Revista de Tecnologa Avanzada del Concreto Vol. 2, No. 1, 3-24, Febrero 2004 / Copyright 2004 Instituto Japones de Concreto3

Papel de invitado

Diseo Sismoresistente de edificios de Concreto Armado

Pasado y Futuro

Shunsuke Otani1

Recibido 09 de Septiembre 2003, revisado 26 de Noviembre 2003

Resumen

Este artculo repasa brevemente el desarrollo del diseo sismoresistente de edificios. La medicin de la aceleracin de la tierra comenz en la dcada de 1930, y clculo de respuesta fue hecha posible en la dcada de 1940. Los espectros de respuesta de diseo fueron formulados a finales de la dcada de 1950 a 1960. La respuesta no-lineal se introdujo en el diseo ssmico en la dcada de 1960 y el concepto de diseo capacidad generalmente fue introducido en la dcada de 1970 para seguridad de colapso. Las estadsticas de daos de edificios de concreto armado en el desastre de Kobe de 1995 demostraron la mejora de rendimiento con el desarrollo de la metodologa de diseo del edificio. Los edificios diseados y construidos utilizando metodologa anticuada deben actualizarse. Debe destacarse la ingeniera basada en el rendimiento, especialmente para la proteccin de la construccin de las funciones despus de frecuentes terremotos.

1. Introduccin

Un terremoto, causado por un movimiento de culpa en la superficie de la tierra, se traduce en tierra severa sacudida hacia el dao y el colapso de edificios y las infraestructuras civiles, deslizamientos de tierra en el caso de pistas sueltas y licuefaccin de suelos arenosos. Si se produce un terremoto bajo el mar, el movimiento del agua asociada provoca altas marejadas llamadas tsunamis. Los desastres del terremoto no se limitan a los daos estructurales y lesiones o la muerte de personas menores de estructuras colapsadas. El fuego es conocido por aumentar el alcance del desastre inmediatamente despus de un terremoto. La rotura de las lneas de agua reduce la capacidad lucha contra incendios en las zonas urbanas. Las personas afectadas necesitan apoyo, tales como atencin mdica, alimentos, agua potable, alojamiento y ropa. El servicio contino de los sistemas de cuerda, tales como electricidad, gas ciudad, agua de la ciudad, las lneas de comunicacin y transporte, es esencial para la vida de las personas afectadas. El dao a los viaductos de la carretera o ferrocarril, como se ve en el desastre de terremoto de Kobe de 1995, puede retrasar la evacuacin y las operaciones de rescate. Es la responsabilidad de los ingenieros civiles y de construccin para proporcionar a la sociedad con la tecnologa para crear ambientes seguros. El concreto armado se ha utilizado para la construccin desde mediados del siglo XIX, primero para algunas partes de los edificios y luego para la estructura del edificio entero. El concreto es un material de construccin para infraestructura civil en la sociedad actual. La construccin siempre ha precedido el desarrollo de la metodologa de diseo estructural. El dramtico colapso de los edificios se ha observado despus de cada terremoto desastroso, resultando en prdida de vidas humanas. Varios tipos de

1Profesor, Departamento de diseo y arquitectura, Facultad de ingeniera, Universidad de Chiba, Japn.E-mail: shunsuke.otani@faculty.chiba-u.jp

daos han sido identificados a travs de la investigacin de daos y perjuicios. Cada caso de dao ha proporcionado informacin importante relativa a la mejora de las prcticas de diseo y construccin y atencin ha sido dirigida a la prevencin del colapso estructural para proteger a los ocupantes del edificio en el siglo pasado. Gracias a los esfuerzos de muchos investigadores pioneros y los ingenieros, el estado del arte en construccin y diseo sismo resistente puede reducir la amenaza de vida en edificios de hormign armado. La atencin debe orientarse a la proteccin de las estructuras existentes construidas utilizando tecnologa antigua. La vulnerabilidad de estas estructuras existentes debe ser examinada y ssmicamente deficientes estructuras deben ser adaptadas. Uno de los objetivos importantes de la investigacin en ingeniera ssmica actual es el desarrollo de la metodologa de diseo para mantener las funciones del edificio despus de frecuentes terremotos, por ejemplo, mediante la aplicacin de la tecnologa del control estructural. Este artculo repasa el desarrollo de la ingeniera ssmica en relacin con la resistencia a los terremotos de edificios y discute los problemas actuales en ingeniera ssmica relacionados con construccin de concreto armado.2. Desarrollo de la sismologa y geofsica

Los fenmenos terremotos que han atrado la curiosidad de los cientficos en el pasado. Los sofistas griegos antiguos la hiptesis de causas diferentes para los terremotos. Aristteles (383-322 A.C.), por ejemplo, relacionadas con eventos atmosfricos tales como viento, rayos y truenos y subterrneas y explic que los vapores secos y ahumados causaron terremotos bajo la tierra y el viento, Trueno, relmpago en la atmsfera. La teora de Aristteles consideraba a travs de la edad media en Europa. El terremoto de Lisboa de 1755 (M8.7), que mat a 70.000, parcialmente debido a una ola de tsunami y una serie de terremotos en4 S. Otani / Revista de Tecnologa Avanzada del Concreto Vol. 2, No. 1, 3-24, 2004

Londres en 1749 y 1750 atrajeron el inters de los cientficos.La primera investigacin cientfica acerca de los fenmenos de terremoto se cree que han sido realizadas por Robert Mallet, quien inici la investigacin fisico-mecnicas de propagacin de la onda del terremoto. Investigaron los fenmenos terremoto del terremoto Npoles 1857 y utiliza los trminos tcnicos tales como "Sismologa", "hipocentro", "isosistas," y "camino de onda" en su informe (mazo, 1862).La medicin de vibraciones de tierra terremoto debe haber sido un reto para los cientficos. Chan Heng, en 132 D.C. en China, desarroll un instrumento para detectar terremotos y sealar la direccin del epicentro. Mazo tambin invent un instrumento para medir la direccin y distancia de una partcula que se movi por el movimiento para registrar la intensidad del movimiento de tierra. Se hicieron muchos intentos para desarrollar sismmetros (sismgrafos) que podran grabar el movimiento de tierra durante los terremotos. Luigi Palmieri desarroll un sismgrafo electromagnticos-netic en 1855. Uno fue instalado cerca del Monte Vesubio y otro en la Universidad de Npoles. El Ministerio del Interior de Japn adopt Palmieri-tipo sismmetros en 1875.La primera sociedad sismolgica en el mundo, la sociedad sismolgica de Japn, fue fundada en 1880 cuando los profesores ingeniera Europea y Estados Unidos, invitados a la Facultad de ingeniera en Tokio, estaban interesados en el terremoto de Yokohama 1880 (M5.5), que caus daos menores en edificios, pero se derrumb una chimenea. John Milne, profesor de Geologa y minera en la facultad de ingeniera, fue el lder en la investigacin cientfica y de ingeniera. Milne, junto con J. A. Ewing y T. Gray, desarroll un moderno sismmetro tres direccional en 1881. Los resultados importantes de la investigacin fueron publicados en las transacciones. Por ejemplo, Milne present trabajo de Mallet en sismologa y Ewing seal la diferencia entre las ondas primarias y secundarias en el movimiento de tierra registrado. La Universidad de Tokio se rebautiz como la Universidad Imperial en 1886. Kiyokage Sekiya, quien trabaj estrechamente con Ewing y Milne, se convirti en el primer profesor de Ctedra de Sismologa de la Facultad de Ciencias. Fusakichi Omori quien le sucedi en 1897, fue activo en la investigacin experimental como terico para mitigacin de desastres del terremoto. La relacin entre los movimientos de la falla y los terremotos fue sealada por Gilbert K. Grove, un gelogo estadounidense, quien inform en 1872 que terremotos generalmente centrada alrededor de una lnea de falla. Movimiento relativo claro fue observada a travs de la falla de San Andreas despus del terremoto de San Francisco de 1906 (Ms 8.3). Este terremoto caus 700 a 800 muertes y 28.188 edificios destruidos. La fuente principal del desastre era fuego. Harry F. Reid, catedrtico de la Universidad Johns Hopkins, present la "teora del rebote elstico" en 1908 para describir el proceso de un mecanismo de terremoto; "... las fuerzas externas deben han producido una deformacin elstica en la regin de

la falla y las tensiones inducidas por lo tanto eran las fuerzas que caus la repentinos desplazamientos o rebotes elsticos, cuando se produjo la ruptura. "Reid no explic qu causa las fuerzas externas actuando a lo largo de las fallas. Los acontecimientos recientes en geofsica son fascinantes; especialmente la investigacin sobre la relacin entre la tectnica de placas y terremotos. Alfred Wegener present la teora de la deriva continental (Wegener, 1915). l proporcion amplia evidencia para su teora como formaciones geolgicas, fsiles, animales y climatologa. Afirm que una sola masa, llamado Pangea, se desvi y dividir para formar los continentes actuales. Wegener, sin embargo, no tena ningn mecanismo convincente para explicar la deriva continental. Los datos de exploracin con respecto a la tierra de la corteza, en particular el fondo del ocano, aumentado en la dcada de 1950; por ejemplo, los fsicos estadounidenses M. Ewing y B. Heeze descubrieron la gran fisura mundial (la cresta dorsales en el ocano Atlntico). Sobre la base de dichos datos de exploracin, H. Hess, profesor de geologa de la Universidad de Princeton, propuso la teora del mar piso se separa en 1960, que proporciona un mecanismo para fomentar la deriva continental de Wegener. La tectnica de placas puede describir la acumulacin de tensiones en las fronteras de las placas adyacentes o dentro de una placa debido a los movimientos de la placa en la superficie de la tierra, que causan los terremotos. Los terremotos ocurren a lo largo del lmite de placas tectnicas en movimiento cuando la energa de deformacin, acumulada por la resistencia contra el movimiento de las placas, de repente se suelta. Este tipo de terremotos entre placas se produce repetidamente en un intervalo relativamente corto de 50 a 200 aos. Las regiones ssmicamente en blanco, donde la actividad ssmica es tranquila durante algn tiempo a lo largo del lmite de placas tectnicas, son identificadas como la ubicacin de los acontecimientos futuros terremotos. Sin embargo, no es posible en esta etapa para predecir con precisin el tiempo, localizacin y magnitud de los acontecimientos del terremoto. Otro tipo de terremotos se produce dentro de una placa tectnica cuando la tensin acumulada dentro de una placa por la presin de los movimientos perifricos placa, excede la capacidad de resistencia de las capas de rocas en la culpa. El epicentro es relativamente superficial dentro de 30 km de la superficie terrestre. La falla en una placa permanece como un punto dbil despus de un terremoto, y los terremotos ocurren repetidamente en el mismo lugar si el estrs se acumula hasta el nivel de fracaso. La ubicacin de muchas fallas activas ha sido identificada por los gelogos y es tomada en consideracin en la elaboracin de un mapa de sismicidad para el diseo estructural. Si se produce un terremoto intra-placa cerca de una ciudad, el desastre en zonas densamente pobladas puede ser significativo. Cabe sealar que este tipo de terremotos intra-placa se produce en un intervalo de tiempo de 1.000 a 3.000 aos. Por lo tanto, es ms difcil de predecir con precisin el tiempo, localizacin y magnitud de los terremotos intra-placa. Tenemos que enfatizar la necesidad de medidas de mitigacin de desastres en la sociedad centrndose en una utilizacin ptima de datos de sismologa y Geofsica.S. Otani / Revista de Tecnologa Avanzada del Concreto Vol. 2, No. 1, 3-24, 20045

