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Rehabilitación de un conjunto de oficinas mediante el uso de
Diagonales de Pandeo Restringido y análisis no lineal.
Mario Lafontaine R.
Joaquín Acosta R.
6° Seminario de Proyectos AICE
René Lagos Engineers
1
Equipo Profesional
• Mandante
URBANOVA
• Consultor Estructural
René Lagos Engineers
• Proveedor BRBs
Nippon Steel USA
• Coordinación
Proyecta
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Edificio de Estudio Ubicado en Lima, Perú
3
Datos Generales Proyecto
• Uso: Comercio y Oficinas
• Ubicación: San Isidro, Lima, Perú
• N° de edificios: 8, Dilatados (5 cm)
• Edificios de Pórticos de Hormigón Armado:
Edificios A1, B1, B2, C2, D1, D2 : 3 pisos y 1 subterráneo
• Edificios Combinados de Pórticos con Núcleo de Muros:
Edificio A2: 11 pisos, 1 subterráneo
Edificio C1: 13 pisos, 1 subterráneo
A1
A2
B1
B2
C1
C2
D1
D2
11 pisos
13 pisos
• Construido en la década de 1970
• Ampliado cerca de 1980
• Se agregan muros cortina en 2005
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Datos Generales Proyecto
6
Un poco de historia…
Cliente decide hacer una revisión del proyecto según normativas actuales
No cumple : - DERIVA máxima
7
Un poco de historia…
Cliente decide hacer una revisión del proyecto según normativas actuales
No cumple :
- DERIVA máxima - DETALLAMIENTO en nudos
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Un poco de historia…
Cliente decide hacer una revisión del proyecto según normativas actuales
No cumple : - DERIVA máxima - DETALLAMIENTO en nudos - COLUMNA FUERTE – VIGA DÉBIL
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Diseño Prescriptivo
Cuales son los objetivos del diseño normativo?
• Proveer una rigidez y resistencia mínima
• Detallamiento para ductilidad
• Debiese tener buen desempeño pero nunca se verifica
Sirven para estimar desempeño?
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Diseño Prescriptivo
Qué implica que edificio no cumple la norma?
• Daño estructural? Colapsa? Es peligroso?
• Daño no estructural? Tendré que evacuar?
• Daño en contenido? Cuanto $?
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Diseño Prescriptivo
Como puedo medir daño estructural?
• Cantidad de deformación plástica en elementos dúctiles
• Si solicitación supera capacidad en elementos dúctiles
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Diseño Prescriptivo
Como puedo medir daño no estructural?
• Deriva de entrepiso
• Como estimar deriva de entrepiso en una estructura que entra en el rango inelástico?
• 1.0 x deriva elástica?
• 1.3 x deriva elástica?
• 0.75 x deriva elástica?
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Diseño Prescriptivo
Como puedo medir daño en contenido?
• Aceleraciones
• Como estimar la aceleración y los aspectos que inciden en ella como por ejemplo disipación de energía por plastificación de elementos estructurales?
