud, acepta el reto de darle a la misma un diseo, dimensiones y caractersticas que garanticen un determinado grado de seguridad y estabilidad, esforzndose por hacer realidad estas nuevas formas arquitectnicas, dentro de los reglamentos actuales. En estas condiciones, si la estructura se comporta adecuadamente en eventos ssmicos, se da por aceptada nuestra funcin y seguimos viviendo tranquilos e ignorados por la sociedad. En cambio si algo sale mal y la construccin presenta problemas, se nos llama a escena para responder por los hechos, cuando en realidad se debera de convocar en estos casos a un buen nmero de personas que intervinieron en la estructura y su construccin. Ing. Enrique Martnez Romero

Los proyectos arquitectnicos, en zonas ssmicas deben ser congruentes para permitir una estructuracin eficiente.

Como ven, las estructuras dejaron de ser cuadradas y se anexaba la fotografa: Esto es bueno, pero los proyectistas de estructuras: DEBEMOS SER CUIDADOSOS CON ESTAS GEOMETRAS Y CONFIGURACIONES Ing. Francisco Garca Jarque 2005

Ing. Francisco Garca Jarque

ENTREPISOS BLANDOSDe

esta manera seguramente llegaremos a diseos mejores que los actuales. Mas, si meramente cambiamos secciones y refuerzos sin modificar las configuraciones y soluciones estructurales, ser poco lo que habremos ganado. A menos que un diseo diste notoriamente de la solucin ptima, el incremento en utilidad por cambiar los coeficientes para acercarse ms al ptimo es siempre una cantidad pequea. Como no creo que los diseos ssmicos llevados a cabo con los criterios actuales estn en general escandalosamente alejados de los ptimos, cabe preguntarse con qu refinamiento valdr la pena aplicar herramientas tan poderosas como las que se vislumbran para aumentar la utilidad. Ms bien sern de esperarse beneficios sustanciales si introducimos cambios cualitativos en nuestras soluciones estructurales. Tales cambios producirn estructuras para las que no hay experiencia o no mucha, as que ellas s habrn de evaluarse como he descrito. Dr. Emilio RosenbluethEscritos Selectos

ENTREPISOS BLANDOSCuando trabajo con un problema, jams pienso en la belleza. Slo pienso en cmo resolverlo. Pero cuando he terminado, si la solucin no es bella, se que est malRichard Buckminster Fuller (1895-1983) arquitcto, matemtico e ingeniero

ENTREPISOS BLANDOS

California (1989)

California (1989)

Turka (1999)

Taiwan (1999)

ENTREPISOS BLANDOS

El problema es complejo, pues aunque inicialmente no exista un entrepiso blando, ste puede formarse debido al dao ssmico en muros de mampostera en uno de los entrepisos (suele ser en planta baja)

ENTREPISOS BLANDOS

Sismo de Loma Prieta (10 oct 89)

ENTREPISOS BLANDOS


ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

Sismo de Chi Chi (21 sep 99)


ENTREPISOS BLANDOSImperial Valley 1979 Imperial Country Services BuildingProf. Angelo Marinilli

ENTREPISOS BLANDOS

Northridge 1994

Prof. Angelo Marinilli

ENTREPISOS BLANDOSCariaco 1997 Edificio Toyota, Cuman


ENTREPISOS BLANDOS

Cariaco 1997 Edificio Miramar, CumanProf. Angelo Marinilli

ENTREPISOS BLANDOSWenchuan 2008


ENTREPISOS BLANDOSWenchuan 2008


ENTREPISOS BLANDOS


ENTREPISOS BLANDOS


ENTREPISOS BLANDOS


ENTREPISOS BLANDOSENTREPISO BLANDO = DEFICIENCIA ESTRUCTURAL falta de rigidez lateral baja resistencia lateral inestabilidad dinmica dao severo despus de un sismo colapso prdidas humanas demolicin? prdidas econmicas $

ENTREPISOS BLANDOSENTREPISO BLANDO = DEFICIENCIA ESTRUCTURAL est asociado a estructuras de mampostera: - estacionamiento en P.B. - aberturas adicionales en P.B. lo que genera un entrepiso blando potencial - discrepancia de la resistencia y rigidez con respecto a las fuerzas esperadas en los distintos niveles

ENTREPISOS BLANDOSENTREPISO BLANDO = DEFICIENCIA ESTRUCTURAL est asociado a estructuras de concreto: - se ligan los muros no estructurales en los entrepisos superiores. - Se desarrollan entructuras con fuertes cambios en rigidez, por ejemplo, estructuras de concretos y de mampostera.

