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Diseño Sísmico de Cimentaciones :NSR-09 (Comentarios)
Germán Villafañe [email protected]
Bogotá DC, 7 de mayo de 2009
V ENCUENTRO DE INGENIEROS DE SUELOS Y ESTRUCTURAS Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
NSR-09
2
CondiciónFSICPM Mínimo
Diseño
Carga Muerta + Carga Viva Normal 3.00
Carga Muerta + Carga Viva Máxima 2.50
Carga Muerta + Carga Viva Normal + Sismo de Diseño Seudo estático 1.50
Capítulo H.4 – Cimentaciones
Tabla H.4.7-1Factores de Seguridad Indirectos FSICP Mínimos
2?sismoFs
Estabilidad sismo-geotécnica
35.1?sismoFs
NSR-98:NSR-09:
qa = 0.50 qu
qa = 0.67 qu
Se debe contar conuna reserva para unarecuperación elásticade la estructura unavez pase el sismo.
Código
Pizarro Cañaveralejo (2004) 5
4
3
2
1
0
T (s)
CÓDIGOS
6
4
Espectros de Respuesta
Sa (g)
T (s)
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Período (s)
Sa
(g)
Titulo H (H.1.2.3) NSR-98
Titulo A (A.2.6) NSR-98
Proyecto MZS Cali
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
1.00.50.0 1.5 2.0 2.5 3.0
MZS Cali-05 Ingeominas
5
NSR-09 - IESEH.4.10 – DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA CIMENTACIÓN … “Las presiones de contacto calculadas deben ser tales quelas deformaciones diferenciales del suelo calculadas con ellascoincidan aproximadamente con las del sistema subestructurasuperestructura. En su cálculo se acepta suponer que elmedio es elástico, y se pueden usar las soluciones analíticasexistentes o métodos numéricos”.… “La distribución de presiones de contacto podrádeterminarse para las diferentes combinaciones de carga acorto y largo plazos, con base en simplificaciones e hipótesisconservadoras, o mediante análisis de interacción estáticasuelo-estructura (IESE)”.
6
iRi? estructuraik
Paso 1. Calcular deformaciones de la estructura (∆i )y reacciones (Ri), suponiendo (ki) elástico
Interacción estática suelo estructura (IESE)
∆i
Ri
ki
IESE
Paso 2. Calcular del suelo para las reacciones Ri calculadas en 1
iR
suelo i?Es 1
Es 2
Es 3
∆i
∆i suelo
Ri
IESE
Paso 3. Corrección de los ki
ki corregido = ki * (∆i estructura / ∆i suelo)
IESE
Paso 4. Análisis estructural con ki corregido
estructuracorregido ik ∆i
Ri
ki corregido
ISEPaso 5. Iteraciones
•Repetir el análisis geotécnico con los nuevos ki para calcular los nuevos ∆i del suelo
•Corregir los ki hasta que los ∆i estructura = ∆i suelo
•Repetir el análisis estructural con los ki corregidos
IESE
12
Ejercicio realizado por M. López, G. Cruz, W. Guamanzar (Univalle, 2008)
13
Apoyos rígidos Apoyos deformables
Modelos
IESE
IESEPrimer piso
14
IESEDeformaciones de la estructura
1.0 CM + 1.0 CV (gravedad)
15
Apoyos rígidos Apoyos deformables
IESEMomentos en vigas
1.05 CM + 1.28 CV + 1.0 SISMO Y
16Apoyos rígidos Apoyos deformables
IESE - Cargas axiales en zapatas1.0 CM + 1.0 CV
17
18
Desplazamientos y derivas
Más ejercicios de IESE en: Publicación Especial ACI SP-152 (1995)
19
Contiene 10 artículos presentados por destacados diseñadores europeos y norteamericanos, en la Convención del ACI, Spring 1992.
NSR-98 NSR-09 - ISE
A.3.4.2.2 (e) En estructuras regulares eirregulares de período T > 0.7s 2Tc , en sitiosque tengan un perfil de suelo S4 D, E y F, en elanálisis dinámico elástico se debe considerar elefecto de Interacción Suelo – Estructura (ISE).
20
Base rígida Base flexible
~
~
ISE
21
Casos del análisis dinámico en los que generalmente no se tienen en cuenta
los efectos de ISE
Período
22
En este caso si se deben tener en cuenta.
?????
Sa (g)
T (s)
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Período (s)
Sa
(g)
Titulo H (H.1.2.3) NSR-98
Titulo A (A.2.6) NSR-98
Proyecto MZS Cali
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
1.00.50.0 1.5 2.0 2.5 3.0
MZS Cali-05
???????
? V > 0
23
Estructura aporticadaflexible
Estructura rehabilitada con muros de cortante
N : bajaM : alto
24
Rehabilitación de estructuras (NSR-09 – Cap H-10)
Análisis estático
Área de contacto
25
NSR-09:H.10.4.2… ,se recomienda que el ingeniero geotecnista en conjuntocon el estructural escojan una representación equivalente elasto-plástica del comportamiento carga-deformación de los cimientos.
NSR-09: Capítulo H-10FEMA 273 – 274 (Rehabilitación)
Comportamiento inelástico del suelo
26
Necesidad y posibilidad de considerar el comportamiento inelástico del
suelo - cimiento
Deslizamiento
Separación y levantamiento
Falla del suelo27
Diferencia entre los análisis estáticos (push-over) vs dinámicos
Ejemplo: Pórtico de 5 pisos sobre 4 zapatas de 3 m
Análisis Estático - Push Over
Gazetas, 200628
(cont.)
29
(cont.)
30
(cont.)
31
(cont.)
32
(cont.)
33
(cont.)
f = 0.5 HZ; A = 0.40 g
Análisis Dinámico
34
(cont.)
35
(cont.)
36