Para medir desempeño se requiere análisis no lineal
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Análisis de Vulnerabilidad → Plasticidad concentrada vigas y columnas → Plasticidad distribuida en muros
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Análisis de Vulnerabilidad → Análisis No Lineal Utilizando PERFORM 3D
No Linealidades
Vigas Flexión Rótulas Plásticas
Columnas Interacción
Flexión + Carga Axial Rótulas Plásticas
Muros Flexocompresión Fibras
Corte es ELÁSTICO
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Análisis de Vulnerabilidad → Análisis No Lineal Utilizando PERFORM 3D
Normativas
ASCE 41-13
Curvas F-D
Estados Límite
ACI318 y E060 Resistencias
Análisis de Vulnerabilidad → Modelos Generados en PERFORM 3D
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Análisis de Vulnerabilidad
→ Análisis Realizados
Análisis Estático No Lineal (PUSHOVER)
• Patrón MODAL de carga lateral
Análisis Dinámico de respuesta en el tiempo
• Series de tiempo
Comportamiento Global → Algunos resultados: Análisis PUSHOVER
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Comportamiento Global → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Perfil Desplazamiento Máximo en Esquina Perfil Drift Entrepiso en Centro de Masas
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Comportamiento Local → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Columnas Birrotuladas en Edificio B1
Análisis de Vulnerabilidad → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Factor de Utilización (Demanda/Capacidad) al Corte en Muro Nº2, Edificio A2
Análisis de Vulnerabilidad
Conclusiones
Probabilidad de choque entre Edificios
Mecanismos de colapso peligrosos
• Piso Blando en Edificios de pórticos
• Falla por corte en muros en edificios altos
Falla por piso blando, Terremoto Pisco 2007
Falla por corte en muros, Terremoto Maule 2010
Cliente decide…
RETROFIT
OBJETIVOS
Bajar probabilidad de choque entre Edificios
Minimizar incursión inelástica de marcos
Evitar fallas al corte en muros
Proveer un sistema resistente lateral dúctil y confiable
Resguardar la vida para terremotos ocurridos en Perú (Mw entre 7.0 y 7.7)
Cliente decide…
RETROFIT
Cumpliendo con…
Minimizar interrupciones en operación durante reforzamiento
Minimizar cierre de espacios
Solución Propuesta
RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO (BRB)
Configuración V invertida (Chevron)
RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO (BRB)
CoreBrace: Quick Reference Bolted Connection (2014) Borwn, Aiken & Jafarzadeh. “Serismic Retrofit of the Wallace F. Benett Federal Building” (2001)
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BRBs
Ejemplos de distribución de Riostras en Edificios
30
BRBs
Ejemplos de distribución de Riostras en Edificios
RIOSTRAS DE PANDEO RESTRINGIDO (BRB)
• Arriostramientos conectados a un marco metálico en cada vano (verde)
• Éste se conecta a marco de hormigón con PERNOS distribuidos
BRBs
Proveen
• Rigidez lateral
• Rigidez torsional
• Amortiguamiento
Disminuye Desplazamientos de la estructura
Objetivo: Bajar probabilidad de choque entre Edificios
BRBs
Riostras fluyen antes que marcos de
hormigón
Proveen gran ductilidad
disponible para eventos severos
Objetivo: Minimizar incursión inelástica de marcos
Proveen sistema resistente lateral dúctil y confiable
BRBs
Reducen demanda de corte en los
muros
Permite cubrir déficit con fibra de
carbono
Objetivo: Evitar fallas al corte en muros
BRBs
Construcción altamente
industrializable
Instalación expedita
Objetivo: Minimizar interrupciones en operación
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BRBs
Configuración Chevron
• No requiere reforzar viga
• Permite no cerrar espacios
Objetivo: Minimizar cierre de espacios
Reforzado con BRBs vs Original
Comparación de Resultados
Modelación de BRBs
BRBs modelados en PERFORM 3D Parámetros de Curva F-D: Proveedor
Modelación de BRBs
Ciclo histerético para registros tiempo-historia
Curva Carga Axial vs Def. Axial Reg. 3 ALT, Módulo D2 Curva Carga Axial vs Def. Axial Reg. 3 ALT, Módulo B1
Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis PUSHOVER
Curvas Corte Basal vs Drift, Edificio Marcos Curvas Corte Basal vs Drift, Módulo C1
Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Perfil de Desplazamiento Máximo CM, Módulo B1
Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Perfil de deriva máxima
Reforzado con BRBs vs Original → Algunos resultados: Análisis TIEMPO HISTORIA
Factor de Utilización (Demanda/Capacidad) al Corte en Muro Nº2, Edificio A2
Proveedor de BRBs
NIPPON STEEL USA
Fabricación simultanea en Japón y USA
Estado actual: En construcción
Estado actual: En construcción
Muchas Gracias