Espectros de diseño por sismo

Mario Ordaz

Mesa redonda “AVANCES Y PROPUESTAS PARA LA ACTUALIZACION DE LAS NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS DEL REGLAMENTO

DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL PARA DISEÑO POR SISMO“

CICM, noviembre de 2013

Objetivo

!   Presentar un resumen de los cálculos que se

han llevado a cabo para determinar los tamaños y formas de los espectros de diseño de las nuevas NTCDS

Contenido

!   Estimaciones del movimiento del suelo en

terreno firme !   Estimaciones en terreno blando

Terreno firme

Nueva consideración: !   Posible ocurrencia de un sismo de magnitud 8.6 en

la brecha de Guerrero

*El espectro de diseño de la figura esta multiplicado por un factor de sobrerresistencia de 2; MC quiere decir “media cuadrática”

0

50

100

150

200

250

300

350

0 1 2 3 4 5

Sa (g

al)

T (seg)

Diseño

OBS M=8.1 MC

Terreno firme

Métodos empleados para la estimación del movimiento del suelo durante este evento:

!   Relación de atenuación de Reyes (1999) !   Relación de atenuación de Jaimes (2005) !   Escalamiento teórico de los registros de 1985

Calibración con el sismo de 1985

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5

Sa (g

al)

T (seg)

OBS M=8.1 MC

M=8.1, R=300 Km, Reyes

M=8.1, R=300 Km, Jaimes

Estimaciones para M=8.4, 8.6

0

50

100

150

200

250

300

350

0 1 2 3 4 5

Sa  (gal)

T  (seg)

Diseño

M=8.1,  R=300  Km,  Reyes

OBS  M=8.1  MC

M=8.1,  R=300  Km,  Jaimes

M=8.4,  R=300  Km,  Reyes

SIM  M=8.4  MC

M=8.4,  R=300  Km,  Jaimes

M=8.6,  R=300  Km,  Reyes

SIM  M=8.6  MC

M=8.6,  R=300  Km,  Jaimes

Estimaciones para M=8.4, 8.6

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

0 1 2 3 4 5

Cociente

T  (seg)

Sim  8.4/OBS  MC

M8.4/M8.1  Reyes

M8.4/M8.1  Jaimes

SIM  8.6  /  OBS  MC

M8.6/M8.1  Reyes

M8.6/M8.1  Jaimes

Peligro sísmico (solo costeros)

0

50

100

150

200

250

300

350

0 1 2 3 4 5

Sa  (gal)

T  (seg)

Diseño

M=8.1,  R=300  Km,  Reyes

M=8.4,  R=300  Km,  Reyes

M=8.6,  R=300  Km,  Reyes

EPU  100  años,  Reyes

EPU  250  años,  Reyes

EPU  500  años,  Reyes

EPU  1000  años,  Reyes

Peligro sísmico (solo costeros)

0

50

100

150

200

250

300

350

0 1 2 3 4 5

Sa  (gal)

T  (seg)

Diseño

M=8.4,  R=300  Km,  Reyes,Pct  84

M=8.6,  R=300  Km,  Reyes,  Pct  84

EPU  100  años,  Reyes

EPU  250  años,  Reyes

EPU  500  años,  Reyes

EPU  1000  años,  Reyes

Conclusiones Terreno Firme

!   Para M=8.4, los espectros es CU serían entre 1.3 y 1.5 veces más grandes que en 1985

!   Para M=8.6, los factores serían 1.6 a 2, dependiendo del periodo estructural

!   Estos espectros están cubiertos con el espectro de diseño actual en terreno firme… aunque seguramente los daños serían mayores a los de 1985!

Terreno blando

!   Escalamiento de los acelerogramas registrados en SCT para el sismo de 1985 a M=8.4 y M=8.6

Terreno blando

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 1 2 3 4 5 6

Sa  (gal)

T  (seg)

OBS

SIM  8.4

SIM  8.6

Diseño,  Apéndice  A

Terreno blando

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

0 1 2 3 4 5

Sa  (gal)

T  (seg)

8.4/OBS

8.6/OBS

Lineal  (8.4/OBS)

Lineal  (8.6/OBS)

Terreno blando

!   Todo indica que habría que subir los valores de la meseta espectral (del Apéndice A) por lo menos por un factor de 1.3

