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Lecciones dejadas por los sismos Resultados experimentales

EstudiosteóricosJapón

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Norma E-030, c = ZUSC / R = 0.16 à a = 0.12 g(para R = 6, Z = 0.4, U = 1, S = 1, C = 2.5)

SI OCURRIESE EN EL PERÚ UN SISMO COMOEL DE 1985 EN CHILE, CON a = 0.65 g

0.65g / 0.12g = 5.4 > FS = 2

LOS MUROS FALLARÍAN POR CORTE

La norma vigente emplea un método de diseño elásticoadmitiendo que el cortante actuante, para c = 0.16, nodebe ser mayor que el cortante admisible, con FS = 2.

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FALLA POR CORTE Y SUS DERIVACIONESSan Bartolomé

FALLA POR FLEXIÓN Y SUS DERIVACIONESSan Bartolomé

EDIFICIOS DE 4Y 5 PISOS,ESTRUCTURADOSCON PLACAS DECONCRETO ARMADO

POBLACIÓNCANAL BEAGLE,CHILE, 1985

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fisuras por corteen las placas

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FALLA PORFLEXOCOMPRESIÓNCON TRITURACIÓNDE TALONES YPANDEO DELREF. VERTICAL

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FALLA POR FLEXIÓN QUE DEGENERÓ EN DESLIZAMIENTO

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ROTURA POR CIZALLEDEL REF. VERTICALPOR DESLIZAMIENTO

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PLACAS

NorthridgeAlaska

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FALLA POR DESLIZAMIENTO EN ALBAÑILERÍA ARMADA,CON DISLOQUE POR SISMO ORTOGONAL, CHILE, 1985

P

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Disminución sustancial del área de corte en una falla pordeslizamiento. Northridge.

trituración del borde longitudinal

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ENSAYOS ENMUROSARMADOSCON REF. VERT.DISTRIBUIDO(no controlan elcorrimiento de lafisura longitudinal)

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CONCENTRACIÓNDEL REF. VERT. ENEXTREMOS, SINREFUERZO EN ELINTERIOR

deslizamiento

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s

µ fy

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Concentrado: Ast2

Repartido: Ast1

Ast1 = Ast2

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MURO CONFINADO, FALLA POR CORTE QUE DEGENERA EN DESLIZAMIENTO

deslizamiento

corte

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Corte-Fricción

FALLA POR CORTE-FRICCIÓN EN LA UNIÓNSOLERA-COLUMNA, Chile, 1985

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FALLA POR CORTE-FRICCIÓN EN LA BASE. Losestribos no funcionan para este tipo de falla. San Bartolomé

POTENCIAR LAS COLUMNAS EXTREMAS PARA IMPEDIREL DESLIZAMIENTO, DE ESTA MANERA LAS FRANJAS NOAGRIETADAS CONTINUARÁN APORTANDO RESISTENCIA

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¡EXAGERACIÓN!

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PREDICCIÓN DE LA RESISTENCIA EN ELMECANISMO DE FALLA POR FLEXIÓN

PI

a b

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muro mecanismo

momento plásticoPor equilibrio se halla F,luego: Qf = Σ Fi

Qf es función de Mm, yMm es función de As y P

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PREDICCIÓN DEL TIPO DE FALLA

-Qf = CORTANTE ASOCIADO AL MECANISMO DEFALLA POR FLEXIÓN (depende de As)

-VR = CORTANTE ASOCIADO AL MECANISMO DEFALLA POR CORTE (fórmula empírica)

TEÓRICAMENTE:

SÍ Qf < VR ¡ FALLA POR FLEXIÓN !”

Qf

VR

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ALBAÑILERÍA CON “As = 0”, FALLA POR CORTESan Bartolomé

DISTORSIÓN ANGULAR POR CORTE PURO,EL REFUERZO VERTICAL NO TRABAJA

En unestadode cortepuro, elrefuerzovertical notrabaja.

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ÀLBAÑILERÍA NO REFORZADACON ALTA DENSIDAD DE MUROSCONTEMPLADO EN EL DISEÑOA LA ROTURA

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Albañilería NoReforzada

Falla controladaen desplazamientopor el actuador. Enun edificio, la losade techo conecta atodos los muros, ylos reforzados sonlos que controlanel desplazamiento.

