21/05/2020 - Comunidad para la Ingeniería Civil

21/05/2020

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EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO SÍSMICO Y

RESILIENCIA DE EDIFICIOS CON MUROS DE

CONCRETO ARMADO

VLACEV TOLEDO ESPINOZACEO de la Comunidad para la Ingeniería Civil

www.cingcivil.com – [email protected]

I CONGRESO CCIP-ICA

23 de MAYO de 2020

PRESENTACIÓN 2

Evaluación del Desempeño Sísmico y Resiliencia de Edificios con Muros de Concreto Armado

• Ingeniero Civil.

• CEO de la Comunidad para la Ingeniería Civil.

• Con estudios de Doctorado en Ingeniería Sísmica y Dinámica Estructural – Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), y Maestría en Ingeniería del Terreno e Ingeniería Sísmica – Universidad Politécnica de Cataluña (UPC).

• Structural Earthquake Engineering for BuildingsCertificate Program del ASCE.

• Profesor Universitario.

• Consultor Estructural en diversos proyectos de Obras Civiles y en Dirección de Proyectos de la Construcción.

• Experticia técnica en nuevos diseños; evaluación y retrofit sísmico de edificios y puentes existentes; análisis no lineal; aislamiento en la base, amortiguadores y disipadores sísmicos; reforzamiento con sistemas de polímeros reforzados con fibra (FRP); estudio de pérdidas máximas probables (PML Study); gerenciamiento y evaluación del riesgo de desastres naturales; evaluación de la peligrosidad sísmica probabilística (PSHA); y Lean.

Vlacev Toledo EspinozaM.ASCE, M.SEI, M.ACI

[email protected]

PRESENTACIÓN 3


Comunidad para la Ingeniería Civil

Creado en 2008, para brindar servicios de asesoría en las diversas áreas de la Ingeniería Civil, cubriendo la consultoría, supervisión y gerenciamiento de diversos proyectos en el ámbito industrial, minero, inmobiliario, y demás actividades de la

construcción, gerenciamiento en riesgo de desastres.

Capacitación en temas de Ingeniería Estructural, Ingeniería de Puentes, Ingeniería Sísmica Tradicional e Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño (PBEE), Análisis No

Lineal de Estructuras, Métodos Numéricos y Elementos Finitos Aplicados a la Ingeniería Civil.

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PRESENTACIÓN 4


TERREMOTO DE L’AQUILA EN ITALIA EL 6 DE ABRIL DE 2009SISMO DE 6.3 GRADOS EN LA ZONA CENTRAL DE LA PENÍNSULA ITÁLICA

Fuente: Desconocido

PRESENTACIÓN 5


TERREMOTO DE L’AQUILA EN ITALIA EL 6 DE ABRIL DE 2009SISMO DE 6.3 GRADOS EN LA ZONA CENTRAL DE LA PENÍNSULA ITÁLICA

Fuente: Desconocido

COSTOS DE REPARACIÓN (DOLLARS)

TIEMPO DE INACTIVIDAD (DOWNTIME)

NÚMERO DE MUERTOS Y HERIDOS (DEATH)

309 MUERTOS, 1500 HERIDOS y PÉRDIDAS

POR 10 MIL MILLONES DE DÓLARES

PRESENTACIÓN 6


Resumen

En esta conferencia se realiza una inmersión en los conceptos sobre el estado del arte de la Ingeniería Sísmica. Se evalúa un edificio de concreto armado con muros de corte mediante la Ingeniería Sísmica Tradicional mediante el ASCE 7, como diseño preliminar; para luego cubrir conceptos de evaluación sísmica tomando en cuenta el ASCE 41, estándar utilizado por la Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño en su Primera Generación; por último se

evalúan las consecuencias (costo y tiempo de reparación, muertos y heridos), empleando el FEMA P-58 con lineamientos de la Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño en su Segunda Generación y el REDi™ Rating

System para la Ingeniería Sísmica Basada en Resiliencia

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mailto:[email protected]

https://www.cingcivil.com/


21/05/2020

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1. Objetivos.

2. Concepto de Desempeño Estructural Sísmico.

3. Ingeniería Sísmica Tradicional.

4. Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño (PBEE) – Primera

Generación.

5. Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño (PBEE) –

Segunda Generación.

6. Ingeniería Sísmica Basada en Resiliencia.

7. Aplicación del FEMA P-58 a Edificios con Muros de

Concreto Armado.

CONTENIDO 7


CONTENIDO

Objetivos

OBJETIVOS 8


1

OBJETIVOS 9


OBJETIVOS

• Proporcionar una visión general acerca del concepto de Desempeño Estructural Sísmico.

• Comprender los conceptos de la Ingeniería Sísmica Tradicional.

• Descubrir la Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño (PBEE) en su Primera Generación.

• Explorar las posibilidades de la Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño (PBEE) – Segunda Generación.