3. Amanecer de la Ingeniera SsmicaCabe sealar que Sir Isaac Newton, en 1687 propuso la ley del movimiento en "Philosophia Naturalis Principia Mathematica"; es decir, cuando una fuerza acta sobre una partcula, la aceleracin resultante de la partcula es directamente proporcional a la fuerza. Se introdujo la ecuacin para calcular el movimiento de estrellas en el universo. La ley del movimiento fue introducida en Ingeniera por J. R.d'Alembert quien propuso el principio de la supuesta D'Alembert en su "Trait de Dynamique" en 1743; es decir, el equilibrio de fuerzas puede ser discutido en un problema dinmico mediante la introduccin de una fuerza de inercia ficticio, proporcional a la aceleracin y la masa de una partcula, sino actuar en la direccin opuesta a la aceleracin.John William Strut, tambin conocido como Lord Rayleigh, en su "teora del sonido", publicado en 1877, discute la vibracin de un sistema nico grado de libertad con amortiguamiento viscoso bajo excitacin armnica, longitudinal, vibracin torsional y lateral de las barras y la vibracin de las membranas, placas y conchas. Tal conocimiento no poda utilizarse en terremoto de ingeniera durante muchos aos porque no se midi la seal de aceleracin del suelo de un terremoto y no se poda solucionar la ecuacin del movimiento para una funcin de excitacin arbitrario

utilizado en Japn para estimar la intensidad de los movimientos de tierra de las dimensiones de las piedras de la tumba volc despus de un terremoto. El terremoto Nohbi 1891 (M 8,0) caus daos significativos a las estructuras de mampostera y ladrillo moderno de entonces en la ciudad de Nagoya. Esta es una clase ms grande campo cercano terremoto se ha producido en Japn. 7.273 murieron en zonas escasamente pobladas, y 142.177 casas fueron destruidas. Milne y Burton (1891) registran el desastre. Milne, despus de observar el efecto de la geologa superficial en la tarifa del dao, seal que "nosotros debemos construir, no slo para resistir tensiones aplicadas verticalmente, pero considerar cuidadosamente los efectos debido a movimientos ms o menos aplicados en las direcciones horizontales." l no podra definir la intensidad de las fuerzas laterales para ser utilizado en el diseo. El gobierno japons estableci al Consejo de investigacin de prevencin de desastre de terremoto en 1892 para la promocin de la investigacin en ingeniera ssmica y sismologa y para la aplicacin de resultados de la investigacin en la prctica. La sociedad sismolgica de Japn se fusion con este Consejo.

3.1 La intensidad de movimiento de tierraLos sismlogos e ingenieros de terremotos primeros no podan ignorar la importancia de la aceleracin del suelo para estimar las fuerzas de inercia que actan sobre las estructuras durante un terremoto. El sismgrafo, sin embargo, no fue capaz de medir la aceleracin de la tierra, que era ms importante para propsitos de ingeniera. E. S. Holden (1888), Director del Observatorio Lick en California, inform que "las investigaciones de los sismlogos japoneses han mostrado abundantemente que la destruccin de edificios, etc., es proporcional a la aceleracin producida por el terremoto choque s mismo en una masa conectada con la superficie de la tierra". De hecho en Japn, se hicieron esfuerzos para estimar la aceleracin mxima del suelo durante un terremoto. John Milne y su estudiante, Kiyokage Sekiya, estimaron las amplitudes de aceleracin mxima del suelo de los registros medidos sismgrafo (desplazamiento) asumiendo los movimientos armnicos en 1884. Debido a que las frecuencias dominantes en las seales de desplazamiento y aceleracin eran diferentes, este mtodo tiende a subestimar la aceleracin mxima. Milne (1885) introdujo la ecuacin de Occidente, que se utiliz para estimar la mxima aceleracin del suelo necesaria para revocar un cuerpo rgido de ancho b y la altura h adjunta en el suelo simplemente usando equilibrio dinmico (Fig. 1);

z

3.2 Fuerzas de diseo ssmicoSe realizaron las primeras recomendaciones de diseo ssmico cuantitativo despus del terremoto de Messina 1908 en Italia, que mat a ms de 83.000 personas. Housner (1984) indic que "el gobierno de Italia respondi al terremoto de Messina mediante el nombramiento de una Comisin especial compuesta por nueve ingenieros practicantes y cinco profesores de ingeniera... M. Panetti, profesor de mecnica aplicada en Turn... recomienda que la primera historia ser diseado para horizontal la fuerza igual a 1/12 el peso anterior y las segunda y terceros historias diseado para 1/8 del peso anterior edificio. " La altura de los edificios se limitaba a tres historias. Los antecedentes tcnicos para esta cuantificacin no est claro, pero es interesante sealar que las fuerzas ssmicas de diseo inicialmente fueron definidas en trminos de un coeficiente de esquileo de historia, un

donde la aceleracin se expresa como la relacin de aceleracin de la gravedad. Este mtodo fue ampliamente

donde la aceleracin se expresa como la relacin de aceleracin de la gravedad. Este mtodo fue ampliamente

6 S. Otani / Revista de Tecnologa Avanzada del Concreto Vol. 2, No. 1, 3-24, 2004

diseo. Asumi un edificio para ser conectado directamente a la superficie del terreno y rgido y sugiri un coeficiente ssmico igual a la aceleracin de tierra mxima normalizada a la aceleracin de la gravedad G. Aunque seal que podra ampliarse respuesta aceleracin lateral de la aceleracin del terreno con la deformacin lateral de la estructura, ignor el efecto en la determinacin del coeficiente ssmico. l estimaba la aceleracin mxima del suelo en las zonas Honjo y Fukagawa en suelo aluvial suave en Tokio a 0.30 G y encima en base a los daos a casas en el terremoto de 1855 Ansei-Edo (Tokio) y que en la zona de Yamanote en suelo duro diluvial a 0.15 G. Sano discuten tambin daos de terremoto en mampostera de ladrillo, acero, concreto y madera casas y edificios y mtodos propuestos para mejorar la resistencia a los terremotos de dichas estructuras.

3.3 Mtodos de anlisis estructurales

Las construcciones son altamente estticamente indeterminadas. Las acciones y las tensiones en un edificio deben calcularse antes las fuerzas ssmicas pueden ser utilizadas en el diseo. Los estudios fundamentales de las estructuras se desarrollaron a mediados del siglo XIX. J. C. Maxwell en 1864 y O. Mohr en 1874 por separado desarrollaron el mtodo de carga la unidad para determinar la desviacin de las armaduras elsticas y el mtodo de flexibilidad para determinar las fuerzas redundantes en armaduras estticamente indeterminadas. L. M. H. Navier fue el primero en utilizar el mtodo de rigidez de anlisis en el problema de la indeterminacin dos-grados-de-cinemtica en 1826. El teorema de Castigliano el bien conocido se presentaron en 1879.La aplicacin del mtodo de rigidez y el mtodo de deflexin pendiente a marcos de avin se origin con A. Bendixen en 1914 y tambin fue utilizado por W. Wilson y G. A. Maney en 1915. Un conjunto de ecuaciones lineales tuvo que ser solucionada antes de la distribucin de momento podra ser determinada. El mtodo prctico de anlisis estructural fue introducido ms tarde; el mtodo de momento-distribucin fue presentado por Hardy Cross (1930).Naito Tachu (Tanaka) en la Universidad de Waseda introdujo el mtodo pendiente Defleccin en Japn en 1922. l estaba interesado en el desarrollo de un procedimiento simple para uso prctico. Naito (1924) analiz una serie de Marcos rectangulares bajo las fuerzas horizontales para el estudio de la rigidez lateral de las columnas y la altura de puntos de inflexin. El coeficientes de distribucin (valor D) propuso fuerza lateral para interior (1.0) y exteriores (0,5) columnas y para marcos flexibles (1.0) y paredes de cizalla (8 a 20) y la altura de puntos de inflexin en las columnas para determinar el momento flector de la cizalla conocido. Otro aporte importante de Naito fue la introduccin de concreto en las paredes de cizalla en el Banco Industrial de Japn (un edificio de 8 pisos concreto reforzado con acero terminado en 1923) como elementos de resistencia al terremoto. La efectividad de los muros estructurales fue demostrada en el mtodo de valor D de la Kanto Earthquake.Naito 1923 de clculo estructural

edificios con estructura se ampli an ms por K. Muto en la Universidad Imperial de Tokio (Instituto de Arquitectura de Japn, 1933). La rigidez lateral de las columnas se evalu tericamente teniendo en cuenta (a) rigidez a la flexin de la columna, (b) la rigidez de las vigas adyacentes inmediatamente por encima y por debajo de la columna, y (c) las condiciones de apoyo en la base de la columna. La historia de cizallamiento se distribuy a cada columna de acuerdo con su rigidez lateral. La distribucin de momentos de la columna se determin por el cizallamiento de la columna y la altura del punto de inflexin, que fue evaluada teniendo en cuenta (a) la ubicacin relativa de la historia, (b) la rigidez de las vigas adyacentes inmediatamente por encima y por debajo de la columna, ( c) cambios en la rigidez de las vigas adyacentes, y (d) la diferencia de altura entre pisos inmediatamente por encima y por debajo de la columna. La suma de momentos en los extremos de columna en una articulacin se distribuy a los extremos de la viga en proporcin a la rigidez de la viga. Hay varios factores que se prepararon en forma de tabla para el uso prctico.

El uso de las computadoras digitales para el anlisis de estructuras estticamente indeterminadas comenz a mediados de la dcada de 1960. La memoria mejorada, el aumento de la velocidad de los clculos y los procesos de entrada-salida, y el uso eficiente de los grficos hacen posible el uso de los ordenadores digitales en las prcticas de diseo estructural de rutina. Fue posible el mtodo de elementos finitos para el anlisis de las estructuras de medios continuos a principios de 1960.

