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Aspectos a considerar en el
Peritaje de Estructuras afectadaspor Sismos
Centro de Peritaje
Consejo Departamental de Lima
Colegio de Ingenieros del Per
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Expositor: Ing. Oscar Fernndez Cruz Ingeniero Civil Pontificia Universidad Catlica del Per
Docente Universitario con ctedras ofrecidas en:Pontificia Universidad Catlica, Universidad RicardoPalma, Universidad San Cristbal de Huamanga yUniversidad Peruana de Integracin Global.
Docente SENCICO
Miembro del American Concrete Institute (ACI).Captulo Peruano.
Miembro del Instituto de Construccin y Gerencia(ICG).
Miembro de la Comisin Calificadora de Proyectos enla especialidad de Estructuras (CODEMU) del CD LimaCIP
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Miembro del Centro de Peritaje del CD Lima CIP
Director Gerente de CIEPSAT (Consultora en
Ingeniera Estructural: Proyectos, Supervisiones yAsesora Tcnica), habiendo realizado el diseo de las
estructuras de edificios de hasta veintin pisos y
cuatro stanos.
Consultor independiente en estructuras con
servicios a ASB Contratistas Generales EIRL,
Inversiones ARISO SAC, Constructora e Inmobiliaria
CDR SAC, entre otros.
www.ciepsat.com
http://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://images03.olx.com.mx/ui/2/24/63/18382163_1.jpg&imgrefurl=http://pachucadesoto.olx.com.mx/servicios-de-construccion-e-ingenieria-civil-s-a-de-c-v-iid-18382163&usg=__ZfHog_rwUuZyE2-D9chZRV40cmk=&h=403&w=434&sz=28&hl=es&start=58&um=1&itbs=1&tbnid=r-bupf7iLbiTGM:&tbnh=117&tbnw=126&prev=/images?q=ingenieria+civil&start=40&um=1&hl=es&sa=N&rlz=1W1ADFA_es&ndsp=20&tbs=isch:1 -
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Peritaje Estructural
Perito: Persona versada en una ciencia, arte uoficio, cuyos servicios son utilizados para
esclarecer un hecho que requiere conocimientos
especiales, cientficos o tcnicos.
Peritaje: examen y estudio que hace el peritosobre un problema encomendado para luego
entregar su informe o dictamen pericial. Estructura: Sistema destinado a soportar las
cargas actuantes sobre una edificacin.
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Por tanto, el Peritaje Estructural es el
estudio y examen que hace un Perito(Ingeniero Civil, con experiencia en diseo y
evaluacin de edificaciones) para investigar
un problema particular que involucra laestructura de una edificacin, es decir, elsistema destinado a soportar las cargas que
actan sobre ella.
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Filosofa del Diseo Sismo-resistente:
(Norma E-030, 2003)1) Evitar prdidas de vidas
2) Asegurar la continuidad de los servicios
bsicos.3) Minimizar los daos a la propiedad.
Los sismos NO matan a la gente. Los edificios
pueden matar a la gente si no se disean parasoportar sismos. (Dr. Javier Piqu)
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Objetivos del Diseo Sismo-resistente:
(Norma E-030, 1997)1) Resistir sismos leves sin daos
2) Resistir sismos moderados, considerando la
posibilidad de daos estructurales leves.3) Resistir sismos severos con la posibilidad de
daos estructurales importantes, con una
posibilidad remota de ocurrencia del colapsode la edificacin.
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Se reconoce que dar proteccin ssmica atodas las estructuras no es tcnica nieconmicamente factible. En concordancia:
Principios para el Diseo:
a) La estructura debe soportar sismos
severos y NO colapsar ni causar gravesdaos a personas durante los sismos(estado ltimo)
b) La estructura debe soportar sismosmoderados, experimentando daosaceptables (estado de servicio)
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Antes y despus del sismo de Mxico 28/07/1957(M =7.7)
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Hotel Saada, antes y despus del sismo deAgadir, Marruecos 29/02/1960
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Palacio Nacional de Hait, antes y despus delsismo 12/01/2010 (M = 7.0)
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Edificio Alto Ro. Av. Padre Hurtado 776,
Concepcin, Chile. Sismo Chile, 27/02/2010
(M = 8.8)
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Edificio Alto Ro, antes del sismo
http://img297.imageshack.us/img297/5061/edificio2.jpg -
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Edificio Alto Ro, despus del sismo
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Requisitos para el buen DesempeoEstructural:
1. Resistencia(La estructura debe ser capaz de soportar el sistema decargas verticales y horizontales, estticas y dinmicas,que acten sobre ella)
2. Rigidez(Los desplazamientos horizontales deben ser pequeos)
3. Ductilidad(La estructura debe permitir un comportamientoinelstico en determinadas zonas, lo que significa
fisuracin, sin perder su resistencia ni que se produzcauna falla frgil)
(La estructura debe tener un comportamiento elsticodurante sismos leves e inelstico durante sismosseveros)
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Para que la estructura sea rgida: El proyectoarquitectnico debe permitir ubicar muros de
corte (de Concreto Armado o AlbaileraConfinada, que limiten los desplazamientoslaterales)
Para que la estructura sea dctil: Se deben cumplir
las exigencias de la Norma de Concreto Armado,especialmente los artculos referidos al DiseoSismo-resistente. Esto trata principalmente deltipo de estribos, su espaciamiento, longitudes de
anclaje, longitudes de traslape y detalles sobre lacolocacin de las armaduras dentro de las vigas.