Concepto de Desempeño Estructural

Sísmico

CONCEPTO DE DESEMPEÑO ESTRUCTURAL SÍSMICO 10


2



DESEMPEÑO ESTRUCTURAL

¿Cómo se evalúa el Desempeño Estructural?

¿Qué es la filosofía de diseño y qué refleja?(Revisión del ASCE 7 y E030)

¿Los indicadores ingenieriles (desplazamientos y distorsiones angulares de piso) permitirán evaluar el

Desempeño Estructural?

RIESGO = AMENAZA X VULNERABILIDAD

DESASTRE = EVENTO X VULNERABILIDAD



CONCEPTOS DE RIESGO Y DESASTRE

Riesgo y Desastre Sísmico: con base en variables de decisión (costo de reparación, tiempo de reparación, fatalidades y heridos, carteles de seguridad)

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Ingeniería Sísmica Tradicional

INGENIERÍA SÍSMICA TRADICIONAL 13


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FUERZAS LATERALES EQUIVALENTES (FHE)

F1

F2

F3

F4M4

M3

M2

M1

K4

K3

K2

K1

DT1

DT2

DT3

DT4

Patrón de Carga

Vbase = Cs x W = F1+F2+F3+F4

Cs: aceleración (Z), factor de importancia (U), forma

espectral (C), tipo de suelo (S), factor de modificación

de respuesta (R)

Vbase = Cs x W



ANÁLISIS MODAL DE RESPUESTA ESPECTRAL

M4

M3

M2

M1

K4

K3

K2

K1

1º Modo de Vibración



Valores y Vectores Propios

Factor de Participación y % Participación de Masa Modal

Transformación Modal

# Modos al 90% de la Masa Efectiva Sísmica

Combinación Modal

Combinación Direccional

Desplazamientos

Fuerzas

Análisis ModalMü + Ku = 0

Análisis de Respuesta Espectral

Sa = Cs x g



DISTORSIÓN ANGULAR DE PISO

La deriva calculada en el centro de masas del piso o en las esquinas

DER2

DERIVA DE PISO = DTPISO – DTPISO INFERIOR

DISTORSIÓN ANGULAR DE PISO (Δe)(Δe) = DERIVA DE PISO / ALTURA DEL PISO

Análisis Estructural con Carga Sísmica

Reducida

Deriva AmplificadaRevisión del Criterio

de Aceptabilidad

Δ =Δe x R x A • Regulares, A = 0.75

• Irregulares, A = 0.85

h1

h2

DT2

DT1

DER1



PROCESO DE DISEÑO

No queda obvio el nivel de desempeño evaluado, sólo queda plasmado de forma cualitativa en la normativa sísmica a utilizar

DISEÑO SÍSMICO TRADICIONALMÉTODOS LINEALES ELÁSTICOS

VERIFICACIÓN DEL CRITERIO DE ACEPTABILIDAD GLOBALBASADO EN LA DISTORSIÓN ANGULAR DE PISO

DISEÑO DEL MATERIAL (BASADO EN RESISTENCIA) DE LOS ELEMENTOS Y

COMPONENTES QUE FORMAN PARTE DE LA ESTRUCTURA



INGENIERÍA TRADICIONAL (CONCLUSIONES)

¿Se cumplió con la filosofía de diseño de la normativa?

¿Cuánto es el costo de reparación, tiempo de inactividad, y número de muertos y heridos para el

Sismo de Diseño?

¿Los desplazamientos y distorsiones angulares de piso son niveles de daño o indicadores de riesgo?

¿Por qué se siguen dañando los edificios construidos por códigos prescriptivos?

¿Qué es la Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño?

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INGENIERÍA TRADICIONAL (DESEMPEÑO ESTRUCTURAL)

Tomado del FEMA P-58

“El proceso típico de diseño de un edificio no es basado endesempeño. En el proceso típico se seleccionan,proporcionan, y se detallan componentes de un edificiosatisfaciendo criterios prescriptivos (Diseño Basado enResistencia por enfoques LRFD o ASD indicados en normascomo las del AISC, ACI, etc.). Muchos de estos criterios fuerondesarrollados con la intención de proporcionar cierto nivel dedesempeño sísmico; sin embargo el desempeño previsto no esobvio, y la capacidad real de los diseños resultantes paraproporcionar el desempeño previsto es raramente entendido oevaluado”.



¿QUÉ ESTÁ MAL EN LOS CÓDIGOS TRADICIONALES?

• Se evalúa sólo un nivel de desempeño.

• Sólo un evento sísmico es aplicado.

• Análisis lineales elásticos.

• Ningún criterio de aceptabilidad local.

• Uso del factor R de naturaleza empírica.

• Diseño Basado en Ductilidad.



DISEÑO SÍSMICO BASADO EN DUCTILIDAD. ATC 3-06 de 1978, ASCE 7 de 1993

La clave de este procedimiento de análisis fue reconocer que para sistemas SDOF elasto-plásticos ideales, los desplazamientos calculados usando modelos elásticos son

aproximadamente iguales a los desplazamientos calculados usando procedimientos no lineales. Esto es referido como el “Conceto de Igual Desplazamiento”.