3.4 El diseo ssmico en Derecho Urbanstico Construccin de Japn

El primer cdigo de construccin japonesa, la Ley Edificios Urbanos, fue promulgada en 1919 para regular los edificios y planificacin de la ciudad en seis grandes ciudades. El diseo estructural se especifica en la ley de construccin Reglamento de aplicacin; es decir, la calidad de los materiales, las tensiones admisibles de materiales, conexiones, de refuerzo, que detalla las cargas muertas y vivas, y el mtodo de clculo se especificaron las tensiones, pero el terremoto y viento fuerzas no lo eran. (De trabajo) Permitidos diseo de estrs, por lo que el factor de seguridad para las incertidumbres fue considerado en la relacin de la fuerza a la tensin admisible del material, era de uso comn en este momento en el mundo.El terremoto de 1923 Kanto (Tokio) (M 7,9) caus daos significativos en las reas de Tokio y Yokohama, matando a ms de 140.000, daando ms de 250.000 casas, y la quema de ms de 450.000 viviendas. Ms del 90 por ciento de la prdida de vidas y los edificios fue causado por el fuego. El dao a los edificios de hormign armado fue relativamente bajo, aunque no hay normativa de diseo ssmico se aplicaron antes del terremoto. Se observ el dao en edificios de hormign armado proporcionadas con (a) tabiques de ladrillo, (b) los pequeos muros de corte, o construido con (c) pobre al armado, (d) la vuelta corta longitud de empalme, (e) las conexiones viga-columna pobres , (f) pobre construccin, o diseado con (g) de configuracin irregular, y (h) pobre fundacin.El Reglamento de aplicacin de la ley de construccin eranS. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 20047

revisado en 1924 para exigir el diseo ssmico utilizando coeficientes ssmicos de 0,10 por primera vez en el mundo. De la medicin incompleta de desplazamiento del suelo en la Universidad de Tokio, la aceleracin mxima del terreno se estim en 0,3 G. La tensin admisible en el diseo era de un tercio a la mitad de la resistencia del material en las normas de diseo. Por lo tanto, el diseo coeficiente ssmico 0,1 se determin dividiendo la aceleracin del suelo mximo estimado de 0,3 G por el factor de seguridad de 3 de tensiones admisibles.3.5 Diseo Ssmico en cdigo de construccin uniforme en Estados UnidosLa primera edicin del Cdigo Uniforme de Construccin en 1927, un cdigo de modelo en los Estados Unidos publicado por la Conferencia de Funcionarios Edificio Costa del Pacfico, adopt el mtodo de coeficiente ssmico para el diseo estructural de las regiones ssmicas sobre la base de la experiencia desde el 1925 en Santa Barbara, California, terremoto. El coeficiente ssmico se vari para las condiciones del suelo entre 0,075 y 0,10; aunque eran conocidos edificios en suelo blando a sufrir dao ms grande, esta era la primera vez para un cdigo de construccin para reconocer la amplificacin del movimiento del suelo por suelo blando.

Despus del 1933 Long Beach, California, terremoto, diseo ssmico utilizando un coeficiente ssmico de 0,02 se hizo obligatoria en California por la Ley de Riley, y una mayor seguridad ssmica, utilizando un coeficiente ssmico de 0,10, se convirti en obligatorio para los edificios de las escuelas por la Ley de campo.El Cdigo Uniforme de Edificacin de 1935 aprob variaciones en el diseo las fuerzas ssmicas en tres zonas ssmicas, reconociendo los diferentes niveles de riesgo ssmico de una regin a otra.3.6 Diseo Ssmico en edificio derecho estndar de JapnLa Ley de Normas de Construccin, aplicable a todos los edificios a travs de Japn, fue proclamada en 1950. Las cuestiones tcnicas se indica en la Norma Ley de Ttulo Ejecutivo de Edificaciones(Orden de Gabinete).El terremoto horizontal fuerza Fi a nivel del suelo i estaba calculada en

Fi Z G K Wi(2)

donde Z: factor de zona ssmica (0,8 a 1,0), G: el factor de la estructura del suelo (0,6 a 1,0), K: coeficiente ssmico (0.20 a la altura de 16 m y por debajo, incrementado en 0,01 por cada 4,0 m ms arriba), y Wi : peso de la historia i incluyendo carga viva por parte inercia terremoto. El factor de suelo-estructura G se vari para las condiciones del suelo y de los materiales de construccin; por ejemplo, para la construccin de concreto reforzado, el coeficiente fue de 0,8 en la roca o el suelo rgido, 0,9 en suelo intermedio y 1,0 en suelo blando. El factor de zona ssmica se bas en el mapa de amenaza ssmica preparado por H. Kawasumi del Instituto de Investigacin Ssmica de la Universidad de Tokio y publicado en 1946.En esta etapa, los investigadores y los ingenieros discuten

diseo de edificios resistentes a los terremotos sin conocer la probable intensidad y caractersticas del diseo de propuestas de terremoto.

4. Acelergrafo y espectro de respuesta

El Instituto de Investigaciones Sismolgicas se estableci en la Universidad de Tokio en 1925, hacindose cargo de las funciones del Consejo de Investigacin de Desastres Prevencin Ssmica. Se hicieron muchos nuevos esfuerzos para comprender los fenmenos del terremoto y tambin para desarrollar la tecnologa para reducir los desastres del terremoto. M. Ishimoto desarroll un acelergrafo en 1931; registros acelergrafo se utilizaron para estudiar el perodo dominante de movimiento del suelo en diferentes sitios, pero no para el clculo de estructura de respuesta.

K. Suyehiro, primer director del Instituto de Investigaciones Sismolgicas, fue invitado por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles para dar una serie de conferencias sobre la sismologa ingeniera en universidades de Estados Unidos en 1931 (Suyehiro 1932). Seal la falta de informacin acerca de la aceleracin del suelo terremoto y destac la importancia del desarrollo de acelergrafos para propsitos de ingeniera.

En la Encuesta Sismolgico de Estados Unidos Field (ms tarde conocido como la costa de Estados Unidos y geodsico), establecida en 1932, F. Wenner y HE McComb trabajaron en el desarrollo de la primera fuerte acelergrafo movimiento (modelo Montana) en el mismo ao. Un acelergrafos en el monte Estacin de Vernon mide el movimiento durante el 1933 Long Beach, California, terremoto, pero la amplitud excede la capacidad del instrumento.Los registros de aceleracin de fuertes movimientos ssmicos se registraron durante el 1935 Helena, Montana, el terremoto y el 1938 Ferndale, California, terremoto con amplitudes mximas de 0,16 hasta 0,18 G, respectivamente. Los conocidos registros de El Centro se obtuvieron durante el terremoto Valle Imperial 1940. Los registros de El Centro han sido ampliamente estudiados y considerados como registros de aceleracin estndar durante mucho tiempo. Una seal de aceleracin terremoto no es armnico, pero es bastante al azar en la naturaleza, que contiene componentes de alta frecuencia. Por lo tanto las seales de aceleracin son muy diferentes de las seales de desplazamiento en trminos de contenido de frecuencia.MA Biot (1933) del Instituto de Tecnologa de California sugiri en 1933 que la amplitud de la respuesta al terremoto de sistemas simples a impulsos transitorios debe variar con sus periodos naturales, e introdujo el concepto de un espectro de respuesta. Sugiri el uso de un analizador elctrico. Biot (1941), que ms tarde pas a la Universidad de Colombia, desarroll un analizador mecnico (pndulo de torsin) para calcular la respuesta de los sistemas linealmente elsticas a una funcin emocionante arbitraria; el 1935 Helena, Montana, terremoto y los 1.938 registros de terremotos Ferndale, California fueron utilizados para desarrollar la primera espectros de respuesta al terremoto. La amortiguacin no se utiliz en el clculo. Se Propuso que el espectro de respuesta amortiguada alcanz un mximo de 0,2 s con una amplitud mxima de 1,0 G, y decay inversamente

8S. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 2004

proporcional al perodo de los sistemas. Seal que las amplitudes de respuesta podran reducirse por efecto de histresis de una estructura en un rango inelstico o asociados con la radiacin de la energa cintica a la fundacin (K. Sezawa y K. Kanai, 1938). El hallazgo de Biot que la fuerza del terremoto disminuy con el periodo fundamental fue reconocido por primera vez en la ciudad de Los ngeles Cdigo de Construccin en 1943; es decir, el coeficiente ssmico de diseo IC en el piso estaba definido como

5.1 Los criterios de diseo de NewmarkVeletsos y Newmark (1960) informaron de la relacin entre la respuesta mxima de los sistemas simples linealmente elsticas y elasto-plstico bajo movimientos ssmicos; es decir, para los sistemas linealmente elsticas y elasto-plstico que tiene el mismo perodo inicial, la energa de deformacin almacenada en la respuesta mxima fue comparable en un perodo corto alcance y las amplitudes de desplazamiento mximo de respuesta fueron comparables en un largo perodo de gama. Sobre la base de sus observaciones, Newmark propuso que un solo grado de libertad elstica de plstico del sistema (SDF) que tiene la capacidad de ductilidad (deformacin final dividido por la deformacin de rendimiento) debe ser proporcionado con coeficiente mnimo cortante en la base Cy para resistir una movimiento de tierra que produjo elstica respuesta cortante basal coeficiente Ce;

donde N: el nmero de plantas por encima de la historia en cuestin. El nmero mximo de historias limitados a 13. El requisito tambin indic el pliegue de coeficientes ssmicos con la altura desde el suelo que refleja la forma desviada bajo excitacin dinmica. La edicin 1949 de la UBC especifica diseo similar fuerzas ssmicas de la siguiente manera:

El coeficiente de cortante en la base elstica se puede encontrar a partir de los espectros de respuesta lineal elstica de un movimiento ssmico; la trama de respuesta mxima amplitudes con respecto al perodo elstica de sistemas para diferentes factores de amortiguacin. Una estructura podra ser diseada para la resistencia ms pequea si la estructura podra deformar mucho ms all del punto de rendimiento. "Ductilidad" se convirti en una palabra importante en el diseo ssmico y un gran nfasis fue puesto en el desarrollo de los detalles estructurales para mejorar la capacidad de deformacin. Las reglas de diseo de Newmark abrieron una nueva direccin en el diseo ssmico, proporcionando un medio para definir la resistencia lateral necesaria para la supervivencia de una estructura. Para la aplicacin de normas precisas de Newmark, rtulas plsticas en un edificio de varios pisos deben ceder el paso simultneo para formar un mecanismo de plstico. El debido cuidado debe ejercerse para la concentracin de la deformacin plstica en localidades limitadas en las que se desarrolla temprano rendimiento durante los terremotos.Blume, Newmark y Corning (1961) escribieron un manual de "clsico" diseo para edificios de hormign armado de varios pisos, publicado por la Asociacin de Cemento Portland. El manual fue el estado de la tcnica en ingeniera ssmica y resistencia ssmica de edificios de hormign armado. El diseo se basa en las recomendaciones 1959 SEAOC en trminos de fuerzas de diseo tierra-terremoto, pero el diseo de hormign armado se basa en el procedimiento de tensin admisible de la Reglamentacin de Construccin del Instituto Americano de Concreto 1956; el procedimiento de diseo resistencia ltima fue tratado como mtodo alternativo en el cdigo. Cabe sealar que el manual discute la ventaja de los sistemas de fuerte columna dbil de haz. Se discuti la evaluacin de resistencia, ductilidad y la absorcin de energa de elementos de hormign armado, elaborando en cuestiones como la relacin momento-curvatura de las secciones al fracaso, el efecto

donde, N: nmero de pisos por encima, Z: factor de zona ssmica, y wi: cargas muertas y vivas a nivel i. El comit conjunto de la seccin de San Francisco de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles y la Asociacin de Ingenieros Estructurales de California del Norte recomend un cdigo modelo en el que los coeficientes ssmicos de diseo se determinaron inversamente proporcional al periodo fundamental estimado de la estructura (Comit Mixto de 1951) y la fuerza lateral se distribuye linealmente desde la base hasta la parte superior. El cortante en la base V se define por la siguiente ecuacin:

donde C: coeficiente cortante basal, W: suma de la carga muerta y viva, y T: periodo natural de un edificio evaluadas por una simple expresin. El efecto del perodo de la amplitud de las fuerzas ssmicas de diseo no se consider en Japn hasta 1981.

5. Sistema de ductibilidadCon el desarrollo de las computadoras digitales en la dcada de 1950 y con la acumulacin de registros de movimientos fuertes, se hizo posible calcular linealmente elstica as como la respuesta no lineal de sistemas estructurales simples bajo fuertes movimientos ssmicos. NM Newmark hizo una contribucin significativa a la ingeniera ssmica y la mecnica estructural, desarrollando en 1959 un procedimiento numrico para resolver la ecuacin de movimiento en las computadoras digitales (Newmark, 1959). Este mtodo se utiliza ampliamente en los programas actuales de anlisis de respuesta.

S. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 20049

de refuerzo longitudinal a la compresin y confinar el refuerzo de la capacidad de deformacin, la interaccin de ltimo momento y la fuerza axial, y el efecto de carga invertida. Los buenos datos de refuerzo fueron sugeridos para mejorar la ductibilidad y la absorcin de energa.

Los estudios sobre la respuesta al terremoto de sistemas estructurales se desaceleraron en Japn durante y despus de la Segunda Guerra Mundial. Como las condiciones econmicas estabilizaron y mejoraron durante y despus de la Guerra de Corea (1950-1953), fueron puestos a disposicin de las comunidades de investigacin de algunos fondos de investigacin. El Comit Acelergrafo de Movimiento Fuerte (SMAC) se form en 1951 y desarroll una serie de sismmetros de tipo SMAC que se instalaron en todo el pas. El fuerte terremoto del Comit de Anlisis de respuesta (SERAC) fue construido en la Universidad de Tokio (Fuerte Terremoto Comit de Anlisis de Respuesta, 1962) bajo la direccin de K. Muto. Este fue un ordenador analgico elctrico capaz de calcular la respuesta elasto-plstico de hasta un sistema de resorte de cinco masa. Esta computadora analgica fue sustituida como el resultado del desarrollo de las computadoras digitales aproximadamente cinco aos ms tarde, pero produjo informacin til sobre la respuesta al terremoto no lineal de sistemas de varios grados de libertad, los datos que sean de inters para la construccin de alta Edificios altos en un pas propenso terremoto como Japn. La reduccin de las fuerzas ssmicas de diseo que dependen de la ductilidad no fue considerada en Japn hasta 1981.5.2 Efectos no lineales en el cdigo SEAOC

La Comisin sismolgica de la Asociacin de ingenieros estructurales de California (SEAOC) public un cdigo de modelo de diseo ssmico en 1957, que fue formalmente adoptado en 1959 (Comit sismolgico, 1959). El cdigo representado el estado de la tcnica en la ingeniera ssmica en el momento. El mnimo base de clculo a cortante V para edificios se expres como

donde el factor fuerza horizontal K: el tipo de sistemas estructurales, y W: el peso de un edificio. El coeficiente ssmico C es inversamente proporcional a la raz cbica del perodo fundamental T de estructuras, pero est limitado a 0,10;El cdigo reconoce diferentes rendimientos de los sistemas estructurales durante un terremoto. El factor de fuerza Horizontal K fue de 1,33 para los edificios con un sistema de caja, y 0,80 para los edificios con un completo sistema de arriostramiento horizontal capaz de resistir todas las fuerzas laterales. Este ltimo sistema inclua un momento resistente marco de espacio que, cuando se supone que actuar de forma independiente, era capaz de resistir un mnimo de 25% de la fuerza lateral total requerida. K fue de 0,67 para los edificios con un momento resistente estructura espacial que cuando se supone que actuar de forma independiente

de cualesquiera otros elementos ms rgidos era capaz de resistir 100% del total de las fuerzas laterales requeridos en el marco solo, y 1,0 para el resto de sistemas de estructuras de construccin.

El comentario del cdigo SEAOC 1967 declar explcitamente que "... las estructuras diseadas de conformidad con las disposiciones y principios enunciados en ella, deberan ser capaces de:1. Resistir sismos menores sin daos;2. Resistir sismos moderados sin dao estructural, pero con algunos daos no estructurales;3. Resistir grandes terremotos, de la intensidad de la gravedad de los ms fuertes con experiencia en California, sin colapso, pero con algunos estructurales, as como daos no estructurales ".

Este concepto ha sido generalmente aceptada por los investigadores e ingenieros en el mundo.La Figura 2 muestra esquemticamente el rendimiento esperado de un edificio en movimientos ssmicos. El nivel de resistencia lateral mnima debe ser determinado (a) para controlar el mantenimiento de los edificios de movimientos ssmicos menores pero ms frecuentes y (b) para proteger la vida de los ocupantes mediante la limitacin de la deformacin no lineal de muy poco comunes pero mximos movimientos ssmicos probables. Los elementos arquitectnicos, tales como muros cortina no estructural, particiones e instalaciones mecnicas, deben ser protegidos por el uso continuado de un edificio despus de los terremotos ms frecuentes. Cabe sealar que la estructura de mayor resistencia no sufre daos de los terremotos poco frecuentes, mientras que la estructura de baja resistencia sufre algn dao estructural y el dao no estructural asociado, que debe ser reparado antes de que se reanude el uso.El cdigo 1966 SEAOC asigna implcitamente ductilidad esperada de un edificio de acuerdo con su sistema de encuadre, y la variacin mucho mayor fue adoptada en factor de fuerza horizontal K. Ms estrictos requisitos que detallan estructurales fueron especificados para los sistemas de montaje siguiendo un pequeo factor de fuerza horizontal.5.3 Diseo por tensiones admisibles para el diseo resistencia final

CBrittle but strong structure

ResistanceA: Response from frequent motions

B: Response from infrequent motions

C: Response from very rare motions

BC

B

ADuctile building

Deformation

Fig. 2 Performance objectives of building.

10S. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 2004

La limitacin del procedimiento de diseo por tensiones admisibles en funcin del factor de seguridad de materiales solo se observ poco a poco; por ejemplo, (a) la consecucin de la resistencia del material en una localidad no condujo a la falta del elemento estructural, (b) el margen de seguridad en el fracaso despus de tensiones en la seccin llegaron a la tensin admisible vari con la cantidad de refuerzo, (c ), incluso despus de la consecucin de la fuerza miembro, algunos miembros podran seguir apoyando a la carga aplicada con deformacin plstica, (d) los niveles de dao aceptables puedan variar con la importancia de los miembros y con los diferentes incertidumbres de las condiciones de carga; por ejemplo, las cargas vivas y muertas. La arquitectura estndar de Japn, que se public en 1947, propone dos niveles de tensiones admisibles para el clculo estructural; es decir, uno para la carga permanente y el otro para la carga extraordinaria. Muchas tensiones admisibles ms grandes se han especificado para la carga extraordinaria con el correspondiente aumento de la amplitud de las fuerzas de diseo. Se hicieron esfuerzos similares en Europa durante la Segunda Guerra Mundial. La resistencia a la rotura de elementos de hormign armado se ha estudiado ampliamente en los aos 1950 y 1960. La resistencia a la flexin de los elementos del concreto armado con y sin cargas axiales se pudo estimar con razonable certeza. Se identificaron algunos modos de fallo y frgiles tales modos deban evitarse en el diseo, ya sea mediante el uso de altas fuerzas de diseo o mediante el uso de bajo factor de reduccin de la capacidad. Variacin estadstica de resistencias de los materiales en la prctica y amplitudes de las cargas, la fiabilidad de las evaluaciones de fuerza, consecuencia del fracaso miembro se consideraron en el formato de factor de carga-factores y la capacidad de reduccin. El Instituto de Concreto Americano (1956 y 1963) adopt el procedimiento de diseo de resistencia a la rotura como procedimiento alternativo al actual diseo por tensiones admisibles en 1956, y luego cambi a partir del diseo por tensiones admisibles para el diseo resistencia ltima en 1963. El Comit de Concreto Euro-Internacional (1964), fundada en 1953, trat a los problemas de diseo de manera probabilstica ms riguroso y recomend diseo estados lmites sobre la base de la resistencia a la rotura de los miembros.

6. Anlisis de respuesta no lineal de edificios

Con el conocimiento para estimar la resistencia final de elementos de concreto armado, se investig el comportamiento en inversiones de carga. La respuesta de las secciones de concreto armado bajo momento alterna se calcula Aoyama (1964); el efecto de refuerzo longitudinal en el comportamiento de histresis se demostr. El anlisis de la respuesta de concreto armado bajo inversiones de carga es difcil porque la relacin fuerza-deformacin vara con la historia de carga y porque el dao se extiende a lo largo del miembro.