ENTREPISOS BLANDOSporqu un problema tambin identificado se sigue presentndose con tanta frecuencia? porqu se siguen constuyendo edificios con entrepisos blandos, si se sabe que tendrn problemas severos durante el siguiente sismo, dicho de otra forma, estn condenados a muerte? porqu no se les da una solucin siendo que es sencilla?

ENTREPISOS BLANDOSALGUNAS POSIBLES RAZONES: hay ignorancia acerca de este problema no se le da la importancia requerida se ha olvidado las consecuencias de los sismos los reglamentos no contemplan el problema ni dan lineamientos para resolverlos los reglamentos si contemplan el problema pero de una forma inadecuada e insuficiente no se puede resolver geomtricamente por cuestiones de funcionamiento o belleza

ENTREPISOS BLANDOSALGUNAS POSIBLES RAZONES: la informacin contenida en libros de diseo estructural o ssmico sobre el problema es insuficiente solamente se conoce de manera conceptual el problema pero no se tienen soluciones cuantitativas los reglamentos lo asocian a condiciones de irregularidad los reglamentos lo agrupan en las mismas condiciones de irregularidad cuya influencia en el comportamiento ssmico es mucho menor

ENTREPISOS BLANDOSPROBLEMTICA DE LOS ENTREPISOS BLANDOSENFOQUE DE LAS NTCS Las NTCS, al referirse a este problema suelen describirlo como una condicin de irregularidad, y se agrupa con otras condiciones de irregularidad de menor influencia en el comportamiento ssmico. Las NTCS, para tratar este problema se limitan a aplicar factores incrementales a las fuerzas de diseo a toda la estructura. Los problemas de este enfoque son los siguientes: a) Se aplica el factor incremental a toda la estructura, y se hace poco por resolver el verdadero problema que es el contraste en la resistencia y rigidez

Eduardo Miranda

ENTREPISOS BLANDOSPROBLEMTICA DE LOS ENTREPISOS BLANDOSLos problemas de este enfoque son los siguientes: b) Se aplica el mismo factor incremental a todas las estructuras, independientemente del nmero de niveles en el edificio.

Eduardo Miranda

ENTREPISOS BLANDOSPROBLEMTICA DE LOS ENTREPISOS BLANDOS

Eduardo Miranda

ENTREPISOS BLANDOSPROBLEMTICA DE LOS ENTREPISOS BLANDOS

Al tomar un factor de comportamiento ssmico (Q) menor (mayor fuerza) solamente se consigue disear para fuerzas ms grandes lo que generar elementos ms resistentes pero continuar el contraste de rigideces entre los niveles.Eduardo Miranda, Javier Avils

ENTREPISOS BLANDOSDEFICIENCIAS DEL PROYECTO ARQUITECTNICO:Los problemas de este enfoque son los siguientes:c) Se aplica el mismo factor incremental a todas las estructuras,

independientemente de la posicin del entrepiso blando.

Eduardo Miranda

ENTREPISOS BLANDOSCONSECUENCIAS DE LOS ENTREPISOS BLANDOSLa demanda de desplazamiento se concentra en el entrepiso blando, teniendo relevancia cuando la estructura se desplanta en suelos blandos

Eduardo Miranda

ENTREPISOS BLANDOSCONSECUENCIAS DE LOS ENTREPISOS BLANDOSEl comportamiento inelstico en la estructura incrementa aun ms la demanda global de estructuras de periodo corto (menor a 1 seg.) El incremento depende bsicamente de : el periodo de vibracin (entre ms corto es el periodo mayor es el incremento) la resistencia lateral de la estructura el tipo de terreno (entre ms blando mayor es el incremento)

ENTREPISOS BLANDOS

Eduardo Miranda

ENTREPISOS BLANDOSCONSECUENCIAS DE LOS ENTREPISOS BLANDOSEl comportamiento inelstico en la estructura hace que las deformaciones de entrepiso se concentren aun ms de lo que indica un anlisis elstico

Eduardo Miranda

ENTREPISOS BLANDOSCONSECUENCIAS DE LOS ENTREPISOS BLANDOSDeformaciones laterales grandes actuando junto con la carga axial pueden provocar no linearidades geomtricas adems de la no linealidades del material. La combinacin puede provocar la inestabilidad dinmica de la estructura. En suelos blandos la interaccin suelo-estructura adquiere relevancia debido a la concentracin de la demanda de deformacin y de los efectos P-

Eduardo Miranda, Javier Avils

ENTREPISOS BLANDOS

Luis Esteva Maraboto (Nonlinear Seismic Response of Soft-firt-Story Buldings Subjet to NarrowBand Accelerograms)