FACTOR R DE NATURALEZA EMPÍRICA

Curva Pushover

Distorsión Angular de Piso

Primera Fluencia Significativa

LS

Inicio delColapso

Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño

(PBEE) – Primera Generación (ASCE 41)

PBEE – PRIMERA GENERACIÓN 23


4



SURGIMIENTO DE LA PBEE -EVIDENCIAS

- Sismos Northridge (1994, Ms=6.8) y Kobe (1995, Ms=6.9), tuvieron cantidades elevadas de daño, de

pérdidas económicas debido al tiempo de inactividad y de costos de reparación.

- Sismos de L’Aquila (2009, Mw=6.3), Maule (2010, Mw=8.8) y México (2017, Mw=7.1), algunos hospitales

y otros edificios fueron evacuados debido a daños estructurales y no estructurales.

A pesar del desempeño satisfactorio de acuerdo a los códigos disponibles. PEER: Pacific Earthquake Engineering Research.

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TERREMOTO DE NORTHRIDGE EN EEUU EL 17 DE ENERO DE 1994SISMO DE 6.8 GRADOS EN EL VALLE DE SAN FERNANDO EN LOS ÁNGELES

Fuente: Desconocido

72 MUERTOS, 12.000 HERIDOS y PÉRDIDAS

POR 25 MIL MILLONES DE DÓLARES



TERREMOTO DE KOBE EN JAPÓN EL 17 DE ENERO DE 1995SISMO DE 6.9 GRADOS EN LA REGIÓN DE KANTO

Fuente: Desconocido

6434 MUERTOS y PÉRDIDAS POR 200 MIL

MILLONES DE DÓLARES



CONCEPTOS INCORPORADOS EN LA PBEE

• Múltiples niveles de desempeño son verificados.

• Múltiples eventos sísmicos son aplicados.

• Puede utilizarse análisis no lineales.

• Criterios de aceptabilidad locales (estructurales y no estructurales).



NIVELES DE DESEMPEÑO ESTRUCTURAL EN LA PBEE



NIVELES DE DESEMPEÑO ESTRUCTURAL EN LA PBEE

Defectos- Evaluación determinística

(puntos discretos de desempeño).

- Evaluación a nivel del elemento (no atado al desempeño global).

- Resultados específicos a los ingenieros.

Curva Pushover

Distorsión Angular de Piso

Primera Fluencia Significativa

IO

LS

CP

Inicio delColapso



MATRIZ DE OBJETIVOS DE DESEMPEÑO PARA LA PBEE (ASCE 41)

Un Objetivo de Desempeño lo constituye un nivel de desempeño para elementos estructurales (en número) y elementos no estructurales (en letra), y un nivel de peligrosidad

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CRITERIOS DE ACEPTABILIDAD LOCAL PARA EL PUNTO DE DESEMPEÑO

IO: basado en la apariencia del daño, CP: pérdida de capacidad de resistencia (principales) o falla completa (secundarios), LS: 75% de CP

IO LS CP

Componentes Principales

IO LS CP

Componentes Secundarios



PRIMERA GENERACIÓN EN LA PBEE (CONCLUSIONES)

¿Se cumplió con la filosofía de diseño de la normativa?

¿Cuánto es el costo de reparación, tiempo de inactividad, y número de muertos y heridos para el

Sismo de Diseño?

¿Los desplazamientos, distorsiones angulares de piso, y las rotaciones plásticas son niveles de daño o

indicadores de riesgo?

¿Qué son los Métodos Probabilísticos Sísmicos y cómo aplicarlos?



PRIMERA GENERACIÓN DE LA PBEE (DESEMPEÑO ESTRUCTURAL)

Tomado del FEMA P-58

“En los procedimientos de la Primera Generación de la PBEE,el desempeño es expresado en términos de una serie deniveles de desempeño discretos identificados comoOperacional, Ocupación Inmediata, Seguridad de Vida yPrevención del Colapso. Estos niveles de desempeño sonaplicados tanto a los componentes estructurales como noestructurales, y son evaluados en un nivel especificado depeligrosidad sísmica. Se establece un vocabulario y seproporcionan medios para cuantificar y comunicar eldesempeño sísmico a la parte interesada”.

Ingeniería Sísmica Basada en Desempeño

(PBEE) – Segunda Generación (FEMA P-58)

PBEE – SEGUNDA GENERACIÓN 34


5



METODOLOGÍA PEER-PBEE

• Realiza el cálculo del desempeño de una manera rigurosa probabilística incluyendo las incertidumbres.

• Define el desempeño con base en variables de decisión que reflejan el desempeño global del sistema.

• Consiste de cuatro análisis sucesivos: (01) análisis de la peligrosidad o amenaza, (02) análisis estructural, (03)

análisis del daño, (04) análisis de pérdidas.

