Universidad Austral de ChileFacultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles "ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD SÍSMICA APLICADO A EDIFICIOS DE HORMIGÓN ARMADO" Tesis para optar al Título de: Ingeniero Civil en Obras Civiles. Profesor Patrocinante: Sr. José Soto Miranda Ingeniero Civil, M.Sc. en Ing. Civil. Mención Ingeniería Sísmica Profesores Informantes: Sr. Ricardo Larsen Hoetz Ingeniero Civil, especialidad Estructuras Sr. Galo Valdebenito Montenegro Ingeniero Civil, especialidad Estructuras Dr. Ingeniería Sísmica y Dinámica Estructural. DANIEL FABIÁN TORO PRADO VALDIVIA - CHILE 2011 A Nathalie y a Florencia. A mi madre, hermanos y sobrinos. AGRADECIMIENTOS Quiero agradecer en primer lugar a Dios quien me permite soñar sin miedo al fracaso, también un agradecimiento especial a mi madre, Fabiola Prado, la cual es responsable en gran parte de este logro, ya que me hizo la persona que soy y me dio ánimo cuándo todo se veía imposible. Así también a mi hermana Monserrat, por su ayuda y compromiso, a mis hermanos Sebastián y David por ser una fuente de motivación constante. También quiero agradecer a mi profesor guía, don José Soto M., por su apoyo y confianza en la realización de este trabajo, así como también a don Tomás Guendelman B. por su constante ayuda y tiempo al explicarme detenidamente mis dudas con respecto al perfil Bio-Sísmico, y por todo lo que aprendí gracias a sus explicaciones. Así también debo agradecer a don Guillermo Jiménez Von B., por abrirme las puertas a su oficina de cálculo y permitirme participar de la revisión estructural de varios edificios emblemáticos de la zona sur, lo cual me permitió abordar este trabajo de título con más confianza y me permitió recopilar los antecedentes con mayor facilidad, además de la experiencia adquirida. A mi hija Florencia por ser un estímulo constante en mi desarrollo como profesional, especialmente en el tiempo que llegó, en el cual la necesitábamos mucho. Por último un agradecimiento a Nathalie, por su paciencia, amor y confianza, por ser tan buena madre con mi hija Florencia y de esa manera permitirme enfocarme a mis estudios. Esta memoria es para todos aquellos que la hicieron posible. “ANALISIS DE VULNERABILIDAD SISMICA APLICADO A EDIFICIOS DE HORMIGON ARMADO” Chile como país sísmico, en comparación a otros países, ha tenido buenos resultados a la hora de enfrentar eventos sísmicos de gran magnitud. Lo anterior ha permitido definir una tipología de edificios conocidos a nivel mundial como lo es el “Edificio Chileno”. Para caracterizar el éxito de nuestras edificaciones en los eventos sísmicos registrados hasta 1985 se generó el Perfil Bio-Sísmico, creado por Guendelman T., Guendelman M., Lindenberg J. en 1997 (Ref. 6). Este perfil apunta a identificar los parámetros representativos de los edificios construidos en nuestro país, los cuales son el reflejo del buen comportamiento de los edificios chilenos. Sin embargo, este estudio se realizó con la información que había disponible hasta 1985, y principalmente se trata de edificios en el gran Santiago. Hoy en día podemos notar que se construyen edificaciones en altura en todo Chile y cada vez la tecnología ofrece mayores alternativas para realizar el cálculo estructural de un edificio. Lo anterior, paradójicamente, ha generado una incomprensión progresiva del fenómeno sísmico y de su incidencia en el edificio como estructura, es por tal motivo que se cree indispensable comenzar a realizar estudios a nivel urbano en la zona sur de nuestro país. Además, en este estudio se aborda la metodología italiana, una metodología creada para cuantificar la vulnerabilidad sísmica en entornos urbanos, la cual está basada en datos reales y considera parámetros que ni si quiera los softwares más avanzados permiten incorporar en sus análisis. Se tomó como ciudad representativa a Temuco, capital de la novena región y algunos edificios emblemáticos de otras ciudades como Angol y Puerto Montt. Se analizaron en total 8 edificios, y se concluyó que ambas metodologías reflejan el comportamiento que exhibieron los edificios en cuestión el día 27 de Febrero del 2010. Por otra parte, se concluye que el perfil Bio-Sísmico es una herramienta poderosa para calificar la salud en la estructuración de un edificio. También se aprecia que los resultados del método italiano son proporcionales a los daños presentados en las edificaciones, y que en conjunto con el perfil BioSísmico, permiten evaluar de manera rápida y exitosa la vulnerabilidad sísmica de un edificio. “SEISMIC VULNERABILITY ANALYSIS APPLIED TO REINFORCED CONCRETE BUILDINGS” Chile as a seismic country compared with others has had well results when to confront a large-scale seismic events. All this enabled us to define a global buildings typology known as “Chilean Building”. To characterize the success of our buildings in seismic events registered until 1985 is generated the “Bio-Seismic Profile” created by Guendelman T., Guendelman M., Lindenberg J. in 1997 (Ref. 6). This profile aims to identify the representative parameters of the buildings in our country, which are a reflection of good behavior of chilean building. However, this study it was made with the available information until 1985, and mainly about the buildings in the greater Santiago. Today we can see that build height buildings throughout Chile, and each time the technology offers greater alternatives for the structure calculation of a building. This, paradoxically, has generated a progressive incomprehension about the seismic phenomenon and its impact on the building as structure, is for that reason that it felt being urban studies in the south zone of our country. For this purpose, in this study we will use the Italian method, created to quantify the seismic vulnerability in urban sites, which is based on real data and considered parameters that not even the more advanced software can incorporate into the analysis. It was taken as representative city Temuco, capital of the ninth region and some emblematic buildings from others cities like Angol and Puerto Mont. Was analyzed a total of 8 buildings and it was concluded that both methodologies reflect the behavior that showed the buildings in question on February 27, 2010. Moreover, it was concluded that de “Bio-Seismic Profile” is a powerful tool to describe the health of the building. Also shows that the results of Italian method are proportional to the damages presented in buildings, and in conjunction with the “Bio-Seismic Profile”, allow to evaluate quickly and successfully the seismic vulnerability of a building. INDICE DE CONTENIDOS 1 INTRODUCCION………………………………………………………………….1 1.1 Introducción……………………………………………………………....1 1.2 Objetivos…………………………………………………………………..2 1.3 Metodología……………………………………………………………….2 1.4 Alcances y resultados esperados ……………………………….......4 2 CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES DE LOS EDIFICIOS A ESTUDIAR………………………………………………………………………………....5 2.1 Introducción……………………………………………………………....5 2.2 Información relevante de los edificios en estudio..………………..6 2.2.1 Hospital Dr. Hernán Henríquez Aravena edificios A y B…………...6 2.2.2 Hospital Dr. Mauricio Heyermann Torres edificios B y C…………..8 2.2.3 Edificio Thiers Torre II……………………………………………......10 2.2.4 Edificio Torre del Bosque………………………………………….....11 2.2.5 Edificio Prat…………………………………………………………....12 2.2.6 Edificio Torre City House……………………………………………..13 2.2.7 Edificio Avenida Alemania……………………………………………14 2.2.8 Edificio Patagonia…………………………………………………..…15 3 DESEMPEÑO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS ANTE EL TERREMOTO DEL 27/02/2010………………………………………………………..16 3.1 Introducción……………………………………………………………..16 3.2 Terremoto del 27/02/2010 y sus consecuencias…………………..16 3.2.1 Estado Post-Terremoto IX Región de la Araucanía…………….…....17 3.3 Desempeño estructural………………………………………………..17 -i- 3.3.1 Hospital Dr. Hernán Henríquez Aravena edificios A y B……….....18 3.3.1.1 Elementos no estructurales…………………..…………...….18 3.3.1.2 Elementos estructurales…...………………………………….19 3.3.2 Hospital Dr. Mauricio Heyermann Torres edificios B y C……..…...19 3.3.2.1 Elementos no estructurales……………………………….….20 3.3.2.2 Elementos estructurales……..…………………………….….20 3.3.3 Edificio Thiers Torre II……………………………………………….…21 3.3.3.1 Elementos no estructurales……………………………….….21 3.3.3.2 Elementos estructurales……..…………………………….….21 4 ANÁLISIS SÍSMICO Y PERFIL BIO-SISMICO………………………………25 4.1 Introducción……………………………………………………………..25 4.2 Generalidades…………………………………………………………...25 4.2.1 Hipótesis básicas de diseño…………………………………..….…...25 4.2.2 Cargas estáticas……………...…………………………………….…..25 4.2.3 Espectro de diseño.………...………………………………………….26 4.2.4 Estados de carga sísmicos...………………………………………….27 4.2.5 Peso sísmico……………….....………………………………………..27 4.2.6 Torsión accidental……….....……………………...……………………27 4.3 Análisis y resultados del análisis dinámico modal espectral.....28 4.3.1 Periodos fundamentales y masas efectivas……………..……………28 4.3.2 Factor de reducción del espectro elástico y Cortes basales preliminares…………………………………………………………………….…30 4.3.3 Reacciones a nivel basal………………………….………………......32 4.3.4 Desplazamientos sísmicos……………………….……………….......33 4.3.4.1 Desplazamientos de entrepiso del centro de masa….......33 - ii - 4.4 4.4.1 Estudio del perfil Bio-Sísmico de Edificios…………………...........38 Indicadores de rigidez…………………………….……………..…….38 4.4.1.1 Altura total / periodo primer modo traslacional...………....38 4.4.1.2 Efecto P-Δ……………………………………………...…......40 4.4.1.3 Desplazamientos del nivel superior…….………......……...41 4.4.1.4 Máximo desplazamiento de entrepiso medido en el centro de masas…………………………………………..………………..……......42 4.4.1.5 Máximo desplazamiento de entrepiso en puntos extremos…….…......…………………………………………..…………43 4.4.2 Indicadores de acoplamiento…………………….…………..……….44 4.4.2.1 Periodo rotacional / Periodo traslacional……….........…..…..44 4.4.2.2 Excentricidad dinámica / Radio de giro basal…..........……..45 4.4.2.3 Masa equivalente traslacional acoplada / Masa equivalente traslacional directa………………………………..………………….…..46 4.4.2.4 Corte basal acoplado / Corte basal directo….…...…..……...47 4.4.2.5 Momento basal acoplado / Momento basal directo…….......48 4.4.3 Indicadores de redundancia estructural y demanda de ductilidad…………………………………………………….…………..…….....49 4.4.3.1 Número de elementos relevantes en la resistencia sísmica………………………………………………………………….....49 4.4.3.2 Factor de reducción espectral efectivo………………...……50 5 INDICE DE VULNERABILIDAD DE LOS EDIFICIOS EN CUESTION…....52 5.1 Introducción……………………………………………………….........52 5.2 Metodología del índice de vulnerabilidad……………………........53 5.3 Cálculo de los parámetros de la metodología italiana….............55 5.3.1 Organización del sistema resistente…………….…………..……….55 - iii - 5.3.2 Calidad del sistema resistente…………….………………....……….55 5.3.2.1 Edificio Clase A……………………………….….…...…..……56 5.3.2.2 Edificio Clase B……………………………….….…...…..……56 5.3.2.3 Edificio Clase C……………………………….….…...…..……56 5.3.3 Deriva máxima de piso………….………….………………....……….57 5.3.4 Posición del edificio y cimentación………….………………....……..59 5.3.5 Resistencia convencional……….………….………………....……....60 5.3.6 Configuración en planta………….………….………………....……...62 5.3.7 Configuración en elevación...…….………….………………....……..66 5.3.8 Conexión elementos críticos.…….………….………………....……..69 5.3.9 Elementos con baja ductilidad….………….………………....………70 5.3.10 Elementos no estructurales….….….……….………………....……..72 5.3.11 Estado de conservación……….….………….………………....…….73 5.3.12 Modificaciones constructivas…………..….………………....……….74 5.4 Índice de vulnerabilidad de los edificios en estudio……………..75 6 CONCLUSIONES Y COMENTARIOS………………………………………...78 7 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS…………………………………………..82 8 ANEXOS………………………………………………………………………….84 ANEXO A ANEXO B ANEXO C - iv - INDICE DE TABLAS Tabla 2-1: Resumen de la estructuración general………….………………….……...5 Tabla 2-2: Ficha técnica “Hospital de Temuco Sector A”….………………….……...6 Tabla 2-3: Ficha técnica “Hospital de Temuco Sector B”….………………….……...7 Tabla 2-4: Ficha técnica “Hospital de Angol Sector B”……..…………………..……..8 Tabla 2-5: Ficha técnica “Hospital de Angol Sector C”……..………………….……..9 Tabla 2-6: Ficha técnica “Thiers Torre II”……………...……..……………………….10 Tabla 2-7: Ficha técnica “Torre del Bosque”…………….…..……………….……….11 Tabla 2-8: Ficha técnica “Edificio Prat”……….………….…..……………….……….12 Tabla 2-9: Ficha técnica “Torre City House”....………….…..……………….……….13 Tabla 2-10: Ficha técnica “Edificio Avenida Alemania”….…..……………...……….14 Tabla 2-10: Ficha técnica “Edificio Patagonia”…………...…..……………...……….15 Tabla 4-1: Peso sísmico [Ton]………………………………………………………….27 Tabla 4-2: Periodos y masas efectivas “Sector A Hospital de Temuco”………......28 Tabla 4-3: Periodos y masas efectivas “Sector B Hospital de Temuco”………......28 Tabla 4-4: Periodos y masas efectivas “Sector B Hospital de Angol”….…………. 28 Tabla 4-5: Periodos y masas efectivas “Sector C Hospital de Angol”….……….... 28 Tabla 4-6: Periodos y masas efectivas “Thiers Torre II”……………...….……….... 29 Tabla 4-7: Periodos y masas efectivas “Torre del Bosque”…..……...….……….... 29 Tabla 4-8: Periodos y masas efectivas “Edificio Prat”………...……...….……….... 29 Tabla 4-9: Periodos y masas efectivas “Torre City House”......……...….……….... 29 Tabla 4-10: Periodos y masas efectivas “Edificio Avenida Alemania”……………..29 Tabla 4-11: Periodos y masas efectivas “Edificio Patagonia”……………..………..29 Tabla 4-12: Factor de reducción R*…………………………………………..………..30 Tabla 4-13: Cortes basales preliminares…...………………………………..………..31 Tabla 4-14: Factor de reducción espectral equivalente…………………………......31 Tabla 4-15: Factor de reducción espectral equivalente “Edificio Avda. Alemania..32 Tabla 4-16: Corte basal de los edificios…………………………………………….....32 Tabla 4-17: Parámetro H/Tx y H/T y [m/s]………………………………………………39 Tabla 4-18: Factor de reducción espectral efectivo.………………………………....51 Tabla 5-1: Parámetros de la metodología italiana modificada por Aguiar…………54 Tabla 5-2: Organización del sistema resistente………………………………………55 Tabla 5-3: Calidad del sistema resistente……..………………………………………57 Tabla 5-4: Criterios para la evaluación del desempeño estructural………………..58 Tabla 5-5: Deriva máxima de piso……………………………………………………..58 Tabla 5-6: Posición del edificio y cimentación………………………………………..59 Tabla 5-7: Parámetro α “Resistencia Convencional”……………………….………..61 Tabla 5-8: Resistencia Convencional………………..……………………….………..61 Tabla 5-9: Rangos para α “Resistencia Convencional”……………………………...62 Tabla 5-10: Parámetro δ1 “Configuración en Planta”…………………………..…....64 -v- Tabla 5-11: Parámetro δ2 “Configuración en Planta”……………………………......64 Tabla 5-12: Parámetro δ4 “Configuración en Planta”……………………………......65 Tabla 5-13: Configuración en Planta………………………………………………......65 Tabla 5-14: Parámetro T/H “Configuración en Elevación”…………………………..68 Tabla 5-15: Configuración en Elevación…………………..…………………………..68 Tabla 5-16: Conexión elementos críticos…………..……..…………………………..70 Tabla 5-17: Elementos no estructurales…………....……..…………………………..72 Tabla 5-18: Estado de conservación….…………....……..…………………………..73 Tabla 5-19: Modificaciones constructivas………………...………………………......74 Tabla 5-20: Índice de vulnerabilidad de los edificios…………………………………75 Tabla 5-21: Rangos método italiano…………………...………………………………75 Tabla 5-22: Resumen general indicadores sísmicos………………………………...77 - vi - INDICE DE FIGURAS Figura 2-1: Modelo estructural “Hospital de Temuco Sector A”……………………...6 Figura 2-2: Modelo estructural “Hospital de Temuco Sector B”……………………...7 Figura 2-3: Modelo estructural “Hospital de Angol Sector B”………………………...8 Figura 2-4: Modelo estructural “Hospital de Angol Sector C”………………………...9 Figura 2-5: Modelo estructural “Edificio Thiers Torre II”……………………………..10 Figura 2-6: Modelo estructural “Edificio Torre del Bosque”………………………....11 Figura 2-7: Modelo estructural “Edificio Prat”………………...……………………....12 Figura 2-8: Modelo estructural “Edificio Torre City House”………………………….13 Figura 2-9: Modelo estructural “Edificio Avenida Alemania”..………...…………….14 Figura 2-10: Modelo estructural “Edificio Patagonia”………………….....………….15 Figura 3-1: Fallas no estructurales “Hospital de Temuco”…………………………..18 Figura 3-1 (a): Falla típica en tabiquería……………………………………....18 Figura 3-1 (b): Falla unión tabique - Viga estructural………………………...18 Figura 3-1 (c): Fallas no estructurales en pisos 6 y 7………………………..18 Figura 3-2: Fallas estructurales “Hospital de Temuco” …………………………......19 Figura 3-2 (a): Falla viga corta de acople……………………………………..19 Figura 3-2 (b): Fisuras de consideración en viga estructural………………..19 Figura 3-3: Fallas no estructurales “Hospital de Angol”…………………………......20 Figura 3-4: Daño estructural “Hospital de Angol”, muro 5° nivel……….………......21 Figura 3-5: Fallas no estructurales “Edificio Thiers Torre II”, sistema ISOMUR.....21 Figura 3-6: Daño estructural “Edificio Thiers Torre II”…………………………….....22 Figura 3-6 (a): Muro con falla “Edificio Thiers Torre II”……………………....22 Figura 3-6 (b): Viga contigua al muro………………….……………………....22 Figura 3-6 (c): Viga de acople con falla……………….