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ENTREPISOS BLANDOSCONSECUENCIAS DE LOS ENTREPISOS BLANDOS








ENTREPISOS BLANDOSOBJETIVO DEL DISEO SISMORESISTENTE CAPACIDAD > DEMANDA

CAPACIDAD DE DEFORMACIN LATERAL DEL ENTREPISO

>

DEMANDA DE DEFORMACIN LATERAL EN ENTREPISO

ENTREPISOS BLANDOSPROBLEMTICA DE LOS ENTREPISOS BLANDOSConcentra gran parte de deformacin lateral

La deformacin lateral puede superar su capacidad

ENTREPISOS BLANDOSPROBLEMTICA DE LOS ENTREPISOS BLANDOSLos anlisis elsticos subestiman la concentracin de deformacin real > elstico

Este entrepiso ser el primero, o el nico en tener deformaciones inelsticas

ENTREPISOS BLANDOSPROCEDIMIENTOS INCORRECTOS DE ANLISIS:

anlisis elstico?

ENTREPISOS BLANDOSRECOMENDACIONES GENERALES PARA EVITAR LA FALLA DE ENTREPISOS BLANDOS PROPORCIONAR LA MAYOR RESISTENCIA POSIBLE

EVITAR FALLAS FRGILES

ESTIMAR LO MEJOR POSIBLE LA DEFORMACIN LATERAL

PROPORCIONAR LA MAYOR CAPACIDAD DE DEFORMACIN POSIBLE

ENTREPISOS BLANDOSRECOMENDACIONES GENERALES PARA EVITAR LA FALLA DE ENTREPISOS BLANDOS PROPORCIONAR LA MAYOR RESISTENCIA POSIBLE Y HACER COMPATIBLE LA RIGIDEZ CON LA DE LOS ENTREPISOS SUPERIORES

Analizando para un Q menor el entrepiso blando

Q > 1.0 1er Anlisis

Q = 1.0 2do Anlisis

ENTREPISOS BLANDOSRECOMENDACIONES GENERALES PARA EVITAR LA FALLA DE ENTREPISOS BLANDOS PROPORCIONAR LA MAYOR RESISTENCIA POSIBLE Y HACER COMPATIBLE LA RIGIDEZ CON LA DE LOS ENTREPISOS SUPERIORES Incrementando el nmero de elementos resistentes

PLANTA ORIGINAL


PLANTA RIGIDIZADA CON MUROS DE CONCRETO


CH

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ENTRADA VEHICULAR

SALIDA VEHICULAR


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G G CH

G CH

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G CH

G

ENTRADA VEHICULAR

SALIDA VEHICULAR

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS

ENTREPISOS BLANDOS


ENTREPISOS BLANDOSRECOMENDACIONES GENERALES PARA EVITAR LA FALLA DE ENTREPISOS BLANDOS PROPORCIONAR LA MAYOR RESISTENCIA POSIBLE Y HACER COMPATIBLE LA RIGIDEZ CON LA DE LOS ENTREPISOS SUPERIORES otras recomendaciones

Disminucin de demandas de deformacin inelsticas, lo que implica tener una configuracin que se asemeje lo ms posible al anlisis elstico y por ende una mejor estimacin de la deformacin de entrepiso. Considerar todas las posibles fuentes de rigidez y sobreresistencia para lograr una mejor estimacin de la concentracin de deformacin y de la resistencia por proporcionar.

ENTREPISOS BLANDOSRECOMENDACIONES GENERALES PARA EVITAR LA FALLA DE ENTREPISOS BLANDOS


FALLA DE COLUMNAS CORTAS

1985



COLUMNAS CORTAS

2004



COLUMNAS CORTAS

2005

ENTREPISOS BLANDOSRECOMENDACIONES GENERALES PARA EVITAR LA FALLA DE ENTREPISOS BLANDOS MA VA

EVITAR FALLAS FRGILESDisear por capacidad los muros y las columnas

VR L

MA + MB L

VB MB Disear por flexin de acuerdo con los elementos mecnicos del anlisis y considerando todas las fuentes de sobrerresistencia. Calcular la fuerza cortante de diseo a partir de la capacidad real a flexin.



