Criterios De La Norma Peruana De Sismoresistente 232h61

Criterios de la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente Ing° CIP Javier Piqué del Pozo, PhD Presidente del Comité Permanente de la norma de Diseño Sismorresistente

Diseño Sísmico de Estructuras de Concreto

Antecedentes de la Norma Peruana 

  



1964: Primer proyecto de Norma Peruana, basada en la de SEAOC (Structural Engineers Association of C lif i ) California). 1970: Primera Norma Peruana de nivel nacional. (Sismo d Lima de Li 1966) 1977: Segunda Norma Peruana.(Sismos de 1970, 1974) 1997: Tercera Norma Peruana. (Sismos de México, 1985, Loma Prieta 1989, Northridge 1994, Kobe 1995, Nazca 1996) 2003: Actualización de la Tercera Norma Peruana Javier Piqué del Pozo

Normas mundiales †

†

†

Determinísticas, un solo nivel de fuerzas = Norma Peruana Diseño basado en el desempeño: en proceso, Japón, algo México, Nueva Zelanda Estimación de la probabilidad de pérdida : f t futuro mediato di t

Javier Piqué del Pozo

Objetivos del diseño sismorresistente (1997) †

†

†

1. Resistir sismos leves sin daño (MM o MSK≤ VI) 2. Resistir sismos moderados considerando id d la l posibilidad ibilid d de d daños d ñ estructurales leves. (MM o MSK= VII y VIII) 3. Resistir sismos severos con posibilidad de daños estructurales importantes, evitando el colapso de la edificación. (MM o MSK=IX) Javier Piqué del Pozo

Filosofía o criterios del diseño sismorresistente. „ „ „

Respuesta esperada : objetivos del diseño Sismo de diseño Herramientas de análisis y diseño

Javier Piqué del Pozo

Fil fí del Filosofía d l diseño di ñ sismorresistente i it t E – 030 La filosofía del diseño sismorresistente consiste en:

ISO 3010 Bases del diseño Sismorresistente †

•a. Evitar

pérdidas de vidas •b. b Asegurar A lla continuidad ti id d de los servicios básicos •c. c Minimizar los daños a la propiedad.

†

†

Javier Piqué del Pozo

1. Prevenir 1 P i llesiones i a las personas 2 Asegurar la 2. continuidad de los servicios 3. Minimizar el daño a la propiedad p p

Criterios de diseño sismorresistente según g la Norma ISO 3010 †

†

1. Las estructuras deben resistir movimientos sísmicos moderados q que p puede esperarse p q que ocurran en el sitio durante la vida útil de la estructura sin daño estructural y con daño no estructural dentro de límites aceptables (estado de serviciabilidad) 2. Las estructuras no deben colapsar ni dañar vidas humanas debido a movimientos sísmicos severos que posiblemente ibl t puedan d ocurrir i en ell sitio (estado último). Javier Piqué del Pozo

Filosofía y Principios del diseño sismorresistente (2003) † a)

La estructura no debería colapsar, ni causar graves daños a las p g personas debido a movimientos sísmicos severos que puedan ocurrir en el sitio. ((estado último)) † b) La estructura debería soportar movimientos sísmicos moderados, que puedan ocurrir en el sitio durante su vida de servicio, experimentando posibles daños dentro de límites aceptables. (estado de serviciabilidad ) Javier Piqué del Pozo

Zonificación sísmica del Perú „ La

zonificación en 1977, consideraba la zona 1 como la de mayor sismicidad y tenía forma caprichosa „ Se adoptó una solución propuesta por el IGP basada en los estudios neotectónicos „ Se mantuvo en tres zonas por falta de información sobre una cuarta „ El número de la zona aproxima el nivel i ld de lla aceleración l ió máxima á i Javier Piqué del Pozo

Condiciones Locales; microzonificación „

„

Se mantuvo el factor suelo, S, a diferencia de otras normas del mundo que lo han eliminado. Siguiendo el IBC se introdujo el perfil S4 S4, cuyos parámetros no fueron señalados dejándolo al especialista