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1. Acerca de la Resistencia:
Proporcionar resistencia ssmica por lo menos
en dos direcciones perpendiculares.
Incluir lneas sucesivas de resistencia (Ventaja
del sistema dual Prticos-Muros de Corte)
Buscar trayectorias continuas para las cargas,
desde su punto de aplicacin hasta su punto
final de resistencia.
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Las obras no se construyen para que resistan.
Se construyen para otra finalidad o funcin,que lleva, como consecuencia esencial, que la
construccin mantenga su forma y
condiciones a lo largo del tiempo.La resistencia es una condicin fundamental,
pero no es la finalidad nica. Ni siquiera es la
finalidad primariaEduardo Torroja
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2. Acerca de la Rigidez:
Es importante proporcionar elementos que
resistan fuerzas horizontales sin deformaciones
importantes (Placas!)
Antiguamente se consideraba el criterio de
disear estructuras flexibles sobre suelo rgido,
y estructuras rgidas sobre suelo flexible (para
alejar sus frecuencias de vibracin). Hoy esto se
considera obsoleto y se exige siempre RIGIDEZ.
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Deriva o DriftEs la razn entre el desplazamiento relativo de
entrepiso y la altura del mismo
Concreto armado /h 0.007
Albailera /h 0.005
Acero /h 0.010
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3. Acerca de la Ductilidad:
Disear estructuras capaces de ingresar a una etapa
plstica, sin perder su resistencia y sin llegar a lafalla.
Prevenir la formacin de rtulas plsticas enelementos que afecten menos la estabilidad de la
estructura (antes en vigas que en columnas) Disear conexiones entre elementos, de manera
que se permita desarrollar la ductilidad.
Proporcionar adecuadas longitudes de anclaje
Considerar que la falla por corte es frgil y causaprdida repentina de resistencia sin suficientedisipacin de energa.
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Detallado NOdctil deestructuras deConcreto Armado
- Refuerzo
insuficiente
-Falta decontinuidad en
el refuerzo
-Confinamientoinsuficiente
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Concepto de Seguridad Ssmica
Ante eventos ssmicos severos, se apela a la
ductilidad de la estructura para reducir las
fuerzas laterales elsticas y llevarlas a niveles
de diseo compatibles con la economa y lafactibilidad.
Se trata de conseguir un modo de falla
dctil, con capacidad de disipar energa.
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Comportamiento sperdctil en columnas de
edificio
Sismo NorthridgeLos Angeles, U.S.A.
17/01/94 (M = 6.7)Edificio de estacionamientos
Cal State Campus03 pisos, Prefabricado
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Observaciones bsicas:
El diseo estructural no es un clculo matemticoexacto (interesan ms el comportamiento y losmodos de falla)
Las fuerzas de sismo deben tratarse con la misma
importancia que las de gravedad (Fuerzas muygrandes con pequea probabilidad de ocurrenciay durante tiempos muy cortos).
La forma estructural influye decisivamente en el
comportamiento ssmico. Se trata principalmente de evitar el colapso frgil
de la estructura.
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El Diseo Estructural es el arte de usarmateriales que en realidad NO conocemos,
para formar estructuras que en realidad NOpodemos analizar, de manera que resistan
cargas que en realidad NO podemos
evaluar y hacer todo esto de modo que elpblico no se d cuenta de nuestra
IGNORANCIA
(Dr. Roberto Melli Piralla)
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Bases para el Diseo Estructural(Cdigos y Normas)
Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) Norma E-020
Determinacin de Cargas (pesos propios, S/C)
Norma E-030
Determinacin de Fuerzas Ssmicas Norma E-060 (Captulo 21)
Diseo ssmico en Concreto Armado
Norma E-070
Diseo en Albailera
Norma E-050
Aspectos relativos a Suelos y Cimentaciones.
Norma E-090
Diseo en Acero
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Cdigo de Hammurabi (Babilonia, 1760 A.C.):
Si un constructor ha edificado una casa para otra
persona y la construccin no ha resultado slida yla casa que se construy se cae, causando la
muerte de su propietario, ese constructor debe
ser ejecutado. Si causa la muerte del hijo del
propietario, deber ejecutarse al hijo delconstructor.
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Evaluacin del estado de unaedificacin despus de un sismo
Se trata de establecer una metodologa para la
evaluacin del dao y el nivel de seguridad de una
edificacin luego de estar sometida a la accin de un
sismo. El propsito es establecer el grado de amenaza que
representan los daos sobre la seguridad integral de
la edificacin, para clasificarla en trminos de las
acciones que se deben tomar
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Inspeccin preliminar
Comprende bsicamente la inspeccin ocular y la
recopilacin de la informacin de la edificacin en
estudio.
a) Inspeccin ocular: Revisin global de las estructurasdaadas y toma de fotografas, a fin de analizar la
naturaleza y magnitud del problema.
b) Recopilacin de informacin:
b-1) Datos generales
b-2) Datos tcnicos (estructurales y arquitectnicos)
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b1) Datos generales
Ubicacin: Posicin que ocupa dentro del rea
urbana.
Uso: Referida al uso que se le da al momento del
estudio.Antigedad: Permite conocer el comportamiento
ante sismos anteriores e identificar las normas
vigentes en dicha poca.
Topografa y suelos: Permite conocer las
caractersticas geotcnicas.