……………………....22 Figura 3-6 (d): Pilar fisurado…………………………………………………....22 Figura 3-7: Identificación de daños piso 1 “Edificio Thiers Torre II”…………….....23 Figura 3-8: Identificación de daños por piso “Edificio Thiers Torre II”……...........24 Figura 4-1: “Desplazamientos de entrepiso del Sector A del Hospital de Temuco”…………………………………………………………………………………..33 Figura 4-2: “Desplazamientos de entrepiso del Sector B del Hospital de Temuco”…………………………………………………………………………………..34 Figura 4-3: “Desplazamientos de entrepiso del Sector B del Hospital de Angol”……………………………………………………………………………………..34 Figura 4-4: “Desplazamientos de entrepiso del Sector C del Hospital de Angol”……………………………………………………………………………………..34 Figura 4-5: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Thiers Torre II”……...………..35 Figura 4-6: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Torre del Bosque”….………..35 Figura 4-7: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Prat”………………….………..36 Figura 4-8: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Torre City House”…..………..36 - vii - Figura 4-9: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Avenida Alemania”......……...37 Figura 4-10: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Patagonia”……...………......37 Figura 4-11: Gráfico parámetro H/T [m/s]………………………………...………......39 Figura 4-12: Gráfico indicador efecto P-Δ………………………………...………......40 Figura 4-13: Gráfico desplazamiento nivel superior..…………………...…………...41 Figura 4-14: Gráfico máximos desplazamientos de entrepiso en el centro de masa……………………………………………………..…………………...…………...42 Figura 4-15: Gráfico máximos desplazamientos de entrepiso en puntos extremos.………………………………………………..…………………...…………...43 Figura 4-16: Gráfico indicador acoplamiento rotación – traslación…....…………...44 Figura 4-17: Gráfico indicador Excentricidad dinámica / Radio de giro basal…….45 Figura 4-18: Gráfico Masa traslacional acoplada / Masa traslacional directa.........46 Figura 4-19: Gráfico Corte basal acoplado / Corte basal directo……………..........47 Figura 4-20: Gráfico Momento basal acoplado / Momento basal directo………….48 Figura 4-21: Gráfico N° de ejes relevantes en la respuesta sísmica……………....49 Figura 5-1: Geometría en planta para evaluar δ1…………………………………....62 Figura 5-2: Control de voladizos………………….…………………………………....63 Figura 5-3: Control de protuberancia en edificios…………………………………….63 Figura 5-4: Regularidad en elevación………………………………………………….66 Figura 5-5: Piso blando………………………………………………………………….66 Figura 5-6: Gráfico parámetros metodología italiana………………………………..76 - viii - CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN 1.1 Introducción “El fenómeno sísmico representa una de las manifestaciones más impactantes de la naturaleza. Las pérdidas de vidas humanas y la destrucción de las infraestructuras creadas por el hombre, demuestran el potencial devastador de este fenómeno. Así pues, representa un objetivo permanente de la ingeniería sísmica” (Dumova, 2000). La última catástrofe que ha vivido nuestro país, ha puesto en evidencia, no solo el mal funcionamiento de algunas estructuras existentes, sino que también, la necesidad de intervenir todas aquellas estructuras que han sido diseñadas con normativas antiguas o algunas estructuras que fueron edificadas cuando no se disponía de un código antisísmico. El avance significativo de la ingeniería estructural en nuestro país ha permitido realizar diseños muy vanguardistas y a la altura de países desarrollados, pero muchas veces con patologías estructurales, las cuales se ponen de manifiesto ante una catástrofe como el terremoto del 27 de Febrero del 2010. Resulta necesario tener presente que la responsabilidad del ingeniero estructural no está acotada solo al cumplimiento de las disposiciones normativas, siendo necesario revisar el efecto de otros factores que pueden ser críticos en el diseño tales como mecanismos potenciales de falla, debilidades de la estructuración, proceso constructivo, grado de acoplamiento en las direcciones de análisis, direcciones sísmicas alternativas, redundancia estructural, etc. (Guendelman, 2010) Por otra parte se observa el fuerte crecimiento que han experimentado las capitales regionales, como la ciudad de Temuco, esto se ha notado especialmente en la gran cantidad de edificaciones en altura que se han levantado en el centro de dichas ciudades y en los alrededores (Temuco por ejemplo). Esta tendencia de crecimiento, sumada a la catástrofe del pasado 27 de Febrero del 2010 y a la experiencia personal del autor, al haber participado en la revisión y evaluación estructural post-terremoto de varios edificios emblemáticos en la ciudad de Temuco y los alrededores, ha inspirado este estudio de vulnerabilidad sísmica, debido que se reconoce el riesgo considerable a la cual se encuentra expuesta una ciudad como Temuco y se estima necesario conocer las debilidades y fortalezas de sus edificaciones. -1- 1.2 Objetivos El objetivo principal de esta memoria es realizar un estudio de vulnerabilidad sísmica a edificios de hormigón armado usando la metodología del “Índice de Vulnerabilidad”, y obtener parámetros indicadores del comportamiento de los edificios mediante la construcción del perfil Bio-Sísmico. Más específicamente se busca: Contrastar los resultados que se obtengan, con el desempeño real que tuvieron los edificios en cuestión en el terremoto del 27 de Febrero del 2010. Contrastar y/o complementar los resultados de las distintas metodologías usadas en este estudio. 1.3 Metodología Para realizar este estudio se propone usar la metodología Italiana del “Índice de Vulnerabilidad” de Benedetti y Petrini (1984), con las respectivas modificaciones realizadas por el Dr. Ingeniero Roberto Aguiar Falconi et al.” (2007) quien agrega como parámetro al método italiano, la deriva máxima de piso basado en un análisis elástico modal espectral de la estructura. En nuestro estudio se usará el sismo de la NCh433.Of96 (Ref. 5). Para poder calificar las estructuras sismorresistente chilenas desde el punto de vista normativo, vigente a la fecha del terremoto, se propone utilizar el perfil Bio-Sísmico, realizado por Guendelman et al. (1997). Este método permite analizar de mejor manera los edificios chilenos considerando parámetros calibrados para edificios de hasta 40 pisos (rigideces, sintonía modal o acoplamiento, torsión, etc). Entonces, se propone además del índice de vulnerabilidad de Benedetti y Petrini (1984) modificado por Aguiar et al. (2007), construir el perfil Bio-Sísmico de los edificios en cuestión. Luego, se propone contrastar ambos resultados con el real desempeño que tuvieron los edificios el pasado 27 de Febrero del 2010 y poder identificar los motivos de falla o buen comportamiento de cada edificio. En este estudio de vulnerabilidad no se pretende evaluar la vulnerabilidad sísmica de una ciudad completa, sino que se pretende iniciar uno de muchos estudios que deberían realizarse en el sur de nuestro país, y dar la pauta para estos, por lo que se eligieron ocho edificios emblemáticos, generando 10 casos de estudio. De los edificios escogidos, se tiene registro del daño que tuvieron (en -2- caso de haber presentado daño), se cuenta con informes estructurales Postterremoto, planos e informes de suelo, etc. Los edificios escogidos para el estudio son (para mayor información ver anexo A): Hospital Dr. Hernán Henríquez Aravena (Temuco, IX región). Hospital Dr. Mauricio Heyermann Torres (Angol, IX región). Edificio Thiers Torre II (Temuco, IX región). Edificio Torre del Bosque (Temuco, IX región). Edificio Prat (Temuco, IX región). Edificio Torre City House (Temuco, IX región). Edificio Avenida Alemania (Temuco, IX región). Edificio Patagonia (Puerto Montt, X región). Estos edificios serán modelados mediante un software de cálculo apropiado para obtener los parámetros estructurales necesarios para aplicar las metodologías. Los parámetros constructivos se obtendrán de los planos de proyecto, de los informes de mecánica de suelos y de una visita a terreno para evaluar la calidad de la construcción. -3- 1.4 Alcances y resultados esperados Esta memoria se organiza de acuerdo a los siguientes capítulos, los cuales permiten determinar los alcances que tendrá el desarrollo de este tema. Capítulo 1 Introducción Este capítulo está orientado al planteamiento del problema y a exponer los objetivos que se han considerado para este estudio. Además se incluye un resumen del trabajo y la motivación que llevó al desarrollo de esta memoria. Capítulo 2 Características estructurales de los edificios a estudiar En este capítulo se muestra en forma resumida toda la información relevante que se recopiló en este trabajo, además este capítulo busca familiarizar al lector con los edificios considerados para el estudio. Capítulo 3 Desempeño estructural de los edificios ante el terremoto del 27/02/2010 En este capítulo se busca exponer el comportamiento que tuvieron los edificios ante el terremoto del 27 de Febrero. Capítulo 4 Análisis Sísmico y Perfil Bio-Sísmico En este capítulo se realizaron los análisis sísmicos según la normativa vigente a la hora del terremoto, y se construyó el perfil Bio-Sísmico de los edificios. Capítulo 5 Índice de vulnerabilidad de los edificios en cuestión En este capítulo se muestra el método empleado para evaluar la vulnerabilidad sísmica de los edificios en cuestión, y se muestran los resultados según el método empleado. Capítulo 6 Conclusiones y comentarios En este capítulo se contrastarán los resultados obtenidos con el perfil Bio-Sísmico y con la metodología italiana con el comportamiento real que tuvieron los edificios en el terremoto. De esta manera se busca ver si las metodologías son fiables para aplicarlas en estudios a nivel urbano. -4- CAPÍTULO 2: CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES DE LOS EDIFICIOS A ESTUDIAR 2.1 Introducción El presente capítulo tiene por objetivo describir las características estructurales de cada uno de los edificios a estudiar. principales Los edificios en estudio son ocho, de los cuales se desprenden diez casos de estudio. A continuación se muestran los sistemas estructurales que predominan en los edificios en cuestión: Tabla 2-1: Resumen de la estructuración general H. Temuco Sector A H. Temuco Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia N° Subterráneos 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 N° Pisos 7 7 5 5 13 16 9 17 16 16 Estructuración Muros Muros Muro - Marco Muro - Marco Muros Muros Muro -Marco Muros Muros Muros Para caracterizar de mejor manera los edificios en estudio, se ha efectuado una ficha tipo, donde se muestra la información que se ha considerado relevante por el autor. Esto se ha hecho para poder clasificar la abundante información que se desprende de los diez casos de estudio, y así poder mostrar en forma resumida y ordenada toda la información referente a los datos del edificio como parámetros normativos (según NCh433.Of96 (Ref. 5)), materialidad, etc. Se recomienda al lector que para mayor información en cuanto a estructuración, calidad de los materiales y parámetros normativos referentes al tipo de suelo, etc. se refiera a los anexos A, B y C, en donde se abordan los edificios de manera más específica. A continuación se muestran las fichas tipo de cada edificio. -5- 2.2 Información relevante de los edificios en estudio 2.2.1 Hospital Dr. Hernán Henríquez Aravena edificios A y B Tabla 2-2: Ficha técnica “Hospital de Temuco Sector A” 1 Nombre: Sector A 17 Primer piso 2 Ubicación: Temuco - Altura: 3m 3 Dirección: Montt #115 - Longitud planta: 33,40m 4 Año de entrega: 1960 - Ancho planta: 27,33m 5 Uso: Hospitalario - Espesor losa: 15cm 6 Número de pisos: 7 - Área de planta: 742,89m 7 Número de subterráneos: 1 - Peso: 1432,83 Tonf 8 Tipología estructural: Muros - Espesor de muros: 30cm 9 Zona sísmica: 2 - Densidad de muros: 10 Tipo de suelo: II 2 * Longitudinal (X): 4,30% 11 Materiales - Hormigón utilizado: H-15 (*) - Acero utilizado: A 44-28 H(*) 12 Eh hormigón: 20034 [MPa] 13 Altura sobre el suelo: 21m * Transversal (Y): 3,90% - Altura viga típica: 30/110 - Columnas: Figura 2-1 30/30 - 30/35 18 Primer piso tipo - Ancho planta: 21,10m 14 Altura total: 24m - Altura: 3m - Espesor losa: 12cm 15 Peso total: 8180,21 Tonf - Longitud planta: 33,40m - Área de planta: 266,92m2 16 Subterráneo - Ancho planta: 27,33m - Peso: 343,35 Tonf - Altura: 3m - Longitud planta: 46,24m - Espesor losa: 18cm - Área de planta: 598,11m2 - Espesor de muros: 30cm - Densidad de muros: - Ancho planta: 27,33m - Espesor losa: 15cm - Peso: 1270 Tonf - Espesor de muros: 30cm - Área de planta: 742,89m2 - Peso: 1339,75 Tonf - Espesor de muros: 35cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 2,14% * Transversal (Y): 2,80% - Densidad de muros: - Altura viga típica: 30/110 20 Confinamiento en muros: Si - Columnas 21 Cuantía mín. muros: 0.0025 22 Fundaciones: Cimiento corrido 23 Presiones admisibles suelo - Estática: 3Kg/cm2 - Dinámica: 4Kg/cm2 * Longitudinal (X): 4,68% * Transversal (Y): 4,53% - Altura viga típica: 35/110 - Columnas: 40/35 30/30 - 30/35 19 Segundo piso tipo - Altura: 3m - Longitud planta: 12,65m * Longitudinal (X): 0,97% * Transversal (Y): 1,61% - Altura viga típica: 30/50 - Columnas 30/30 - 30/20 Figura 2-1: Modelo estructural “Hospital de Temuco Sector A” (*) Referirse al Anexo B -6- Tabla 2-3: Ficha técnica “Hospital de Temuco Sector B” 1 Nombre: Sector B 17 Primer piso tipo 2 Ubicación: Temuco - Altura: 3m 3 Dirección: Montt #115 - Longitud planta: 43,12m 4 Año de entrega: 1960 - Ancho planta: 17,58m 5 Uso: Hospitalario - Espesor losa: 18cm 6 Número de pisos: 7 - Área de planta: 657,20m2 7 Número de subterráneos: 0 - Peso: 1364 Tonf 8 Tipología estructural: Muros - Espesor de muros: 30cm 9 Zona sísmica: 2 - Densidad de muros: 10 Tipo de suelo: II * Longitudinal (X): 3,51% 11 Materiales - Hormigón utilizado: H-15 (*) - Acero utilizado: A 44-28 H(*) 12 Eh hormigón: 20034 [MPa] 13 Altura sobre el suelo: 21m * Transversal (Y): 3,61% - Altura viga típica: 30/100 - Columnas Figura 2-2 20/40-30/70-30/30 18 Sexto piso - Ancho planta: 17,58m 14 Altura total: 21m - Altura: 3m - Espesor losa: 13cm 15 Peso total: 7901,59 Tonf - Longitud planta: 43,12m - Área de planta: 657,20m2 16 Primer piso - Altura:3m - Longitud planta: 43,12m - Ancho planta: 17,58m - Espesor losa: 18cm - Área de planta: 657,20m2 - Peso: 1265Tonf - Espesor de muros: 35cm - Ancho planta: 17,58m - Espesor losa: 18cm - Área de planta: 657,20m2 - Peso: 819 Tonf - Espesor de muros: 30cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 2,23% * Transversal (Y): 1,88% - Peso: 532,19 Tonf - Espesor de muros: 30cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 1,99% * Transversal (Y): 0,82% - Altura viga típica: 20/100 - Columnas 30/45-30/70 - Densidad de muros: - Altura viga típica: 20/100 20 Confinamiento en muros: Si - Columnas 21 Cuantía mín. muros: 0.0025 * Longitudinal (X): 4,97% * Transversal (Y): 3,55% - Altura viga típica: 30/100 - Columnas: 30/35-35/40 20/30-30/70-30/45 19 Séptimo piso tipo - Altura: 3m - Longitud planta: 43,12m 22 Fundaciones: Cimiento corrido 23 Presiones admisibles suelo - Estática: 3Kg/cm2 - Dinámica: 4Kg/cm2 Figura 2-2: Modelo estructural “Hospital de Temuco Sector B” (*) Referirse al Anexo B -7- 2.2.2 Hospital Dr. Mauricio Hyermann Torres edificios B y C Tabla 2-4: Ficha técnica “Hospital de Angol Sector B” 1 Nombre: Sector B 17 Segundo piso 2 Ubicación: Angol - Altura: 3,20m 3 Dirección: Ilabaca #752 - Longitud planta: 18,36m 4 Año de entrega: 1971 - Ancho planta: 23m 5 Uso: Hospitalario - Espesor losa: Losa nervada 6 Número de pisos: 5 - Área de planta: 422,17m2 7 Número de subterráneos: 0 - Peso: 414,18 Tonf 8 Tipología estructural: Híbrido - Espesor de muros: 30cm 9 Zona sísmica: 3 - Densidad de muros: 10 Tipo de suelo: IV * Longitudinal (X): 1,79% 11 Materiales - Hormigón utilizado: H-15 (*) - Acero utilizado: A 44-28 H(*) * Transversal (Y): 0,55% - Altura viga típica: 15/45 - Columnas: 60/60 Figura 2-3 12 Eh hormigón: 20034 [MPa] 13 Altura sobre el suelo: 16m 19 Confinamiento en muros: Si 18 Piso tipo 20 Cuantía mín. muros: 0.0025 14 Altura total: 16m - Altura: 3,2m 21 Fundaciones: Cimiento Corrido 15 Peso total: 2756,25 Tonf - Longitud planta: 18,36m 22 Cuantía mín. pilares: No cumple 16 Primer piso - Ancho planta: 23m 23 Confinamiento Viga-Columna: No - Altura: 3,20m - Espesor losa: Losa nervada - Longitud planta: 51,75m - Ancho planta: 23m - Espesor losa: Losa nervada - Área de planta: 991,88m2 - Peso: 943,62 Tonf - Espesor de muros: 35cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 1,98% * Transversal (Y): 0,82% - Altura viga típica: 15/40 - Columnas: 60/60 2 - Área de planta: 422,17m - Peso: 445 Tonf - Espesor de muros: 25cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 1,79% * Transversal (Y): 0,55% - Altura viga típica: 15/45 - Columnas: 60/60 24 Fundaciones: Cimiento corrido 25 Presiones admisibles suelo - Estática: 0,70Kg/cm2 - Dinámica: 0,93Kg/cm2 Figura 2-3: Modelo estructural “Hospital de Angol Sector B” (*) Referirse al Anexo B -8- Tabla 2-5: Ficha técnica “Hospital de Angol Sector C” 1 Nombre: Sector C 17 Segundo piso 2 Ubicación: Angol - Altura: 3,2m 3 Dirección: Ilabaca #752 - Longitud planta: 52,36m 4 Año de entrega: 1971 - Ancho planta: 