PEER: Pacific Earthquake Engineering Research.PBEE: Performance Based Earthquake Engineering.



DIAGRAMA DE LA METODOLOGÍA PEER-PBEE

ANÁLISIS DE LA PELIGROSIDAD

ANÁLISIS ESTRUCTURAL

ANÁLISIS DEL DAÑO

ANÁLISIS DE PÉRDIDAS

VARIABLES DE DECISIÓN

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PRIMERA ETAPA: HAZARD ANALYSIS

Medida de Intensidad (IM) Medida de Intensidad (IM)

Modelo de Poisson

𝑃 𝐼𝑀 = 1 − 𝑒−𝜆 𝐼𝑀 𝑡

Incertidumbres: ubicación de fallas potenciales, tasas de recurrencia-magnitudes, nivel de atenuación.

Tomar una consideración completa de las incertidumbres mediante un Análisis Probabilístico de la Peligrosidad Sísmica.

IM: PGA, PGV, Sa(T)

Curva de Peligrosidad PSHA



SEGUNDA ETAPA: STRUCTURAL ANALYSIS

Parámetro de Demanda Ingenieril (EDPj)

Incertidumbres: masa (por ejemplo variación en la carga viva), amortiguamiento (por ejemplo, incertidumbre epistémica en los modelos

de amortiguamiento), características del material (por ejemplo, resistencia y deformación última, módulo de elasticidad)

m=1:# de IMsj=1:# de EDPs

EDPs



SIMULACIÓN DE PARÁMETROS DE DEMANDA S INGENIERILES

Algoritmo de Yang: La matriz de EDPs, X, se asume lognormalconjunta. El logaritmo natural de los EDPs, Y, puede ser caracterizado por un vector medio, MY, conteniendo los logaritmos naturales de cada demanda y una matriz de

covarianzas, ΣYY. Luego se puebla con un muestreo aleatorio cada parámetro de demanda en una distribución con medio de

0 y una matriz de covarianza calculando un vector de demandas simuladas.

Δ6 (%) Δ5 (%) Δ4 (%) Δ3 (%) Δ2 (%) Δ1 (%) a6 (g) a5 (g) a4 (g) a3 (g) a2 (g) a1 (g)

1 1.121 1.105 1.107 0.949 0.742 0.410 3.381 2.284 1.270 1.219 1.139 0.893

2 0.906 0.893 0.935 0.928 0.790 0.425 2.708 1.621 1.167 1.145 1.409 1.193

3 0.710 0.645 0.622 0.598 0.461 0.295 2.873 1.729 0.834 1.247 1.380 0.928

4 0.745 0.736 0.749 0.727 0.581 0.334 2.916 1.851 1.014 1.403 1.391 0.990

5 0.735 0.690 0.720 0.720 0.619 0.343 2.428 1.518 0.938 1.023 1.045 0.788

6 0.834 0.814 0.833 0.771 0.662 0.375 3.022 1.753 1.018 1.173 1.279 0.907

7 0.989 0.978 0.919 0.771 0.738 0.454 3.601 2.221 1.214 1.706 1.774 1.119

8 1.008 0.997 1.033 1.024 0.875 0.468 2.909 1.833 1.319 1.289 1.461 0.978

9 0.788 0.775 0.757 0.710 0.624 0.354 3.653 1.980 0.974 1.586 2.013 1.393

10 1.056 1.044 1.046 0.961 0.745 0.421 3.315 2.219 1.297 1.324 1.347 1.030

11 0.799 0.785 0.776 0.569 0.544 0.356 3.069 1.875 1.015 1.416 1.507 1.216

12 0.775 0.760 0.791 0.766 0.630 0.328 2.027 1.405 1.028 0.879 0.884 0.738

13 0.959 0.947 0.958 0.881 0.739 0.407 2.271 1.687 1.201 1.081 0.888 0.698

14 0.844 0.836 0.862 0.826 0.677 0.349 1.856 1.447 1.086 0.769 0.559 0.525

10000 Distorsiones de Piso simuladas

10000 Aceleraciones

simuladas

Simulación Montecarlo

Parámetros de Demanda Ingenieril Iniciales del Análisis Historia de Respuesta del Edificio con Base

Fija en la Dirección X



TERCERA ETAPA: DAMAGE ANALYSIS

Parámetro de Demanda Ingenieril (EDPj)

Incertidumbres: el nivel de daño de un componente muestra varianza principalmente debido a las diferencias en el patrón e historia de la respuesta estructural.

Medidas del daño (DMs) definidos en términos de niveles de daño que corresponden a medidas de reparación.