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b2) Datos tcnicos
Material: Conocimiento del tipo, cantidad, homogeneidad y
propiedades mecnicas del material utilizado en la
construccin.
Sistema estructural utilizado: Permite modelar la estructura
para su anlisis (aporticado, dual, albailera confinada, etc.)
Nmero de pisos: Permite estimar el perodo de la estructura.
Caractersticas de la configuracin utilizada: Permite predecir
el comportamiento ante sismo (resistencia, rigidez, ductilidad,
simetra, continuidad)
Cimentacin: Permite analizar la concordancia entre las
caractersticas del estrato resistente con el tipo y magnitud de
las cargas transmitidas al terreno.
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Principales Sistemas
Estructurales Utilizados ennuestro Pas
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Edificio aporticado (vigas y columnas de CA)
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Aporticado con muros (tabiques) de relleno
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Edificios de Albailera
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Mixto I (Prticos y Albailera)
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Mixto II (Prticos y Muros Estructurales)
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Slo Muros Estructurales
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Edificios de muros de ductilidad limitada
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Sistema dual (muros estructurales yprticos)
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Edificios de losas sin vigas
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Procedimiento para la inspeccinocular de edificaciones
El procedimiento de inspeccin debe iniciarse
con un reconocimiento del rea asignada,
evaluando la distribucin de daos en la zona,
ya que la presencia generalizada de daoscomparada con la aparicin de daos slo en
algunas edificaciones, puede ser un factor
importante para determinar variosparmetros cualitativos, como la extensin y
severidad de la afectacin.
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a. Observar el suelo alrededor de la edificacin, para
determinar la posible presencia de grietas,
hundimientos, deslizamientos o cualquier anomala
en el terreno, que pueda afectar a la edificacin.
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b. Examinar desde el exterior la edificacin, para
evaluar los aspectos preexistentes relevantes.
(Ej: Piso blando en la
primera planta)
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c. Observar desde el exterior el estado general de laedificacin, daos en fachadas, balcones, alfizares,
parapetos, etc. as como el estado de las
edificaciones vecinas, estableciendo si las vas de
acceso y evacuacin son seguras.
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d. Evaluar, de la mejor manera posible, la integridadestructural de la edificacin, en trminos de la
seguridad para ingresar y realizar la evaluacin en elinterior, observando la integridad de los elementosestructurales (vigas, columnas, placas, losas) y noestructurales (tabiques, cielos rasos) o elementosque representen peligro para la vida.
e. Una vez calificada la edificacin como segura paraingresar, evaluar en el interior la situacin delsistema estructural, clasificando el grado de daode los diversos elementos estructurales yestableciendo el porcentaje de elementos daadosen las reas afectadas.
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f. Evaluar los elementos no estructurales, estableciendo el
grado de dao.
g. Clasificar el grado de afectacin de la edificacin con los
resultados de la evaluacin y establecer si la edificacin essegura (total o parcialmente) o si requiere ser evacuada.
(Earthquake Engineering Research Institute) Oakland, California
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Vulnerabilidad Ssmica
Es el nivel o grado de dao que la edificacin
est expuesta a sufrir, cuando se encuentra
sometida a la accin de un sismo.
Es inversamente proporcional a la capacidad
ssmica con la que se encuentra construida.
Es variable con el transcurrir del tiempo.
Al f t d t i l
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Algunos factores que determinan laVulnerabilidad Ssmica
1) Vulnerabilidad de sitio y tipo de proyecto
Amplificacin de intensidades ssmicas
Posibilidad de licuefaccin
Terrenos inestables
2) Vulnerabilidad estructural por configuracinarquitectnica
Simetra
Continuidad y Proporcionalidad Incumplimiento de Hiptesis de Diafragma Rgido
Columnas cortas
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3) Vulnerabilidad global de la estructura
Piso blandoTorsin en planta
Incompetencia ssmica por falta de rigidez
4) Vulnerabilidad por deficientes juntas deseparacin ssmica e interaccin entreestructuras.
5) Vulnerabilidad por falta de compatibilidadentre Arquitectura, Estructuras e Instalaciones
6) Vulnerabilidad por mala praxis constructiva
C i b i Si
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Caractersticas bsicas para un SistemaEstructural Sismo-resistente
En general, independientemente del sistema
estructural empleado, puede evaluarse las
caractersticas sismo-resistentes de una edificacin,
con el siguiente cuestionario:I. La estructura es estable ante cargas laterales?
II. La estructura es liviana?
III. La estructura es regular en planta y en altura?IV. La estructura es rgida?
V. La cimentacin es compatible con el suelo?
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I L t t t bl t
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I. La estructura es estable ante cargaslaterales?
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Aunque a simple vista una edificacin parezca slida,
o el simple hecho de haber sobrevivido muchos
aos, no implica que la estructura sea
verdaderamente estable ante cargas laterales
significativas. La estabilidad de la estructura est
relacionada con aspectos que incluyen la capacidad
de la cimentacin para resistir empujes horizontalesbajo cargas dinmicas.
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Edificio colapsado porvolteo.Sismo Mxico 1985
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II. La estructura es liviana?
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Las cargas ssmicas son fuerzas inerciales, es decir,
dependen de la masa de la edificacin, puesto que
son precisamente la combinacin entre la masa decada nivel y su respuesta diferencial ante la
aceleracin del suelo impartida por el sismo, lo que
resulta en fuerzas relativas que pueden causar dao,
colapso parcial o total. As, a menor masa, menorsolicitacin inercial.
