Tema 5. Acciones Sísmicas y Respuesta Estructural en Sistemas de 1 GDL

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Tema 5. Acciones ssmicas y respuesta estructural en sistemas de 1 GDL

T.5. Acciones ssmicas y respuesta estructural en sistemas de 1 GDL

5.1 Nociones de sismologa

5.2 Magnitud, intensidad y escalas ssmicas

5.3 Sismos histricos en Espaa

5.4 Respuesta lineal temporal de una estructura de 1 GDL

5.5 Espectro de respuesta de un sismo y caractersticas

5.6 Espectros de diseo

5.7 Respuesta no lineal y ductilidad

5.8 Introduccin a la norma NCSE-02

5.9 Introduccin al EC-8

5.10 Efectos en las estructuras y reglas bsicas de diseo

5.11 Estructuras histricas

5.12 Sismo de Mxico (1985)

5.13 Sismo de Kobe (1995)

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Tema 5. Acciones ssmicas 5.7. Respuesta no lineal y ductilidad5.7. Respuesta no lineal y ductilidad La energa que aporta un terremoto a una estructura se disipa por el efecto combinado del

amortiguamiento y, sobre todo, por las deformaciones inelsticas de los elementos que la forman. La ductilidad ( en NCSE-02, o q en EC-8) de una estructura es la capacidad de disipar energa

mediante deformaciones cclicas en el dominio inelstico, sin que se produzca el colapso.

La filosofa de las normas es establecer niveles de dao admisible en funcin de la intensidad de losterremotos que la estructura puede sufrir durante su vida til.

- Para sismos con probabilidad apreciable de ocurrencia durante la vida til, la estructura debe resistirlos en rgimen elstico y sin dao.

- Los sismos severos con probabilidad de ocurrencia razonable (NCSE-02, periodo de retorno de 500 aos), la estructura los resiste en rgimen inelstico. Se admiten deformacionespermanentes y dao, pero sin que se produzca el colapso. En este nivel se podran establecer dossubniveles, uno frente a sismos severos en el que la estructura debe ser reparable con costes razonables, y otro frente al sismo de mayor intensidad en el que el objetivo es impedir el colapso.

Uniform Building Code (USA, 1994)

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Tema 5. Acciones ssmicas 5.7. Respuesta no lineal y ductilidad La ductilidad es necesaria en tres niveles: del material, elemental y por detalles constructivos, y global.

- A nivel de materiales el acero es ms dctil que el hormign, y este ms que la fbrica.- Las estructuras desplazables (prticos) son ms dctiles que las rgidas (apantalladas), siempreque en los nudos exista la capacidad suficiente para resistir deformaciones.

- A nivel de seccin, disipan ms energa las secciones flectadas que las comprimidas, por loque el agotamiento se debe producir antes en las secciones flectadas.

En funcin de la ductilidad las normativas permiten minorar las acciones de clculo, desarrollandolos aspectos estructurales necesarios para garantizar un determinado nivel de ductilidad.

- Con ductilidades altas se debe comprobar que las deformaciones mximas son admisibles porlas juntas con edificaciones prximas, elementos secundarios y en la estructura.

- La Norma NCSE-02 limita la ductilidad mxima a 4, con el fin de asegurar la respuesta elsticacorrecta frente a sismos con periodo de retorno similar al de la estructura.

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Tema 5. Acciones ssmicas 5.7. Respuesta no lineal y ductilidad9 Ciclos de histresis

Unin viga-pilar en acero Prticos de hormign armado Estructura de fbrica

Efecto de la rigidizacin

Estructura metlica

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Tema 5. Acciones ssmicas 5.7. Respuesta no lineal y ductilidad Respuestas elsticos y plsticas en SDOF (acero estructural)

m

y

uDuctilidadu

=

22 ( , ) ( )n n e gu u f u u u t + + = && & & &&

9 Respuesta frente al sismo de El Centro (1940) componente NS de un SDOF con 0.50nT s

==

SDOF y carga ssmica:

Material lineal

Material no lineal0.125

y yy

o o

y

f uf

f uf

= ==

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Tema 5. Acciones ssmicas 5.7. Respuesta no lineal y ductilidad

9 Respuesta frente al sismo de El Centro (1940) componente NS de un SDOF con 0.55%1,0.5,0.25,0.125

n

y

T s

f

===

1.75 1( 0.25) ( ) 3.112.25 0.25y

Demanda de Ductilidad f = = =Variacin de la disipacin de energa enel sistema lineal, y en el elastoplastico

0.25yf =

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Tema 5. Acciones ssmicas 5.7. Respuesta no lineal y ductilidad

9 Anlisis global con ductilidad (q)q es la relacin entre el acelerograma mximo que resiste una estructura sin colapsar y el acelerogramapara el que aparece la fluencia en algn punto

Efectos no lineales:- Plasticidad- No linealidad geomtrica

Realizando un anlisis lineal con (t)/q seasegura el mismo comportamiento, que enno lineal frente a (t).Movimientos reales de la estructura:

ds = qde

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5.8. Introduccin a la NCSE-029 Clasificacin de las construcciones:

Tema 5. Acciones ssmicas 5.8. Introduccin a la NCSE-02

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docsity.com Mapa de peligrosidad ssmica (NCSE-02). Definicin de ab: aceleracin ssmica bsica


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9 La aceleracin ssmica bsica, es un valor caracterstico de la aceleracin horizontal de la superficiedel terreno, y se expresa como fraccin de g. (Periodo de retorno de 500 aos).

9 En el caso de trabajar con sismos ms extremos se aumenta el periodo de retorno.9 Aceleracin ssmica de clculo ac:


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9 Ejemplos:

0.04 , 1.3, : 1

0.052 0.1 0.8 0.0421.25

0.16 , 1.3, : 1

0.1 0.21 0.4 3.33( 0.1)(1 ) 0.872 0.1831.25 1.25

= = == < = = =

= = =< = < = + = =

b

b c

b

bb c

a g Roca compacta tipo I CCa g g S a g

a g Roca compacta tipo I CaC Cg a g g S a gg

9 Para la accin ssmica vertical se considera el 70% de los valores horizontales definidosmediante la aceleracin de clculo.


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9 Espectros elsticos de diseo: NCSE-02

= i i cA a pseudo aceleraciones


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9 Espectros elsticos de diseo: NCSE-02Situacin: provincia de Granada: ab = 0.25g, K = 1

Factor de amortiguamiento: = 0.05 Importancia especial de la estructura: = 1.3 Se consideran dos suelos y dos ductilidades distintas:

Suelo tipo I (roca compacta): C = 1, S (ab < 0.4g) = 0.9498 , luego ac = S ab = 0.309g Suelo tipo IV (suelo blando): C = 2, S (ab < 0.4g) = 1.1505 , luego ac = S ab = 0.374g


0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

T (s)

S

a

/

g

Suelo I, ductilidad 1

Suelo IV, ductilidad 1

Suelo I, ductilidad 4

Suelo IV, ductilidad 4

Ductilidad nula: = 1, coeficiente de respuesta = 1 Ductilidad muy alta: = 4, coeficiente de respuesta = 0.25

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9 Espectro de diseo para mtodos simplificados de clculo

9 Ductilidad y coeficiente de respuesta

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Tema 5. Acciones ssmicas 5.8. Introduccin a la NCSE-029 Ductilidad y coeficiente de respuesta

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Tema 5. Acciones ssmicas 5.9. Introduccin al EC-89 Espectro elstico de diseo EC-8

q - coeficiente de comportamiento [1,6]

q = 1 ductilidad nulaq > 1 comportamiento inelstico de la estructura

Se considera en el diseo elstico la capacidadde comportamiento plstico de la estructura

Tipos de anlisis dinmico:

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Tema 5. Acciones ssmicas 5.9. Introduccin al EC-8

9 Ductilidad q

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Tema 5. Acciones Sísmicas y Respuesta Estructural en Sistemas de 1 GDL