DM1 DM2 DM3 DM1 DM2 DM3

EDPj

DM1 (ligero)DM2 (moderado)

DM3 (severo)



CUARTA ETAPA: LOSS ANALYSIS

Variable de decisión (DV) Variable de decisión (DV)

Teorema de Probabilidad

Total

Incertidumbres: la distribución de daño dentro encada grupo dañado resulta en distintos valores de DVs para el mismo DM, fluctuación en el precio de mercado.DVs que se utilizan: fatalidades, pérdidas económicas, tiempo de reparación y

carteles de seguridad.

Curva de Pérdida: 3 Ds (death,

dollars, downtime)

Υ x λ: funciones de pérdidaΥ :# de niveles de DM

λ :#de grupos dañados

La ecuación en el caso de un solo grupo dañado (DG) y sin colapso es:

El reensamblaje a la ecuación de la metodología PEER-PBEE:



COMBINACIÓN DE LOS ANÁLISIS

𝑃 𝐷𝑉𝑛 =

𝑚

𝑖

𝑘

𝑃 Τ𝐷𝑉𝑛 𝐷𝑀𝑘 𝑝 Τ𝐷𝑀𝑘 𝐸𝐷𝑃𝑖 𝑝 Τ𝐸𝐷𝑃𝑖 𝐼𝑀𝑚 𝑝 𝐼𝑀𝑚

Análisis de Pérdidas

Análisis de Daños

Análisis Estructural

Análisis del Peligro

𝜆 𝐷𝑉 =ම𝐺 Τ𝐷𝑉 𝐷𝑀 𝑑𝐺 Τ𝐷𝑀 𝐸𝐷𝑃 𝑑𝐺 Τ𝐸𝐷𝑃 𝐼𝑀 𝑑𝜆 𝐼𝑀

𝝀: frecuencia media anual (MAF), G: probabilidad condicionada

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RESULTADO: COSTOS DE REPARACIÓN

Curva de costo de reparación total y grupos de desempeño que más influyen (resultado obtenido por el programa PACT)

Ingeniería Sísmica Basada en Resiliencia

INGENIERÍA SÍSMICA BASADA EN RESILIENCIA 44


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OBJETIVOS DE RESILIENCIA



HOJA DE RUTA HACIA LA RESILIENCIA

Aplicación del FEMA P-58 a Edificios con

Muros de Concreto Armado

APLICACIÓN DEL FEMA P-58 A EDIFICIOS CON MUROS DE CONCRETO ARMADO 47


7



MODELO PROPUESTO

Edificio de 06 Pisos, altura total de 25 metros desde la base de cimentación.

Sistema estructural dual con pórticos especiales resistentes a la carga sísmica y muros especiales de concreto

armado interiores. No es necesaria la inclusión de los efectos de Interacción Suelo-Estructura.

Superestructura con concreto armado de peso ligero y resistencia característica de 280 kg/cm2. Subestructura

con concreto armado de peso normal y resistencia característica de 210 kg/cm2.

Edificio Hospitalario Esencial

Nivel de Desempeño Mejorado,

Operacional 1-A

Ubicado en Zona de Alta Peligrosidad

Sísmica

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ANÁLISIS LINEAL ELÁSTICO – DISEÑO PRELIMINAR

Opción con Base Convencional y Sistema Resistente a las Fuerzas Lateral formada por

Muros Estructurales

DISEÑO LINEAL ELÁSTICO (FLE y Modal de Respuesta Espectral)

R = 7 (sistema dual), (ASCE 7 Tabla 12.2-1)Factor de Importancia = 1.5 (ASCE 7 Tabla 12.2-1)

Cd = 5.5 (ASCE 7 Tabla 12.2-1)

T en X = 0.66 s (Análisis Modal)T en Y = 0.54 s (Análisis Modal)

Distorsión Angular Máxima Normativa = 0.015 (1.5%)Distorsión Angular Máxima Obtenida en X = 0.0054Distorsión Angular Máxima Obtenida en Y = 0.0060



PARÁMETROS PARA UN ANÁLISIS NO LINEAL

Vigas y Columnas se consideran elementos secundarios en

sistemas con muros especiales. Se consideran en sistemas duales

(ASCE 41/7.5.1.1).

Definir las acciones controladas por las fuerzas y contraladas por deformación (ASCE 41/7.5.1.2).

Determinar las curvas fuerza-desplazamiento y los

desplazamientos objetivo.



CONSIDERACIONES DEL MODELAMIENTO NO LINEAL EN MUROS

Modelamiento de los muros, columnas, vigas, diafragmas, cimentación. Con relaciones

esfuerzo-deformación para el concreto y el acero de refuerzo.

Secciones fibra para los muros.

Plasticidad concentrada para las columnas y vigas.

Elementos Shell elásticos para los diafragmas.



CURVA PUSHOVER



AJUSTE Y ESCALADO ESPECTRAL PARA EL ANÁLISIS HISTORIA DE RESPUESTA

0.2T = 0.13s

2.0T = 1.31s

ASCE/SEI 7 (16.2.3.3): cada par de los movimientos del terreno deberán modificarse tal que el promedio del espectro en dirección máxima para todo el grupo iguale o exceda el

110% del espectro objetivo sobre el rango definido.