6.1 Anlisis de la respuesta del terremoto no lineal de edificiosCon una acumulacin de datos experimentales en el laboratorio, las relaciones resistencia-deformacin ms realista, comnmente conocidos como modelos de histresis, se formularon para los miembros estructurales; por ejemplo, el modelo de Clough (Clough y Johnston, 1966) y el modelo de Takeda (Takeda et al. 1970). Se estudiaron los modelos matemticos para representar la distribucin de los daos de un miembro. Mtodos para calcular la respuesta al terremoto no lineal de estructuras fueron desarrollados por Clough et al. (1965) y Giberson (1967). Modelo de un componente de Giberson, en el que se asumi toda deformacin inelstica a concentrarse en los extremos miembros, es de uso comn en el anlisis de respuesta al terremoto. Software de computadora de propsito general fue desarrollado por muchos investigadores; por ejemplo DRENAJE programa 2D por Powell en 1973.La primera tabla sacudida estadounidense se instal en 1967 en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, y ms tarde en la Universidad de California en Berkeley. Takeda y colaboradores (1970) probaron columnas de concreto armado en el simulador de terremotos Illinois y demostraron que la respuesta no lineal de las columnas de concreto armado bajo excitacin terremoto podra ser simulada de forma fiable si se utiliz una relacin fuerza-deformacin realista en el anlisis. Otani y Sozen (1973) probaron tres pisos de un bastidor reforzado marcos de concreto y demostr que la respuesta de tales marcos podra ser simulada con el uso de modelos de histresis miembro y distribucin daos fiables.Es tcnicamente difcil de probar miembros estructurales bajo condiciones dinmicas en un laboratorio. La velocidad de carga es conocida por influir en la rigidez y la resistencia de diversos materiales. Mahin y Bertero (1972) informaron de los resultados de prueba dinmica de los miembros de concreto armado como sigue: (a) altas velocidades de deformacin aumentaron la resistencia inicial de rendimiento, pero causaron pequeas diferencias en cualquiera de rigidez o resistencia en los ciclos posteriores en las mismas amplitudes de desplazamiento; (B) Sin efecto tipo tensin en la resistencia disminuy con el aumento de la deformacin en un rango de endurecimiento por deformacin; y (c) no se observaron cambios sustanciales en la ductilidad y la capacidad total de absorcin de energa. Por lo tanto, el efecto de la velocidad de deformacin fue juzgado para ser pequeo en el caso de la respuesta terremoto. A gran escala de siete pisos edificio de concreto armado con una pared estructural fue probada usando el mtodo de ensayo pseudo-dinmico-computadora en lnea en el Instituto de Investigaciones sobre la Construccin del Ministerio de la Construccin en 1980, como parte de la investigacin cooperativa entre Estados Unidos y Japn utilizando la prueba grande instalaciones. Especmenes miembros y sub-ensamblaje fueron probados antes de la muestra a gran escala. Cuando toda la informacin relativa a los miembros y los resultados de pruebas a escala real se examin detenidamente en la formulacin de un modelo matemtico, la calculada as como la respuesta miembro estructural general se mostr una buena concordancia con la respuesta observada con el estado de la tcnica en el momento (Otani, et al., 1985).

S. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 200411

6.2 Diseo ssmico en ATC-03

Cuando el trabajo de revisin de la SEOC 1959 se inici en el ao 1970, el terremoto San Fernando, California en 1971, golpe reas suburbanas de Los ngeles, causando importantes daos a los edificios del hospital. Se reconoci que el potencial de los principales daos causados por terremotos aumenta con el aumento de la poblacin y la densidad urbana. El Consejo de Tecnologa Aplicada (ATC) inici un proyecto para elaborar disposiciones de diseo ssmico tentativos pero integrales en 1974 en virtud de contratos de investigacin con la Fundacin Nacional de la Ciencia y la Oficina Nacional de Normas en los EE.UU. El primer documento exhaustivo diseo ssmico se redact en 1976 sobre la base de terremoto moderna principios de ingeniera (Consejo de Tecnologa Aplicada, 1978). Muchos se introdujeron nuevos conceptos; por ejemplo, (a) la intensidad del movimiento ssmico ms realistas, (b) el efecto de los terremotos distantes en largo perodo edificios, los factores (c) reduccin de respuesta de acuerdo con la dureza y amortiguacin en el rango inelstico, (d) la introduccin de grupos de exposicin de riesgos ssmicos, y (e) las categoras de desempeo ssmico. Las intensidades de tierra e ndices ssmicos fueron definidas por la aceleracin mxima del terreno y la aceleracin pico efectiva velocidad relacionada en el sitio de construccin. Se definieron tres grupos de exposicin de riesgos ssmicos. Grupo III edificios que dispongan de instalaciones esenciales que son necesarios para la recuperacin post-terremoto, deben tener la capacidad de funcionar durante e inmediatamente despus de un terremoto. Edificios del Grupo II tienen un gran nmero de ocupantes o ocupantes de movilidad restringida. Grupo I edificios son todos los dems edificios que no pertenecen al grupo III o del Grupo II. Deriva de piso admisible se ha especificado para el grupo de exposicin de riesgo ssmico para controlar el nivel de dao (relacin deriva permitida es de 0,01 para el grupo III, y 0,015 para los grupos II y I).Una categora de comportamiento ssmico se asigna a cada edificio. El procedimiento de anlisis, se especifica el diseo y los requisitos que detallan para la categora de desempeo ssmico. Procedimiento de fuerza lateral equivalente y procedimiento de anlisis modal se esbozaron en el documento. El cortante en la base de diseo V de un edificio en el procedimiento de fuerza lateral equivalente se define como

donde W: carga de gravedad total del edificio, AV: aceleracin relacionados pico velocidad-efectiva, S: Coeficiente de perfil del suelo (1.0 para suelo duro, 1,2 para el suelo intermedio y 1,5 para el suelo blando), R: coeficiente de disipacin de (4.5 para reforzado sistema de muro de hormign, 5,5 para la construccin de sistema de estructura con muros de corte, 7,0 de momento hormign armado resistir el cuadro y el 8.0 para el sistema dual con muros de corte), y T: perodo fundamental del edificio. La deflexin de un edificio se calcula primero como deformacin elstica bajo las fuerzas ssmicas de diseo, y luego se multiplic por el factor de amplificacin, que era ligeramente ms pequeo que la respuesta

factor de modificacin. La interaccin suelo-estructura debe ser considerada en la determinacin de las fuerzas ssmicas de diseo y el desplazamiento del edificio correspondiente. El concepto de ATC03 era ms extendido y adoptado en el Cdigo Uniforme de Edificacin.7. Nuevos conceptos de diseo ssmico

Diseo por resistencia ltima se refiere a la resistencia a la rotura de los elementos estructurales, pero no representa la resistencia a la rotura de un sistema estructural. El logro de la resistencia final en unos pocos miembros no conducir al colapso de la estructura. El concepto de diseo, basado en la formacin de ms explcito de un mecanismo de colapso como la fuerza de un sistema estructural, surgi a mediados de la dcada de 1970. Aunque se supone que la respuesta inelstica de los elementos estructurales en el diseo, la deformacin elstica de los miembros no se estima de forma realista en el anlisis estructural. Los procedimientos de diseo recientes en el mundo consideran respuesta inelstica de los elementos estructurales de manera explcita.7.1 Diseo de capacidad

Un procedimiento de diseo integrado llamado capacidad de diseo fue desarrollado para edificios de concreto armado en Nueva Zelanda bajo el liderazgo de T. Paulay (Paulay, 1970). La filosofa de diseo de la capacidad es un concepto de diseo general, para darse cuenta de la formacin de un mecanismo de rendimiento previsto.

(1) Resistencia requerida

El nivel requerido de resistencia de fuerza horizontal se determinar tomando en consideracin, (a) las caractersticas del movimiento del suelo intensidad mxima prevista en la obra, y (b) la deformacin aceptable en las regiones de bisagra de rendimiento esperados de una estructura.(2) Mecanismo de produccin deseadaEl mecanismo fuerte columna dbil ha sido preferido por muchos ingenieros estructurales; es decir, un marco de momento resistente desarrolla rendimiento bisagras en el extremo de las vigas y en la base de las columnas del primer piso y muros estructurales para formar mecanismo de colapso (Fig. 3). La energa de entrada del terremoto puede disiparse rpidamente por la grasa y la histresis estable de vigas rendimiento de flexin. Para un desplazamiento dado de una estructura, la demanda de ductilidad en rendimiento bisagras en la estructura fuerte columna dbil de haz es mnima debido a deformaciones plsticas se distribuyen uniformemente por toda la estructura. Tambin es cierto que la capacidad de deformacin es razonablemente grande en elementos de viga donde no acta ninguna fuerza axial; Por otra parte, la formacin de una bisagra de plstico en la base de la columna de la primera historia no es deseable debido a gran capacidad de deformacin es difcil de desarrollar en la localidad debido a la existencia de alta carga axial. Algn momento resistente adicional debe ser proporcionado en la base de las primeras columnas de la historia para retrasar la formacin de rendimiento de la bisagra. Mecanismo de historia local, como se muestra en la Fig. 3 se debe evitar,12S. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 2004

maxmax

max

maxmax

Weak-beam strong-column mechanismLocal story mechanism

Fig. 3 Weak-beam strong-column mechanism.

pero menor rendimiento de algunas columnas en una historia debera tolerarse siempre que la columna puede soportar la carga de la gravedad.

(3) Resistencia en el rendimiento de las bisagras

Se realiza un anlisis no lineal (comnmente conocido como anlisis de empuje-encima) bajo montonamente crecientes fuerzas laterales se lleva a cabo hasta que el mecanismo de rendimiento previsto (normalmente el mecanismo dbil viga columna fuerte rendimiento) desarrolla el dao aceptable a regiones crticas. La distribucin de la fuerza lateral se toma similar a la primera forma del modo. La contribucin de los modos ms altos se debe considerar, especialmente en la respuesta de desplazamiento de edificios de gran altura, en la seleccin del patrn de distribucin de fuerzas laterales para edificios de gran altura. La resistencia en el mecanismo de formacin de rendimiento debe ser mayor que la resistencia requerida.(4) Aseguramiento de mecanismo de rendimiento previsto

A fin de asegurar el mecanismo de rendimiento planeado durante un terremoto, resistencia adicional debe ser proporcionado en la regin donde no se desea rendimiento y contra los modos frgiles no deseados de fallo, como la insuficiencia de cizallamiento y el fracaso divisin de enlace a lo largo del refuerzo longitudinal. Los miembros y las regiones que no forman parte del mecanismo de rendimiento planeado deben ser protegidos de la accin calculada en el anlisis paso a paso por las siguientes razones:(a) La distribucin de la fuerza horizontal durante un terremoto puede ser significativamente diferente de la asumida en el anlisis paso a paso debido a la contribucin modo superior;(b) La resistencia del material real en el rendimiento esperado de la bisagra pueden ser mayores que la resistencia del material utilizado en el diseo nominal; por lo tanto, las acciones en pases no miembros de rendimiento se pueden aumentar en la formacin de un mecanismo de rendimiento con una mayor resistencia en cada bisagra rendimiento;(c) La contribucin adicional de refuerzo de la losa de

la resistencia a la flexin de una viga con una deformacin; es decir, la anchura de losas eficaz para la resistencia a la flexin de una viga de rendimiento se vuelve ms amplia, con un ensanchamiento de las grietas de flexin en la seccin crtica;(d) El movimiento bidireccional ssmico desarrolla mayores acciones en elementos verticales que movimiento ssmico unidireccional normalmente asumido en un diseo estructural; y se(e) La cantidad real de refuerzo puede aumentarse de la cantidad necesaria por razones de construccin.El nivel de resistencia adicional se debe determinar en el desarrollo de los requisitos de diseo utilizando una serie de respuesta no lineal anlisis de los edificios tpicos bajo movimientos ssmicos crebles.