23,73m 5 Uso: Hospitalario - Espesor losa: Losa nervada 6 Número de pisos: 5 - Área de planta: 974,58m2 7 Número de subterráneos: 0 - Peso: 958,54 Tonf 8 Tipología estructural: Híbrido - Espesor de muros: 30cm 9 Zona sísmica: 3 - Densidad de muros: 10 Tipo de suelo: IV * Longitudinal (X): 1,54% 11 Materiales - Hormigón utilizado: H-15 (*) - Acero utilizado: A 44-28 H(*) 12 Eh hormigón: 20034 [MPa] 13 Altura sobre el suelo: 16m * Transversal (Y): 1,95% - Altura viga típica: 60/60 - Columnas 65/65-70/70 18 Piso tipo Figura 2-4 19 Confinamiento en muros: Si 20 Cuantía mín. muros: 0.0025 14 Altura total: 16m - Altura: 3,2m 21 Fundaciones: Cimiento corrido 15 Peso total: 4425,98 Tonf - Longitud planta: 52,63m 22 Cuantía mín. pilares: No cumple 16 Primer piso - Ancho planta: 23,73m 23 Confinamiento Viga-Columna: No - Altura: 3,2m - Espesor losa: Losa nervada 24 Fundaciones: Cimiento corrido - Longitud planta: 49,00m - Ancho planta: 22,38m - Área de planta: 1000,60m2 - Peso: 894,47 Tonf 25 Presiones admisibles suelo - Estática: 0,70Kg/cm2 - Espesor losa: Losa nervada - Área de planta: 803,44m2 - Espesor de muros: 30cm - Densidad de muros: - Peso: 770,85 Tonf - Espesor de muros: 30cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 1,64% * Transversal (Y): 1,50% - Altura viga típica: 70/60 - Columnas: 70/70 - Dinámica: 0,93Kg/cm2 * Longitudinal (X): 1,43% * Transversal (Y): 0,89% - Altura viga típica: 50/60 - Columnas 65/65-70/70 Figura 2-4: Modelo estructural “Hospital de Angol Sector C” (*) Referirse al Anexo B -9- 2.2.3 Edificio Thiers Torre II Tabla 2-6: Ficha técnica “Thiers Torre II” 1 Nombre: Thiers Torre II 17 Primer piso 2 Ubicación: Temuco - Altura: 3,84m 3 Dirección: Thiers #811 - Longitud planta: 17,98m 4 Año de entrega: 2004 - Ancho planta: 20,15m 5 Uso: Habitacional - Espesor losa: 17cm 6 Número de pisos: 13 - Área de planta: 360,35m2 7 Número de subterráneos: 1 - Peso: 297,99 Tonf 8 Tipología estructural: Muros - Muros Perímetro: 25cm 9 Zona sísmica: 2 - Muros Interiores: 15cm 10 Tipo de suelo: II - Densidad de muros: 11 Materiales - Hormigón utilizado: H-25 - Acero utilizado: A63 –42 H * Longitudinal (X): 2,36% * Transversal (Y): 3,01% - Altura viga típica: 25/103 Figura 2-5 12 Eh hormigón: 25530 [MPa] 13 Altura sobre el suelo: 43,10m 18 Segundo Nivel - Ancho planta: 20,15m 14 Altura total: 46,46m - Altura: 2,52m - Espesor losa: 17cm 15 Peso total: 4983,75 Tonf - Longitud planta: 17,98m - Área de planta: 355,68m2 16 Planta Subterráneo - Altura: 3,36m - Ancho planta: 20,15m - Espesor losa: 17cm - Peso: 310,58 Tonf - Muros Perimetrales: 25cm - Longitud planta: 21,01m - Ancho planta: 36,07m - Área de planta: 362,13m2 - Peso: 329,03 Tonf - Muros Interiores: 15cm - Densidad de muros: - Espesor losa: 18cm - Área de planta: 719,62m2 - Muros Perímetro: 25cm - Muros Interiores: 15cm - Peso: 734,28 Tonf - Muros Perímetro: 25cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 2,05% - Muros Interiores: 15cm * Transversal (Y): 1,90% - Densidad de muros: - Altura viga típica: 25/75 * Longitudinal (X): 1,87% * Transversal (Y): 2,36% - Altura viga típica: 25/60 * Longitudinal (X): 2,40% * Transversal (Y): 1,76% - Altura viga típica: 25/75 20 Confinamiento en muros: Si 21 Cuantía mín. muros: 0.0025 22 Fundaciones: Cimiento corrido 19 Piso tipo - Altura: 2,52m - Longitud planta: 17,98m 23 Presiones admisibles suelo - Estática: 3Kg/cm2 - Dinámica: 4Kg/cm2 Figura 2-5: Modelo estructural “Edificio Thiers Torre II” - 10 - 2.2.4 Edificio Torre del Bosque Tabla 2-7: Ficha técnica “Torre del Bosque” 1 Nombre: Torre del Bosque 17 Primer y segundo piso 2 Ubicación: Temuco - Altura: 2,70m 3 Dirección: Andrés Bello #724 - Longitud planta: 50,11m 4 Año de entrega: 2006 5 Uso: Habitacional - Ancho planta: 2,08m - Losa Estacionamientos: 16cm 6 Número de pisos: 16 -Losa dpto.: 13cm 7 Número de subterráneos: 1 - Área de planta: 1256m2 8 Tipología estructural: Muros - Peso: 1105,49 Tonf 9 Zona sísmica: 2 - Espesor de muros: 18cm 10 Tipo de suelo: II - Densidad de muros: 11 Materiales - Hormigón utilizado: H-25 - Acero utilizado: A 63-42 H * Longitudinal (X): 3,03% * Transversal (Y): 2,37% - Altura viga típica: 18/55 Figura 2-6 12 Eh hormigón: 25530 [MPa] 13 Altura sobre el suelo: 42,37m 18 Primer piso tipo - Ancho planta: 15,55m 14 Altura total: 45,07m - Altura: 2,45m - Espesor losa: 13cm 15 Peso total: 9463,25Tonf - Longitud planta: 42,70m - Área de planta: 612m2 16 Planta Subterráneo - Altura: 2,70m - Longitud planta: 50,11m - Ancho planta: 25,08m - Espesor losa: 16cm - Área de planta: 1256m2 - Ancho planta: 15,55m - Espesor losa: 13cm - Área de planta: 612,00m2 - Peso: 450,28 Tonf - Espesor de muros: 15cm - Densidad de muros: - Peso: 444,59 Tonf - Espesor de muros: 15cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 2,63% * Transversal (Y): 2,59% - Altura viga típica: 15/40 - Peso: 1091,46 [Tonf] - Muros Perimetrales: 18cm * Longitudinal (X): 2,49% * Transversal (Y): 2,77% 25/40 – 25/93 - 15/93 - Muros Interiores: 18cm - Altura viga típica: 15/40 20 Confinamiento en muros: Si - Densidad de muros: 25/40 – 15/93 21 Cuantía mín. muros: 0.0025 * Longitudinal (X): 3,03% * Transversal (Y):2,37% - Altura viga típica: 18/55 22 Fundaciones: Cimiento corrido 19 Segundo piso tipo - Altura: 2,45m - Longitud planta: 42,70m 23 Presiones admisibles suelo - Estática: 3Kg/cm2 - Dinámica: 4Kg/cm2 Figura 2-6: Modelo estructural “Edificio Torre del Bosque” - 11 - 2.2.5 Edificio Prat Tabla 2-8: Ficha técnica “Edificio Prat” 1 Nombre: Edificio Prat 17 Primer piso 2 Ubicación: Temuco - Altura: 3m 3 Dirección: Arturo Prat #847 - Longitud planta: 49,80m 4 Año de entrega: 2007 - Ancho planta: 24,75m 5 Uso: Oficinas - Espesor losa: 14cm 6 Número de pisos: 9 - Área de planta: 1230m 7 Número de subterráneos: 1 - Peso: 877,40 [Tonf] 8 Tipología estructural: Híbrido - Espesor de muros: 20cm 9 Zona sísmica: 2 - Densidad de muros: 10 Tipo de suelo: II 2 * Longitudinal (X): 1,89% 11 Materiales - Hormigón utilizado: H-25 - Acero utilizado: A63-42 H 12 Eh hormigón: 25530 [MPa] 13 Altura sobre el suelo: 27m * Transversal (Y): 0,80% - Altura viga típica: 20/65 Figura 2-7 - Columnas: 40/40 - 80/40 18 Piso tipo - Ancho planta: 16,68m - Espesor losa: 12cm 14 Altura total: 24m - Altura: 2,5m - Área de planta: 781m2 15 Peso total: 7115,48 Tonf - Longitud planta: 45,35m - Peso: 511,98 [Tonf] 16 Planta Subterráneo - Altura: 3m - Longitud planta: 50,19m - Ancho planta: 24,75m - Espesor losa: 14cm - Área de planta: 1242m2 - Peso: 1164,15 [Tonf] - Ancho planta: 16,15m - Espesor losa: 14cm - Área de planta: 725m2 - Peso: 559,81 [Tonf] - Espesor de muros: 20cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 0,90% - Espesor de muros: 20cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 0,69% * Transversal (Y): 0,52% - Altura viga típica: 20/45 - Columnas 40/40 - 40/80 - Espesor de muros: 20cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 1,90% * Transversal (Y): 1,21% - Altura viga típica: 20/65 - Columnas: 40/40 – 40/80 * Transversal (Y): 0,66% 20 Confinamiento en muros: Si - Altura viga típica: 20/65 21 Cuantía mín. muros: 0.0025 - Columnas: 22 Confinamiento Viga-Columna: Si 40/40 – 40/80 19 Noveno piso - Altura: 2,5m - Longitud planta: 47,40m 23 Cuantía mínima Pilares: Si 24 Fundaciones: Cimiento corrido 25 Presiones admisibles suelo - Estática: 3,9Kg/cm2 - Dinámica: 4,9Kg/cm2 Figura 2-7: Modelo estructural “Edificio Prat” - 12 - 2.2.6 Edificio Torre City House Tabla 2-9: Ficha técnica “Torre City House” 1 Nombre: Torre City House 17 Primer piso 2 Ubicación: Temuco - Altura: 2,7m 3 Dirección: Andrés Bello #428 - Longitud planta: 49,96m 4 Año de entrega: 2007 - Ancho planta: 24,88m 5 Uso: Habitacional - Espesor losa: 16cm 6 Número de pisos: 17 - Área de planta: 1232m 7 Número de subterráneos: 1 - Peso: 1072,92 [Tonf] 8 Tipología estructural: Muros - Muros Perímetro: 18cm 9 Zona sísmica: 2 - Muros Interiores: 18cm 10 Tipo de suelo: II - Densidad de muros: 11 Materiales - Hormigón utilizado: H-25 - Acero utilizado: A 63-42 H 2 * Longitudinal (X): 2,80% * Transversal (Y): 2,00% - Altura viga típica: 18/49 Figura 2-8 12 Eh hormigón: 25530 [MPa] 13 Altura sobre el suelo: 45,45m 18 Piso tipo - Ancho planta: 14,93m 14 Altura total: 46,72m - Altura: 2,45m - Espesor losa: 14cm 15 Peso total: 10130,38 [Tonf] - Longitud planta: 40,57m - Área de planta: 311m2 16 Planta Subterráneo - Altura: 2,70m - Longitud planta: 49,96m - Ancho planta: 24,88m - Espesor losa: 16cm - Área de planta: 1233m2 - Peso: 1018,28 [Tonf] - Espesor de muros: 18cm - Ancho planta: 15,82m - Espesor losa: 14cm - Área de planta: 594,00m2 - Peso: 497,15 [Tonf] - Muros Perímetro: 18cm - Muros Interiores: 18cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 3,60% - Peso: 120,96 Tonf - Muros Perímetro: 18cm - Muros Interiores: 18cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 5,13% * Transversal (Y): 4,29% - Altura viga típica: 18/90 - Densidad de muros: * Transversal (Y): 2,95% * Longitudinal (X): 3,18% - Altura viga típica: 18/74 * Transversal (Y): 2,07% - Altura viga típica: 18/69 20 Confinamiento en muros: Si 21 Cuantía mín. muros: 0.0025 22 Fundaciones: Cimiento corrido 19 Piso 17 - Altura: 4,32m - Longitud planta: 22,03m 23 Presiones admisibles suelo - Estática: 3Kg/cm2 - Dinámica: 4Kg/cm2 Figura 2-8: Modelo estructural “Edificio Torre City House” - 13 - 2.2.7 Edificio Avenida Alemania Tabla 2-10: Ficha técnica “Edificio Avenida Alemania” 1 Nombre: Avenida Alemania 17 Primer piso 2 Ubicación: Temuco - Altura: 2,69m 3 Dirección: Avda. Alemania 587 - Longitud planta: 44,98m 4 Año de entrega: 2007 - Ancho planta: 34,59m 5 Uso: Habitacional - Espesor losa: 15cm 6 Número de pisos: 16 - Área de planta: 838,86m 7 Número de subterráneos: 1 - Peso: 795,49 Tonf 8 Tipología estructural: Muros - Espesor de muros: 20cm 9 Zona sísmica: 2 - Densidad de muros: 10 Tipo de suelo: II 2 * Longitudinal (X): 2,48% 11 Materiales - Hormigón utilizado: H-25 - Acero utilizado: A 63-42 H 12 Eh hormigón: 25530 [MPa] 13 Altura sobre el suelo: 43,33m * Transversal (Y): 1,99% - Altura viga típica: 20/49 - Columnas Figura 2-9 45/123 – 70-45 18 Piso tipo - Ancho planta: 23,26m 14 Altura total: 46,73m - Altura: 2,50m - Espesor losa: 15cm 15 Peso total: 14756 [Tonf] - Longitud planta: 44,98,m - Área de planta: 215,40m2 16 Planta Subterráneo - Altura:3,43m - Longitud planta: 59,44m - Ancho planta: 41,43m - Espesor losa: 15cm - Área de planta: 2112m2 - Peso: 2250,77 [Tonf] - Espesor de muros: 20cm - Ancho planta: 34,59m - Espesor losa: 15cm - Área de planta: 841,50m2 - Peso: 795,49 [Tonf] - Espesor de muros: 20cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 3,11% * Transversal (Y): 2,47% - Peso: 201,45 [Tonf] - Espesor de muros: 20cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 5,86% * Transversal (Y): 3,90% - Altura viga típica: 20/50 - Densidad de muros: - Altura viga típica: 30/110 20 Confinamiento en muros: Si - Columnas 21 Cuantía mín. muros: 0.0025 * Longitudinal (X): 2,0% * Transversal (Y): 1,33% - Altura viga típica: 20/60 - Columnas: 20/70 – 45/123 45/100 – 45/70 – 29/100 30/30 - 30/35 19 Piso 16 - Altura: 2,90m - Longitud planta: 25,22m 22 Fundaciones: Cimiento corrido 23 Presiones admisibles suelo - Estática: 3,5Kg/cm2 - Dinámica: 4,5Kg/cm2 Figura 2-9: Modelo estructural “Edificio Avenida Alemania” - 14 - 2.2.8 Edificio Patagonia Tabla 2-11: Ficha técnica “Edificio Patagonia” 1 Nombre: Edificio Patagonia 17 Primer piso tipo 2 Ubicación: Puerto Montt - Altura: 2,5m 3 Dirección: Av. Egaña esq. Serrano - Longitud planta: 34,45m 4 Año de entrega: 2007 - Ancho planta: 16,01m 5 Uso: Habitacional - Espesor losa: 18cm 6 Número de pisos: 17 - Área de planta: 485,57m 7 Número de subterráneos: 0 - Peso: 392,61 [Tonf] 8 Tipología estructural: Muros - Espesor de muros: 18cm 9 Zona sísmica: 2 - Densidad de muros: 10 Tipo de suelo: II 2 * Longitudinal (X): 3,32% 11 Materiales - Hormigón utilizado: H-25 * Transversal (Y): 3,00% - Altura viga típica: 18/110 Figura 2-10 - Acero utilizado: A 63-42 H 12 Eh hormigón: 25530 [MPa] 13 Altura sobre el suelo: 43,6m 18 Segundo piso tipo 19 Confinamiento en muros: Si 14 Altura total: 46,6m - Altura: 2,5m 20 Cuantía mín. muros: 0.0025 15 Peso total: 6382,82 [Tonf] - Longitud planta: 34,45m 21 Fundaciones: Cimiento corrido 16 Planta Primer piso - Altura: 2,5m - Longitud planta: 34,45m - Ancho planta:15,53m - Espesor losa: 13cm - Área de planta: 439,05m2 - Peso: 377,98 [Tonf] - Espesor de muros: 18cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 4,36% * Transversal (Y): 3,14% - Altura viga típica: 15/48 - Ancho planta: 15,95m - Espesor losa: 18cm - Área de planta: 488,25m2 - Peso: 395,70 [Tonf] - Espesor de muros: 18cm - Densidad de muros: * Longitudinal (X): 3,28% * Transversal (Y): 2,99% - Altura viga típica: 18/110 22 Presiones admisibles suelo - Estática: 4,5Kg/cm2 - Dinámica: 5,85Kg/cm2 Figura 2-10: Modelo estructural “Edificio Patagonia” - 15 - CAPÍTULO 3: DESEMPEÑO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS ANTE EL TERREMOTO DEL 27/02/2010 3.1 Introducción El presente capítulo tiene por objetivo describir, en base a la visita a terreno realizada a los edificios post terremoto (junto a la oficina de cálculo GJvB ingenieros civiles), a los antecedentes de la obra y a los informes estructurales post-terremoto que se poseen, el comportamiento estructural que tuvieron los edificios en cuestión el pasado 27 de Febrero del 2010, donde si bien sabemos, los edificios estuvieron sometidos a una exigencia de alto nivel ocasionada por el terremoto 8,8 grados Richter ocurrido en dicha fecha. Posteriormente se contrastará lo expuesto en este capítulo con las conclusiones que se obtengan del Perfil Bio-Sísmico y de la “metodología italiana”. Cabe señalar que solo se abordarán en este capítulo los edificios que presentaron daños, el resto de los edificios que no sean abordados en este capítulo se asumen sin daños y por ende con un desempeño estructural óptimo. 3.2 Terremoto del 27/02/2010 y sus consecuencias [Ref. 6: http://es.wikipedia.org/wiki/Terremoto_de_Chile_de_2010 ] El terremoto de Chile del 2010 fue un sismo ocurrido a las 03:34:17 hora local (UTC-3), del sábado 27 de febrero de 2010, que alcanzó una magnitud de 8,8 MW . El epicentro se ubicó en el Mar Chileno, frente a las localidades de Curanipe y Cobquecura, cerca de 150 kilómetros al noroeste de Concepción y a 63 kilómetros al suroeste de Cauquenes, y a 47,4 kilómetros de profundidad bajo la corteza terrestre. El sismo tuvo una duración de cerca de 2 minutos 45 segundos, al menos en Santiago. Fue percibido en gran parte del Cono Sur con diversas intensidades, desde Ica en Perú por el norte hasta Buenos Aires y São Paulo por el oriente. Además tuvo una consecuencia catastrófica al generar un tsunami que barrió las costas de la octava región de nuestro país. Las zonas más afectadas por el terremoto fueron las regiones chilenas de Valparaíso, Metropolitana de Santiago, O'Higgins, Maule, Biobío y La Araucanía, que acumulan más de 13 millones de habitantes, cerca del 80% de la población del país. - 16 - 3.2.1 Estado Post-Terremoto IX Región de la Araucanía [Ref. 6: http://es.wikipedia.org/wiki/Terremoto_de_Chile_de_2010 ] En la Región de la Araucanía, el terremoto fue sentido con gran intensidad, provocando varios derrumbes en viviendas y el corte de los servicios básicos. En la capital regional, Temuco, se produjeron daños en el teatro y en la municipalidad, siendo el estado del Hospital Hernán Henríquez el de mayor gravedad. Cerca de 450 pacientes debieron ser evacuados por los graves daños en el recinto hospitalario, tras lo cual muchos fueron trasladados a las dependencias del nuevo Hospital Regional, que debió abrir sus puertas de forma urgente. Una de las zonas más afectadas fue la ciudad de Angol. La mayoría de sus locales comerciales, así como el hospital de la ciudad resultaron totalmente destrozados. En la zona costera de la región, principalmente Queule, Toltén y Puerto Saavedra sufrieron los efectos del tsunami, que inundó las zonas más cercanas al mar y destruyó muelles y botes de pescadores. En esta última localidad, un estanque de agua cayó sobre cinco viviendas. 