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¿PORQUÉFALLA ELPRIMER PISOSI: VR1 > VR2?

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V

h = M/V

= h / L

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ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA ESBELTEZSan Bartolomé

CUADRADO

ALARGADO

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ESBELTO

V

V

M1 > M2 San Bartolomé

Esbelto

Cuadrado o Alargado

DISTORSIÓN ANGULAR

Esf.Cort.

(kg/cm2)

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ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOSDE 15 MUROS CONFINADOS, SUPONIENDO

EL MISMO ESFUERZO CORTANTEEN EL PRIMER PISO (v)

V = v t LFi = i V / Σi

5 PISOS y 1 PAÑO 3 PISOS y 3 PAÑOS

V

Fi

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Esbeltos

Cuadrado o Alargado

ESFUERZO DE TRACCIÓN DIAGONAL vs V L / M

Primer Piso conv = V / L t = constante

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acelerómetro

ENSAYO EN MESAVIBRADORA (PUCP)

Se obtuvo:Q1 > VR1 à falla del piso 1Qi < VRi à no fallan los

pisos superiores

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Los estribos deben diseñarse para evitar la fallapor compresión del núcleo de concreto.

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VARIACIÓNDE LASFUERZAS DEINERCIA

F = VR1 / N

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PROPUESTAS DE OTROS INVESTIGADORES PARAGENERAR LA FALLA POR FLEXIÓN:

Variar el sistema estructural para que los muros secomporten como barras en voladizo:

1) Utilizar vigas chatas en los dinteles2) Desdoblar las paredes transversales con una junta vertical

junta

θ

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Trituración delBorde Librede un muroarmado.

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Beneficios de Emplear Dintel Peraltado:

• Disminuyen el momento en la base

• Se reduce el tamaño de la cimentacióny el refuerzo respectivo.

• Se reduce el refuerzo vertical enlos extremos del muro.

• Se incrementa la resistencia al corte al disminuir losefectos de esbeltez para acciones coplanares.

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• Disminuyen los esfuerzosde flexocompresión en lostalones.

• Aumentan la resistenciade la losa contra elpunzonamiento.

Losa C.A.: t = 15 cm

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Mortero 0 sin cal à 1: 0 :5Mortero 1 con cal à 1: 1: 5

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Esf.Cort.

(kg/cm2)

AB

C

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VR = 0.35

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OBJETIVOS:

Σ VR = V

Irreparable

210 gal 400 galsismo moderado sismo severo

1/800 1/200

diseñar al refuerzo para

que soporte VR V = ZUSC / R

R = 3 VR

MÉTODO: diseño a la rotura con criterios de desempeño sísmico

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PROGRAMA DE ANÁLISIS INELÁSTICOPASO A PASO “TODA”

V-D. PRIMER PISO1/200

ΣVR = V

alta densidad

baja densidad

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PARA MUROS ARMADOS Y CONFINADOS)

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1.- REVISIÓN DE LA DENSIDAD MÍNIMA DE MUROS X, Y

placa: t = tp (Ep/Ea)

Tacna

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2. ANÁLISIS POR CARGA VERTICAL

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3.- ANÁLISIS ELÁSTICO (SISMO MODERADO: R = 6)

VERIFICAR: 0.75 R Dr < h / 200

Vei < 0.55 VRi

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Obtener “Vm” porequilibrio y diseñarlos estribos

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rótula

El objetivo es que las vigas disipen energía sísmicaantes que fallen los muros

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Mn

P

En el caso de las placas, debe determinarse de su diagramade interacción, el máximo momento flector Mn que puededesarrollarse en el mecanismo de falla por flexión, paraluego calcular el cortante asociado Vn = Vu (Mn/Mu) y conél, diseñar al refuerzo horizontal.

PLACAS

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4.-RESISTENCIA A FUERZA CORTANTE “VR”

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a.- Verificar Resistencia Mínima en X-X y Y-Y

Σ VRi > VEi

5.- ANÁLISIS ANTE EL SISMO SEVERO (R = 3)

placa

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b.- Sí Σ VRi >3 VEi, usar refuerzo mínimo yfinalizar el diseño por carga coplanar.

HASTA ESTE PASO EL DISEÑO ES SIMILAR TANTOPARA LA ALBAÑILERÍA CONFINADA COMO PARA

LA ALBAÑILERÍA ARMADA

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