(5) Limitacin

Cuando la supervivencia de una estructura bajo un movimiento ssmico severo es el objetivo de diseo, el diseo fuerte columna dbil de haz es probablemente la ms deseable. Sin embargo, cabe sealar que el mecanismo de fuerte columna dbil de haz requiere un nmero significativo de localidades para ser reparado despus de un terremoto. Este es el problema despus de un sismo de mediana intensidad poco frecuente; es decir, la reparacin del dao y rendimiento asociado a muchas localidades resulta en un costo significativo para un uso continuado.

7.2 Orden de construccin estndar ley 1981El Ministerio de Construccin de Japn organiz un proyecto de desarrollo tcnico integral titulado "Desarrollo de Nuevo Diseo Sismorresistente (1972-1977)." El orden de aplicacin de la Ley de Normas de Construccin fue revisado en julio de 1980, siguiendo las recomendaciones del proyecto de desarrollo y se hizo cumplir a partir de junio de 1981. A continuacin se enumeran los principales puntos de revisin.

(1) El diseo y construccin de un edificio se haceS. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 200413

posible hasta 60 m de altura; el diseo y construccin de edificios ms altos de 60 m deben ser aprobados por el Ministro de la Construccin,

(2) Requisitos adicionales se introdujeron en el clculo estructural; (a) historia de deriva, el factor de rigidez y el factor de excentricidad bajo diseo fuerzas ssmicas, (b) el examen de cizalla historia resistiendo la capacidad en la formacin de un mecanismo de colapso bajo fuerzas laterales, (c) procedimientos simples alternativas para edificios con capacidad abundante cizalla lateral resistir ,(3) se especificaron las fuerzas ssmicas de diseo (a) por cizallamiento historia en lugar de fuerzas horizontales, (b) la capacidad como una funcin del perodo fundamental de la estructura, (c) en dos niveles (diseo tensin admisible y el examen de cizalladura historia resistir ), y (d) tambin para las estructuras subterrneas, y(4) Resistencia de materiales se introdujo para el clculo de la resistencia de elementos ltimo en la estimacin de cizalla historia resistir capacidad.

(2) Requisitos de capacidad de servicio

Fuerzas ssmicas convencionales son la fuerza cortante elstico historia del diseo utilizando el estndar cortante basal coeficiente Co de 0,20. El estrs en los miembros estructurales bajo cargas de gravedad y las fuerzas ssmicas convencionales no debe exceder la tensin admisible de los materiales. El ngulo de la historia deriva bajo las fuerzas ssmicas convencionales debe ser no ms de 1/200 de la altura de la historia y el lmite deriva de piso se puede aumentar a 1/120 si el dao de la estructura y los elementos no estructurales se puede controlar.

(3) Requisitos de resistencia

Cada historia de un edificio debe conservar una cizalla historia resistir capacidad superior a la cizalla historia requerida resistir capacidad Qun se define a continuacin:

(1) Cizalla de diseo elstico de la historia

La historia ssmica (respuesta elstica) del coeficiente de cizallamiento Ci se calcula mediante:

wh1) donde, Ds: factor caracterstico estructural, lo que representa la ductilidad de articulacin miembros de la historia, F: factor de configuracin estructural, que representa la distribucin de la rigidez y la masa en una historia, Ci: coeficiente de cizallamiento historia, y Wi: total de muertos y cargas vivas anteriores historia i.

donde, Z: factor de zona ssmica (0,7 a 1,0 en Japn), Rt: vibr donde, Z: factor de zona ssmica (0,7 a 1,0 en Japn), Rt: factor de vibracin caracterstico, Ai: factor que representa la distribucin vertical del coeficiente ssmico historia de cizallamiento, Co: coeficiente bsico cortante basal (0,2 para el diseo por tensiones admisibles convencional y 1.0 para el examen de la capacidad de resistencia a la cizalladura historia). El factor de vibracin caracterstico Rt representa la forma de diseo espectro de respuesta de aceleracin: donde, Tc: tiempo dominante del subsuelo (0,4 s para la arena dura o el suelo de grava, 0.6 s para otra tierra y 0,8 s para aluvin que consiste principalmente en suelos blandos orgnicos u otros); T: perodo natural del edificio. El periodo natural de un edificio de hormign armado se puede estimar mediante la siguiente expresin simple:donde, H: altura total en m. El coeficiente de Ai define la distribucin del esfuerzo cortante historia del diseo a lo largo de la altura de un edificio:

donde i = Wi / W1 , Wi : total de las cargas muertas y vivas por encima de la historia i, y W1 : total de cargas muertas y vivas de la construccin .

El factor caracterstico estructural Ds, un factor de reduccin de la resistencia requerida de corte de diseo elstico, se puede definir para cada historia, teniendo en cuenta el grado de deformacin de la articulacin miembros en la formacin de un mecanismo de rendimiento. El rango de deformacin se define por (a) relacin de la tensin de cizallamiento a la resistencia del concreto, (b) relacin de refuerzo a la traccin, (c) proporcin de tensin axial a la resistencia del hormign, y (d) lapso de cizallamiento para relacin de profundidad. Factores caractersticos estructurales de edificios de hormign armado varan de 0,30 para las estructuras dctiles a 0,55 para las estructuras no dctiles.El factor de configuracin estructural Fes considera la distribucin de la rigidez a lo largo de la altura de la estructura y tambin la excentricidad del centro de masa con respecto al centro de rigidez en un piso. El factor de configuracin estructural se calcula como el producto de factores Fs y Fe que representan la irregularidad de la distribucin de la rigidez en la altura y la excentricidad en planta, respectivamente, como se indica a continuacin:7.3 Mtodo de capacidad del espectro

El nuevo procedimiento de diseo estructural se introdujo en la Norma de Ley de Construccin de ttulo ejecutivo existente en 2000 para la evaluacin y verificacin del rendimiento (respuesta) en un determinado conjunto de estados lmite bajo (a) cargas de gravedad, (b) las cargas de nieve, (c) viento y (d) las fuerzas del terremoto. Adems, las especificaciones estructurales fueron prescritas para el mtodo de clculo estructural, el control de calidad de construccin y materiales, la durabilidad de los edificios, y la actuacin de los elementos no estructurales.14S. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 2004

(1) Estado lmite de diseo

El rendimiento de un edificio se examina en los dos estados lmite bajo dos niveles de movimientos ssmicos de diseo; es decir, (a) estado lmite de la vida con la seguridad del estado lmite de dao a la iniciacin.Las propiedades deben ser protegidos bajo la carga de gravedad normal y en eventos que pueden ocurrir ms de una vez en la vida til del edificio; es decir, el dao se debe evitar en marcos estructurales, miembros, materiales de acabado interior y exterior en eventos con periodos de retorno de 30 a 50 aos. Se alcanza el estado lmite de dao a la iniciacin cuando se alcanza la tensin admisible de los materiales en cualquier miembro o cuando la deriva de piso llega a 0,5 por ciento de la altura de piso en cualquier historia. El perodo elstica inicial se utiliza para una estructura. Las tensiones admisibles de hormign y el refuerzo de dos tercios nominal resistencia a la compresin y producen estrs, respectivamente.Para la proteccin de la vida humana, no hay historia del edificio se derrumbase, incluso bajo condiciones de carga extraordinarios, como un evento con un perodo de retorno de varios cientos de aos. Se alcanza el estado lmite de seguridad de la vida cuando la estructura no puede sostener las cargas de gravedad del diseo en una historia bajo deformacin horizontal adicional; es decir, cuando un miembro estructural ha alcanzado su mxima capacidad de deformacin. La deformacin mxima de un miembro debe ser calculado como la suma de flexin y cortante deformaciones del miembro y la deformacin resultante de la deformacin en la conexin con los elementos adyacentes.

Fig. 4 Diseo espectro de respuesta de aceleracin terremoto sobre roca expuesta ingeniera para el estado lmite de seguridad humana.

de movimiento de tierra por la geologa superficial es evaluada usando los datos geolgicos en el sitio y un modelo de cizalla-resorte multi masivo lineal equivalente. Los factores de reduccin del mdulo de corte y los factores de amortiguacin se especifican para suelos cohesivos y arena en los distintos niveles de tensin de cizalla.

(3)Especto de demanda

El espectro de diseo se transforma en "Espectro de demanda" por el trazado de un diagrama con aceleracin espectral diseo Sa (T, h) en el eje vertical y el desplazamiento espectral Sd (T, h) en el eje horizontal (Fig. 5). Cuando un amortiguamiento viscoso de un sistema lineal es pequea, el desplazamiento espectral de respuesta es aproximada por la siguiente expresin:

(2) Fuerzas ssmicas de diseoLa respuesta ssmica de diseo Sa (T) de la superficie libre movimiento del suelo en un factor de amortiguacin 5% se representa como sigue;

Espectro de demanda de un coeficiente de amortiguamiento heq equivalente puede obtenerse mediante la reduccin de las ordenadas de aceleracin y desplazamiento espectrales en 0,05 factor de amortiguamiento por el siguiente factor Fh;donde Z: factor de zona ssmica, Gs (T): factor de amplificacin por la geologa de superficie, So (T): respuesta espectral ordenada aceleracin del movimiento del suelo en roca ingeniera expuesto, y T: periodo de un edificio expresado en segundos en el estado daado.El factor de zona ssmica Z evala la diferencia relativa en las intensidades previstas de movimiento de tierra. Dos niveles de movimiento del suelo se definen; es decir, (a) terremoto grande: el movimiento ms grande en 500 aos, y (b) terremoto Intermedio: 10a movimiento ms grande en 500 aos. El espectro de respuesta de aceleracin se especifica en el lecho de roca de ingeniera expuesto.El espectro de diseo So (T) en el lecho de roca de ingeniera expuesto viene dado por la figura. 4 para el estado lmite de seguridad de la vida: El espectro de diseo para el estado lmite de dao a la iniciacin debe ser reducido a una quinta parte del espectro para el estado lmite de seguridad humana.El movimiento ssmico de un terremoto se ve afectado significativamente por la geologa de superficie. La amplificacin no lineal

Fig. 5 La formulacin de la demanda de espectro de movimiento sismo de diseo.

S. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 200415

Fig. 07 Coeficiente de amortiguamiento viscoso equivalente para la disipacin de energa de histresisdonde W: la energa de histresis disipada por un sistema no lineal durante un ciclo de oscilacin, y W: energa de deformacin elstica almacenada por un sistema linealmente elstico en la deformacin mxima (Fig. 7). Para el estado lmite de dao de iniciacin, un coeficiente de amortiguamiento constante de 0,05 se prescribe porque el estado de una estructura sigue siendo linealmente elstico en esta etapa. El coeficiente de amortiguamiento equivalente debe reducirse eficazmente para correlacionar la respuesta mxima de un sistema lineal equivalente y un sistema no lineal bajo excitacin terremoto azar.

(5) Coeficiente de amortiguamiento equivalenteUna relacin de amortiguamiento viscoso heq equivalente a un estado de dao se define igualando la energa disipada por histresis de un sistema no lineal y la energa disipada por un amortiguador viscoso de un sistema linealmente elstica bajo la vibracin resonante de estado estacionario: Fig. 6. espectro de capacidades mediante la aceleracin espectral Sa (T) y el desplazamiento Sd

(T)Una estructura se supone para responder elsticamente al movimiento del suelo usando la rigidez secante y factor de amortiguamiento equivalente definido en el desplazamiento mximo cortante en la base y el techo. Para cada punto en el desplazamiento relacin base de cizallamiento-techo de una estructura bajo montonamente crecientes fuerzas horizontales, la aceleracin y desplazamiento correspondiente ordenadas espectrales Sa (T1, h1) y Sd (T1, h1) se pueden representar como se muestra en la Fig. 6. La relacin se llama el "espectro de la capacidad" de la estructura.donde {} 1: primer modo de forma vectorial, [m]: piso agrupado matriz de masa (matriz diagonal), y {1}: vector con elementos de la unidad. La aceleracin espectral Sa (T1, h1) y el desplazamiento Sd (T1, h1) requerido para desarrollar cizallamiento base mxima Vb y el desplazamiento del techo Dr de una estructura se puede definir como sigue:donde M1: masa modal efectiva, y 1: factor de participacin primer modo.Una estructura de edificio de varios pisos se reduce a un sistema equivalente de un solo grado de libertad (SDF) con los resultados de un anlisis esttico no lineal bajo cargas de gravedad de amplitud constante y creciente monotnicamente fuerzas horizontales (a menudo llamado un "anlisis paso a paso") . La forma desviada del anlisis paso a paso se supone que representa la forma de primer modo de oscilacin.Si una estructura responde en el primer modo al movimiento del suelo que tiene aceleracin espectral Sa (T1, h1) y el desplazamiento S d (T1, h1) en el periodo de primer modo de T1 y el factor de amortiguamiento h1. Para el vector forma del modo normalizado para el desplazamiento de nivel de techo, el desplazamiento mximo techo Dr1max y la VB1max cortante en la base de primer modo mximo se calculan como sigue:

(4) Espectro de capacidadEl factor de amortiguacin vara en funcin de la cantidad de dao en los miembros constitutivos de una estructura.

16S. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 2004

S A (T )Demand Spectrum at

Life Safety

Life Safety

DamageCapacity Spectrum

Initiation

Demand Spectrum at

Damage InitiationS D (T )

Fig. 8 Demand spectra and capacity spectrum at dam-age initiation and life safety limit states.

(6) Criterio de desempeo

El rendimiento de una estructura bajo un movimiento ssmico de diseo dado se examin comparando el espectro de la capacidad de la estructura y los espectros de la demanda de movimientos ssmicos de diseo evaluado para factores de amortiguacin equivalentes a los dos estados lmite. Aceleracin espectral de una estructura en un estado lmite debe ser mayor que la aceleracin correspondiente del espectro de demanda utilizando el coeficiente de amortiguamiento equivalente.8. Lecciones aprendidas de los terremotos

La ingeniera ssmica no es una ciencia pura, pero se ha desarrollado a travs de la observacin de la insuficiencia de las estructuras durante sismos. El nico objetivo de la ingeniera ssmica ha sido la de no repetir los mismos errores en el caso de futuros terremotos.

Esta seccin revisa la observacin de los daos de la construccin hecha por el hombre, con nfasis en el dao a los edificios de hormign armado. Esos defectos encontrados en las construcciones existentes deben ser identificados mediante la evaluacin de la vulnerabilidad y reequipar para la seguridad en caso de terremotos futuros.

8.1 Daos estructurales asociados a fallas del sistemaLos patrones de fallas similares de los edificios se han observado en varias ocasiones en la investigacin de los daos del terremoto pasado. Los requisitos de diseo se han modificado o agregado para la proteccin de nueva construccin. Sin embargo, las estructuras ms antiguas, diseadas y construidas usando tecnologa obsoleta, son susceptibles a los mismos patrones de daos durante los terremotos futuros.

(1) Estructuras pesadas

Las fuerzas de inercia en direcciones horizontal y vertical se desarrollan con la vibracin de una estructura. Las fuerzas de inercia verticales son desarrolladas por la vibracin vertical de una estructura causada por el movimiento vertical del suelo y tambin

por la vibracin de las losas de piso. La parte dominante de dao estructural es causado por las fuerzas de inercia horizontales asociadas con la vibracin lateral de la estructura. La amplitud de las fuerzas de inercia es proporcional a la masa de una parte estructural de la vibracin y la aceleracin de respuesta desarrollado en el punto. Las estructuras pesadas, tales como casas de adobe y construccin de concreto reforzado, atraen a las fuerzas de inercia ms grandes durante un terremoto. La resistencia mnima debe ser proporcionado para resistir las fuerzas de inercia horizontales y verticales correspondientes al peso de una estructura.

(2) Perido de vibracin

La aceleracin es un ndice importante en la ingeniera. Aunque la seal de aceleracin de un movimiento ssmico del suelo parece ser aleatorio, la seal contiene perodos dominantes especiales de vibracin, que representan las caractersticas de la geologa de superficie en el sitio de construccin. La amplitud de la aceleracin del movimiento del suelo es generalmente grande en un rango de perodo de menos de 0,5 a 1,0 s, y que decae con la duracin de los perodos. Por lo tanto, la respuesta de aceleracin, que corresponde a las fuerzas de inercia, es generalmente grande para cortas estructuras de poca. Para una duracin determinada de un movimiento ssmico, el corto perodo de la estructura se somete a ms ciclos de oscilacin; es decir, el corto perodo de estructura es generalmente ms susceptible a los daos a menos que se proporciona la resistencia ms grande.

(3) Capacidad de Resistencia y deformacin

Una estructura no siempre fallan inmediatamente cuando la accin alcanza la fuerza (capacidad mxima resistencia) de una estructura. Una estructura colapsa cuando se alcanza la capacidad de deformacin en los miembros sustentador de carga verticales, tales como columnas y paredes. La ubicacin del dao puede ser controlado mediante la seleccin de regiones dbiles de una estructura en la planificacin de diseo. Una gran capacidad de deformacin despus de alcanzar la fuerza, conocida comnmente como la ductilidad, puede ser incorporado en los miembros estructurales dbiles de modo que el colapso se puede retrasar incluso despus de que se desarroll dao estructural significativo.Los modos frgiles de fracaso se debe impedir que en los miembros de carga llevando verticales. Si los modos de fracaso frgiles no se pueden corregir en la construccin, a continuacin, una mayor resistencia debe ser proporcionada y tambin la masa de la construccin debe ser reducida.

Es probable que sea ms pequea en virtud de terremotos menores frecuente que la de un edificio con baja resistencia, independientemente de la capacidad de deformacin El dao estructural de un edificio con alta resistencia lateral (rigidez y resistencia). Por lo tanto, una cierta resistencia mnima es necesaria para la operacin continua de edificios despus de los terremotos frecuentes.(4) Colapso progresivo

Cuando un miembro vertical, tal como una columna o una pared estructural, falla en un modo frgil, la fuerza cortante llevado por el miembro debe ser resistido por los otros miembros verticales de la misma historia. La fuerza cortante adicional a menudo desencadenaS. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 200417

rotura frgil de los otros miembros porque los miembros estructurales estn normalmente diseados bajo la misma especificacin; es decir, si un miembro no de una manera frgil, los otros miembros puede fallar en un modo similar. El colapso de un edificio en una historia se produce por rotura frgil progresiva de elementos verticales.

El fracaso de los miembros vertical no simplemente resulta en la reduccin de la resistencia lateral, pero tambin resulta en prdida de capacidad de carga vertical. La carga de gravedad soportada por el miembro no debe ser transferido a los miembros verticales adyacentes. El fracaso de la transferencia de carga de gravedad provoca el colapso parcial alrededor del elemento vertical que falla.(5) Concentracin de daos

La concentracin de la deformacin estructural y los daos asociados a las localidades limitadas debe ser evitado si la capacidad de deformacin en ubicaciones daos esperados es limitado, especialmente en edificios de concreto armado. El colapso de una construccin normalmente es causada por el fracaso de los miembros de carga llevando verticales de una historia. Con el fin de proteger a los miembros verticales en una construccin de varios pisos, que deben contar con una mayor resistencia que la conexin de elementos horizontales para que el dao debe ser dirigida a los miembros horizontales.(6) Irregularidades verticales

Cuando la rigidez y la resistencia asociadas se reducen bruscamente en una historia a lo largo de la altura, las deformaciones inducidas por el terremoto tienden a concentrarse en la historia flexible y / o dbil. La concentracin de los daos en una historia conduce a grandes deformaciones en elementos verticales. La deformacin excesiva en elementos verticales a menudo conduce al fracaso de estos miembros y el colapso de la historia.Soft /dbiles primeras historias son especialmente comunes en edificios de varios pisos residenciales en reas urbanas, donde la primera historia a menudo se utiliza para espacios abiertos, instalaciones comerciales o garajes. Por ejemplo, las paredes estructurales que separan unidades residenciales en los niveles anteriormente pueden ser descontinuados en la primera historia para satisfacer los requisitos de uso flexible. Las columnas del primer piso durante un fuerte terremoto sacude debern resistir una cortante en la base grande, inevitablemente conduce a la deriva gran historia concentrada en esa historia.