!   Sin embargo:

a)  Falta examinar con detenimiento otros sitios b)  Falta incorporar el efecto del cambio de periodo

predominante del suelo

Terreno blando

!   Examinaremos primero el efecto del cambio de periodo

!   En algunas zonas del DF, los periodos predominantes del suelo se han ido acortando

!   Pero no de manera homogénea…

Terreno blando

Terreno blando

Terreno blando

Terreno blando

Terreno blando

Terreno blando

Terreno blando

Examinaremos primero el efecto del cambio de periodo. Supondremos lo siguiente: !   Un modelo de evolución del periodo con el tiempo

en diversos sitios del DF !   Las FT normalizadas no cambiarán con el tiempo

Hacemos cálculos similares a los que se hicieron para las NTC2000, pero con mapas de periodo diferentes

Efecto del cambio de periodo

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 FA

T (seg)

FT

1985

2010

0

5

10

15

20

0 0.5 1 1.5 2 2.5

FA

T/Ts

FT(T/Ts)

1985

2010

Efecto del cambio de periodo

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 1 2 3 4 5 6

SA

1985

2010

10*SaCU

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6

FA

T (seg)

FT

1985

2010

Parámetro C del espectro, NTC 2000

Parámetro C del espectro, NTC 2012

Terreno blando

!   Ahora, aumentamos el periodo de retorno del espectro de entrada de 125 años (NTC2000) a 250 años (NTC2012):

Parámetro C del espectro, NTC 2012

Parámetro A0 del espectro, NTC 2012

Figure 4. Points: values of the corresponding para

Espectros Sa

Figure 4. Points: values of the corresponding para

Espectros D

Figure 4. Points: values of the corresponding para

Espectros IDR

Figure 4. Points: values of the corresponding para

Espectros inelásticos (1,1.5,2 seg)

Figure 4. Points: values of the corresponding para

Espectros inelásticos (3,4 seg)

Figure 4. Points: values of the corresponding para

2

)1( ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−+=TTkkp b

( )

⎪⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪⎪

⎨

⎧

≥⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

<≤

<≤−+

=

bb

ba

aa

TTsiTT

cp

TTTsic

TTsiTTaca

a

;

;

0 ;

2

00

β

β

β

Espectros elásticos

T E X C O C O

" C A R A C O L "

A E R O P U E R T O

19.20

19.25

19.30

19.35

19.40

19.45

19.50

19.55

19.60

Latitud

-99.20 -99.15 -99.10 -99.05 -99.00 -98.95 -98.90

Longitud

Mapa de periodos

)(),(')(),(TRQTQ

TaQTan =

a(T) : espectro elástico

Q’(Q,T) : reducción por ductilidad

R(T) : reducción por sobrerresistencia

Espectro de resistencia necesaria

⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎨

⎧

>−+

≤<−

+

≤−

+

=

b

ba

aa

TTsikpQ

TTTsik

Q

TTsiTT

kQ

Q

;)1(1

;11

;11

’

2

)1( ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−+=TTkkp b

Reducciones por ductilidad

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0 1 2 3 4 5T (seg)

Q'

Ts=0.5

Ts=1

Ts=1.5

Ts=2

Ts=2.5

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0 1 2 3 4 5T (seg)

Q'

Ts=0.5

Ts=1

Ts=1.5

Ts=2

Ts=2.5

0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0

0 1 2 3 4 5T (seg)

Q'

Ts=0.5

Ts=1

Ts=1.5

Ts=2

Ts=2.5

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

0 1 2 3 4 5T (seg)

Q'

Ts=0.5

Ts=1

Ts=1.5

Ts=2

Ts=2.5

Q’

“Si del análisis se encuentra que en la dirección que se considera, la fuerza cortante Vo es menor que amínWo , se incrementarán todas las fuerzas de diseño en una proporción tal que Vo iguale a ese valor; los desplazamientos no se afectarán por esta corrección. amín se tomará igual a 0.03 cuando Ts < 1 s o 0.05 cuando Ts ≥ 1 s.”

Limitación a la resistencia necesaria

Efectos pendientes de incorporar

0

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Sa (g

al)

T (seg)

11/12/2011 MC

OBS M=8.1 MC

Efectos pendientes de incorporar

0

50

100

150

200

250

300

350

0 1 2 3 4 5

Sa  (gal)

Periodo  (seg)

Tr=250  años

Costeros  +EV

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