Estructura con masa concentrada en nivel
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Estructura con masa concentrada en nivelsuperior: comportamiento de pndulo
invertido
Colapso de autopista elevada de
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Colapso de autopista elevada deKobe, sismo 1995
R t t L R t d d l
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Restaurant La Rserve, antes y despus delsismo de Agadir, Marruecos 29/02/1960
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Efecto de torsin en planta causado por
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Efecto de torsin en planta, causado portanque elevado
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Torsin en planta en edificio de esquina
Irregularidad en elevacin
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Irregularidad en elevacin
Edifi i d lb il d i d b lt (H/B 4)
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Edificio de albailera demasiado esbelto (H/B > 4)Efecto de compresin en talones de muro
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Fallas relacionadas con la
SIMETRATorsin en planta
Asimetra en plantaAsimetra en elevacin
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Simplicidad y Simetra.
Acerca de la simplicidad:
Las estructuras simples son ms fciles de
idealizar y de predecir su comportamiento.
Peso mnimo (sobre todo en los pisos altos)
Acerca de la simetra:
La simetra evita la presencia de efectostorsionales (coincidencia entre el centro de
masa y el centro de rigidez).
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Torsin en planta
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Falla de edificacin con asimetra en planta
H t l E b Si Pi 15/08/2007 (M 7 9)
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Hotel Embassy. Sismo Pisco 15/08/2007 (M = 7.9)
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Sismo Armenia,Colombia 25/01/1999
(M= 6.2)
Sismo Mxico19/09/1985 (M = 8.1)
F ll d l
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Falla de columnaesquinera por
efecto de la torsin
en planta
Dao en columna
perimetral por vibracintorsional
Posibles soluciones para reducir el problema de
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Posibles soluciones para reducir el problema deplantas asimtricas:
d f l
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Edificios con asimetra en planta
(Formas L, T H) (La asimetra ocasiona esfuerzos
importantes debidos a la torsin)
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Fenmeno dealeteo
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Anchorage, Alaska
1964
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Plantas con alas muy alargadas:
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Plantas con alas muy alargadas:
(Cuando el edificio tiene alas muy alargadas, estas
tienden a vibrar en diferentes direcciones, generando
grandes concentraciones de esfuerzos en las esquinas
entrantes de la planta)
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Posibles soluciones para edificios con alas muylargas:
Edifi i i t l i
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Edificios con asimetra en elevacin.
(Efecto de latigazo debido al cambio brusco de
rigidez concentracin de esfuerzos)
Daos causados por sismo debido al cambio de
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rigidez de la estructura
Efecto de latigazo en vivienda con
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irregularidad vertical en planta(Sismo Pisco 15/08/07)
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Posibles soluciones a la reduccin en elevacin:
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Posibles soluciones a la reduccin en elevacin:
IV. La estructura es rgida?
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IV. La estructura es rgida?
Aunque la estructura sea estable y de forma regular,
la deformacin total ante cargas laterales dependeen gran medida de su rigidez. A menor rigidez, mayor
deformacin; y a mayor deformacin, mayor
probabilidad de daos.
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Edificacin con prticos en una sola
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pdireccin
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Fallas relacionadas con la
RIGIDEZ Insuficiente competencia ssmica en
una direccin
Choque entre edificios
Edificios que han colapsado debido a mala
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competencia ssmica en una direccin
(Ej: Prticos de vigas chatas y columnas de
poco peralte en la denominada direccin
secundaria excesiva deriva en dicha
direccin)
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Daos por mala competenciassmica en una direccin
Edificacin de prticos flexibles en la
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direccin transversal
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Edificaciones coninsuficiente rigidez lateralen la direccin transversal
Sismo Huaraz 31/05/70 (M = 7 6)
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Sismo Huaraz 31/05/70 (M = 7.6)
Choque entre edificios
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Choque entre edificios
Si no existe suficiente separacin ssmica entre
edificios adyacentes, su manera distinta de vibrarante la solicitacin ssmica puede producir el
choque entre ellos. Esto es ms peligroso cuando
los edificios adyacentes no coinciden en sus alturas
de entrepiso.
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Junta de separacin ssmica
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Junta de separacin ssmica
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Choque de edificios,
Sismo Mxico 1985
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Sismo Tokachi-Oki,
Japn, 1968
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Sismo Pisco15/08/2007
V. La cimentacin es compatible con el
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suelo?
El suelo debe ser compatible con el tipo decimentacin empleado. As por ejemplo, un suelo
blando puede no ser compatible con cimentaciones
superficiales aisladas convencionales y un suelo
rgido no requiere de cimentaciones profundas. As
mismo, existen taludes que pueden fallar como un
conjunto, por lo que es necesario determinar la
superficie de falla para garantizar que la cimentacinse realice con la profundidad adecuada.
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Amplificacin ssmica en suelos
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blandos
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Amplificacin smica en terrenos
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desfavorables
La topografa del terreno influye en la amplificacindel movimiento ssmico cuando se trata de
ubicaciones desfavorables (bordes de mesetas, cimas
y laderas de cerros)
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Fallas relacionadas con la
CIMENTACINDeslizamiento de taludes
Asentamiento diferencial
Licuefaccin del suelo
Acerca de la Cimentacin
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Acerca de la Cimentacin
Debe tener una accin integral de la misma
durante un sismo.
