ductibilidad limitada

8/13/2019 ductibilidad limitada

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LOS EDIFICIOS DE DUCTILIDAD LIMITADA

Construcferia, PUCP, Lima, Peru 18 de Mayo 2007

Prof. Richard E. Klingner, Universidad de Texas en Austin

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Los Edificios de Ductilidad LimitadaLos Edificios de Ductilidad Limitada

ProfProf. Richard E . Kl ingner. Richard E . Kl ingner

Universidad de Texas en AustinUniversidad de Texas en [email protected]@mail.utexas.edu

ergusonStructural ngineeringLaboratory - The University of Texas at Austin

ConstrucferiaConstrucferiaPontificia Universidad CatPontificia Universidad Catlica del Perlica del PerLima , PERLima , PER18 de Mayo 200718 de Mayo 2007

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ResumenResumen

CuCules son losles son los edificios de ductilidadedificios de ductilidadlimitada?limitada?

CCmo debemos juzgar la bondad demo debemos juzgar la bondad desistemas innovadores , tales como lossistemas innovadores , tales como losedificios de ductil idad lim itada ?edificios de ductili dad limi tada ?

CuCules son los puntos de interles son los puntos de inters especials especialpara los edificios de ductilidad l imitada ?para los edificios de ductilidad limitada ?

CCmo se puede hacerle frente a estosmo se puede hacerle frente a estospuntos mediante investi gaciones enfocadas ?puntos mediante investigaciones enfocadas ?

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Los edificios de ductilidad limitadaLos edificios de ductilidad limitada

muros continuos demuros continuos deconcreto armadoconcreto armado

alta densidad de murosalta densidad de muros

muros delgados ( 10muros delgados ( 10 cmcm ) ,) ,con una sola capa decon una sola capa derefuerzorefuerzo

ventajas potencialesventajas potencialesincluyen economincluyen economa ya y

rapidez de construccirapidez de construcci

nn

se cuestiona su seguridadse cuestiona su seguridad4

Debemos juzgar todo sistemaDebemos juzgar todo sistema

estructural por un criterioestructural por un criterio

consistenteconsistente

Por ejemploPor ejemplo ---- cada sistema debe tener unacada sistema debe tener unaprobabilidad de colapso de mprobabilidad de colapso de ms o menoss o menosel 10 % frente al s ismo deel 10 % frente al s ismo de Dios mDios moo( crit erio EEUU )( crit erio EEUU )

DemandaCapacidad

Demandas y Capacidades

Probabilidad

Probabilidad delProbabilidad delcolapso = 10%colapso = 10%

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Este criterio puede aplicarseEste criterio puede aplicarse

mediante 5 pasosmediante 5 pasos

definir el sismo dedefinir el sismo de Dios mDios moo

identificar las estructuras arquetidentificar las estructuras arquetpicaspicas

ensayar los elementos y ensamblajesensayar los elementos y ensamblajesesencialesesenciales

disedisear las estructuras arquetar las estructuras arquetpicas usandopicas usandodiferentes valores de R , y evaluar susdiferentes valo res de R , y evaluar susrespuestasrespuestas

proponer un valor de R , incluyendo laproponer un valor de R , incluyendo lasobresobre -- resistencia y varias incertidumbresresistencia y varias incertidumbres

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Definimos el sismo deDefinimos el sismo de Dios mDios moo

seleccionamosseleccionamosel periodo deel periodo deretorno y elretorno y elespectro elespectro elsticostico

correspondiente .correspondiente .En los EEUU ,En los EEUU ,es de 2,500es de 2,500aaosos

compilamos uncompilamos unbanco debanco deregistros ,registros ,apropiadamenteapropiadamentenormalizadosnormalizados

0

200

400

600

800

1000

1200

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Period ( sec )

Sa(cm/

s/s)


2/6


3/6

3




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DiseDisear las estructuras arquetar las estructuras arquetpicaspicas

usando diferentes valores de R , yusando diferentes valores de R , y

evaluar sus respuestas . . .evaluar sus respuestas . . .

desarrollar modelos analdesarrollar modelos analticos no linealesticos no linealescapaces de reproducir el comportamientocapaces de reproducir el comportamientoobservado en laboratorioobservado en laboratorio

disedisear estructuras arquetar estructuras arquet picas usandopicas usandodiferentes valores de R , sujetar losdiferentes valo res de R , sujetar losmodelos analmodelos anal ticos a los registros deticos a los registros de DiosDiosmmoo , y evaluar su probabilidad del, y evaluar su probabilidad delcolapsocolapso

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. . . Desarrollar modelos anal. . . Desarrol lar modelos analticosticos

elemento realelemento real

nudonudo

resorte cortante noresorte cortante nolineallineal

resorte flector noresorte flector nolineallineal

elemento idealizadoelemento idealizado

eslabeslabnnrrgidogido

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. . . Desarrol lar modelos anal. . . Desarrol lar modelos analticosticos

cargamento ycargamento ydescargamentodescargamento

degradacidegradaci n den deresistencia y rigidezresistencia y rigidez

estrangulamientoestrangulamiento

MMcrcr

MMyy

MM

MMyy

flexiflexinn ::