(7) Irregularidades horizontales

Si, por ejemplo, los muros estructurales se colocan en un lado de un edificio mientras que el otro lado tiene marcos abiertos, la excentricidad entre los centros de masa y la resistencia provoca la vibracin torsional durante un terremoto. Dao ms grande se desarrolla en los miembros de distancia del centro de la resistencia. La pared estructural es eficaz reduciendo la deformacin lateral y resistir grandes fuerzas horizontales, sobre todo cuando se distribuyen en planta.(8) Contribucin de los elementos no estructurales

Los elementos no estructurales, tales como albailera o de relleno de concreto paredes y escaleras, normalmente se tomarn en cuenta para

anlisis estructural a pesar de que pueden contribuir significativamente a la rigidez del sistema de armazn. La existencia de estos elementos no estructurales de alta rigidez puede causar distribuciones irregulares de rigidez en el plan oa lo largo de la altura.

Los elementos no estructurales se descuidan comnmente en modelado y anlisis en los clculos de diseo, pero se colocan con el propsito de la funcin de la construccin, por ejemplo, las paredes de particin. Cuando los elementos no estructurales rgidas y fuertes se ponen en contacto con los elementos estructurales, la interaccin puede lleva a los daos en elementos no estructurales y estructurales. Un ejemplo tpico es una columna cautivo, donde la longitud deformable se acorta por enjutas unidos directamente a la columna.

(9) Pilar de edificios adyacentes

El golpeteo de edificios adyacentes provoca daos estructurales. La distancia adecuada debe mantenerse entre los edificios adyacentes. En el caso de una serie de edificios construidos de lado a lado en algunas localidades, los edificios de borde son empujados hacia fuera y a menudo sufren daos severos mientras que los edificios interiores estn protegidos de la deformacin lateral excesiva.(10) El deterioro con la edad

El deterioro de los materiales estructurales debido al envejecimiento y las condiciones ambientales agresivas reduce el potencial de rendimiento ssmica de un edificio. Los daos del terremoto anterior, a menos que lo reparan adecuadamente y fortalecerse, tiene el mismo efecto. Es importante ya sea para mantener la estructura a intervalos regulares o siga las especificaciones de construccin rgida para una mayor durabilidad de la estructura.

(11) Fundacin

El fracaso de las fundaciones es causada por: (a) de licuefaccin y de prdida de capacidad de carga o tensin, (b) los deslizamientos de tierra,(c) ruptura de la falla, (d) la compactacin de los suelos, y (e) el asentamiento diferencial. Normalmente es difcil disear y construir una base segura para resistir el movimiento de tierra inmediatamente encima de la ruptura de la falla. Aunque los fallos de cimentacin normalmente no suponen una amenaza la vida, el costo de la investigacin y el trabajo de reparacin de daos es extremadamente alta. Por lo tanto, es aconsejable para reducir la posibilidad de fallo de fundacin.

(12) Los elementos no estructurales

El dao de los elementos no estructurales o arquitectnicos, tales como tabiques, ventanas, puertas e instalaciones mecnicas, interrumpe el uso de un edificio. El coste de los trabajos de reparacin en un edificio a menudo se rige por la sustitucin de los elementos no estructurales daados, en lugar de los trabajos de reparacin en los elementos estructurales. El dao de los elementos no estructurales puede crear un peligro de cada para las personas en, o escapar de la construccin; Adems, los elementos cados pueden bloquear las rutas de evacuacin en un edificio gravemente daado.18S. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 2004

8.2 Daos en los elementos estructurales

Tipos de fallo de los miembros pueden ser diferentes para las columnas, vigas, muros y juntas viga-columna. Es importante tener en cuenta la consecuencia del fracaso elemento en el rendimiento estructural; por ejemplo, el fracaso de elementos verticales a menudo conduce al colapso de una construccin. Los modos de falla en la flexin y al corte de un fracaso miembro y bonos a lo largo de la armadura longitudinal se revisan.

(1) Fallo por compresin a la flexin de las columnas

Un elemento de concreto armado somete a una fuerza axial y momento de flexin normalmente falla en la compresin del concreto despus de la fluencia del refuerzo longitudinal; este modo de fallo normalmente se conoce como insuficiencia compresin flexin. La capacidad de deformacin de una columna est influenciada por el nivel de la fuerza axial en la columna y la cantidad de refuerzo lateral previsto en la zona de la deformacin plstica. El nivel de la fuerza axial est limitado en diseo a un nivel relativamente bajo con la condicin de gravedad. Durante un terremoto, sin embargo, las columnas exteriores, especialmente las esquinas, son sometidas a diversas fuerzas axiales debido al momento de vuelco de una estructura; el nivel de fuerza axial en estas columnas puede llegar a ser extremadamente alta en la compresin, lo que lleva al fracaso de compresin flexin. A menudo es difcil distinguir fallo por compresin de cizallamiento y el fracaso de compresin a la flexin, ya que ambos fallos se lleva a cabo cerca de los extremos de las columnas e implica la trituracin de concreto. El refuerzo de confinamiento lateral puede retrasar el fracaso de aplastamiento del hormign bajo altas tensiones de compresin.(2) Falla de corte de columnas

El modo ms frgil de fracaso es miembro de cizallamiento. La fuerza de corte hace que el esfuerzo de traccin en el hormign en la direccin diagonal al eje miembro. Despus de las grietas de concreto bajo el esfuerzo de traccin, la tensin debe ser transferida al refuerzo lateral. La falla de corte frgil se produce en el modo de tensin diagonal cuando no se proporciona la cantidad mnima de refuerzo lateral (tamao, espaciado y la fuerza de refuerzo de corte) en el miembro.Cuando se proporciona la cantidad mnima de refuerzo lateral en un elemento, la falla de corte se desarrolla en forma de falta de compresin diagonal de concreto despus de la fluencia del refuerzo lateral. Este modo de fallo no es tan frgil como el fallo de la tensin diagonal, pero la capacidad de deformacin es limitada. Si se proporciona una cantidad excesiva de refuerzo lateral, insuficiencia de compresin diagonal del concreto se lleva a cabo antes de la obtencin de refuerzo lateral. Por lo tanto, existe un lmite superior en la cantidad de refuerzo lateral eficaz para la resistencia al cizallamiento. Tras el fracaso a la compresin del concreto, la carga vertical la capacidad de carga de la columna se pierde, lo que lleva al colapso en la historia.Debido a que el refuerzo lateral resiste la fuerza de traccin bajo cizallamiento, los extremos de refuerzo lateral rectilneo deben ser anclados en el hormign ncleo con curva de 135 grados, o que deben ser soldadas entre s. Cuando se dobla una barra de refuerzo, la deformacin plstica permanente toma

colocar en la curva y la regin se vuelve menos dctil. El acero de refuerzo capaz de desarrollar alta tenacidad y ductilidad antes de la fractura debe ser utilizado para el refuerzo lateral.

(3) Falla de corte de la construccin de placa plana

Un piso de placa plana sin capiteles de columnas es popular en algunas regiones, ya que no tiene vigas debajo de un nivel de la losa. La parte crtica del sistema de losa plana es la transferencia de corte vertical entre la losa y una columna. La falla de corte en la conexin conduce a "la cada de " de la construccin, sin dejar ningn espacio entre los pisos adyacentes despus del colapso. Se observ falta grave, en el 1985 la ciudad de Mxico la tierra-terremoto.

(4) Fracaso la divisin de Bonos

Las tensiones de adherencia que actan en barras corrugadas causan tensin anillo para el concreto circundante. Pueden existir altas tensiones de adherencia a flexin en elementos con momento empinada gradientes a lo largo de su longitud. Si el refuerzo longitudinal de una viga o columna no est soportado por estribos o lazos estrechamente espaciados, fisuras radiales pueden desarrollar a lo largo de la armadura longitudinal, sobre todo cuando la resistencia del concreto es baja, cuando se utilizan barras longitudinales de gran dimetro con alta resistencia, o cuando el recubrimiento de concreto sobre las barras corrugadas es delgada. Estas fisuras radiales resultan en la prdida de tensin de adherencia, lo que limita la flexin y / o resistencia al corte en una pequea deformacin.

(5) Fracaso del empalme de refuerzo longitudinal

El refuerzo longitudinal se empalma en varias maneras, incluyendo empalmes de vuelta, los empalmes mecnicos y empalmes soldados. Los empalmes deben estar situados en una regin donde la tensin de traccin es baja. Los empalmes de las construcciones ms antiguos se encuentran en las regiones de mayores esfuerzos de traccin ya las implicaciones para el rendimiento terremoto fueron entendidos inadecuadamente. Fracaso del empalme reduce la resistencia a la flexin del miembro a menudo antes de ceder.

(6) Falta de anclaje

La fuerza en el refuerzo longitudinal en vigas y columnas debe ser anclada dentro de una conexin viga-columna o fundacin. Las conexiones de la construccin de edificios ms viejos pueden ser sin armadura transversal conjunta, en cuyo caso el refuerzo de la columna y la viga est anclado en el hormign esencialmente llano. Si la la armadura longitudinal viga no est anclado plenamente en una junta viga-columna, la barra puede sacar de la articulacin; por ejemplo, el refuerzo inferior de la viga en el diseo no ssmico, se incrusta una corta distancia en la articulacin de la viga-columna.

(7) Falla conjunta viga-columna

Cuando una trama momento resistente est diseado para el comportamiento fuerte columna dbil de la viga, la articulacin de la viga-columna puede ser en gran medida subray despus de la viga de rendimiento y agrietamiento diagonal puede estar formado en la conexin.S. Otani / Journal of Advanced Concrete Technology Vol. 2, No. 1, 3-24, 200419

Las anchas grietas de flexin se pueden desarrollar en el extremo de la viga, en parte atribuible a la tira de refuerzo de la viga dentro de la conexin. Tal agrietamiento de cizallamiento puede reducir la rigidez de un edificio. Si no se observa en las juntas viga-columna con columnas estrechas y tambin en las juntas viga-columna sin refuerzo lateral.

(8) La falta de pilotes

La fuerza de inercia que acta en una construccin debe ser resistida por la estructura de base. Momentos de alta flexin combinadas con fuerzas axiales que actan en la parte superior de una pila pueden causar aplastamiento del concreto. Tales daos en la estructura de base es difcil identificar despus de un terremoto, a menos que se detecta aparente inclinacin de un edificio como un resultado de la deformacin cimientos permanentes.

8.3 La calidad de mano de obra y materiales

El rendimiento de una construccin se ve afectado por la calidad del trabajo durante la construccin. Por ejemplo, la resistencia del material especificado en los documentos de diseo no puede desarrollarse durante la construccin. La cantidad de refuerzo no se coloca como se especifica en el diseo. El final de refuerzo lateral no se dobla por 135 grados, como especifica el cdigo de construccin. El recubrimiento de concreto de refuerzo no es suficiente y la barra de refuerzo est oxidado con grietas en el concreto superficie. Educacin de trabajadores de la construccin y la inspeccin de las obras que sean necesarias para mantener la calidad de mano de obra. La calidad de los materiales tambin se deteriora con la edad. El mantenimiento