ASCE 7 (16.2.2): Rango entre 0.2T y 2.0T, el límite inferior debe incluir al

menos el número de modos elásticos para alcanzar el 90% de participación

de masa en cada dirección

Ajuste y escalado de 14 movimientos



DISTORSIONES DE PISO –ANÁLISIS HISTORIA DE RESPUESTA NO LINEAL

MCER MCER MCER

Promedio Máximos Mínimos

Story6 0.0088 0.0112 0.0071

Story5 0.0086 0.0110 0.0064

Story4 0.0086 0.0111 0.0062

Story3 0.0080 0.0102 0.0057

Story2 0.0067 0.0088 0.0046

Story1 0.0038 0.0047 0.0029

Base 0.0000 0.0000 0.0000

en XMCER MCER MCER

Promedio Máximos Mínimos

Story6 0.0092 0.0120 0.0064

Story5 0.0094 0.0120 0.0067

Story4 0.0094 0.0115 0.0068

Story3 0.0093 0.0114 0.0068

Story2 0.0082 0.0100 0.0059

Story1 0.0045 0.0058 0.0032

Base 0.0000 0.0000 0.0000

en YDistorsión máxima para procedimiento

historia de respuesta es 0.03 (3%)

ASCE 7 (16.4.1.2)

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ACELERACIONES DE PISO –ANÁLISIS HISTORIA DE RESPUESTA NO LINEAL

MCER MCER MCER

Prom. (m/s2) Max. (m/s

2) Min. (m/s

2)

Story6 28.0382 35.8214 18.1969

Story5 17.8082 22.4030 13.7821

Story4 10.7694 12.9398 8.1767

Story3 12.0908 16.7298 7.5395

Story2 12.6620 19.7414 5.4823

Story1 9.3825 13.6655 5.1462

Base 0.0000 0.0000 0.0000

en XMCER MCER MCER

Prom. (m/s2) Max. (m/s

2) Min. (m/s

2)

Story6 23.4088 31.5873 17.0443

Story5 14.1232 19.1457 11.1708

Story4 9.6436 11.8823 7.0551

Story3 10.8337 13.8208 7.2440

Story2 11.1817 13.1694 8.8738

Story1 8.7713 11.9740 6.9391

Base 0.0000 0.0000 0.0000

en Y



FRAGILIDAD AL COLAPSO

Curva de fragilidad de colapso según opinión de expertos o criterio ingenieril



SIMULACIÓN DE DEMANDAS POR MONTECARLO

Algoritmo de Yang: La matriz de EDPs, X, se asume lognormalconjunta. El logaritmo natural de los EDPs, Y, puede ser caracterizado por un vector medio, MY, conteniendo los logaritmos naturales de cada demanda y una matriz de

covarianzas, ΣYY. Luego se puebla con un muestreo aleatorio cada parámetro de demanda en una distribución con medio de

0 y una matriz de covarianza calculando un vector de demandas simuladas.

Δ6 (%) Δ5 (%) Δ4 (%) Δ3 (%) Δ2 (%) Δ1 (%) a6 (g) a5 (g) a4 (g) a3 (g) a2 (g) a1 (g)

1 1.121 1.105 1.107 0.949 0.742 0.410 3.381 2.284 1.270 1.219 1.139 0.893

2 0.906 0.893 0.935 0.928 0.790 0.425 2.708 1.621 1.167 1.145 1.409 1.193

3 0.710 0.645 0.622 0.598 0.461 0.295 2.873 1.729 0.834 1.247 1.380 0.928

4 0.745 0.736 0.749 0.727 0.581 0.334 2.916 1.851 1.014 1.403 1.391 0.990

5 0.735 0.690 0.720 0.720 0.619 0.343 2.428 1.518 0.938 1.023 1.045 0.788

6 0.834 0.814 0.833 0.771 0.662 0.375 3.022 1.753 1.018 1.173 1.279 0.907

7 0.989 0.978 0.919 0.771 0.738 0.454 3.601 2.221 1.214 1.706 1.774 1.119

8 1.008 0.997 1.033 1.024 0.875 0.468 2.909 1.833 1.319 1.289 1.461 0.978

9 0.788 0.775 0.757 0.710 0.624 0.354 3.653 1.980 0.974 1.586 2.013 1.393

10 1.056 1.044 1.046 0.961 0.745 0.421 3.315 2.219 1.297 1.324 1.347 1.030

11 0.799 0.785 0.776 0.569 0.544 0.356 3.069 1.875 1.015 1.416 1.507 1.216

12 0.775 0.760 0.791 0.766 0.630 0.328 2.027 1.405 1.028 0.879 0.884 0.738

13 0.959 0.947 0.958 0.881 0.739 0.407 2.271 1.687 1.201 1.081 0.888 0.698

14 0.844 0.836 0.862 0.826 0.677 0.349 1.856 1.447 1.086 0.769 0.559 0.525

10000 Distorsiones de Piso simuladas

10000 Aceleraciones simuladas

Simulación Montecarlo

Parámetros de Demanda Ingenieril Iniciales del Análisis Historia de Respuesta del Edificio con