3.3 Desempeño estructural Como bien se puede apreciar en el punto 3.2, el Hospital de Angol y el hospital de Temuco, son nombrados en internet como lugares donde se manifestó la catástrofe quedando reflejada en los daños que sufrieron estos recintos, estos apreciados por la sociedad y calificados como inaceptables desde el punto de vista del servicio que prestan estos recintos A continuación se procede a describir en base a la información recopilada y a la experiencia vivida por el autor de este trabajo, el desempeño estructural de todos los edificios involucrados en este trabajo. La información contenida en este apartado, se basa en los informes de reparación de la UFRO (Ref. 8 y Ref. 9) y al informe estructural post terremoto de la “Torre Thiers II”. (Ref. 10) - 17 - 3.3.1 Hospital Dr. Hernán Henríquez Aravena edificios A y B De acuerdo a la inspección visual realizada a todas las dependencias del hospital, se pudo observar que en general existen daños estructurales puntuales, los cuales se detallan y se dividen según lo siguiente: 3.3.1.1 Elementos no estructurales Se detectan fisuras en uniones tabique albañilería – muro de hormigón armado, al igual que en las uniones de estos elementos con cadenas y pilares (uniones estructura – no estructura), también se detectaron tabiques de albañilería con grietas debido a que tomaron carga sísmica. Se aprecia estabilidad de los elementos no estructurales, a pesar de haber presentado fallas (Ver figura 3-1). Figura 3-1 (a): Falla Típica en tabiquería Figura 3-1 (b): Falla unión tabique Viga estructural Figura 3-1 (c): Fallas no estructurales en pisos 6 y 7 Figura 3-1: Fallas no estructurales “Hospital de Temuco” [Ref.8: Informe Estructural Post Terremoto Edificio Hospital de Temuco UFRO] - 18 - 3.3.1.2 Elementos estructurales Los daños estructurales son puntuales y corresponden principalmente a fisuras menores en muros (en juntas de hormigonado), fisuras en vigas de acoplamiento en muros (ver Figura 3-2), fisuras por esfuerzos de corte en machones de fachada, los cuales claramente estuvieron sometidos a una alta demanda de ductilidad y fallaron por corte, también se aprecian fisuras reparables en losas. Visualmente el edificio parece estar con daño estructural severo, pero al analizar realmente la estructura sismo resistente (con planos en mano y con taladro para perforar lo estructural y lo no estructural y así diferenciar), uno puede apreciar que debido a la gran cantidad de tabiques de albañilería y a la tipología de pilares y machones embutidos en machones y muros de mampostería respectivamente, la sensación del daño ocurrido fue mayor. De acuerdo a lo anterior, se concluye que los edificios se comportaron bien estructuralmente ante el terremoto y los daños observados corresponden a casos puntuales y son reparables. Figura 3-2 (a): Falla Viga corta de acople Figura 3-2 (b): Fisuras de consideración en Viga estructural Figura 3-2: Fallas estructurales “Hospital de Temuco” [Ref. 8: Informe Estructural Post Terremoto Edificio Hospital de Temuco UFRO] - 19 - 3.3.2 Hospital Dr. Mauricio Heyerman Torres edificios B y C De acuerdo a la inspección visual realizada a todas las dependencias del hospital, se pudo observar que en general existen daños estructurales puntuales, los cuales se detallan y se dividen según lo siguiente: 3.3.2.1 Elementos no estructurales Existen fallas de diverso tipo y que se refieren principalmente a uniones entre tabiques de albañilería y elementos estructurales (ver Figura 3-3). Se aprecia que el edificio experimentó desplazamientos considerables, esto se ve reflejado en la gran cantidad de elementos propios del hospital como camillas, televisores, máquinas de bebidas, etc. las cuales se desplazaron bastante. Se aprecia que la percepción de la catástrofe fue mayor a lo que realmente ocurrió, esto debido a la gran magnitud de daños no estructurales: Figura 3-3: Fallas no estructurales Hospital de Angol [Ref.9: Informe Estructural Post Terremoto Edificio Hospital de Angol UFRO] 3.3.2.2 Elementos estructurales No se presentan daños estructurales de consideración, a excepción del módulo B y C, en el cual se aprecia que el muro del 5 nivel en la junta de dilatación entre ambos módulos presentó una falla horizontal de consideración, los cuales deberán ser reparados. Aparentemente el cabeceo entre los edificios B y C ocasionó tal falla (Ver Figura 3-4). - 20 - Fig.3-4: Falla estructural “Hospital de Angol”, muro 5° nivel [Ref.9: Informe Estructural Post Terremoto Edificio Hospital de Angol UFRO] 3.3.3 Edificio Thiers Torre II En la inspección visual realizada a todo el edificio, se pudo constatar que existen daños importantes en ciertos sectores del edificio, los más evidentes se encuentran en el primer nivel, en el resto del edificio se observan fisuras en algunos muros y en paños de losas. Los elementos no estructurales sufrieron daños en todos los niveles. A continuación se detallan daños más significativos. 3.3.3.1 Elementos no estructurales Los elementos no estructurales divisorios tanto de los departamentos como los de las cajas de escala fueron construidos con el sistema “Isomur”, el cual presentó un mal comportamiento ante el evento sísmico colapsando en gran parte de la caja de escala y fisurándose en varios departamentos (ver Figura 3-5). Si bien estos elementos no forman parte del sistema resistente, pudieron conllevar riesgos a las personas al momento del sismo o durante la evacuación por las escaleras de emergencia. Fig. 3-5: Falla no estructural “Edificio Thiers Torre II”, SISTEMA ISOMUR [Ref.10: Informe Estructural Post Terremoto Edificio Thiers Torre II] - 21 - 3.3.3.2 Elementos estructurales El edificio tiene daños estructurales de diverso tipo, se pudo apreciar fallas en vigas de acople, fisuras menores en pilares, fisuras en losas y la mayor falla de todas ocurrió en el muro del eje 5 del primer nivel, la cual corresponde a una falla por flexo-compresión y corte sísmico, la cual produjo corte de enfierraduras y desprendimiento de hormigón. Esta falla también afectó a los elementos contiguos al muro. (Ver Figuras 3-6(a), 3-6(b), 3(c) y 3(d)) Figura 3-6 (a): Muro con falla “Edificio Thiers” Figura 3-6(b): Viga contigua al muro Figura 3-6 (c): Viga de acople con falla Figura 3-6 (d): Pilar fisurado Figura 3-6: Daño estructural “Edificio Thiers Torre II” [Ref.10: Informe Estructural Post Terremoto Edificio Thiers Torre II] En el eje A se detectó la fisura de una viga de acople, esta fisura se produjo una vez que el muro resistente del eje 5 fallara (Ver Figura 3-7). Se pudo observar que a medida que se sube de nivel la falla va disminuyendo. Esta se detecta del 2° nivel hasta el 4°. La ubicación se puede ver en la Figura 3-8. - 22 - En el eje 5 entre los ejes T y R (Ver Figura 3-8) se detectaron pequeñas fisuras en el muro resistente, este muro se encuentra presente en el subterráneo y después desde el piso 2, hasta el piso 11, el daño fue producto del esfuerzo al que fue sometido el muro una vez que falló el muro hermano del mismo eje resiste, este esfuerzo produjo una fisura que se repite hasta el piso 8° (Ver Figura 3-8). Figura 3-7: Identificación de daños piso 1 “Edificio Thiers Torre II” [Ref.10: Informe Estructural Post Terremoto Edificio Thiers Torre II] - 23 - Figura 3-8: Identificación de daños por piso “Edificio Thiers Torre II” [Ref.10: Informe Estructural Post Terremoto Edificio Thiers Torre II] - 24 - CAPÍTULO 4: ANÁLISIS SÍSMICO Y PERFIL BIO-SISMICO 4.1 Introducción El presente capítulo tiene por objetivo analizar los edificios desde el punto de vista normativo para ver si estos cumplían o no con la normativa vigente a la hora del terremoto del 27 de Febrero. En el caso de los edificios diseñados con las disposiciones de la NCh433.Of96 (Ref. 5), se espera total cumplimiento de la normativa. En el caso de los hospitales, los cuales fueron diseñados cuando no se disponía de una normativa antisísmica, será interesante ver en qué condiciones de diseño se encontraban al enfrentar el terremoto del 27 de Febrero del 2010. Además se construirá el perfil Bio-Sísmico de cada edificio, el cual está basado en edificios chilenos que no sufrieron daños en el terremoto de 1985. De esta manera se pretende ver las bondades de los edificios en cuestión y poder emitir un juicio en cuanto a su estructuración. Para mayor información referente a los parámetros normativos referirse al Anexo C. 4.2 Generalidades 4.2.1 Hipótesis Básicas de diseño La NCh433.Of96 (Ref. 5) establece requisitos mínimos para el diseño sísmico de edificios. La filosofía de diseño implícita en esta norma está orientada a lograr que las estructuras cumplan lo siguiente: - Resistan sin daños movimientos sísmicos de intensidad moderada. Limiten los daños en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad. - Aunque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de intensidad excepcionalmente severa. 4.2.2 Cargas Estáticas Las cargas estáticas a las cuales estarán sometidas las estructuras se presentan a continuación, y básicamente se refieren al peso muerto de las terminaciones de losas (PP) y a las sobrecargas de uso (SC) a las cuales estarán sometidas la estructura durante su vida útil. - 25 - Pesos Propios (PP): Hormigón: 2500 (Kg/cm3) Albañilerías: 2300 (Kg/cm3) Tabiques interiores: 100 (Kg/cm3) Sobrecargas de uso (SC): Estacionamientos: 500 (Kg/m2) Pasillos y balcones: 400 (Kg/m2) Salas hospitales: 300 (Kg/m2) Departamentos y oficinas: 200 (Kg/m2) 4.2.3 Espectro de diseño Para estimar la solicitación sísmica a la cual estarán sometidos los edificios, se define el espectro elástico de diseño “Sa”, el cual depende del tipo de suelo y de la zonificación sísmica. El espectro se calcula de acuerdo a la siguiente fórmula: = ∗ ∗ ∗ 1 + 4,5 ∗ ( ) = 1+( ) Donde: I = Coeficiente de importancia del edificio. Ao = Aceleración efectiva. Tn = Periodo de vibración del modo n. To, p = Parámetros relativos al suelo de fundación. - 26 - 4.2.4 Estados de carga sísmicos A continuación se definen los estados de carga sísmicos con los cuales se realizará el análisis correspondiente: - Sx : Sismo en la dirección longitudinal o X de la planta. - Sy: Sismo en la dirección transversal o Y de la planta. 4.2.5 Peso Sísmico Según la NCh433.Of96 (Ref. 5), el peso sísmico de una estructura se calcula como el peso muerto de la estructura (PP) más un porcentaje de la sobrecarga de uso (SC) que está comprendido entre un 25% – 50%. Para el caso de los edificios habitacionales y de oficinas se utilizará 25% y para el caso de los hospitales se utilizará 50%. Tabla 4-1: Peso Sísmico [Ton] Psísmico H. Temuco Sector A 8180,21 H. Temuco Sector B 7901,59 H. Angol Sector B 2756,25 H. Angol Sector C 4425,98 Edificio Thiers II 4983,75 Torre del Bosque 9463,25 Edificio Prat 7116,48 Torre City House 10130,38 Avda Alemania 14756 Edificio Patagonia 6382,82 4.2.6 Torsión Accidental Según la NCh433.Of96 (Ref. 5) la torsión accidental se deberá aplicar de dos formas. Una es aplicando momentos torsores en el centro de masa de cada piso y la segunda opción, que es la que usaremos, es aplicando una excentricidad adicional al centro de masa de cada piso tal como sigue: ± 0,05 Para el sismo en la dirección X ± 0,05 Para el sismo en la dirección Y - 27 - Donde: : Dimensión en la dirección Y de la planta del nivel k. : Dimensión en la dirección X de la planta del nivel k 4.3 Análisis y resultados del análisis dinámico modal espectral 4.3.1 Periodos fundamentales y masas efectivas A continuación se presentan los principales modos de vibración de cada edificio luego de realizar un análisis modal. Las masas efectivas y periodos obtenidos son: Tabla 4-2: Periodos y masas efectivas Sector A Hospital de Temuco Modo Periodo Masa X (%) Masa Y (%) Masa Rot. (%) Dirección 1 0,170768 54,0556 0,7322 5,8657 X 2 0,144838 2,3967 54,006 8,7252 Y 3 0,129868 0,0256 4,1354 46,1404 Rot Tabla 4-3: Periodos y masas efectivas Sector B Hospital de Temuco Modo Periodo Masa X (%) Masa Y (%) Masa Rot. (%) Dirección 1 0,160159 48,3945 10,1882 13,742 X 2 0,152143 13,754 48,8681 0,2984 Y 3 0,12191 14,0715 0,4974 43,6391 Rot Tabla 4-4: Periodos y masas efectivas Sector B Hospital de Angol Modo Periodo Masa X (%) Masa Y (%) Masa Rot. (%) Dirección 1 0,485752 0,0001 53,8074 2,3693 Y 2 0,253533 47,599 0 0,8486 X 3 0,181719 7,1455 0,0299 35,652 Rot Tabla 4-5: Periodos y masas efectivas Sector C Hospital Angol Modo Periodo Masa X (%) Masa Y (%) Masa Rot. (%) Dirección 1 0,290651 26,9263 0,2636 38,9022 Rot 2 0,187242 9,9144 56,7843 2,2812 Y 3 0,178721 37,3547 12,1788 22,9768 X - 28 - Tabla 4-6: Periodos y masas efectivas Thiers II Modo Periodo Masa X (%) Masa Y (%) Masa Rot. (%) 1 0,523668 0,0542 64,2016 0,205 2 0,469189 64,8047 0,0544 0,1093 3 0,398287 0,2445 0,002 55,5368 Dirección Y X Rot Tabla 4-7: Periodos y masas efectivas Torre del Bosque Modo Periodo Masa X (%) Masa Y (%) Masa Rot. (%) Dirección 1 0,463775 0,0701 44,1241 10,5804 Y 2 0,392728 1,8657 8,1424 28,8087 Rot 43,4254 0,0471 1,0117 3 0,29455 X Tabla 4-8: Periodos y masas efectivas Edificio Prat Modo Periodo Masa X (%) Masa Y (%) Masa Rot. (%) Dirección 1 0,596808 8,6888 11,2624 28,39 Rot 2 0,549245 1,7594 46,5573 6,0664 Y 3 0,267999 41,1458 0 11,6987 X Tabla 4-9: Periodos y masas efectivas Torre City House Modo Periodo Masa X (%) Masa Y (%) Masa Rot. (%) Dirección 1 0,539064 0,3406 51,2799 4,8462 Y 2 0,379969 20,3977 8,0376 30,1769 Rot 3 0,352869 43,1847 1,6385 16,436 X Tabla 4-10: Periodos y masas efectivas edificio Avenida Alemania Modo Periodo Masa X (%) Masa Y (%) Masa Rot. (%) Dirección 1 0,637674 5,5694 25,5423 25,8411 Rot 2 0,507363 15,0683 38,5522 16,0403 Y 3 0,43561 46,6393 3,0671 16,5336 X Tabla 4-11: Periodos y masas efectivas Edificio Patagonia Modo Periodo Masa X (%) Masa Y (%) Masa Rot. (%) Dirección 1 0,527677 0,0076 69,5599 0,1801 Y 2 0,417244 0,225 0,1547 70,1853 Rot 3 0,357692 70,7451 0,0013 0,1746 X - 29 - 4.3.2 Factor de reducción del espectro elástico y Cortes basales preliminares El espectro elástico de la NCh433.Of96 (Ref. 5) debe reducirse por el factor R*, el cual depende del periodo fundamental en la dirección de análisis, del tipo de suelo, del tipo de material y del sistema estructural predominante. La expresión para el cálculo del R* es la siguiente: ∗ ∗ =1+ 0,10 ∗ +( ∗ ) Donde: T*: Periodo del modo con mayor masa traslacional equivalente en la dirección de análisis. To: Parámetro relativo al suelo de fundación. Ro: Factor de reducción de la aceleración espectral. En la siguiente tabla se muestran los valores de dicho factor: Tabla 4-12: Factor de reducción R* H. Temuco Sector A H. Temuco Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia R*x 4,75 4,59 2,77 2,31 7,46 6,19 5,93 6,68 7,26 6,72 R*y 4,36 4,47 3,96 2,37 7,75 7,43 7,87 7,82 7,66 7,77 La NCh433.Of96 (Ref. 5) restringe el corte basal máximo y mínimo según lo estipulado en el numeral 6.3.7.1. Esta restricción se logra al multiplicar las coordenadas espectrales por un factor de amplificación “FA” o por un factor de reducción “FR”. Lo anterior nos permite determinar un factor de reducción del espectro elástico por no linealidad denominado Req, que resulta de multiplicar el valor R* por el inverso del factor “FA” en cada dirección de análisis y en definitiva - 30 - es la amplificación final efectiva a la cual se somete el espectro elástico de la norma NCh433.Of96 (Ref. 5). Cabe mencionar que el cálculo de rotaciones y desplazamientos de entrepiso deben calcularse con el espectro elástico sin reducir por “FR” (en el caso que el corte basal supere el Qmáx impuesto por la NCh433.Of96 (Ref. 5)). En caso que el espectro elástico deba amplificarse (corte basal menor al Qmín impuesto por la NCh433.Of96 (Ref. 5)), los desplazamientos y rotaciones de entrepiso deben calcularse con el espectro amplificado. A continuación se muestran los cortantes basales preliminares que provienen del análisis modal espectral, sin las restricciones de corte máximo y mínimo que establece la norma. Así también se muestran los cortes basales máximos y mínimos que establece la NCh433.Of96 (Ref. 5) con el fin de identificar los espectros de los edificios que deben ser amplificados para satisfacer la condición de cortante mínimo y los que deben ser reducidos para satisfacer la condición de cortante máximo. H. Temuco Sector A H. Temuco Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia Tabla 4-13: Cortes basales preliminares Qx Qy Qmín Qmáx 847,16 864,51 490,81 1030,71 896,18 836,76 474,10 995,60 451,16 458,99 220,50 600,86 860,11 1009,13 354,08 964,86 266,23 228,30 249,19 523,29 630,67 394,44 473,16 993,64 423,28 266,74 355,77 747,13 675,68 301,45 506,52 1063,69 704,64 534,05 737,80 1549,38 502,62 310,64 319,14 670,20 De acuerdo a la tabla anterior el único espectro de respuesta que tiene que reducirse para alcanzar la condición de corte basal máximo es el espectro en X del hospital de Angol. Por otra parte los espectros de respuesta que deben ser amplificados se muestran en la siguiente tabla junto al factor de reducción equivalente Req. Tabla 4-14: Factor de reducción espectral equivalente Qx/Qmin Qy/Qmin Fay Req y Edificio Thiers II 1,07 0,92 1,09 7,10 Torre del Bosque 1,33 0,83 1,20 6,19 Edificio Prat 1,19 0,75 1,33 5,90 Torre City House 1,33 0,60 1,68 4,65 Edificio Patagonia 1,57 0,97 1,03 7,56 - 31 - Edificio Avda Alemania Qx/Qmin 0,955 Tabla 4-15: Factor de reducción espectral equivalente Edificio Avda Alemania Qy/Qmin Fax Fay Reqx 0,72 1,05 1,39 6,91 Reqy 5,51 Notar que solo se ha calculado Req para la dirección Y, esto se debe a que los cortes basales en la dirección X, para los edificios de la tabla 4-14, se encuentran acotados entre el corte basal mínimo y máximo (Ver tabla de cortes basales preliminares). Para el edificio Avda Alemania es necesario amplificar el corte basal en X y en Y. Los valores de Req se muestran en la Tabla 4-15. El análisis de desplazamientos y rotaciones de entrepiso que se desarrolla en este capítulo está hecho según la NCh433.Of96 (Ref. 5), con el espectro elástico correspondiente según el tipo de suelo y zona sísmica. 