Javier Piqué del Pozo

Categoría de las estructuras „

„ „

Se redefinieron las categorías de edificios, eliminando la p primera ((reactores nucleares)) y colocando ahora las edificaciones esenciales. Se incorporó a los locales escolares y hospitalarios en este grupo o categoría A A través de los factores de uso se espera conseguir una mejor respuesta o desempeño, lo que no es garantía, sino de mayor resistencia, pero no mejor respuesta Javier Piqué del Pozo

Factor de d Amplificación lifi ió Sísmica í i Factor de Amplificación Sísmica

⎛ Tp ⎞ C = 2.5⎜⎜ ≤ 2 .5 ⎝T ⎠

3

C

2 1 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

T(s) Javier Piqué del Pozo

3

Factor de amplificación sísmica „

.. U2

Representa

.. U1

„ „ „

Espectro de diseño, cómo se obtuvo Comparación con el de 1977 Corrección en 2003

Javier Piqué del Pozo

T

2

T

.. UG

T

P

1

.. UG

Factor de amplificación sísmica Espectro de diseño (Alva + Meneses) „ Comparación con el de 1977 „ Corrección en u&&G máx Diseño 2003

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Espectros de respuestas de sismos registradosen el sitio sitio. Espectros de diseño o curva suavizada producto de una normalización hecha con respecto a la l aceleración l ió máxima de la base.

Comparación C, C 1997 y 2003 C Comparación ió Factor F t de d amplificación lifi ió sísmica í i C, C Norma 1997 y 2003 3

2.5

Factor C

2

1.5

1

0.5

0 0

0.4

0.8

1.2

1.6

Periodo T (s)

Javier Piqué del Pozo

2

2.4

2.8

Concepción Estructural Sismorresistente †

El comportamiento sísmico de las edificaciones mejora cuando se observan las siguientes condiciones: „ „ „ „

Simetría, tanto en la distribución de masas como en Simetría las rigideces. Peso mínimo mínimo, especialmente en los pisos altos altos. Selección y uso adecuado de los materiales de construcción. Resistencia adecuada.

Javier Piqué del Pozo

Concepción Estructural Sismorresistente „ „ „ „ „ „

Continuidad en la estructura, tanto en planta como en elevación elevación. Ductilidad. D f Deformación ió lilimitada. it d Inclusión de líneas sucesivas de resistencia. Consideración de las condiciones locales. Buena práctica constructiva e inspección estructural rigurosa. Javier Piqué del Pozo

Se introdujo la “influencia” influencia de las irregularidades de las edificaciones † †

Clasificación de irregularidad C di i Condiciona método ét d d de análisis: áli i „ „

†

Método estático: Hasta 15 p pisos o 5 irregulares Método dinámico: Todas las estructuras

Limita uso de la estructura

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Irregularidades en Planta †

Irregularidad Torsional

†

Esquinas q Entrantes

†

Discontinuidad del Diafragma

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Irregularidades estructurales en altura †Irregularidades

de Rigidez - Piso blando

Se considerará sólo en edificios con diafragmas rígidos en los que el desplazamiento promedio de algún entrepiso permisible indicado en la tabla exceda del 50% del máximo p N°8 del Art.15 (15.1). †Irregularidad g

de Masa

†Irregularidad

geométrica vertical

†Discontinuidad Di ti id d

en los l sistemas i t resistentes i t t

Javier Piqué del Pozo

Javier Piqué del Pozo

TURQUIA 1999

Categoría, Exigencia de Regularidad Categoría y Sistema Estructural Categoría de la Edificación.

Regularidad Estructural

Zona 3

A

B

Regular

Regular R l o Irregular

2y1

3y2

1 C

Regular o Irregular

3, 2 y 1

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Sistema Estructural Acero Muros de Concreto Albañilería Arm ada Sistem a Dual Acero Muros de Concreto Albañilería Arm ada Sistem a Dual Madera

Arm ado o Confinada

Arm ado o Confinada

Acero A Muros de Concreto Arm ado Albañilería Arm ada o Confinada Sistem a Dual Madera Cualquier sistem a. Cualquier sistem a.