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. . . Desarrollar modelos anal. . . Desarrol lar modelos analticosticos

carga y descargacarga y descarga

degradacidegradacin den deresistencia y rigidezresistencia y rigidez

estrangulamientoestrangulamientoVVCC

VVnn

VV

VVyy

corte :corte :

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. . . Dise. . . Disear estructuras con diferentesar estructuras con diferentes

valores de tanteo de Rvalores de tanteo de R

cubrir todo elcubrir todo elpapass

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. . . Ver las respuestas anal. . . Ver las respuestas analticasticas

Entre mayor sea R , mayor serEntre mayor sea R , mayor ser lalademanda de deformacidemanda de deformacin ineln inelsticastica

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4

R d

Displacementductility

c a r b - 1

c a r b - 2

c a r b - 3

c a r b - 4

c a r b - 5

c a r b - 6

c a r b - 7

c a r b - 8

c a r b - 9

c a r b - 1 0

demanda de ductilidad alcanza a capacidad de ductilidaddemanda de ductilidad alcanza a capacidad de ductilidad


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4




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. . . Fijar un valor inic ial de R. . . Fijar un valor inic ial de R

El valor de R que resulta un banco deEl valor de R que resulta un banco deestructuras con el 10% de probabilidadestructuras con el 10% de probabilidad

de colapso frente al sismo dede colapso frente al sismo de Dios mDios mooes el valor inicial adecuadoes el valor inicial adecuado

RR

11 22 33 44

0.0010.001

0.010.01

0.10.1% Colapsados% Colapsados

Usar R = 3Usar R = 3

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Proponer un valor de R ,Proponer un valor de R ,

incluyendo la sobreincluyendo la sobre -- resistencia yresistencia y

varios incertidumbres . . .varios incertidumbres . . .

la sobrela sobre -- resistencia provieneresistencia provienede los materiales , de l asde los materiales , de l asecuaciones de diseecuaciones de diseo , delo , delendurecimiento por trabajo , yendurecimiento por trabajo , yde los factoresde los factores

las incertidumbres vienen delas incertidumbres vienen delos registros , de los ensayos ,los registros , de los ensayos ,de la modelacide la modelacin , de lan , de laconstrucciconstruccin , y del recordn , y del recordhisthistricorico

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. . . Aumentar R por sobre. . . Aumentar R por sobre --

resistenciaresistencia

ff y realy real > f> f y especificadoy especificado

ecuaciones conservadoresecuaciones conservadores

endurecimiento por trabajoendurecimiento por trabajo

factoresfactores

RR inicialinicial = 3= 3

RRmodificadomodificado

= 4.5= 4.5

sobresobre -- resistenciaresistencia 1.51.5

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. . . Bajar R por incertidumbre. . . Bajar R por incertidumbre

registros ?registros ?

ensayos ?ensayos ?

modelacimodelacin ?n ?

construcciconstruccin ?n ?

record histrecord histrico ?rico ?

RR modificadomodificado = 4.5= 4.5

incertidumbreincertidumbre 0.50.5

RR finalfinal = 2.0= 2.0

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Los puntos de interLos puntos de inters especial paras especial para

los edificios de ductilidad limitadalos edificios de ductilidad limitada

la poca capacidad probable de deformacila poca capacidad probable de deformaci nninelinelstica de lasstica de las rrtulas de flexitulas de flexinn

la poca capacidad probable de deformacila poca capacidad probable de deformaci nninelinelsticastica de las zonas inelde las zonas inelsticas cortantessticas cortantes

la calidad constructivala calidad constructiva

la demanda desconocida de deformacila demanda desconocida de deformacinninelinelsticastica frente a sismos fuertesfrente a sismos fuertes

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. . . la poca capacidad probable de. . . la poca capacidad probable de

deformacideformacin ineln inelstica de lasstica de las rrtulastulas

de flexide flexinn

Mecanismo tipoMecanismo tipomuros acopladosmuros acoplados

rrtulas detulas deflexiflexinn

Demanda deDemanda dedeformacideformacin ineln inelsticastica


5/6

5




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deformacideformacin ineln inelstica de lasstica de las

rrtulas de flexitulas de flexinn

deformacideformacin ineln inelsticastica= curvatura x largo de= curvatura x largo derrtulatula

la curvatura es bajala curvatura es bajaporque el alambreporque el alambretrefilado es frtrefilado es frgi lgi l

el largo es pequeel largo es pequeooporque el alambreporque el alambretiene poco ditiene poco dimetrometro

cucu = 0.003= 0.003ss == yy

26

. . . el alambre trefi lado es fr. . . el alambre trefi lado es frgi lgi l

deformacideformacinnunitariaunitaria

0.050.05 0.10.1 0.150.15 0.20.2

20002000

40004000

60006000

esfuerzo ,esfuerzo , kgkg / cm/ cm22 el alambre trefiladoel alambre trefiladotiene stiene slolo el 20 %el 20 %