Debe disearse considerando los siguientes
efectos:
a) Capacidad portante del terreno
b) Transmisin del corte basal de la estructura al terreno.
c) Previsin de momentos de volteo.
d) Posibilidad de asentamientos diferenciales de la cimentacin.e) Licuefaccin (licuacin) del suelo
f) Posibilidad de giro de la cimentacin.
Deslizamiento por inestabilidad de taludes
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Urbanizaciones de playa (Km 111 Panamericana Sur)
sobre plateas superficiales en talud pronunciado de
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sobre plateas superficiales en talud pronunciado de
arena suelta.
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Edificio de 13 pisos en Shangai, coni i b il
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cimentacin sobre pilotes
Secuencia del colapso del edificio
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Secuencia del colapso del edificio
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Asentamientos diferenciales
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Fenmeno de licuefaccin del suelo
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Fenmeno de licuefaccin del suelo
Afloracin de agua por licuefaccind l l
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del suelo
Licuacin desuelo arenoso
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suelo arenosocon napafretica alta
Condiciones:
1) Suelo granularsuelto
2) Napa fretica
superficial
3) Vibracin
ssmica
Licuefaccin de
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suelos
Tambo de Mora,Chincha
Sismo 15/08/2007
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Tambo de Mora, Chincha.Sismo 15/08/2007
Licuacin del suelo que ha comprometido la estabilidad delas edificaciones. Sismo Nigata, Japn 16/06/1964
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VI. La edificacin tiene un sistemaestructural apropiado?
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estructural apropiado?
No todo sistema estructural es apropiado para todotipo de cargas. Las Normas vigentes reflejan estasexperiencias. Sea cual fuere el sistema estructuralutilizado, debe cumplir con ciertos requisitos
mnimos de configuracin y continuidad paragarantizar su respuesta a las solicitaciones impuestas.Por ejemplo:
Los elementos verticales deben ser continuos desde
la cimentacin. Se debe cumplir la hiptesis de diafragma rgido.
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Edificio informal de siete pisos, que originalmentefuera de tres
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Edificacin con sistema de Piso Blando
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Sismo Pisco 15/08/2007
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Entrepiso blando generado por proyecto(?) con deficiencia estructural
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(?) con deficiencia estructural
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Fallas relacionadas con la
CONTINUIDADDiscontinuidad de elementos
estructurales
Piso blando
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Acerca de la Uniformidad y Continuidad
Evitar cambios bruscos de rigidez, quecausan concentraciones de esfuerzos (caso
de placas que se interrumpen en niveles
inferiores)
Colapso por discontinuidad deelementos estructurales verticales
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elementos estructurales verticales
Daos en edificacin con discontinuidadestructural vertical (Pisco 2007)
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estructural vertical (Pisco 2007)
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Efecto deconcentracin de
esfuerzos
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Discontinuidad de columna en obra
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Graves deficiencias de autoconstruccin
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Falla de dintel peraltado discontinuo
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Falla en columnas sin
continuidad vertical
Efecto de piso blando
M l li i l i i
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Muros o placas que se eliminan en el primer piso,
concentrando demandas de ductilidad excesivas paralas columnas del primer piso, dado el comportamiento
de slido rgido de las placas superiores
(Las deformaciones
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(Las deformaciones
por
desplazamientos
laterales se
concentran en un
solo piso y puedenexceder la
capacidad de
deformacin de
dicho piso)
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Edificio Don Tristn, Maip,
Santiago,Sismo Chile 27/02/2010
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Sismo Popayn,
Colombia(31/03/1983)
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Sismo El Salvador
10/10/1986 (M = 7.5)
Sismo Managua,
Nicaragua 23/12/1972(M = 6.2)
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Sismo San Fernando,
California, E.E.U.U.09/02/1971 (M = 6.6)
Sismo Erzinkan,
Turqua, 1992
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Sismo Mxico19/09/1985 (M = 8.2)
Colapso de pisos blandos intermedios(Sismo de Kobe, 1995)
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Fallas relacionadas con laHIPTESIS DE DIAFRAGMA RGIDO
Aberturas grandes en las losas depiso
Formas rectangulares muyalargadas
Acerca de la Hiptesis de Diafragma Rgido
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ce ca de a ptes s de a ag a g do
Permitir que la losa pueda considerarsergida en su plano para poder distribuir las
fuerzas horizontales de acuerdo a la
rigidez lateral de los elementos verticales
(placas y columnas).
Evitar grandes aberturas, reducciones en
planta, formas alargadas en planta, formas
T, L H.
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Edificios de formas rectangulares muy
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alargadas.
La hiptesis de diafragma rgido NO es vlida y el
efecto de la torsin accidental es muy importante.
Adems, ante la accin del movimiento delterreno, los movimientos de la base difieren de un
extremo a otro. Las vibraciones en planta,
incrementan las solicitaciones en la parte centraldel edificio.
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Sismo Mxico1985
Posibles soluciones para plantas muy alargadaso con aberturas importantes:
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VII. La edificacin est construida conmateriales competentes?
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Existen materiales que, debido a su propia naturaleza,tienen una pobre competencia ante cargas dinmicas. Encambio otros, pueden considerarse competentes para lafabricacin de estructuras sismo resistentes. Adems, elnivel de la resistencia y la calidad de los materiales
determinan en buena parte el desempeo de laedificacin durante su vida til.