4.3.3 Reacciones a nivel basal En la tabla se presentan los cortes basales para los edificios luego de efectuar el análisis según la norma NCh433.Of96 (Ref. 5) Tabla 4-16: Corte basal de los edificios H. Temuco Sector A H. Temuco Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia Qx [Ton] 847,16 829,67 451,16 860,11 266,23 630,67 423,28 675,68 737,80 502,62 - 32 - Qy[Ton] 864,51 836,76 458,99 964,86 249,24 473,25 355,77 506,52 737,80 319,14 4.3.4 Desplazamientos sísmicos Se estudian los desplazamientos de entrepiso que se obtienen de aplicar la condición de sismo puro en cada dirección de análisis X e Y. 4.3.4.1 Desplazamientos de entrepiso del centro de masa Se comprueba que los edificios cumplan las disposiciones de la NCh433.Of96 (Ref. 5) comprobando que el desplazamiento relativo entre dos pisos consecutivos medido en el centro de masas no debe ser mayor a la altura de entrepiso multiplicada por 0,002. Este parámetro, como veremos en el perfil Bio-Sísmico, se relaciona con el grado de rigidez traslacional del edificio de cada piso. En los resultados podremos observar la distribución de rigidez en altura, en otras palabras, se pueden observar claramente las zonas de flexibilidad en un edificio a medida que varía su altura. A continuación se muestran los resultados en forma gráfica. El parámetro a evaluar será el siguiente: ( ) 1000 ∗ ≤ 2 ℎ Donde: Δcm h : : Desplazamiento de entrepiso medido en el centro de masa. Altura de entrepiso (Δ/H)*1000 S P1 P2 P3 Sismo Y dirección Y P4 Sismo X dirección X P5 P6 P7 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Figura 4-1: “Desplazamientos de entrepiso del Sector A del Hospital de Temuco” - 33 - (Δ/H)*1000 P1 P2 P3 P4 Sismo Y dirección Y P5 Sismo X dirección X P6 P7 0 0,05 0,1 0,15 0,2 Figura 4-2: “Desplazamientos de entrepiso del Sector B del Hospital de Temuco” (Δ/H)*1000 P1 P2 Sismo Y dirección Y P3 Sismo X dirección X P4 P5 0 1 2 3 Figura 4-3: “Desplazamientos de entrepiso del Sector B del Hospital de Angol” (Δ/H)*1000 P1 P2 Sismo Y dirección Y P3 Sismo X dirección X P4 P5 0 0,2 0,4 0,6 Figura 4-4: “Desplazamientos de entrepiso del Sector C del Hospital de Angol” - 34 - (Δ/H)*1000 S P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 Sismo Y dirección Y Sismo X dirección X 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Figura 4-5: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Thiers Torre II” (Δ/H)*1000 S P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 Sismo Y Sismo X 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Figura 4-6: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Torre del Bosque” - 35 - (Δ/H)*1000 S P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 Sismo Y dirección Y Sismo X dirección X 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Figura 4-7: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Prat” (Δ/H)*1000 S P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 Sismo Y dirección Y Sismo X dirección X 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 Figura 4-8: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Torre City House” - 36 - (Δ/H)*1000 S P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 Sismo Y dirección Y Sismo X dirección X 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 Figura 4-9: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Avenida Alemania” (Δ/H)*1000 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 Sismo Y dirección Y Sismo X dirección X 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Figura 4-10: “Desplazamientos de entrepiso Edificio Patagonia” - 37 - 4.4 Estudio del Perfil Bio-Sísmico de Edificios [Ref.6: Guendelman, T; Guendelman, M; Liendenberg, J; “Perfil Bio-Sísmico de Edificios] [Ref.11:Droguett, A; Análisis comparativo de vulnerabilidad sísmica y costo entre edificios de marcos y muros con una misma superficie en planta] [Ref.12: Henoch, Ricardo; “Calificación Sísmica de Edificios Altos”] La metodología del perfil Bio-Sísmico consiste en obtener para cada edificio, posterior a la aplicación de las disposiciones de la norma NCh433.Of96 (Ref. 5), el valor de ciertos indicadores estructurales. Resulta interesante para este trabajo estudiar el perfil Bio-Sísmico para así calificar la estructuración de cada edificio. Estos indicadores o parámetros se obtienen directa o indirectamente del programa de modelación de los edificios. El valor de cada indicador es comparado de acuerdo a los rangos recomendados por los autores que veremos más adelante. 4.4.1 Indicadores de rigidez 4.4.1.1 Altura total / periodo primer modo traslacional / Este indicador con dimensiones de velocidad, es un muy buen estimador de la rigidez traslacional de un edificio. Su importancia radica en que para su cálculo no es necesaria la aplicación de un análisis normativo, por lo que resulta ser un parámetro relevante a nivel de estructuración. Los rangos propuestos por los autores son los siguientes: / < 20 20 < / < 30 Edificios flexibles 30 < / < 70 Edificios de rigidez normal 70 < / < 150 Edificios rígidos / > 150 Estructura extremadamente flexible Estructuras con excesiva rigidez lateral - 38 - Según don Tomás Guendelman, la altura total será tomada desde el nivel del sello de fundación hasta el último piso que aporte rigidez a la estructura, es decir, las salas de maquinas y los pisos superiores que pesen menos del 10% del piso tipo inferior no serán considerados como nivel y por ende la altura total se tomará hasta el último piso que pese más del 10% del piso tipo. Tomando en consideración lo anterior, los resultados obtenidos para los diez casos de estudio se muestran en la Figura 4-11. Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque H/Ty Edificio Thiers II H/Tx H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Figura 4-11: Gráfico parámetro H/T [m/s] Tabla 4-17: Parámetro H/Tx y H/Ty [m/s] H. Temuco Sector A H. Temuco Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia H 24 21 16 16 46,46 40,2 27 46,72 46,73 43,6 Tx 0,17 0,16 0,25 0,18 0,47 0,29 0,27 0,35 0,44 0,36 Ty 0,14 0,15 0,49 0,19 0,52 0,46 0,55 0,54 0,51 0,53 H/Tx 140,54 131,12 63,11 89,53 99,02 136,48 100,75 132,40 107,27 121,89 H/Ty 165,75 138,03 32,94 85,45 88,72 86,68 49,16 86,67 92,10 82,63 Se aprecia que la mayoría de los edificios son más flexibles en la dirección Y. Además se aprecia que casi todos los edificios califican como rígidos - 39 - ligeramente apartados del óptimo que sería 70m/s, a excepción del Hospital de Temuco Sector A, el cual excede claramente los rangos normales de rigidez. También se aprecia que el Hospital de Angol sector B, califica casi como flexible en la dirección Y. 4.4.1.2 Efecto P-Δ Este efecto se produce al aplicar cargas externas de tipo gravitacional sobre estructuras de configuración deformada. Este indicador mide la relación que existe entre el momento volcante producido por el efecto P-Δ y el momento volcante generado por la acción sísmica. Según los autores, este efecto puede ser ignorado en el análisis si se cumple lo siguiente: 0< _ < 0.05 Se propone medir este efecto a través del cociente entre el momento flector basal (MP_Δ) generado por los productos acumulados de los pesos de cada piso por sus respectivos desplazamientos laterales totales y el momento volcante basal (Mbasal) debido a la acción sísmica. Los resultados obtenidos para este parámetro se muestran en la figura 4-12 Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque Dirección Y Edificio Thiers II Dirección X H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 Figura 4-12: Gráfico indicador efecto P-Δ - 40 - 4.4.1.3 Desplazamiento del nivel superior 1000 ∗ ( ) ≤ 2 Donde δsup : Desplazamiento del nivel superior medido en el centro de masa H : Altura Total Este parámetro deriva indirectamente de la restricción de deformaciones de la norma NCh433.Of96 (Ref. 5), pero para efectos de este trabajo, se calculará este parámetro. Este valor tiene directa relación con la rigidez traslacional del edificio, por lo que para estructuras calificadas como de rigidez normal este indicador varía en torno a 0,5. Por otro lado se recomienda que este valor no sea menor que 0,2 para que la estructura no sea excesivamente rígida. En la Figura 413 se pueden apreciar los valores obtenidos para los diez casos en estudio. Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque Dirección Y Edificio Thiers II Dirección X H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 Figura 4-13: Gráfico desplazamiento nivel superior Se aprecia que la mayoría de los edificios califican dentro del rango de rigidez excesiva. - 41 - 4.4.1.4 Máximo desplazamiento de entrepiso medido en el centro de masa Este indicador deriva directamente de la limitación de desplazamientos que establece la NCh433.Of96 (Ref. 5). Además mide el grado de rigidez traslacional del edificio, y establece que: 1000 ∗ ( á ) ℎ ≤ 2 Donde: Δcmmáx : h : Desplazamiento de entrepiso máximo en el centro de masa. Altura de entrepiso En la figura 4-14 se muestran los resultados obtenidos para este parámetro. Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque Dirección Y Edificio Thiers II Dirección X H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 Figura 4-14: Gráfico máximos desplazamientos de entrepiso en el centro de masa Notar que los datos de este parámetro fueron obtenidos del punto 4.3.4, donde se muestra la distribución de este parámetro en la altura del edificio, como indicador de la variación de la rigidez en altura. En este punto solo se han tomado los máximos desplazamientos de cada edificio y se han graficado. Podemos notar que el Hospital de Angol sector B no cumple con este parámetro. - 42 - 4.4.1.5 Máximo desplazamiento de entrepiso en puntos extremos Este parámetro mide el grado de rigidez rotacional del edificio, y establece que: 1000 ∗ ( − ℎ ) ≤ 1 Donde: ΔA Δcm h : : : Máximo desplazamiento entre puntos de la planta Desplazamiento de entrepiso en el centro de masa Altura de entrepiso Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque Dirección X Edificio Thiers II Dirección Y H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Figura 4-15: Gráfico máximos desplazamientos de entrepiso en puntos extremos Este parámetro deriva directamente de las disposiciones del control de daños de la NCh433.Of96 (Ref. 5). En el perfil Bio-Sísmico se le da un concepto concreto y no abstracto como dicha norma establece. Podemos notar que ambos edificios del Hospital de Angol no cumplen esta disposición, por lo que el edificio podría presentar rotaciones excesivas y por ende tener problemas de desplazamientos en puntos extremos por la falta de rigidez rotacional que queda reflejada en este parámetro. - 43 - 4.4.2 Indicadores de acoplamiento Existe consenso en recomendar un razonable alejamiento entre los periodos vibratorios con predominio traslacional, en dos direcciones perpendiculares, y rotacional con respecto a un eje vertical. Numerosas investigaciones han demostrado que este fenómeno, muchas veces denominado sintonía modal, puede provocar fuertes amplificaciones dinámicas de la respuesta, comparadas con los efectos que originarían un análisis estático. 4.4.2.1 Periodo rotacional / Periodo traslacional Este indicador mide el posible acoplamiento modal a través del cociente entre el periodo con mayor masa equivalente rotacional y el periodo con mayor masa equivalente traslacional en ambas direcciones de análisis. 0 0.8 1.2 1.5 2 VALORES DENTRO DE RANGOS NORMALES VALORES ACEPTABLES LIGERAMENTE APARTADOS VALORES FUERA DE RANGOS NORMALES Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque Rot/Trasy Edificio Thiers II Rot/Trasx H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 Figura 4-16: Gráfico indicador acoplamiento rotación – traslación - 44 - Se puede apreciar que casi todos los edificios cumplen con este parámetro en cuanto a valores aceptables y dentro de rangos normales. El único edificio que presenta un valor de este parámetro alejado de rangos aceptables es el edificio Prat, el cual al carecer de muros de fachada, presenta como primer periodo el rotacional. Según lo anterior, el edificio pudo haber presentado un acoplamiento rotación-traslación. 4.4.2.2 Excentricidad dinámica (Mt/Qb) / Radio de giro de la basal Otra forma de medir el acoplamiento dinámico, particularmente el rotacional, es a través del cuociente entre la excentricidad dinámica (Momento torsor dividido por el cortante basal) y el radio de giro de la planta. La torsión para este parámetro se ha medido en el centro de masa de la planta basal. Los rangos considerados normales son valores inferiores a 0,5 . En la Figura 4-17 se muestran los resultados de este parámetro. Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque edinY/r Edificio Thiers II edinX/r H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 Figura 4-17: Gráfico indicador Excentricidad dinámica / Radio de giro basal Se puede apreciar que algunos edificios sobrepasan ligeramente el límite establecido por el autor (0,5). También se puede apreciar que el edificio Avenida Alemania y el edificio C del Hospital de Angol presentan un fuerte acoplamiento rotacional. - 45 - 4.4.2.3 Masa equivalente traslacional acoplada / Masa equivalente traslacional directa Este indicador mide el grado de acoplamiento traslacional del edificio, es decir, la tendencia a desarrollar desplazamientos y esfuerzos en una dirección ortogonal a la dirección de análisis. Esto se hace mediante el cociente entre la masa acoplada y la directa, ambas pertenecientes al modo fundamental en la dirección de análisis. La masa acoplada (Mxy), corresponde a la masa asociada al corte basal modal ortogonal al sismo en la dirección de análisis. Los modos (X e Y) que se consideran en este cálculo son los que involucran mayor masa traslacional. El indicador se define matemáticamente a continuación: , Los rangos considerados aceptables son valores de este parámetro inferior a 0,5. En la siguiente figura se muestran los resultados de este parámetro. Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque Sismo Y Edificio Thiers II Sismo X H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Figura 4-18: Gráfico Masa traslacional acoplada / Masa traslacional directa Podemos ver que 3 edificios presentan un acoplamiento fuera de rangos normales como son el edificio Avda. Alemania, el Hospital de Angol sector C y el hospital de Temuco sector B. - 46 - 4.4.2.4 Corte basal acoplado / Corte basal directo Este indicador, a diferencia de los anteriores, mide el grado de acoplamiento de la respuesta combinada del edificio. Se define como el cociente entre el corte basal ortogonal a la dirección de análisis y el cortante basal directo. El indicador se define matemáticamente a continuación: , Los rangos considerados aceptables son valores de este parámetro inferior a 0,5. La Figura 4-19 muestra los resultados de este parámetro. Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque Dirección Y Edificio Thiers II Dirección X H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Figura 4-19: Gráfico Corte basal acoplado / Corte basal directo Podemos notar que los edificios en ningún caso exceden este parámetro, es decir, se evita acoplamiento desde el punto de vista de los esfuerzos directos e indirectos en la respuesta combinada del edificio, esto es bueno, ya que no se producirán esfuerzos ortogonales excesivos resultantes. - 47 - 4.4.2.5 Momento basal acoplado / Momento basal directo Este parámetro es similar al anterior, pero para los momentos volcantes en la base. La expresión matemática que lo define es: , Los rangos considerados aceptables son valores de este parámetro inferior a un 50%. La Figura 4-20 muestra los resultados de este parámetro. Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque Dirección Y Edificio Thiers II Dirección X H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Figura 4-20: Gráfico Momento basal acoplado / Momento basal directo Podemos apreciar que casi todos los edificios se encuentran dentro del rango normal establecido, no así el edificio Avenida Alemania. - 48 - 4.4.3 Indicadores de redundancia estructural y demanda de ductilidad 4.4.3.1 Número de elementos relevantes en la resistencia sísmica El presente indicador permite calificar la capacidad que tiene la estructura para redistribuir esfuerzos de origen sísmico. Esto es especialmente importante cuando las solicitaciones sísmicas llevan a la estructura a incursionar en el rango no lineal, ya que permitirá que los esfuerzos se redistribuyan. El valor de este indicador será calculado de la siguiente manera: va a ser igual al número de ejes basales verticales que logren acumular el 90% del corte basal y/o aquellos elementos cuyo corte sea mayor al 10% del corte basal. Cabe mencionar que las ventajas de proporcionar reservas de ductilidad a la estructura son reconocidas por numerosas normas extranjeras como el ATC 3, el ATC 19, etc. las cuales penalizan fuertemente el factor de reducción de la respuesta en caso que los edificios posean menos de 4 líneas verticales resistentes (Guendelman, 2010). A continuación en la Figura 4-20 se muestran los resultados de este parámetro. Edificio Patagonia Avda Alemania Torre City House Edificio Prat Torre del Bosque Dirección Y Edificio Thiers II Dirección X H. Angol Sector C H. Angol Sector B H. Temuco Sector B H. Temuco Sector A 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Figura 4-21: Gráfico N° de ejes relevantes en la respuesta sísmica - 49 - Se puede observar que el edificio que se encuentra al borde de la restricción de 4 ejes resistentes como mínimo, es la torre Thiers II. Para el resto de los edificios se observa un saludable número de ejes relevantes en la respuesta sísmica. 