Base Fija en la Dirección X



GRUPOS DE DESEMPEÑO ESTRUCTURAL

Grupos de Desempeño Estructurales para la Alternativa con Base Fija

Número de Clasificación de la

FragilidadDirección de Ingreso Número de elementos por Piso

B1041.001a 1 16

B1041.001b 1 8

B1041.001a 2 12

B1041.001b 2 12

B1041.001a: ACI 318 SMF, Conc Col&Bm = 24" x 24", Beam one side

B1041.001b: ACI 318 SMF, Conc Col&Bm = 24" x 24", Beam both sides

Número de Clasificación de la

FragilidadDirección de Ingreso Número de elementos por Piso

B1041.001a 1 18

B1041.001b 1 22

B1041.001a 2 16

B1041.001b 2 24

B1041.001a: ACI 318 SMF, Conc Col&Bm = 24" x 24", Beam one side

B1041.001b: ACI 318 SMF, Conc Col&Bm = 24" x 24", Beam both sides

Ubicación del

Muro

Número de

Clasificación de

la Fragilidad

Dirección de

IngresoPaneles

Eje 1 B1044.071 1 2.25

Eje 6 B1044.071 1 2.25

Total 4.50

Ubicación del

Muro

Número de

Clasificación de

la Fragilidad

Dirección de

IngresoPaneles

Eje B B1044.071 2 1.75

EjE E B1044.071 2 1.75

Total 3.50

B1044.071: Low rise reinforced concrete walls with boundary columns,

8" to 16" thick, height <15'

Quinto y Sexto Piso

Todos los Pisos

Primer al Cuarto Piso

Grupos de Desempeño Elementos Aporticados Grupos de Desempeño Elementos Muros



GRUPOS DE DESEMPEÑO NO ESTRUCTURALES

Grupos de Desempeño No Estructurales usando el “Normative Quantity Estimation Tool”

Quantity

Directional Non

Directional

B2022.001 B2022.001 Curtain Walls - Generic Midrise Stick-Built Curtain wall, Config: Monolithic, Lamination: Unknown, Glass Type: Unknown, Details: Aspect ratio = 6:5, Other details Unknown30 SF 131,41 -

B3011.011 B3011.011 Concrete tile roof, ti les secured and compliant with UBC94 100 SF - 44,11

C1011.001a C1011.001a Wall Partition, Type: Gypsum with metal studs, Full Height, Fixed Below, Fixed Above 100 LF 15,02 -

C3011.001a C3011.001a Wall Partition, Type: Gypsum + Wallpaper, Full Height, Fixed Below, Fixed Above 100 LF 3,41 -

C3027.001 C3027.001 Raised Access Floor, non seismically rated. 100 SF - 70,40

C3032.001a C3032.001a Suspended Ceiling, SDC A,B, Area (A): A < 250, Vert support only 250 SF - 39,42

C3034.001 C3034.001 Independent Pendant Lighting - non seismic 1 EA - 140,79

D2021.011a D2021.011a Cold Water Piping (dia > 2.5 inches), SDC A or B, PIPING FRAGILITY 1000 LF - 0,28

D3041.011a D3041.011a HVAC Galvanized Sheet Metal Ducting less than 6 sq. ft in cross sectional area, SDC A or B 1000 LF - 1,17

D3041.031a D3041.031a HVAC Drops / Diffusers in suspended ceilings - No independent safety wires, SDC A or B 10 EA - 15,96

D3041.041a D3041.041a Variable Air Volume (VAV) box with in-line coil, SDC A or B 10 EA - 12,20

D4011.021a D4011.021a Fire Sprinkler Water Piping - Horizontal Mains and Branches - Old Style Victaulic - Thin Wall Steel - No bracing, SDC A or B, PIPING FRAGILITY1000 LF - 3,94

D4011.031a D4011.031a Fire Sprinkler Drop Standard Threaded Steel - Dropping into unbraced lay-in tile SOFT ceiling - 6 ft. long drop maximum, SDC A or B100 EA - 1,97

D5012.021a D5012.021a Low Voltage Switchgear - Capacity: 100 to <350 Amp - Unanchored equipment that is not vibration isolated - Equipment fragility only225 AP -- 1,00

Fragility

NumberFragility Name (Primer al Cuarto Piso)

Assumed

Quantity

per

component

Quantity

Directional Non

Directional

D1014.011 D1014.011 Traction Elevator – Applies to most California Installations 1976 or later, most western states installations 1982 or later and most other U.S installations 1998 or later.1 EA -- 2,00

D3031.011a D3031.011a Chiller - Capacity: < 100 Ton - Unanchored equipment that is not vibration isolated - Equipment fragility only75 TN -- 3,00