Esta lista incluye:
Concreto armado
Albailera reforzada (confinada o armada)
Acero
Madera
Albailera de tierra cruda:
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Albailera de tierra cruda:Adobe (izquierda) y Tapial
(abajo)
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Fallas en muros de adobe por fuerzaperpendicular al plano del muro
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p p p
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Estructuras con
elementos sismo-resistentes de madera
Edificaciones de prticos flexibles y muros de ladrillopandereta
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Ladrillo tubular, con excesivo porcentaje deperforaciones
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Vivienda de albailera con ladrilloartesanal y ausencia total de
f i
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reforzamiento
Edificacin de albailera no reforzada
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VIII. La edificacin presenta buenacalidad de construccin?
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Es posible determinar la calidad de la construccinmediante evidencias fsicas de la propia edificacin,
tales como la textura superficial de los elementos y la
precisin de la construccin, entre muchas otras.
Vivienda de autoconstruccin, con parapetos ytabiquera de fachada sin reforzar
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Supervisin de procedimiento
constructivo
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Curado del concreto
Empalme en zona inadecuada decolumna
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Falta de vibrado en el concreto de la columna
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Estribos abiertos
Estribos deficientes(Mala habilitacin del
fierro)
Daos por ausencia de vigasolera
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Colapso de edificacin de albailera conausencia de solera
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Procedimiento incorrecto: vaciado de lasolera en dos etapas
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Comportamiento ssmico de muros noconfinados
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Trituracin de celdas vacas en muroarmado parcialmente relleno
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Estructuras inestables
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-
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Ausencia o deficiencia de
Proyecto Estructural
Mala configuracinestructural de entramados
-
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estructural de entramados
que forman prticos
Falla en unin de vigasfuera del plomo de la
columna
Exceso de cuanta en refuerzo de columna(1% 6 %)
-
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Aplastamiento en muro de albailera
-
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186/324
Falla en muro dealbailera porpunzonamiento ded d l
-
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187/324
descanso de escalera
-
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Problemas de recubrimiento
-
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.
Falta de
recubrimientos
Insuficiente recubrimiento en
-
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Insuficiente recubrimientoen refuerzo de viga
refuerzo de columna
Cangrejeras y falta de
-
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g j y
recubrimiento
Cangrejera en una viguetade aligerado
Cangrejeras en columna (fc = ??)
-
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-
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193/324
Problemas de corrosin
-
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Volados
expuestos a labrisa marina
-
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Columnas conalto grado de
oxidacin
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196/324
Alto grado de
corrosin por accinde la brisa marina
-
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Falta de proteccin temporal en las armaduras. Futuro problema de corrosin
-
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Problemas de compatibilidad con
instalaciones elctricas y sanitarias
Ductos y cajas parainstalaciones
elctricas
-
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elctricas.
(Del muro deconcreto no qued
nada)
Tubera en medio de ncleo confinado de placa
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Tubera en seccin crtica de volado
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Tubos para instalacionessanitarias. (Y el
t t d l d ill ?)
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202/324
muro portante de ladrillo?)
-
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203/324
Problemas relativos a juntas
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Juntas de llenado
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206/324
Junta de construccin que se transform en rtula plstica
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207/324
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Juntas de llenadoen placas Transferencia
del cortante???
-
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Deflexiones excesivas
Aparicin de rtulasplsticas en losas, por
-
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deflexiones excesivas
Falla de volado pordeflexin debida a
accin ssmica
Colapso de escalera por formacin dearticulacin
-
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Tanques de agua apoyados en columnas muydbiles en relacin con la viga que las une (viga
pared del tanque)
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p q )
(Adems, muchas veces las columnas nacen
de las vigas de la azotea disear por sismo
vertical)
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IX. La estructura tiene capacidad deabsorber y disipar energa?
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Este aspecto es el ms difcil de determinar sin unestudio exhaustivo y minucioso de la estructura.
Depende de su diseo y su detallado. Por ejemplo,
para que un prtico tenga capacidad de disipar
energa, debe detallarse con refuerzo adecuado, noslo en cantidad sino en configuracin. As, los
estribos deben cerrarse con ganchos de 135 y
deben colocarse con un espaciamiento pequeo en
las vecindades de las conexiones entre vigas ycolumnas.
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Columna sin refuerzo transversal. Colegio San LuisGonzaga Ica. Sismo 15/08/2007
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Columnas sin confinamiento de estribos. Sismo Sur06/06/2001 (M = 6.9)
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Hotel Ambassador, Pisco. Sismo15/08/2007
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Caso de Hotel Ambassador(Sismo Pisco 15/08/07)
1) Baja calidad de los ladrillos que dio lugar a una
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1) Baja calidad de los ladrillos, que dio lugar a unabaja resistencia al corte de los muros.
2) Baja densidad de muros en la direccin corta,donde slo haban dos muros perimetrales.
3) Mala distribucin en planta de los muros, dondeel muro longitudinal no aporta resistencia afuerza cortante en la direccin corta, sino msbien genera torsin.
4) Piso blando, por existencia de cocheras.
Este tipo de estructura debe evitarse.