de la ductilidad dede la ductilidad dela varilla corrugadala varilla corrugada

alambrealambretrefiladotrefilado

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. . . el refuerzo de poco di. . . el refuerzo de poco dimetrometro

tiene poca longitud efectivatiene poca longitud efectiva

longitudlongitudefectivaefectiva

dk

du

f

udfd

udfA

ef

adherencia

y

ef

adherenciaefy

adherenciaefys

=

=

=

=

l

l

l

l

4

4

2

elel alambrealambre trefiladotrefiladott picopico tienetiene sslolo elel30 % de la30 % de la longitudlongitudefectivaefectiva dede unauna

varillavarilla de #4de #4

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deformacideformacin ineln inelstica de lasstica de las

rrtulas de flexitulas de flexinn deformacideformacin ineln inelstica =stica =

curvatura x largo de rcurvatura x largo de rtulatula

la capacidad dela capacidad dedeformacideformacin ineln inelsticasticaprobable en flexiprobable en flexin den deelementos con malla deelementos con malla dealambre trefilado es salambre trefilado es slo ello el( 20 % x 30 % ) , o el 6 % ,( 20 % x 30 % ) , o el 6 % ,de la de elementos conde la de elementos convarillas deformadasvarillas deformadas

cucu = 0.003= 0.003ss == yy

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deformacideformacin ineln inelsticastica de las zonasde las zonas

inelinelsticas cortantessticas cortantes

zonaszonasinelinelsticassticas

cortantescortantes

Mecanismo tipoMecanismo tipocolumna en lascolumna en lasjamb asjamb as

Demanda deDemanda dedeformacideformacin ineln inelsticastica

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deformacideformacin ineln inelsticastica de las zonasde las zonas

inelinelsticas cortantessticas cortantes

deformacideformacin ineln inelsticasticadepende de abrimientodepende de abrimiento

de fisuras diagonalesde fisuras diagonales capacidad decapacidad de

abrimiento es baja porabrimiento es baja porla fragilidad del acerola fragilidad del aceroy el poco diy el poco dimetrometrodel alambredel alambre

fisuras diagonalesfisuras diagonales

mallamalla


6/6

6




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La calidad constructivaLa calidad constructiva

consolidaciconsolidacin del concreton del concreto

cangrejeras en el concretocangrejeras en el concreto ubicaciubicacin de la cortinan de la cortina nica de refuerzonica de refuerzo

continuidad de refuerzocontinuidad de refuerzo

tolerancias dimensionales de latolerancias dimensionales de laconstrucciconstruccin frente al espesor de losn frente al espesor de loselementoselementos

juntas frjuntas fras entre vaciadas de concretoas entre vaciadas de concreto

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La demanda desconocida deLa demanda desconocida de

deformacideformacin ineln inelstica frente astica frente a

sismos fuertessismos fuertes

densidaddensidadde muros ,de muros ,

%%

11 22 33 44

0.0010.001

0.010.01

0.10.1

demanda dedemanda dedeformacideformacinn

8 pisos8 pisos4 pisos4 pisos

??

efectos de deslizamiento ?efectos de deslizamiento ?

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Podemos hacerle frentePodemos hacerle frente a estosa estos

puntos mediante investigacionespuntos mediante investigaciones

enfocadasenfocadas

identificar las estructuras arquetidentificar las estructuras arquetpicaspicas

ensayar los elementos y ensamblajesensayar los elementos y ensamblajesesencialesesenciales

desarrollar modelos analdesarrollar modelos anal ticos adecuadosticos adecuados

disedisear las estructuras arquetar las estructuras arquet picas usandopicas usandodiferentes valores de R , y evaluar susdiferentes valores de R , y evaluar susrespuestasrespuestas

proponer un valor de R , incluy endo la sobreproponer un valor de R , incluyendo la sobre-- resistencia y varios incertidumbresresistencia y varios incertidumbres

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En conclusiEn conclusinn

se explica un enfoque racional yse explica un enfoque racional yconsistente para proponer factores deconsistente para proponer factores dedisediseo so ssmico y provisiones de disesmico y provisiones de diseoopara sistemas innovadorespara sistemas innovadores

el enfoque consiste en comparar lael enfoque consiste en comparar lacapacidad ( resistencia y deformacicapacidad ( resistencia y d eformacin ) conn ) conla demanda sla demanda ssmica asociada a diferentessmica asociada a diferentesvalores de R , frente al sismo devalores de R , frente al sismo de DiosDiosmmo ,o , limitando la probabilidad de colapsolimitando la probabilidad de colapsoal 10 %al 10 %

debemos aplicar este enfoque a losdebemos aplicar este enfoque a losedificios de ductilidad limitadaedificios de ductilidad limitada

ductibilidad limitada

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