4.4.3.2 Factor de reducción espectral efectivo El indicador R** mide la reducción final efectiva a la que se somete el espectro de diseño elástico luego de reducirlo por el factor R* (NCh433.Of96 (Ref. 5)), amplificarlo por el cuociente entre el corte basal mínimo y el corte basal obtenido, y finalmente amplificarlo por 1,4, para realizar el diseño por factores de carga y resistencia. Este parámetro permite calificar el grado de ductilidad que posee el edificio, es decir, un R** muy pequeño indica que en su diseño fue aplicado un espectro inelástico con un reducción mínima, lo cual implica una gran resistencia en el rango elástico conservando sus reservas de ductilidad. En tanto un edificio con un R** alto, implica una menor resistencia en el rango elástico, perdiendo la reserva de ductilidad rápidamente, es decir, incursionando en un comportamiento no lineal. Los autores proponen que para valores de R** comprendidos entre 3 y 7, se complemente el análisis normativo con técnicas no lineales aproximadas tipo push-over y que para valores superiores a 7, sea imprescindible utilizar técnicas más refinadas (Guendelman, 2010). Este valor se calcula a través de: ∗ ∗∗ = 1,4 ∗ ∗ á Donde: R* : Factor de reducción de la aceleración espectral. fmín : Factor de amplificación por corte mínimo. fmáx : Factor de amplificación por corte máximo. Los valores obtenidos para este factor se presentan en la tabla 4-18. - 50 - Tabla 4-18: Factor de reducción espectral efectivo H. Temuco Sector A H. Temuco Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia R*x 4,75 4,59 2,77 2,31 7,46 6,19 5,93 6,68 7,26 6,72 R*y 4,36 4,47 3,96 2,37 7,75 7,43 7,87 7,82 7,66 7,77 F. mayoración 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 R**x 3,39 3,28 1,98 1,65 5,33 4,42 4,24 4,77 4,94 4,80 R**y 3,11 3,19 2,83 1,69 5,08 4,42 4,23 3,32 3,94 5,39 Los autores proponen que este parámetro no supere a 3, podemos apreciar que la mayoría de los edificios no cumplen con esta disposición, por lo que se espera una incursión en el rango no lineal en los edificios que presentan un factor de reducción espectral efectivo muy alejado de 3. - 51 - CAPÍTULO 5: INDICE DE VULNERABILIDAD DE LOS EDIFICIOS EN CUESTION 5.1 Introducción El presente capítulo tiene como objetivo evaluar la vulnerabilidad sísmica de los edificios en cuestión mediante el método del índice de vulnerabilidad. Los resultados obtenidos en este capítulo serán contrastados con el desempeño sísmico real que tuvieron los edificios. Existen dos corrientes para realizar estudios de vulnerabilidad sísmica. La primera, son métodos en forma rápida (inspecciones visuales, registros pasados de edificios que sortearon con éxito alguna catástrofe, algunos parámetros de estructuración, etc.) y la segunda se realiza usando el método de “Capacidad – Demanda”, el cual consiste en estudiar el comportamiento no lineal de la estructura cuando esta se somete a sismos reales y severos. La manera de estimar el comportamiento no lineal puede ser mediante un análisis de tipo pseudoestático (Push-over) o de tipo dinámico (Time - history). Aparentemente la segunda corriente es mejor y más exacta, ya que se realiza una modelación espacial o plana de la estructura y se analiza en el computador, obteniendo los parámetros de ductilidad local, o global y sacando conclusiones al respecto (Aguiar et al., 2007). Para esto se debe disponer de un tiempo considerable y se puede llegar a pensar que los resultados son los más exactos, pero hay otros factores que afectan a la vulnerabilidad sísmica que no son tomados en cuenta en los análisis más sofisticados, como por ejemplo saber si se construyó de acuerdo a los planos de proyecto, que no existan excentricidades en las uniones vigacolumna, saber si la estructura tiene mantenimiento, conocer el entorno geográfico en el cual se encuentra situada, saber si se modificaron muros, se abrieron vanos, etc. Es por esto que se ha elegido un método que combine ambas corrientes, es decir, sin dejar fuera parámetros estructurales importantes, pero también sin dejar de lado información relevante a la vida útil de la estructura. El método del Índice de vulnerabilidad se usará para estimar la vulnerabilidad sísmica de las estructuras en cuestión en este trabajo. - 52 - 5.2 Metodología del Índice de Vulnerabilidad [Ref.4: Dr. Ing. Roberto Aguiar Falconi y Darío Bolaños; “Evaluación Rápida de la vulnerabilidad sísmica en edificios de hormigón armado] Esta metodología fue desarrollada por un grupo de investigadores italianos en 1982, la cual fue desarrollada a partir de la información de daño en edificios provocados por terremotos desde 1976. A partir de esta información se elaboró una gran base de datos con el índice de vulnerabilidad de cada edificio y el daño sufrido por terremotos de determinada intensidad, luego en el año 2007, Aguiar et al. (2007), elaboraron una metodología modificada de este método incluyendo el parámetro de la deriva máxima de piso del edificio. Las razones generales por las cuales se ha decidido adoptar esta metodología son porque considera varios factores que no se consideran en los métodos de cálculo más avanzados y específicamente lo siguiente: Está fundamentada en datos reales. Se puede aplicar en estudios de nivel urbano. Se tiene experiencia de haberse utilizado en estudios urbanos en ciudades italianas con buenos resultados y como consecuencia de eso fue adoptado por un organismo de protección civil (Gruppo Nazionale per la Difesa dei Terremoti, GNDT). Se ha aplicado en España en los sismos de Almería en 1993 y 1994 (Yépez, 1994) y Murcia en 1999 (Mena, et al 1999). Ya se aplicó en nuestro país en la ciudad de Concepción (Letelier, 2003 y Giuliano y Aranda, 2002). A pesar de que esta metodología fue desarrollada para edificios de mampostería inicialmente, luego se desarrolló una versión para edificios de hormigón armado. En Concepción se aplicó este método (Letelier, 2003) y se calibró según la densidad de muros y otros parámetros propios de los edificios chilenos. Para este trabajo se calibraron algunos parámetros de la metodología Italiana de acuerdo al perfil Bio-Sísmico, el cual está basado en la realidad chilena y nos permitirá aplicar el método Italiano a nuestros edificios. - 53 - Según Aguiar y Bolaños (2007), en su trabajo “Evaluación Rápida De La Vulnerabilidad Sísmica En Edificios De Hormigón Armado”, son 12 parámetros, calificados de acuerdo a su vulnerabilidad en tres grupos: A, B y C, siendo el más seguro el de tipo A y el más vulnerable el C. La calificación es tal que a menor valor que se le asigna al parámetro es más seguro. Cada parámetro tiene un peso. La ecuación para el Índice de Vulnerabilidad IV se evalúa con la siguiente expresión: = ∑ ∗ En donde es la calificación de cada parámetro y su peso. A continuación se presentan los parámetros considerados en la metodología italiana modificada por Aguiar et al. (2007): Tabla 5-1: Parámetros de la metodología italiana modificada por Aguiar [Ref. 4: Aguiar, R; Bolaños, D; Evaluación rápida de la vulnerabilidad sísmica en edificios de hormigón armado] - 54 - 5.3 Cálculo de los parámetros de la metodología italiana 5.3.1 Organización del sistema resistente Este parámetro se enfoca en el tipo de estructuración del edificio, si es en base a muros de corte, con una buena densidad de muros y con un número de ejes resistentes mayor a 4, califica como categoría A, en caso de ser en base a pórticos de hormigón califica como categoría B. Los edificios que no califiquen como A o B entran dentro de la categoría C. De acuerdo al capítulo 2, se organizan los edificios en el grupo que les corresponda tal como se muestra en la Tabla 5-2. Tabla 5-2: Organización del sistema resistente Ki Edificio Clase 3 H. Temuco Sector A A 3 H. Temuco Sector B A 6 H. Angol Sector B B 6 H. Angol Sector C B 12 Edificio Thiers II C 0 Torre del Bosque A 6 Edificio Prat B 0 Torre City House A 0 Avda Alemania A 0 Edificio Patagonia A Podemos apreciar que los edificios del hospital de Temuco y la Torre Thiers, calificaron con un factor Ki mayor a 0, esto se debe a que en los hospitales se aprecia un fuerte decaimiento en la densidad de muros en los pisos superiores. En la torre Thiers, por su parte, posee un mínimo de líneas resistentes aceptables (ver 4.4.3.1), por lo que si bien el sistema sismo-resistente es en base a muros, la redundancia estructural juega un papel importante en su comportamiento. 5.3.2 Calidad del sistema resistente Se evalúa el tipo de material empleado, tanto hormigón, acero, como mampostería con los morteros empleados además de considerar la calidad de la mano de obra empleada. Es conveniente tener en cuenta el año en que fue construido el edificio y lo siguiente: - 55 - 5.3.2.1 Edificio clase A El hormigón parece de consistencia buena, duro al rayado y bien ejecutado. Es conveniente con un esclerómetro ver la resistencia del mismo y verificar si es superior a 210(kg/cm2). No deben existir zonas de “hormiguero” debido a una mala vibración del hormigón en su colocación. Las barras de acero utilizadas son de acero corrugado y no están a la vista. Mampostería conformada por elementos compactos y el mortero utilizado no se hace migas fácilmente, es de buena calidad el mortero. La información disponible elimina la posibilidad de una mala calidad de ejecución de la obra o de una modalidad constructiva errónea. 5.3.2.2 Edificio clase B Edificios que no pertenecen a las categorías A o C. 5.3.2.3 Edificio clase C El hormigón es de baja calidad. Las varillas de acero son visibles, oxidadas o están eventualmente mal distribuidas. Las juntas de dilatación están mal ejecutadas. La mampostería es de mala calidad. La construcción de los elementos estructurales, vigas, columnas, losas, escaleras, mamposterías es de mala calidad. De acuerdo al capítulo 2, se infiere acerca de la calidad del sistema resistente, además de la visita a terreno mediante la cual se pudo constatar la - 56 - calidad de la construcción. En la tabla 5-3 se muestra la calificación de cada edificio. Tabla 5-3: Calidad del sistema resistente Ki Edificio Clase 12 H. Temuco Sector A C 12 H. Temuco Sector B C 12 H. Angol Sector B C 12 H. Angol Sector C C 0 Edificio Thiers II A 0 Torre del Bosque A 0 Edificio Prat A 0 Torre City House A 0 Avda Alemania A 0 Edificio Patagonia A Se puede apreciar que los edificios de los hospitales han sido ubicados dentro de la categoría C, esto debido a la baja resistencia que arrojaron los ensayos de hormigón endurecido. A pesar que no se aprecia una mala calidad en la construcción de estos edificios, la calidad insuficiente del hormigón es motivo suficiente para ubicar a estos edificios en la categoría C. Por otra parte los edificios habitacionales y de oficinas (Prat), por ser edificios construidos en la última década, son edificios bien evaluados. La calidad del hormigón es suficiente para que califiquen dentro de la categoría A. 5.3.3 Deriva máxima de piso La deriva máxima de piso es uno de los parámetros que mejor define el desempeño que va a tener un edificio Ghobarah et al. (1997), la norma chilena NCh433.Of96 (Ref. 5) restringe ese valor, pero no debemos olvidarnos que estamos evaluando edificaciones previas a la norma, por lo que analizar este parámetro no está demás. Para las obras que fueron diseñadas con la normativa se calculará de todos modos este valor. A continuación en la tabla 5-4 se muestran los daños asociados a la deriva máxima de piso según el autor: - 57 - Tabla 5-4 Criterios para la evaluación del desempeño estructural. Ghobarah et al (1997). Si la deriva máxima de piso es menor al 1%, la estructura es bastante segura (clase A), si la deriva máxima se halla entre 1% y 2% la estructura es medianamente vulnerable (edificio clase B) y si la deriva de piso es mayor al 2% la estructura es muy vulnerable (Clase C). Cabe mencionar que la norma chilena restringe el drift de piso en el centro de masas en 0,002 y el drift medido en cualquier punto de la planta en 0,001, por lo que los edificios estructurados en base a la NCh433.Of96 (Ref. 5), deberían de cumplir con este parámetro. Tabla 5-5: Deriva máxima de piso Edificio H. Temuco Sector A H. Temuco Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia Clase A A A A A A A A A A Ki 0 0 7 7 0 0 0 0 0 0 Podemos apreciar que este parámetro es altamente cumplido por los edificios de la muestra, siendo los edificios B y C del hospital de Angol los que se han calificado con el mayor Ki, debido a que no cumple con la normativa chilena, por lo cual califica como A pero se le castiga un poco debido a la disposición normativa. - 58 - 5.3.4 Posición del edificio y cimentación Se evalúa a simple vista, la influencia del terreno y de la cimentación. El análisis se limita a: consistencia y pendiente del terreno, probables diferencias entre las cotas de cimentación y presencia de terraplenes no equilibrados simétricamente. Además de ello se debe observar que no existan rajaduras horizontales en muros que den indicios que existen asentamientos diferenciales importantes en la estructura de cimentación, de tal manera que en forma indirecta se debe también evaluar la cimentación. Edificio Clase A: Si el edificio se encuentra sobre un suelo duro y en una topografía plana es lo más seguro posible y su valor será K=0. Ahora si se encuentra en un terreno de dureza intermedia o con mayor resistencia y en una pendiente menor a 15% también será clase A pero ya no tiene evaluación K=0 sino un poco mayor. Finalmente también es clase A si se encuentra en un suelo rocoso con una pendiente menor al 30%. Edificio Clase B: Edificio que no clasifica como A o C. Edificio Clase C: Edificación con cimentación insuficiente para cualquier tipo de suelo. Edificio sobre suelo tipo 2 con pendiente mayor al 30% o bien sobre terreno tipo I con pendiente superior al 60%. Puede tener problemas de empujes no equilibrados debido a la zona de terraplén. A continuación en la tabla 5-6, se muestra la clasificación para los edificios: Tabla 5-6: Posición del edificio y cimentación Ki Edificio Clase 0 H. Temuco Sector A A 0 H. Temuco Sector B A 3 H. Angol Sector B B 3 H. Angol Sector C B 0 Edificio Thiers II A 0 Torre del Bosque A 0 Edificio Prat A 0 Torre City House A 0 Avda Alemania A 0 Edificio Patagonia A Si bien los edificios en cuestión se ubican en zonas planas, el Hospital de Angol califica como B, ya que se encuentra en un suelo tipo IV (según - 59 - NCh433.Of96 (Ref. 5)), lo cual es un suelo blando. Estos edificios no califican como C, ya que la cimentación fue suficiente. Lo anterior se puede inferir del informe post terremoto realizado por la UFRO (Ref. 9) y de la visita a terreno que se realizó al establecimiento post – terremoto. Se observa que la edificación no presenta síntomas de inestabilidad al no apreciarse deformaciones globales visibles al ojo humano. Por otro lado, las desviaciones que se encontraron mediante el estudio de verticalidad realizado por un especialista con un instrumento laser (Estación total), no se pueden atribuir al sismo del 27 de Febrero del 2010, ya que perfectamente pueden ser errores constructivos (esto se puede inferir al no apreciarse daños en el revestimiento de la estructura). En las zonas del edificio que presentaron daños, estos, obviamente se debieron a la acción sísmica pero no precisamente a un problema de cimentación, ya que estos daños se asocian al desplazamiento de entrepiso excesivo en el centro de masas y en puntos extremos de la planta (Para más información ver capítulo 4 y revisar indicadores sísmicos del perfil bio-sísmico). 5.3.5 Resistencia convencional Se evalúa el cuociente entre la resistencia a cortante basal que posee el edificio y el cortante basal solicitante. = El cortante basal se determinó en el capítulo 4 para cada edificio. El cortante resistente se determinará de la siguiente ecuación: = Donde el parámetro A es el área de todas las secciones transversales de los elementos resistentes y τ es el esfuerzo de corte que resiste el hormigón. Para evaluar la resistencia a cortante de los elementos basales, se recurre al código ACI 318 - 08 (Ref. 13). Según el ACI 318-08 (Ref. 17) la tensión a cortante que resiste el hormigón es: = 1∗ 6∗ ∗ - 60 - ′ [ ] Donde: : Factor de reducción de la resistencia nominal proporcionada por el elemento. El valor considerado para el corte sísmico es de 0,6. : Factor de mayoración de la solicitación, considerado en este caso un valor de 1,4. : Esfuerzo de corte que resiste el hormigón. De acuerdo a lo anterior, se procede a calcular la resistencia convencional basal de cada edificio (ver Tabla 5-7) y la calificación se muestra en la tabla 5-8, al igual que los rangos permitidos que aparecen en la Tabla 5-9. 