Análisis estático „ „ „

Fuerza en estado último Período con cociente de Rayleigh Distribución en altura y corrección

Javier Piqué del Pozo

Cortante en la base: método estático (2003)

ZUCS Vu = P R2003 V2003 = V1997 x 1,25 C/R ≥ 0.125 0 125 Javier Piqué del Pozo

Cortante en la base: método estático (1997)

ZUSC V= P R C/R ≥ 0.10 0 10 Javier Piqué del Pozo

Corte - desplazamiento V = Cortante basal V sismo sismo= V=ZUSC

Comportamiento elástico

∆

V

R

V diseño = V=ZUSC/R

Comportamiento inelástico

∆ análisis

V

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∆ real

∆ (Desplazamiento Lateral )

Comparación entre coeficientes del cortante en la base Norma Sísmica

1977

1997

factor Z factor U factor S factor C (períodos cortos) ZUCS

1 1 1 0.4

0.4 1 1 2.5

0.4

1

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Para obtener cortantes en la base similares, los factores R tuvieron que ser incrementados i d R 1997 = Rd 1977 x 2.5 2 5 veces

Javier Piqué del Pozo

Comparación entre los factores de reducción de la respuesta Sistema estructural sismorresistente

E.030-97 Factor R

N-77 Factor Rd

10 10 10 7.5

6 5 4 3

6 7

2.5 4

Pórticos de acero Pórticos de concreto armado Dual de concreto armado Muros de corte de concreto armado Albañilería estructural Construcción con madera Javier Piqué del Pozo

Distorsiones isibles Norma

MATERIAL PREDOMINANTE Concreto armado Acero (*) Albañilería Madera

E.030-97 ⎛∆I ⎞ ⎜ he ⎟ i ⎠ ⎝

0.007 0.010 0.005 0.010 Javier Piqué del Pozo

N-77 ⎛∆I ⎞ ⎜ he ⎟ i ⎠ ⎝

0.010 0.015 0.010 0.015

Incremento d lla de ⎛ ∆ 77 ⎞ ⎜⎜ demanda − 1⎟⎟ ⋅ 100 ⎝ ∆ 97

⎠

43% 50% 100% 50%

Despla amiento Norma 1977: Desplazamiento

∆ REAL = ∆ ANALISIS x (3 / 4) R1977 Despla amiento Norma 1997: Desplazamiento

∆ REAL = ∆ ANALISIS

x R1997

(Desplazamientos 1997 = 2.5 x 4/3= 4/3 3.33 veces mayores)

Desplazamiento D l i N Norma 2003 2003: ∆REAL=∆ANALISIS x(3/4)R200

C t versus Desplazamiento Corte D l i t V

Mismo nivel de diseño, 1977 y 2003

K1997 K1977

MISMA RESISTENCIA MAYOR RIGIDEZ Javier Piqué del Pozo

Factores de reducción de la respuesta R2003 = R 1997 / 1,25 Sistema estructural sismorresistente

E.030-97 Factor R1997

E.030-2003 Factor R2003

10 10 10 7.5

9,5 8 7 6

6 7

3 (6) 7

Pórticos de acero Pórticos de concreto armado Dual de concreto armado Muros de corte de concreto armado Albañilería estructural Construcción con madera Javier Piqué del Pozo

Cociente de Rayleigh : periodo 1 ⎛ n 2⎞ ⎜ ∑ PD i i ⎟ ⎝ i =1 ⎠ T = 2π ⎛ n ⎞ ⎜ g ∑ Fi Di ⎝ i =1 ⎠

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Análisis dinámico „

Combinación modal

„

Valores mínimos:

„ „ „

Rk = 0.25∑ Ri + 0.75

†

V dinámico: di á i 0 0,8 8 VZUCS estructuras t t regulares l

†

V dinámico: 0,9 VZUCS estructuras irregulares

∑ Ri

Estructuras especiales: análisis en tiempo 5 Registros históricos o artificiales Estructuras especialmente importantes: análisis inelástico Javier Piqué del Pozo