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Fallas relacionadas con laDUCTILIDAD
Columnas colapsadas en edificiosaporticados
Falla en nudos sin ductilidad adecuada
Insuficiencia de longitud de anclaje
Columnas colapsadas en edificiosaporticados
(Caso de vigas ms resistentes que las columnas,
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las rtulas plsticas se forman en las columnasantes que en las vigas, originndose mecanismos
de falla)
Resistencia a flexin de las columnas,en las caras de los nudos
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Generacin de rtula plstica en viga
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Recomendacin: HiperestaticidadProcurar estructuras hiperestticas (mejor
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capacidad resistente y mejor disipacin deenerga ssmica por formacin de rtulas
plsticas)
Falla por falta de diseo de nudos
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Cortante de diseo en el nudo
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Nudos sin ductilidad, por ausencia de estribos
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Falla de conexinen nudo
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Fallas por insuficiencia de longitud de anclaje(La solicitacin ssmica es cclica y produce
inversin de cargas)
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Falla en la unin por faltade anclaje en la conexin
de la columna con elsistema de piso
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Falla de anclajes enunin de vigas
Columna que no llega a anclar refuerzo enzapata (ld = ?)
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Longitud de anclaje en traccin (barras rectas)fc=210 fy=4,200
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Fallas estructurales ms frecuentescausadas por los sismos en los
elementos estructurales y noestructurales
a. Fallas relacionadas con la RESISTENCIA
a1. Insuficiente resistencia al cortante de
entrepiso
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a2. Fallas en vigas
a3. Fallas en columnas
a3. Fallas en muros de corte (placas)
a4. Falla en vigas de acoplamiento
b. Fallas relacionadas con la PARTICIPACIN DEELEMENTOS NO ESTRUCTURALES
b1. Daos en tabiquerab2. Columna corta
c. Fallas relacionadas con OTROS EFECTOSSSMICOS
c1. Resonancia local
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c2. Mecanismo push-over
c3. Punzonamiento de la losa de techo
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a. Fallas relacionadas con laRESISTENCIA
a1. Insuficiente resistencia al cortante deentrepiso
a2. Fallas en vigas y columnas
a3. Fallas en muros de corte (placas)a4. Falla en vigas de acoplamiento
a1. Insuficiente resistencia al cortante delos entrepisos
Se produce por insuficiente resistencia a carga lateral
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de los elementos verticales de soporte: placas y
columnas.
Muy peligrosa porque puede conducir al colapso
total de la edificacin.
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Av. Chapultepec.Sismo Mxico
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19/09/1985
Edificio Televisa, Av.Chapultepec, Sismo
Mxico 19/09/85
Sismo Bucarest,Rumana, Mar. 1977
(M = 7.2)
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a2. Falla en vigas:
Grietas diagonales Cortante
d b
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Rotura de estribos Cortante Grietas verticales Flexin
Rotura del refuerzo Flexin
Aplastamiento del
concreto Flexin
Falla por flexin en viga (mala evaluacin de lascargas actuantes)
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Falla por cortante en viga
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Falla por corte (traccin diagonal) en vigas
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a3. Falla en Columnas:
Grietas diagonales Cortante
G i i l C i
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Grietas verticales Compresin Desprendimiento
del concreto Compresin
Aplastamiento del concreto y pandeo de lasbarras de refuerzo Flexocompresin
Falla por compresin en columna
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Efecto combinado de carga axial y momentoflector sobre columna sin y con refuerzo
transversal
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Falla frgil de cortante o traccin diagonalen columnas o vigas, por insuficiente
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confinamiento de estribos en los extremos
adyacentes a los nudos.
(Ante el inadecuado confinamiento de
estribos, estos se abren y el concreto
estalla, seguido del pandeo lateral del
refuerzo longitudinal)
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Falla por compresin en columna conestribos muy separados
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Falla por falta de
fi i t d
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confinamiento deestribos en columnasy posterior pandeo derefuerzo longitudinal
(Sismo Chile27/02/10)
Pandeo en armadura de columnas
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Pandeo enrefuerzo decolumnas
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Edificio
Obispo Masas.
Concepcin, Chile
Sismo (27/02/10)
Falla de columna por excesivo paso del zuncho(30.5 cm)
(La fuerza cortante super la resistencia del zuncho y no fue
capaz de confinar al concreto)
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capaz de confinar al concreto)
Colapso total de columna por excesiva separacin de
refuerzo transversal, en edificio de 02 pisos. San
Fernando 1971.
(no se consigui suficiente confinamiento al concreto ni
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(no se consigui suficiente confinamiento al concreto nisuficiente resistencia al corte)
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a4. Fallas en muros de corte (placas)
Sin un diseo adecuado para los niveles de ductilidad
d l t f ll fl i
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esperados, se suelen presentar fallas por flexin o
por cortante en muros estructurales, que constituyen
la resistencia primaria a fuerzas laterales en los
edificios. Estas fallas suelen presentarse en la unincon los sistemas de piso.
Principales formas de falla en placas
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Confinamiento enelementos de borde
Tienen por finalidad prevenir el pandeo de los
extremos de los muros por las compresiones
originadas por la flexin
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Borde encompresinpor flexin
Falla por flexin en base de placa
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Falla por flexin
en placas
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en placas
Ausencia de ncleos confinados enextremos de placas
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Fallas por cortante(traccin diagonal) enplacas
Edificio Toledo, Via delM
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Edificio Toledo , Via delMar(Sismo Chile 27/02/10)
Falla en placa porcizallamiento(corte horizontal)
Sismo Anchorage, Alaska1964,
(M = 8 5)
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(M = 8.5)
Sismo Anchorage, Alaska, 1964 (M = 8.5)
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Grieta horizontal y desprendimiento de concreto en uninde placa con sistema de piso.Sismo San Fernando, California, 1971
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Edificio Central Park, Santiago. Sismo Chile(27/02/10)
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Edificio Baha, Via del Mar.
