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Diseño Basado en Desempeño

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on 11 December 2013

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Transcript of Diseño Basado en Desempeño

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DISEÑO SISMO-RESISTENTE DE UN EDIFICIO DE CONCRETO REFORZADO BASADO EN DESEMPEÑO - DSBD
Benjamín Barría
Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Civil
Licenciatura en Ingeniería Civil

Diciembre 2013
METODOLOGÍA Y RESULTADOS
CONCLUSIONES
Emplear la metodología de diseño basado en desempeño para el diseño sísmico de la estructura conduce a una reducción importante en la demanda de rigidez de la estructura, si se le compara con el método de las Fuerzas en el cual basa el diseño sísmico el Reglamento Estructural Panameño (REP), y se consigue un ahorro considerable en las cantidades de materiales (concreto y acero), para este estudio en particular ese ahorro fue del orden de 20%.
El diseño basado en desempeño de la estructura condujo a un nivel de detallado de los elementos estructurales que permitió alcanzar índices de ductilidades global de desplazamiento cuyos valores se incrementaron entre el 66% y el 166% al compararse a los índices obtenidos en la estructura diseñada con el método de las Fuerzas.
Para este trabajo en particular se obtuvieron índices de sobre resistencias respecto a la demanda del código para la estructura diseñada mediante la metodología de Diseño Sísmico Basado en Desempeño, cuyos valores se incrementaron entre el 50% y el 150%, en comparación a los valores alcanzados en la estructura diseñada por el método de las Fuerzas.
Los resultados permiten concluir, para este trabajo en particular, que la norma panameña vigente (REP-04) conduce a edificios que tendrían un buen desempeño sismo resistente, pero con un diseño estructural conservador.
El uso de la metodología de Diseño Sísmico Basado en Desempeño permitió el control del daño estructural del edificio por medio del control de los desplazamientos laterales.
RECOMENDACIONES
El DSBD es una herramienta poderosa para el diseño sismo resistente de edificios. El diseñador estructural debe desarrollar habilidades para la aplicación y uso de esta tecnología como alternativa, o como primera elección en el desarrollo del proyecto estructural; especialmente en proyectos donde la demanda sísmica se imponga como condición de diseño.
Promover la inducción de esta metodología en los programas académicos de diseño estructural, para impulsar la formación, actualización y capacitación permanente de alto nivel para profesionales quienes ejercerán el diseño estructural.
EL PROBLEMA
DEFINICIÓN

El diseño basado en el desempeño sísmico consiste en la selección de apropiados esquemas de evaluación que permitan el dimensionado y detallado de los componentes estructurales, no estructurales y del contenido, de manera que para un nivel de movimiento sísmico especificado y con diferentes niveles de confiabilidad, la estructura no debería ser dañada más allá de ciertos estados límites (Bertero, en SEAOC, 1995)
CONCEPTO
OBJETIVO
El desarrollo de métodos que permitan concebir, diseñar, construir y mantener edificaciones que sean capaces de exhibir un desempeño predecible, cuando son afectadas por sismos. El desempeño se cuantifica en términos de la cantidad de daño sufrido por un edificio afectado por un movimiento sísmico y el impacto que tienen estos daños en las actividades posteriores al evento sísmico.
ETAPAS DEL DISEÑO POR DESEMPEÑO
Fase Conceptual
Fase Numérica
Fase de Implementación
Rediseño por Desempeño Sísmico del Edificio
Análisis Estático No Lineal
Evaluación del Desempeño Sismo Resistente del Edificio
Diseño
Análisis Dinámico Modal Espectral
Predimensionamiento
Estimación de las Cargas
Análisis Elástico
Primer modo
Segundo modo
Método del Espectro de Capacidad de Linearización Equivalente ATC40 y ASCE/SEI 41-06
NIVEL DE DESEMPEÑO
NIVEL DE AMENAZA SÍSMICA
NIVEL DE DESEMPEÑO ESPERADO DEL EDIFICIO
Relación Desempeño - Deriva

Daño asociado a niveles de desempeño - FEMA 356

Relación Daño - Deriva criterio del FEMA Multihazard Loss Estimation Methodology HAZUS
Evaluación Sísmica de un Edificio de 20 Pisos en la Ciudad de David
Descripción del Proyecto
El proyecto es una edificación de veinte (20) niveles con una altura total de 61.5mts, ubicado en la Ciudad de David, provincia de Chiriquí, Panamá sobre suelo tipo “C”. La altura de entrepiso para el primer nivel es de 4.50m y para los 19 pisos restantes es de 3.00m. La planta tiene 6 claros de 8.00m (48.00m) en la dirección longitudinal X y 4 claros de 7.50m (30.00m) en la dirección transversal Y. Esto hace un área total de 1440 m2 por planta.
Cargas de Gravedad
Cargas Sísmica
Interacción para sistemas Duales Muro-Marco
Tall Building Structures: Analysis and Design
Smith & Coull (1991)
Parámetros del Modelo en Etabs
Modos de Vibración
Estado Límite de Resistencia
Estado Límite de Servicio
Verificación del ladeo entre piso
Modelo Inelástico de la Estructura
Modelos Inelástico de los Materiales
Modelos Inelástico de los Elementos
Modelo No Lineal de la Estructura
Curva de Capacidad de la Estructura
Espectros de Demanda-Capacidad
Obtención del Espectro de Capacidad a partir de la Curva de Capacidad de la Estructura
Obtención del Espectro de Demanda a partir del Espectro de Respuesta
Calificación del Desempeño
Relación entre nivel de desempeño y estado de daño para cada uno de los 4 niveles de desempeño considerados. El estado de daño del edificio se cuantificó en función del desplazamiento lateral del edificio, haciendo uso de la relación existente entre Daño y Deriva según FEMA/HAZUS
Curva de Capacidad - Estructura Rediseñada
Evaluación del Desempeño - Estructura Rediseñada
Calificación del Desempeño
Análisis y Discusión de Resultados
Mecanismo de progresión de rótulas plásticas
Curvas de Capacidad de la Estructura y Niveles de Desempeño
Ductilidad Global de la Estructura
Sobre resistencia de la Estructura
Curvas de Capacidad de la Estructura vs Componentes del Sistema Dual
Consumo de Materiales
Adecuar los Reglamentos Estructurales para que incentiven al profesional en el uso de estas herramientas como metodología de diseño y el mismo pueda migrar hacia el uso de esta tecnología como primera elección.
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