2

Cimentaciones „ „ „

Compatibilidad de hipótesis de diseño con capacidad del suelo Exigencia de conexión de zapatas en suelos S3 y S4 FS al volteo = 1.5

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Elementos no estucturales TABLA 9 VALORES DE C1 - Elementos que al fallar puedan precipitarse fuera de la edificación en la cual la dirección de la fuerza es perpendicular a su plano. - Elementos cuya falla entrañe peligro para personas u otras estructuras. - Muros dentro de una edificación (dirección de la fuerza perpendicular a su plano). - Cercos. Cercos -Tanques, torres, letreros y chimeneas conectados a una parte del edificio considerando la fuerza en cualquier dirección dirección. - Pisos y techos que actúan como diafragmas con la dirección de la fuerza en su plano.

Javier Piqué del Pozo

1.3

0.90 0 60 0.60 0.90 0.60

Reparación de estructuras †

- Las estructuras dañadas por efectos del sismo deben ser evaluadas y reparadas de tal manera que se corrijan los posibles defectos estructurales que provocaron la falla y recuperen la capacidad de resistir un nuevo evento sísmico, acorde con los objetivos del diseño sismorresistente anotada en el Capítulo 1. Javier Piqué del Pozo

Reparación de estructuras †

- Para la reparación y el reforzamiento sísmico de edificaciones existentes se podrá emplear otros criterios y procedimientos diferentes a los indicados en esta Norma, con la debida justificación y aprobación de la autoridad competente. competente

Javier Piqué del Pozo

Instrumentación „

„

En todas las zonas sísmicas los proyectos de edificaciones con un área igual g o mayor y de 10,000 m2, deberán instrumentarse con un registrador acelerográfico triaxial. Para obtener el certificado de finalización de obra, y bajo responsabilidad del funcionario competente, el propietario deberá presentar un certificado de instalación, expedido por el I tit t Geofísico Instituto G fí i del d l Perú P ú y además d á un contrato de servicio de mantenimiento operativo de los instrumentos instrumentos. Javier Piqué del Pozo

Comportamiento C i de d edificaciones escolares diseñadas d se d s co con la No Norma de 1997 Diseño Sísmico de Estructuras de Concreto

Norma 1997 = Sin daños

Photo E. Fierro i

Javier Piqué del Pozo

Norma 1997 = Sin daños

Photo E. Fierro

Javier Piqué del Pozo

Norma 1997 = Sin daños

Photo E. Fierro i

Javier Piqué del Pozo

N Norma 1997 = Si Sin ddaños ñ

Photo E. Fierro

Javier Piqué del Pozo

Norma 1997 = Sin daños

Photo J. Kuroiwa Javier Piqué del Pozo

Algunas g limitaciones de la Norma Peruana †

Especifican mínimos valores aceptables de: RESISTENCIA „ RIGIDEZ „

Comportamiento final no es transparente, es decir d i comprobable b bl † La seguridad g al colapso p no está garantizada, ni se incluyen g recomendaciones ni exigencias †

Javier Piqué del Pozo

Diseño por desempeño †

Primera generación de procedimientos de diseño o criterios (códigos) basada en el desempeño: FEMA 356 (2002),SEAOC (1996), ATC (1966)

Javier Piqué del Pozo

Diseño Por Desempeño Nivel de Comportamiento Sísmico

Niv vel del Siismo de Diseño

Totalmente Operacional

Frecuente (43 años)

Operacional

Asegura la Vida

Cerca al Colapso

Comportamiento Inaceptable (para construcciones nuevas)

Ocasional (72 años)

Raro (475 años)

Muy Raro (970 años)

Javier Piqué del Pozo

Futuro †

†

†

Esperamos exigir verificación de la resistencia última Implementar procedimientos tipo “Diseño por capacidad” Definir dos niveles de diseño

Javier Piqué del Pozo

Muchas gracias por su atención

Diseño Sísmico de Estructuras de Concreto