EL SISMO DEL 12 DE AGOSTO DE 2014 Y VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL

• ING. PABLO CAIZA SÁNCHEZ, PHD

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE

OCTUBRE 2014

IV JORNADA DE INVESTIGACIÓN DESDE LAS AULAS

2El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 2

CONTENIDO

• Un país con alto peligro sísmico

• Un sismo “pequeño”: Quito, 12 de agosto de 2014.

• Norma ecuatoriana de la construcción NEC-11.

• Fundamentos de análisis no lineal.

3El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 3

Un país con alto peligro sísmico

4El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 4

PELIGROSIDAD SÍSMICA EN LATINOAMÉRICA

5El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 5

AMENAZA SÍSMICA EN EL ECUADOR

6El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 6

PELIGRO SÍSMICO EN QUITO

7El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 7

El sismo de 12 de agosto de 2014

8El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 8

UBICACIÓN

Hasta las 11:00 de este jueves 14 de agosto se han producido 56 sismos, luego del movimiento de tierra, de 5,1 grados en la escala de Richter, registrado el martes 12 de agosto, a las 14:57, según información del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (Igepn). EL COMERCIO http://www.elcomercio.com.ec/actualidad/56-replicas-registran-distrito-metropolitano.html.

9El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 9

EFECTOS

10El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 10

ESTRUCTURAS EN ZONAS CON AMPLIFICACIÓN

11El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 11

MODELO MATEMÁTICO

12El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 12

Norma Ecuatorianade la Construcción

NEC-11

13El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 13

ZONIFICACIÓN SÍSMICA

14El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 14

FACTORES SÍSMICOS

FACTOR DE IMPORTANCIA (I): 1

RELACIÓN DE AMPLIFICACIÓN ESPECTRAL (η): 2.48

FACTOR (Z): 0.5

15El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 15

FACTORES DE SITIOFACTORES DE SITIO:

Fa: 1.12

Fd: 1.3

Fs: 1.65

0.075

0.076

0.077

16El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 16

ESPECTRO ELÁSTICO

17El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 17

FACTOR R

FACTOR DE REDUCCIÓN (R): 6

18El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 18

Fundamentos de análisis no lineal

19El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 19

ESTRUCTURA, ELEMENTO, SECCIÓN

Estructura

Elemento

Sección

IMPORTANCIA

SECCIÓN

ELEMENTO

ESTRUCTURA

APLICACIÓN

CONCLUSIONES

20El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 20

ECUACIONES BÁSICAS

𝑤

𝑉 = 𝑤 𝑑𝑥 + 𝑉0

𝑀 = 𝑉 𝑑𝑥 +𝑀0ϕ =𝑀

𝐸𝐼ϕ =

𝑑𝜃

𝑑𝑥

𝜃 =𝑑∆

𝑑𝑥

∆

IMPORTANCIA

SECCIÓN

ELEMENTO

ESTRUCTURA

APLICACIÓN

CONCLUSIONES

21El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 21

DIAGRAMA MOMENTO-CURVATURA

Fuente: Abrams (2012)

IMPORTANCIA

SECCIÓN

ELEMENTO

ESTRUCTURA

APLICACIÓN

CONCLUSIONES

22El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 22

OBTENCIÓN CURVA MOMENTO-CURVATURA

1. Para iniciar el análisis primero se debe caracterizar la sección.Identificar la geometría de la sección.Localizar el hierro, longitudinal y transversal.Tener en cuenta las propiedades del material (esf-deformación).Identificar el hormigón confinado y no confinado.

2. Seleccionar una deformación de la fibra externa a compresión del hormigón 𝜺𝒄 para iniciar el análisis.

3. Probar un eje neutro 𝒄 para dicha deformación.4. Evaluar esfuerzos a lo largo de la sección aplicando las curvas de esfuerzo-

deformación no lineal del hormigón y el acero al perfil lineal de deformaciones.

5. Evaluar fuerzas de la sección, la suma de las fuerzas de compresión y tracción deben ser iguales a cero. En caso de no cumplir, regresar al paso 3.

6. Calcular curvatura ϕ =𝜀𝑐

𝑐.

7. Aplicar sumatoria de momentos, para obtener momento final.8. Repetir todos los pasos expuestos pero para una nueva deformación de la

fibra externa a compresión del hormigón.9. Graficar curva Momento- Curvatura.

IMPORTANCIA

SECCIÓN

ELEMENTO

ESTRUCTURA

APLICACIÓN

CONCLUSIONES

23El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 23

ELEMENTO ESTRUCTURAL

𝜃 = ϕ𝑑𝑥 + 𝜃0

Si ϕ=cte=ϕ𝑢:

𝜃𝑝 = ϕ𝑢 𝑑𝑥1 + 𝜃𝑝0

𝜃𝑝 = ϕ𝑢𝐿𝑃 + 𝜃𝑝0

IMPORTANCIA

SECCIÓN

ELEMENTO

ESTRUCTURA

APLICACIÓN

CONCLUSIONES

24El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 24

CARACTERIZACIÓN RÓTULA PLÁSTICA

IMPORTANCIA

SECCIÓN

ELEMENTO

ESTRUCTURA

APLICACIÓN

CONCLUSIONES

25El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 25

ASCE/SEI 41

IMPORTANCIA

SECCIÓN

ELEMENTO

ESTRUCTURA

APLICACIÓN

CONCLUSIONES

26El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 26

VENTAJAS

0 0.02 0.04 0.060

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

rotation (rad)

Mo

me

nt/M

yProposed

ASCE/SEI 41Original curves

IMPORTANCIA

SECCIÓN

ELEMENTO

ESTRUCTURA

APLICACIÓN

CONCLUSIONES

27El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 27

DESVENTAJAS

0 0.02 0.04 0.060

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

rotation (rad)

Mo

me

nt/M

yProposed

ASCE/SEI 41Original curves

IMPORTANCIA

SECCIÓN

ELEMENTO

ESTRUCTURA

APLICACIÓN

CONCLUSIONES

28El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 28

MODELOS DE FIBRAS Y MODELOS FEM

29El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 29

COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA

IMPORTANCIA

SECCIÓN

ELEMENTO

ESTRUCTURA

APLICACIÓN

CONCLUSIONES

30El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 30

RESULTADOS PUSHOVER

31El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 31

RESULTADOS PUSHOVER

32El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 32

RESULTADOS PUSHOVER

33El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 33

RESULTADOS PUSHOVER

34El sismo del 12 de agosto de 2014 y vulnerabilidad estructural 34

ESTRUCTURAS IRREGULARES