26,88 26,88 26,88 26,88 32,12 32,12 32,12 32,12 32,12 32,12 36,82 29,05 14,03 16,00 13,49 38,00 23,57 39,15 45,03 19,15 35,64 24,62 7,97 14,60 16,96 29,74 15,02 25,54 29,97 13,80 αx - 1,17 - 0,94 6,24 6,24 1,21 9,71 9,71 0,80 - 1,63 - 1,94 9,15 9,15 2,48 - 1,86 - 1,96 - 1,22 Tabla 5-8: Resistencia convencional Edificio H. Temuco Sector A H. Temuco Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia - 61 - Clase B B B B A A A A A B Ay(Pilares) Ax(Pilares) Ay(Muros) 864,51 836,76 458,99 964,86 249,24 473,25 355,77 506,52 737,80 319,14 Ax (muros) 847,16 829,67 451,16 860,11 266,23 630,67 423,28 675,68 737,80 502,62 τlímite Qy[Tonf] H. Temuco Sector A H. Temuco Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia Qx [Tonf] Tabla 5-7: Parámetro α “Resistencia Convencional” Ki 10 10 10 15 0 0 0 0 7 10 αy 1,11 0,79 0,83 0,68 2,19 2,02 2,18 1,62 1,30 1,39 Tabla 5-9: Rangos para α “Resistencia Convencional” Clase A B C Valor de α α ≥1,5 0,7 ≥ α ≥ 1,5 α < 0,7 5.3.6 Configuración en planta Si la configuración en planta es un cuadrado la estructura es clase A, en la medida que se aleja de un cuadrado y se hace rectangular puede ser B o C. Si la configuración en planta tiene la forma de “T”, “L”, “U”, sin juntas de construcción es irregular y tendrá problemas de torsión por lo que su calificación será C. El modo de falla por torsión es frágil y si la falla es por torsión la estructura no va a alcanzar la ductilidad para la que fue diseñada. En edificios estructurados en base a muros de corte, estos elementos en las zonas de fachadas o perimetrales están encargados de restringir la torsión del edificio (tienen que presentar distribución uniforme), si el edificio presenta una configuración en planta irregular, se debe proporcionar la ductilidad necesaria para que estos elementos logren disipar la energía, de modo contrario fallarán por corte al no poder deformarse, es por esto que se prefiere tener plantas regulares para que presenten traslaciones puras y no un acoplamiento traslación-torsión. Figura 5-1: Geometría en planta para evaluar δ1. [Ref. 4: Aguiar, R; Bolaños, D; Evaluación rápida de la vulnerabilidad sísmica en edificios de hormigón armado] - 62 - Antes de la clasificación del edificio se deben evaluar los siguientes parámetros: a) Parámetro δ1 = a / L (a y L de la figura 1). b) Parámetro δ2 = e/d. Donde “e” es la excentricidad del edificio (se debe hallar el centro de masa y rigidez de la planta más crítica. Sin considerar el último piso) y d es la dirección menor en planta del edificio. c) Parámetro δ3 = Δd/d, que es la relación entre la longitud del voladizo con respecto a la longitud total en la dirección del voladizo como se aprecia en la figura 2. Mayor longitud del voladizo, más vulnerable es la estructura. Figura 5-2: Control de voladizos [Ref. 4: Aguiar, R; Bolaños, D; Evaluación rápida de la vulnerabilidad sísmica en edificios de hormigón armado] d) El parámetro δ4 = c/b que relaciona el ancho y la longitud de la protuberancia del cuerpo principal del edificio tal como muestra la figura 3. Figura 5-3: Control de protuberancias en edificios [Ref. 4: Aguiar, R; Bolaños, D; Evaluación rápida de la vulnerabilidad sísmica en edificios de hormigón armado] - 63 - Edificio Clase A: Edificio con planta regular que satisface los siguientes requisitos: δ1 > 0.4 δ2 < 0.2 δ3 < 0.1 δ4 > 0.5 Edificio Clase B: Edificio que no clasifica como A o C. Edificio Clase C: Edificio con planta irregular que verifica uno de los siguientes requisitos: δ1 < 0.2 δ2 > 0.4 δ3 > 0.2 δ4 < 0.25 En las tablas 5-10, 5-11 y 5-12 se muestran los parámetros δ1, δ2, y δ4: Tabla5-10: Parámetro δ1 “Configuración en Planta” A L a/L H. Temuco Sector A 33,10 46,50 0,71 H. Temuco Sector B 17,95 43,49 0,41 H. Angol Sector B 23,66 52,00 0,46 H. Angol Sector C 23,00 49,00 0,47 Edificio Thiers II 17,73 19,90 0,89 Torre del Bosque 24,90 49,75 0,50 Edificio Prat 24,75 50,19 0,49 Torre City House 24,88 49,74 0,50 Avda Alemania 34,59 44,21 0,78 Edificio Patagonia 15,83 33,00 0,48 Tabla 5-11: Parámetro δ2 “Configuración en Planta” Piso Crítico e d e/d H. Temuco Sector A P1 1,98 26,00 0,08 H. Temuco Sector B P5 5,76 14,65 0,39 H. Angol Sector B P1 5,29 23,27 0,23 H. Angol Sector C P4 6,36 22,87 0,28 Edificio Thiers II Subt. 4,56 21,00 0,22 Torre del Bosque Subt. 4,42 25,08 0,18 - 64 - Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia P7 P16 P15 P3 6,02 4,32 5,56 0,61 16,15 15,82 13,76 15,95 0,37 0,27 0,40 0,04 Tabla 5-12: Parámetro δ4 “Configuración en Planta” c b c/b H. Temuco Sector A 12,95 14,72 0,88 H. Temuco Sector B 13,30 3,30 4,03 H. Angol Sector B 17,75 5,45 3,26 H. Angol Sector C 17,75 7,52 2,36 Edificio Thiers II N/A N/A N/A Torre del Bosque N/A N/A N/A Edificio Prat N/A N/A N/A Torre City House N/A N/A N/A Avda Alemania 13,76 28,55 0,48 Edificio Patagonia N/A N/A N/A Se considera que todos los edificios cumplen satisfactoriamente la condición que regula los voladizos, al no encontrarse voladizos de importancia en los edificios en cuestión. Los valores calificados como N/A (no aplica), son los edificios que no presentan protuberancias importantes que deban ser analizadas. De acuerdo a los parámetros antes calculados, se proceden a clasificar los edificios de la siguiente manera: Tabla 5-13: Configuración en Planta 0 H. Temuco Sector A A 3 H. Temuco Sector B B 3 H. Angol Sector B B 3 H. Angol Sector C B 3 Edificio Thiers II B 0 Torre del Bosque A 3 Edificio Prat B 3 Torre City House B 6 Avda Alemania C 0 Edificio Patagonia A - 65 - 5.3.7 Configuración en elevación Existen tres aspectos básicos para la determinación de este parámetro y son los siguientes: a) La relación entre la longitud de una torre de altura T, situada sobre el edificio y la altura total H, como se aprecia en la Figura 5-4 Figura 5-4: Regularidad en elevación [Ref. 4: Aguiar, R; Bolaños, D; Evaluación rápida de la vulnerabilidad sísmica en edificios de hormigón armado] b) Una variación del piso inferior menos rígido a más rígido en el piso superior penaliza notablemente la vulnerabilidad. Este es el conocido caso de los pisos blandos, los cuales se presentan en edificios cuyo primer nivel está destinado a estacionamientos o edificios cuyo primer piso posee mayor altura para albergar oficinas. Estas oficinas son muy vulnerables (Ver Figura 5-5) Figura 5-5: Piso Blando [Ref. 4: Aguiar, R; Bolaños, D; Evaluación rápida de la vulnerabilidad sísmica en edificios de hormigón armado] - 66 - c) Se debe considerar también la distribución de la masa en altura. Lo ideal es que a medida que el edificio crece en altura la distribución de las masas vaya disminuyendo. Puede darse el caso que el piso superior esté destinado a bodegas por lo que tendrá un mayor peso con el consiguiente incremento de pesos. Si la distribución de los pesos es menor o igual a 10% en dos pisos consecutivos es clase A, teniendo el piso inferior mayor masa. d) Otro factor a considerar es la interrupción de elementos verticales los cuales generan un piso flexible en la zona de interrupción, aumentando la inestabilidad del edificio. Edificio Clase A: No hay variaciones significativas del sistema resistente entre dos pisos consecutivos, se observa que el piso inferior es más fuerte que el superior. Por otra parte T/H < 0,1 o supera 0,9. Pero además las masas van decreciendo con la altura. Edificio Clase B: Edificio que no clasifica como A o C. Edificio Clase C: Edificio con variación del sistema resistente, tanto en organización como en cantidad y tipo de los elementos resistentes. Hay aumentos de masa en altura superior al 20% y además cumple que: 0,1 ≤ ≤ 0,3 0,7 ≤ ≤ 0,9 O bien Además pertenecen a la categoría C, edificios con variaciones no significativas del sistema resistente pero donde: 0,3 ≤ ≤ 0,7 A continuación en la tabla, se muestran los valores para el parámetro T/H para cada edificio: - 67 - Tabla 5-14: Parámetro T/H “Configuración en Elevación” H. Temuco Sector A H. Temuco Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia T 6,00 0,00 12,80 0,00 43,41 38,97 0,00 41,32 42,13 0,00 H 24 21 16 16 46,46 45,07 27 46,72 46,73 43,6 T/H 0,25 0,00 0,80 0,00 0,93 0,86 0,00 0,88 0,90 0,00 No se aprecian variaciones significativas de masa a medida que se incrementa la altura en los edificios. En cuanto a pisos blandos, no se observan pisos susceptibles a fallar mediante este mecanismo tan nocivo como es el piso blando, al cual generalmente se le asocia un mecanismo de falla de colapso parcial o completo. Los edificios A y B del hospital de Temuco, poseen variadas estructuraciones en cada piso, ya que la disposición y tipos de elementos resistentes, varía mucho de piso a piso. Lo mismo ocurre para el edificio del sector B del hospital de Angol, donde los elementos de un piso a otro varían significativamente. Tomando en cuenta lo anterior, se procede a clasificar los edificios en cuestión: Tabla 5-15: Configuración en elevación 6 H. Temuco Sector A C 3 H. Temuco Sector B B 6 H. Angol Sector B C 3 H. Angol Sector C B 3 Edificio Thiers II B 3 Torre del Bosque B 0 Edificio Prat A 3 Torre City House B 0 Avda Alemania A 0 Edificio Patagonia A - 68 - 5.3.8 Conexión elementos críticos Aquí se resalta la necesidad de que el proceso constructivo coincida con los supuestos realizados en el análisis y cálculo estructural, que básicamente supone la existencia de un esqueleto monolítico formado por vigas y columnas en el caso de edificios de marcos. Esto se evalúa sencillamente fijándose en la geometría de las uniones viga-columna. El autor propone una serie de parámetros que miden las excentricidades en las uniones. Debido a la buena calidad en la construcción, en la mayoría de los edificios, solo se evaluará el parámetro que mide la relación viga columna en los hospitales, ya que el resto de los edificios poseen un alto estándar de calidad en su construcción, y en los hospitales, no se aprecian problemas de excentricidad en las uniones viga-columna, pero sí se encontraron casos en que las vigas son más anchas que los pilares, por lo que el parámetro a evaluar será el siguiente: = Donde: S : Es la longitud del saliente de la viga sobre la columna. b : Es el ancho de la columna. Según el autor, lo ideal es que las vigas tengan menor dimensión que las columnas, y que concretamente se cumpla que bV < 0,75*bc. Edificio Clase A: La conexión viga columna es buena, cuando se satisface la siguiente relación: < 0,2 Edificio Clase B: Calidad mediocre de la unión viga columna o cuando no pertenece a las categorías A o C. Edificio Clase C: Calidad deficiente de la unión viga-columna, si se verifica uno de los siguientes casos: - 69 - - Más del 70% de los elementos no satisfacen los requisitos de la categoría A. - Más del 30% de los elementos cumplen con: El ancho de las vigas es mayor que el ancho de la columna en un 40%. - La dimensión mínima de de una columna es menor a 20cm. A continuación en la Tabla 5-16 se muestra la clasificación de los edificios de acuerdo a las consideraciones anteriores: Tabla 5-16: Conexión elementos críticos 0 H. Temuco Sector A A 0 H. Temuco Sector B A 6 H. Angol Sector B C 6 H. Angol Sector C C 0 Edificio Thiers II A 0 Torre del Bosque A 0 Edificio Prat A 0 Torre City House A 0 Avda Alemania A 0 Edificio Patagonia A Se puede apreciar que solamente el hospital de Angol posee un incumplimiento en casi la totalidad de las uniones viga-columna, las cuales son fundamentales en la resistencia sísmica, al observar que las vigas poseen un ancho similar al de las columnas y en varios casos superior. Es el motivo por el cual los edificios del hospital de Angol clasifican como C. 5.3.9 Elementos con baja ductilidad Básicamente se refiere a la presencia de columnas cortas en los edificios, las cuales deben evitarse ya que está empíricamente comprobado que estas fallan ante acciones sísmicas. Según el autor, varias son las razones por las cuales el valor de la longitud libre de la columna se reduce considerablemente: - 70 - a) Confinamiento lateral de la columna por muros de diferentes tipos (generalmente mampostería). b) División mediante losas en niveles intermedios. c) Ubicación del edificio en terrenos inclinados. Edificio Clase A: No posee elementos cortos. Edificio Clase B: En elementos que requieren baja ductilidad: 4 <ℎ< 2 En elementos que requieren una elevada ductilidad, pero que su longitud efectiva ha sido reducida por el confinamiento de un muro no estructural, u otro factor relevante: 2 <ℎ< 2∗ 3 El elemento más corto tiene una altura menor o igual a la mitad de los otros elementos. O si hay un solo elemento con altura menor a 2/3 de la altura, producto del confinamiento, pero ese elemento es de elevada ductilidad. Edificio Clase C: En elementos que requieren una baja ductilidad: ℎ< 4 En elementos que requieren de elevada ductilidad: ℎ< 2 Donde: L : Corresponde al largo total del elemento. h : Corresponde a la altura libre que posee este elemento. En cuanto a la revisión que se ha hecho a los edificios, no se aprecia este mecanismo potencial de falla asociado a la columna corta, ya que los edificios en - 71 - cuestión no poseen elementos cortos, y los confinamientos de los paños de mampostería en el caso de los Hospitales, son completos, y no representan mayor problema para las columnas, no generándose este mecanismo potencial de falla de columna corta, por lo que los edificios para este parámetro califican todos como clase A. 5.3.10 Elementos no estructurales Aquí fundamentalmente regirá el criterio de estabilidad, que reduzcan el riesgo de caída de estos elementos sobre los ocupantes de la edificación o sobre transeúntes. Edificio Clase A: Los elementos externos están anclados de manera eficiente. Los elementos internos son estables aunque no estén anclados. Edificio Clase B: Los elementos externos son estables pero con anclajes o conexiones poco fiables. Puede ser el caso de cornisas en las fachadas de los edificios. Edificios Clase C: Edificio cuyos elementos externos son inestables y mal conectados o que no clasifican como A o B. Según lo anterior, en la Tabla 5-17, se procede a mostrar la calificación de las edificaciones. Tabla 5-17: Elementos no estructurales 10 H. Temuco Sector A C 10 H. Temuco Sector B C 10 H. Angol Sector B C 10 H. Angol Sector C C 10 Edificio Thiers II C 0 Torre del Bosque A 0 Edificio Prat A 0 Torre City House A 0 Avda Alemania A 0 Edificio Patagonia A - 72 - 5.3.11 Estado de conservación Con este parámetro se buscar dar importancia al estado “real” de la estructura, en contraposición a los modelos usuales utilizados para realizar los cálculos. Edificio Clase A: Edificio que no presenta fisuraciones en muros, vigas, columnas, mampostería y losas. No hay rajaduras en paredes que induzcan a pensar asentamientos del suelo de fundación. Se puede garantizar estabilidad ante cargas sísmicas. Edificio Clase B: Edificio no clasificable como A o C Edificio Clase C: Más del 30% de los elementos principales se encuentran fisurados. La losa tiene fisuras, se presentan daños en la cimentación. De acuerdo a la visita a terreno que se efectuó, y de acuerdo a las fichas tipo de cada edificación, se proceden a clasificar los edificios como se muestra en la Tabla 5-18. Tabla 5-18: Estado de conservación 10 H. Temuco Sector A B 10 H. Temuco Sector B B 10 H. Angol Sector B B 10 H. Angol Sector C B 0 Edificio Thiers II A 0 Torre del Bosque A 0 Edificio Prat A 0 Torre City House A 0 Avda Alemania A 0 Edificio Patagonia A - 73 - 5.3.12 Modificaciones constructivas Este punto busca evaluar la posibilidad de que se hayan eliminado muros estructurales, columnas, o que se haya cambiado la configuración estructural original de manera significativa y se pueda alterar el comportamiento de la estructura. Solo se aprecian modificaciones, en cuanto al proyecto original, en los hospitales, las cuales se refieren básicamente a la inclusión de tabiques de albañilería en forma de pandereta doble. A continuación en la Tabla 5-19 se proceden a mostrar las calificaciones de los edificios. Tabla 5-19: Modificaciones constructivas 4 H. Temuco Sector A B 4 H. Temuco Sector B B 4 H. Angol Sector B B 4 H. Angol Sector C B 0 Edificio Thiers II A 0 Torre del Bosque A 0 Edificio Prat A 0 Torre City House A 0 Avda Alemania A 0 Edificio Patagonia A - 74 - 5.4 Índice de vulnerabilidad de los edificios en estudio De acuerdo a los parámetros calculados en el apartado 5.3 de este estudio, se procede a calcular el Índice de vulnerabilidad de los edificios en cuestión. En la tabla 5-20, se muestran los resultados, previa a la multiplicación de cada calificación por su factor de peso Wi. Sector B Sector B Sector C Thiers Torre II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda. Alemania Edificio Patagonia 3 Organización del sist. Resistente 12 Calidad del sistema resistente 0 Deriva máxima de piso 0 Posición del edificio y cimentación 10 Resistencia convencional 0 Configuración en planta 6 Configuración en elevación 0 Conexión elementos críticos 0 Elementos de baja ductilidad 10 Elementos no estructurales Estado de conservación 10 Modificaciones constructivas 4 INDICE DE VULNERABILIDAD 51,5 3 12 0 0 10 3 3 0 0 10 10 4 50 6 12 7 3 10 3 6 6 0 10 10 4 76 6 12 7 3 15 3 3 6 0 10 10 4 83 12 0 0 0 0 3 3 0 0 10 0 0 19 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 3 6 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 7,5 0 0 0 0 0 3 3 0 0 0 0 0 4,5 0 0 0 0 7 6 0 0 0 0 0 0 17 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 20 La escala propuesta por Aguiar et al (2007) es la siguiente: Tabla 5-21: Rangos método italiano Rango 0-50 51-100 101-150 Nivel Seguro Vulnerable Muy vulnerable - 75 - Wi Sector A Tabla 5-20: Índice de Vulnerabilidad de los edificios 1,00 0,50 2,00 0,50 2,00 0,50 1,00 0,75 1,00 0,25 1,00 1,00 5.5 Índice de vulnerabilidad y perfil Bio-Sísmico A continuación en la figura 5-6, se proceden a graficar los parámetros (Ki*Wi) de la metodología italiana, con el fin de identificar el o los parámetros más relevantes en el índice de vulnerabilidad de las edificaciones. 