P 0.15 Af c

Para las columnas, disminuir la separacin de estribos en los extremos y disminuir la carga axial a valores del 10% al 15% de Afc

ENTREPISOS BLANDOSENTREPISOS BLANDOS



Efectos de temperaturaNTC-RDF2004. Cuando por un diferencial de temperaturas as se requiera, o cuando la estructura tenga una longitud mayor de (30 m) 40 m, ser necesario considerar los efectos de la temperatura en las deformaciones y elementos mecnicos o bien generar juntas constructivas. Se deber poner especial cuidado en las caractersticas mecnicas de la mampostera al evaluar los efectos de temperatura.

Anlisis por temperaturaModelos para evaluar los efectos de temperatura:36.0

48.0

3.0 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6

3.0

3.0

3.0

3.0 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6

3.0

3.0

3.0

60.0

Modelo MH-363.0 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 3.0 3.0 3.0

Modelo MH-48

Modelo M-60

Anlisis por temperaturaPropiedades de los materiales:

CONCRETO

MAMPOSTERA 1

MAMPOSTERA 2

Mdulo de elasticidad Coef. de dilatacin trmica v*m

221,360 kg/cm2

32,000 kg/cm2

16,000 kg/cm2

1 x 10-5 1/C ---

0.6 x 10-5 1/C 5.0 kg/cm2

0.6 x 10-5 1/C 3.0 kg/cm2

Anlisis por temperaturaIncrementos de temperatura prueba 1:Los muros se analizaron mediante el mtodo de la columna ancha, y las losas se modelaron mediante elementos barra ligados rgidamente a los muros de mampostera. Para los tres modelos en una primera prueba se hizo variar el incremento de temperatura solo en la losa de azotea de 5 a 35 C

Anlisis por temperaturaDeformadas:

Anlisis por temperaturaDiagramas de cortantes:

Anlisis por temperaturaCortantes y desplazamientos (mamp tipo 1):Tabla 1 Mampostera Tipo 1 Vu [ t ] (Nivel 6) [ mm ] (Nivel (mm) (nivel 6) 6)MH-36 3.55 7.10 10.65 14.19 17.74 21.29 24.84 MH-48 4.21 8.41 12.62 16.82 21.03 25.23 29.44 MH-60 4.64 9.28 13.92 18.56 23.20 27.84 32.48 MH-36 0.677 1.353 2.030 2.707 3.383 4.060 4.737 MH-48 0.890 1.780 2.670 3.560 4.450 5.340 6.230 MH-60 1.084 2.167 3.251 4.335 5.418 6.502 7.586

T [ oC) (C ] 5 10 15 20 25 30 35

Anlisis por temperaturaCortantes y desplazamientos (mamp tipo 2):Tabla 1Mampostera Tipo 2T oC) [ (C ] 5 10 15 20 25 30 35 Vu [ t ] (Nivel 6) MH-36 2.32 4.64 6.96 9.29 11.61 13.93 16.25 MH-48 2.87 5.74 8.62 11.49 14.36 17.23 20.11 MH-60 3.28 6.55 9.83 13.11 16.38 19.66 22.94 [ mm ] (Nivel (mm) (nivel 6) 6) MH-36 0.71 1.41 2.12 2.82 3.53 4.24 4.94 MH-48 0.94 1.88 2.81 3.75 4.69 5.63 6.57 MH-60 1.15 2.30 3.46 4.61 5.76 6.91 8.07

Anlisis por temperaturaCortantes vs. Resistencias:

Mampostera tipo 1

Mampostera tipo 2

Se observa en todos los modelos que las deformaciones y por tanto las fuerzas cortantes mximas se concentraban en los muros exteriores del ltimo nivel.

Anlisis por temperatura tambin en Incrementos de temperatura losas de entrepiso Incrementos de temperatura prueba 2:Se estudi el efecto que tendra en los muros de mampostera un incremento de temperatura tanto en la losa de azotea como en las losas de entrepiso, para esto se consideraron dos casos:

Un incremento de temperatura a la losa de azotea de 20 C Un incremento de temperatura a la losa de azotea de 25 CPara ambos casos se mantuvo constante el incremento de temperatura en las losas de azotea mientras se hacia variar el incremento de temperatura en la losas de entrepiso de 0.0 a 0.5 veces la variacin de temperatura en la losa de azotea.

Anlisis por temperaturaDeformadas:

Anlisis por temperaturaDiagramas de cortantes:

Figura 1 Diagrama de cortantes para Text =25 C y Tint = 2.5 C



Anlisis por temperaturaReduccin del cortante en muros del ltimo nivel con la temperatura en entrepisos:

Muros de planta baja

Muros de planta baja

Se observo que segn se va incrementando la variacin de temperatura en las losas de entrepiso la fuerza cortante en los muros del ltimo nivel va disminuyendo mientras que en los muros de planta baja ocurre lo contrario.

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