(Sismo Chile 27/02/10)
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(Sismo Chile 27/02/10)
Edificio Centro Mayor, Concepcin, Chile.(Sismo 27/02/10)
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a5. Falla porcorte en vigasde acoplamiento
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(Vigas muy cortas
ubicadas entre dos
muros o placas)
Edificio Torre OHiggins, Concepcin(Sismo Chile 27/02/10)
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Esquema que ilustra la falla por traccin diagonal envigas de acoplamiento
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Diseo de vigas de acople entre placas
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Diseo y armado correcto paraviga de acople entre placas
b Fallas relacionadas con la
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b. Fallas relacionadas con laPARTICIPACIN DE ELEMENTOSNO ESTRUCTURALES
b1. Daos en tabiquerab2. Columna corta
Acerca de la participacin deelementos NO estructurales
Independizar los tabiques de albailera (sobre
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Independizar los tabiques de albailera (sobre
todo en estructuras flexibles)
Analizar la posibilidad de generar columnas
cortas Considerar la participacin de los muros
portantes de albailera confinada como muros
de corte (sobre todo en estructuras conformadas
exclusivamente por prticos)
b1. Daos en tabiquera de ladrillo,vidrios, cornisas y parapetos
(Por tener estructuras muy flexibles, con poca
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( y , prigidez lateral y sin detallado especial)
(En realidad NO se trata de una falla
estructural, pero causa problemas de esttica y
alarma a los residentes del edificio)
Comportamiento ssmico de muros noconfinados
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Dao por falta dereforzamiento en
aberturas
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Dao por falta deseparacin en
ventanas y puertas
Colapso de tabique de fachada sin elementosde confinamiento
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Conexin dentada (insuficiente) y arriostrada(correcta) en tabiques en aleros
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Falla de tabique no arriostrado
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Falla de parapeto
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Consecuencias de tcnica constructivainadecuada
(Sismo Pisco 15/08/2007)
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Daos en tabique enencuentro con viga
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Falla en unin de tabique
con placa
Falla en tabique noindependizado deestructura sismo-
resistente
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Falla en unin de tabique
con solera
Daos serios en tabiquera,Moquegua, Sismo Sur23/06/2001 (M = 7.9)
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Colapso total detabiques divisorios
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Sismo Nazca 12/11/96 (M = 6.4)
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Falla de tabique por ausenciade independizacin pudo generarse tambin
columna corta
Grieta por efecto de muro corto
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Efecto demuro corto
Aislamiento adecuado de alfizares(albailera armada y confinada)
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(Observar desprendimiento de reparacionesejecutadas por daos de sismos anteriores)
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Tcnica tradicionalde reparacin demuros dealbailera
confinada
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1. Reemplazo de
ladrillos
2. Reparacin decolumnas
3. Resane de fisuras
4. Relleno de zona
central conconcreto simple
b2. Falla de columna corta
(Efecto de tabiques de ladrillo con ventanas
altas)
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(La porcin libre de la columna adquiere
mucha mayor rigidez que las no
restringidas, generando sobre ella elevada
demanda de corte Falla frgil por traccin
diagonal ante elevados esfuerzos cortantes)
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Como la rigidez lateral es inversamenteproporcional al cubo de su longitud
La columna de menor longitud tendr mayor
rigidez y por tanto asumir mayor fuerzacortante.
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Deformacin de columna corta confinadaparcialmente por muros
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Problema de Columna Corta
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Sismo Nazca1996A pesar de tenertecnoport separando
2 cm, las columnasde los tabiques de
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de los tabiques delos colegiossufrieron daoporque ladeformacin eramayor.
Solucin al problema de columna corta en centroseducativos: independizacin de tabiques y uso de
columnas estructurales ms rgidas
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c. Fallas por efectos ssmicos de
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c. Fallas por efectos ssmicos dems difcil previsin
c1. Resonancia local
c2. Mecanismo push-over
C3. Punzonamiento de la losa de techo
j1. Resonancia local o Chicoteo
Al propagarse la vibracin ssmica desde la base
hasta la cspide, se presentan amplificaciones a lolargo de la altura que conducen a una elevada
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largo de la altura, que conducen a una elevada
concentracin de acciones internas.
Algunos autores consideran que este colapso se
debe a la unin del concreto viejo con nuevo por
interrupcin del vaciado durante el proceso
constructivo.
Edificio Charaima de11 pisos (sloquedaron 07)
Sismo 29/07/1967,Caracas, Venezuela.
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,(M = 6.5)
Hotel Continental,Mxico 1985
(colapso de pisossuperiores)
Edificio LACSA.Mxico 1985
(Observar dao enl i
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los pisossuperiores)
j2. Falla en columna por mecanismo push-overdebido a cargas cclicas
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j3. Falla porpunzonamientode la losa detecho:Esta falla puede
ocurrir en los edificios
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ocurrir en los edificios
de losas planas sin
vigas. Las columnas
atraviesan a la losa ylos sistemas de piso
quedan sin apoyo,
producindose el
colapso total de lospisos.
Es recomendable usar
bacos o capiteles
Falla en edificiode losas planassin vigas, por
punzonamiento
de la losa
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Edificio de losas planas sin vigas: Hospital JurezSismo Mxico 1985 (punzonamiento de las losas)
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Muchas gracias por su atencin
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