D3031.021a D3031.021a Cooling Tower - Capacity: < 100 Ton - Unanchored equipment that is not vibration isolated - Equipment fragility only75 TN -- 3,00

D3052.011a D3052.011a Air Handling Unit - Capacity: <5000 CFM - Unanchored equipment that is not vibration isolated - Equipment fragility only4000 CF -- 12,00

D5012.013a D5012.013a Motor Control Center - Capacity: all - Unanchored equipment that is not vibration isolated - Equipment fragility only1 EA -- 3,00

D5012.021a D5012.021a Low Voltage Switchgear - Capacity: 100 to <350 Amp - Unanchored equipment that is not vibration isolated - Equipment fragility only225 AP -- 1,00

D5092.031a D5092.031a Diesel generator - Capacity: 100 to <350 kVA - Unanchored equipment that is not vibration isolated - Equipment fragility only250 KV -- 1,00

Fragility

NumberFragility Name (Quinto Piso)

Assumed

Quantity

per

Primer al Quinto Piso

Techo

Del primer al quinto piso: 50 por ciento

como “Uso de Labores de Hospital”, un 30 por ciento como “Laboratorios”, y un 20 por ciento como

“Oficinas y Varios”. El sexto Piso para

labores íntegramente para “Oficinas y Administración”.



ESPECIFICACIÓN DE LA FRAGILIDAD POR COMPONENTE

Función de fragilidad - ACI 318 SMF, Conc Col & Bm = 24" x 24", Beam one side. En el FEMA P-58 se dan las medidas de reparación dependiendo del nivel de daño

DS1: Vigas o uniones exhiben anchos de grietas residuales > 0.06 plg. No hay descascaramiento significativo. No hay fractura o pandeo del refuerzo

DS2: Vigas o uniones exhiben anchos de grietas residuales > 0.06 plg. Descascaramiento del recubrimiento de concreto exponiendo el refuerzo transversal de la viga y unión pero no el refuerzo longitudinal. No hay fractura o pandeo del refuerzo.

DS3: Vigas o uniones exhiben anchos de grietas residuales > 0.06 plg. Descascaramiento del recubrimiento de concreto exponiendo una longitud significativa del refuerzo longitudinal de la viga. Puede ocurrir el aplastamiento del núcleo de concreto. Puede ocurrir la fractura o pandeo del refuerzo requiriendo reemplazo.

DS1: θ = 0.0200, β =0.4DS2: θ = 0.0275, β =0.3DS3: θ = 0.0500, β =0.3

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FUNCIONES DE CONSECUENCIA

Funciones de consecuencia - ACI 318 SMF, Conc Col & Bm = 24" x 24", Beam one side. Curvas de costo y tiempo totales promedio

P10 = 5DS1: COV =0.39DS2: COV =0.32DS3: COV =0.30

P90 = 20DS1: COV =0.39DS2: COV =0.32DS3: COV =0.30

P10 = 5DS1: COV =0.40DS2: COV =0.32DS3: COV =0.30 P90 = 20

DS1: COV =0.40DS2: COV =0.32DS3: COV =0.30



COSTOS DE REPARACIÓN

Curva de costo de reparación total y grupos de desempeño que más influyen



TIEMPOS DE REPARACIÓN

Curva de tiempo de reparación total y grupos de desempeño que más influyen



FATALIDADES

Curvas de fatalidades y heridos y grupos de desempeño que más influyen



COMPARATIVA PARA DOS OPCIONES

Descripción Base Fija

% Costo

Reemplazo

Total

Base Aislada

(Upper)

% Costo

Reemplazo

Total

Base Aislada

(Lower)

% Costo

Reemplazo

Total

Costo Total de Reemplazo 2144529 2641051 2641051

Costo Total de Reemplazo del Núcleo y Coberturas 1228741 1395405 1395405

Costo de Reparación (Fracción = 0.50) 674343.43 31.44% 147318.39 5.58% 104315.55 3.95%

Descripción Base FijaBase Aislada

(Upper)

Base Aislada

(Lower)

Heridos (Fracción = 0.50) 46.10 10.38 2.56


(Upper)

Base Aislada

(Lower)

Downtime (Fracción = 0.50) 3.86 1.19 0.92


(Upper)

Base Aislada

(Lower)

Muertos (Fracción = 0.50) 15.32 3.47 0.84

Análisis Basado en la Intensidad



CURVA DE EXCEDENCIA DE PÉRDIDAS

Curva de Excedencia de PérdidasPérdida Anual EsperadaPérdida Máxima Probable

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EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO SÍSMICO Y

RESILIENCIA DE EDIFICIOS CON MUROS DE

CONCRETO ARMADO

VLACEV TOLEDO ESPINOZACEO de la Comunidad para la Ingeniería Civil

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I CONGRESO CCIP-ICA

23 de MAYO de 2020

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