35 30 25 20 15 10 5 0 H. Tco. Sector A H. Tco. Sector B H. Angol Sector B H. Angol Sector C Thiers Torre II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda. Alemania Edificio Patagonia Figura 5-6: Gráfico parámetros metodología italiana Podemos observar en el gráfico que el parámetro “Resistencia convencional” es el que tiene el mayor peso, por lo que el índice de vulnerabilidad de un edificio está fuertemente relacionado a dicho parámetro. Lo mismo se puede afirmar al relacionar el índice de vulnerabilidad con la deriva máxima de piso. Lo anterior nos permite elaborar una tabla, en donde se indican los parámetros más importantes para poder calificar la salud de los edificios. Los parámetros que se proponen con el fin de entregar en forma resumida la información que el ingeniero necesita para emitir un juicio en cuanto a la peligrosidad estructural y en cuanto a la vulnerabilidad sísmica del edificio, se muestran en la tabla 5-22. - 76 - H. Temuco X 140,54 Sector A Y 165,75 H. Temuco X 131,12 Sector B Y 138,03 H. Angol X 63,11 Sector B Y 32,94 H. Angol X 89,53 Sector C Y 85,45 Edificio Thiers II Torre del Bosque Edificio Prat Torre City House Avda Alemania Edificio Patagonia X 99,02 Y 88,72 X 136,48 Y 86,68 X 100,75 Y 49,16 X 132,40 Y 86,67 0,09 0,17 0,42 0,43 0,63 0,99 Índice de vulnerabilidad Resistencia Convencional Densidad de muros basal R** 3,39 4,7% 1,17 52 0,90 0,61 0,21 0,20 12 3,11 4,5% 1,11 0,76 0,52 0,25 0,27 8 3,28 5,0% 0,94 50 0,80 0,34 0,27 0,26 11 3,19 3,6% 0,79 0,72 0,40 0,02 0,02 7 1,98 2,0% 1,21 76 0,37 0,40 0,06 0,02 8 2,83 0,8% 0,83 0,13 0,40 0,87 0,76 0,52 0,20 0,20 0,09 0,27 0,31 0,07 0,10 0,15 N° elementos relevantes Mbacop./Mbdirect. Qbacop./Qbdirect. (Mt/Qb)/ro Trot/T* Δ_extremos Δ_cm δ_sup H/T Tabla 5-22: Resumen general indicadores sísmicos 1,60 2,19 2,55 0,37 0,50 0,88 1,63 1,21 0,24 0,25 0,27 0,38 1,15 1,55 0,13 0,24 0,25 0,85 0,14 0,24 0,29 0,76 0,09 0,12 0,46 1,33 0,20 0,69 0,41 0,85 0,13 0,20 0,44 2,23 0,33 0,44 0,79 1,09 0,10 0,16 0,20 1,08 6 1,65 2,0% 0,59 0,20 0,20 11 1,69 1,8% 0,10 0,03 0,03 5 5,33 1,9% 0,14 0,03 0,03 4 5,08 2,4% 0,16 0,07 0,07 15 4,42 3,0% 0,57 0,10 0,10 14 4,42 2,4% 0,53 0,12 0,12 7 4,24 1,9% 0,24 0,14 0,16 11 4,23 1,2% 0,34 0,17 0,17 13 4,77 3,2% 0,46 0,25 0,26 10 3,32 2,1% 0,80 83 0,68 0,39 0,40 12 4,94 2,0% 0,49 0,53 9 3,94 1,3% 0,01 0,01 9 4,80 4,4% 0,02 0,01 13 5,39 3,1% 1,96 17 1,30 0,18 0,29 0,43 0,70 X 107,27 0,12 0,16 0,67 1,46 0,46 Y 92,10 0,16 0,20 0,86 1,25 0,80 X 121,89 0,11 0,16 0,54 1,17 0,04 Y 82.,63 0,16 0,24 0,26 0,79 0,11 8 1,63 19 2,19 1,94 2,02 3 2,48 7,5 2,18 1,86 4,5 1,62 1,22 20 1,39 A continuación en el capítulo 6 se procede a interpretar los resultados de acuerdo a los rangos que establece Guendelman y el método italiano. - 77 - CAPÍTULO 6: COMENTARIOS Y CONCLUSIONES El objetivo principal de este trabajo de título fue realizar un estudio de vulnerabilidad sísmica a edificios emblemáticos de la zona sur, además de obtener los parámetros del perfil Bio-Sísmico para calificar la estructuración de los edificios. Este objetivo se cumplió satisfactoriamente en forma general, así como también en los puntos específicos que se detallan en lo que resta de este capítulo. En este estudio se logró construir modelos aproximados de 10 edificaciones existentes, las cuales estuvieron sometidas a un evento sísmico real. Estos modelos, si bien no son exactos, están basados en la información recopilada por el autor, tales como planos de proyecto, informes de mecánica de suelos e informes post-terremoto. Además se combinó el trabajo de “escritorio” con visitas a terreno a las edificaciones en estudio, con lo cual se logró tener una idea del comportamiento de los edificios ante el terremoto del 27 de Febrero del 2010, y permitió inferir preliminarmente el motivo de falla de los edificios que presentaron daño estructural. Los resultados del análisis sísmico realizado a los 10 casos de estudio, establecen que 8 de los 10 casos, a la hora del terremoto, cumplían con la normativa sísmica vigente (NCh433.Of96). Los dos edificios que no cumplían con las disposiciones normativas eran los del Hospital de Angol, los cuales no cumplían con las disposiciones de desplazamientos de entrepiso medidos en el centro de masas y puntos extremos. Se pudo apreciar en la visita a terreno el fuerte daño que presentaron los artefactos del edificio como aparatos médicos, televisores, máquinas dispensadoras de bebidas, etc. Además, como daño estructural, se pudo constatar la falla de los muros del último piso en la junta de dilatación, lo cual fue producto del cabeceo entre ambos módulos (B y C). Lo anterior se pudo deber a los desplazamientos excesivos de entrepiso que presentaron los edificios que componen el hospital de Angol. En cuanto al perfil Bio-Sísmico, se puede apreciar que según el parámetro H/T, la mayoría de los edificios poseen una rigidez traslacional apartada de rangos normales, esto es, superior a 70m/s, la cual es considerada aceptable. El edificio Sector A del Hospital de Temuco es el único edificio que presenta un valor excesivo del parámetro H/T. Por otro lado según el parámetro que relaciona el desplazamiento del nivel superior con la altura total, se aprecia que los edificios, en su mayoría, poseen excesiva rigidez lateral desde el punto de vista de este - 78 - parámetro, lo cual según el autor se considera aceptable y está acorde al parámetro H/T. También se pudo apreciar que el Hospital de Angol Sector B califica como rígido en X y como rígido en Y, rosando el límite con el rango flexible, lo cual es consistente con los resultados obtenidos en el análisis sísmico, y se puede inferir que se debe tener especial cuidado con los desplazamientos de entrepiso por tratarse de un edificio casi flexible. Lo anterior se refiere a la rigidez traslacional de los edificios, lo cual se complementa al analizar los desplazamientos de entrepiso medidos en el centro de masa, ya sea el máximo valor de estos, o su distribución en altura. En cuanto a la rigidez rotacional de los edificios, se infiere que ambos edificios del Hospital de Angol no cumplen con este parámetro al exceder el límite propuesto. El segundo tipo de indicadores nos muestra un cierto grado de acoplamiento traslación-rotación en la mayoría de los edificios, ya que si no aparece por el indicador que relaciona los periodos, aparece por el indicador que relacional la excentricidad dinámica (Momento torsor / Corte basal) con el radio de giro de la planta. Esto nos muestra que en los edificios no se ha controlado de buena manera la distancia entre el centro de masas y el centro de rigidez. Sin embargo, según el indicador que relaciona los periodos, el único edificio que presenta un acoplamiento rotacional fuera de rangos aceptables es el edificio Prat. En cuanto al indicador que relaciona la excentricidad dinámica con el radio de giro de la planta, 6 de los 10 casos pueden presentar un acoplamiento traslacióntorsión. En cuanto al acoplamiento traslacional, se aprecia claramente que los edificios que presentan un acoplamiento desde el punto de vista traslacional, son el edificio Avenida Alemania, el Hospital de Angol Sector C y el Hospital de Temuco Sector B. En estos dos últimos edificios, el acoplamiento no es tan importante, ya que no se traspasa a la respuesta combinada, ya que al analizar el acoplamiento de los cortes y momentos volcantes en la base del edificio, estos no acusan acoplamiento. No así el edificio Avenida Alemania, que presenta acoplamiento en la respuesta combinada, lo cual no es deseable. En cuanto a los indicadores de redundancia estructural, se puede apreciar que todos los edificios poseen una reserva de ductilidad apropiada para enfrentar un evento sísmico, a excepción del edificio Thiers torre II, el cual presenta un valor alto de la “Reducción Espectral Efectiva” y además posee un número mínimo de ejes resistentes, lo cual limita la capacidad para redistribuir esfuerzos a la hora de incursionar en el rango no lineal. Se puede apreciar que las fallas que presentó este edificio, estuvieron asociadas directamente a este indicador de redundancia, ya que la falla de un elemento estructural importante desencadenó la falla secuencial de los elementos contiguos y aumentó demasiado el compromiso de - 79 - los otros elementos relevantes en la respuesta. A lo anterior se suma que el espesor de los muros interiores de este edificio es de 15cm. A raíz de la falla que presentó el edificio Thiers, un tema interesante a estudiar sería la componente vertical del sismo, la cual ocasionó esfuerzos de flexo-compresión excesivos en muros y columnas ocasionando un tipo de falla nunca antes vista en terremotos chilenos (grieta horizontal) similar a la falla que presentó el muro del edificio Thiers (Ver Figura 3-6 (a)). Sin importar la causa de falla de un elemento sismorresistente, los edificios deben poseer reservas adecuadas de ductilidad para redistribuir los esfuerzos. Por otro lado, de acuerdo a la figura 5-6 y a la tabla 5-22, podemos observar que los parámetros que poseen mayor peso en el índice de vulnerabilidad son los parámetros de resistencia convencional y la deriva máxima de piso. En el caso de la deriva máxima de piso, no se considera muy relevante en este trabajo, ya que en Chile la práctica indica que este parámetro es bien restringido por la normativa. En el caso de la resistencia convencional, podemos observar que los edificios que presentaron los valores más bajos de este parámetro presentaron mayores problemas a la hora del terremoto. Cabe destacar que la importancia de este parámetro radica en que se logra establecer una relación entre la resistencia a cortante que proporcionan las secciones de hormigón del edificio ver sus el corte basal solicitante. Lo anterior permite visualizar de mejor manera el parámetro densidad de muros que se calculó para cada edificio, ya que se relaciona el área de las secciones con el cortante basal o también se puede calcular el cortante por piso y relacionarlos con el área de las secciones resistentes en cada dirección de análisis y así tener una idea de la resistencia que proporciona cada piso del edificio. Por consiguiente se puede apreciar que en los edificios que presentaron una resistencia convencional sobre 1,5 (Clase A) presentaron un índice de vulnerabilidad bajo 10 y además estos edificios tuvieron cero faltas. También se puede apreciar que los edificios que presentaron un valor de resistencia convencional bajo 1,5 y cercano a 0,7 (Clase B), presentaron índices de vulnerabilidad altos y además estos edificios tuvieron daño no estructural y estructural puntual. Lo anterior nos hace ver la importancia de este parámetro y lo fácil que resulta estimar el desempeño del edificio en base a la resistencia convencional del edificio. En caso que el edificio se diseñe desde cero, se puede poner atención a este parámetro para dotar de una resistencia balanceada al edificio y además se puede combinar con algunos parámetros del Perfil Bio-Sísmico para anticipar efectos indeseados en la estructura en base a parámetros vibratorios. En caso que el edificio sea existente, se puede complementar este parámetro con otros parámetros de la metodología italiana para analizar las falencias del edificio y así determinar que tan importante es intervenir el diseño o no. - 80 - En definitiva contamos con dos herramientas simples para poder anticipar problemas de estructuración, de comportamiento dinámico y en el desempeño real de la estructura, las cuales nos hacen ahorrar tiempo de análisis, nos hace entender mejor al edificio como estructura sismorresistente y nos hace ver la importancia de la concepción del edificio, es decir, percibir la debilidad o fortaleza intrínseca de una estructura. - 81 - CAPÍTULO 7: REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS (1) DUMOVA, E.J. (2000). Fragility curves for reinforced concrete structures in Skopje (Macedonia) region. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 19, 445-446. (2) GUENDELMAN, T. (2010). Terremoto: Nuevas Tareas. Revista BIT 72: 44-46. (3) BENEDETTI, D.; PETRINI, V. (1984): On seismic vulnerability of masonry buildings: proposal of an evaluation procedure, L'industria delle Costruzioni; volume 18, pp. 66-78. (4) AGUIAR, R.; BOLAÑOS, D. (2007). “Evaluación Rápida de la Vulnerabilidad Sísmica en Edificio de Hormigón Armado”. Centro de Investigaciones Científicas. Universidad Técnica del Ejército. Ecuador. (5) Norma Chilena NCh433Of.96. “Diseño Sísmico de Edificios”, Instituto Nacional de Normalización, Santiago, Chile, 1996. (6) GUENDELMAN T.; GUENDELMAN, M.; LINDENBERG, J. “Perfil Bio-Sísmico de Edificios”, VII Jornadas Chilenas de Sismología e Ingeniería Antisísmica, ACHISINA, 1997. (7) WIKIPEDIA (1996). “Anexo: Terremotos en Chile”. Disponible http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Terremotos_en_Chile en: (8) DPTO. ING. EN OBRAS CIVILES UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA (2010). “Evaluación e informe de vulnerabilidad estructural que presenta el edificio del edificio principal del hospital Hernán Henríquez Aravena de Temuco”. Dpto. Ing. En Obras Civiles. Universidad de la Frontera. (9) DPTO. ING. EN OBRAS CIVILES UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA (2010). “Informe final evaluación de daño estructural del edificio del hospital de Angol”. Dpto. Ing. En Obras Civiles. Universidad de la Frontera. (10) GUILLERMO JIMENEZ V. (2010). “Informe Estructural Post-Terremoto Edificio Thiers Torre II”. Oficina de proyectos GJvB ingenieros civiles. Temuco. - 82 - (11) DROGUETT. A. (2008). “Análisis Comparativo de Vulnerabilidad y Costo entre Edificios de Marcos y Muros con una Misma Superficie en Planta”. Memoria para optar al título de ingeniero civil. Universidad de Chile. (12) HENOCH, R.A. (2007). “Calificación Sísmica de Edificios Altos”. Memoria para optar al Título de Ingeniero Civil. Universidad de Chile. (13) YEPEZ, F. (1994). “Vulnerabilidad Sísmica de Edificios de Mampostería para Estudios de Riesgo Sísmico”. Tesis de Master. Escuela Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Universidad Politécnica de Cataluña. Barcelona. (14) MENA et al. (1999). “Análisis de daños en edificios dañados por el terremoto del 2 de Febrero de 1999, en la región de Murcia. Reporte interno, Dpto. Ing. Del Terreno y Cartografía. Universidad Politécnica de Cataluña. Barcelona. (15) LETELIER, V. (2003). “Calibración del Índice de Vulnerabilidad Sísmica para Edificios de Hormigón Armado”. Informe de habilitación profesional para optar al Título de Ingeniero Civil. Dpto. De Ingeniería Civi. Universidad de Concepción. Concepción, Chile. (16) GIULIANO G., et al (2002). “Índice Cualitativo de vulnerabilidad sísmica aplicado a edificios en Concepción”. VIII Jornadas Nacionales de Ingeniería Antisísmica. ACHISINA, 10P., Valparaíso, Chile. (17) KAMARA,E; NOVAK, L; RABBAT, B; (2008). “ACI 318-08”. “Buildings Code Requirements for Structural Concrete with Design Applications”. Portland cement association, Skokie, Illinois, 2008. - 83 - ANEXOS ANEXO A ………………………………………………………………………….1 ANEXO B ……………………………………………………..…......................37 ANEXO C ……………………………………………………..……………........40 - 84 - ANEXO A El presente anexo tiene por objetivo describir las principales características estructurales de cada uno de los edificios a estudiar. A.1 Estructuración general A.1.1 Hospital Dr. Hernán Henríquez Aravena El edificio consta de tres módulos A, B y C (con junta de dilatación entre sí), con 7 niveles más un zócalo o planta baja y una sala de máquinas como 8° nivel, está estructurado en base a muros, pilares, vigas y losas de hormigón armado, y muros de relleno de albañilería, además se observa por lo general en las tabiquerías internas muros de albañilería en pandereta doble (Ref. 8). El estudio se centra en los dos sectores más afectados, A y B. Figura A-1: Edificio Principal del Hospital de Temuco A continuación, en la Figura A-2, se presenta la distribución en planta del edificio, apareciendo los distintos módulos que componen el edificio principal del “Hospital Regional de Temuco”. -1- Figura A-2: Distribución en Planta Hospital de Temuco A.1.1.1 Sector A Este edificio consta de 7 pisos y 1 subterráneo, alcanzando una altura sobre el suelo de 21m y una altura de 24m considerando el subterráneo. Figura A-3: Modelo estructural Sector A -2- El subterráneo posee una altura de piso de 3m y un área en planta de 786,52m2 (Ver Fig A-4.). La densidad de muros basal en X es de 4,68% y en Y es de 4,53%. Figura A-4: Planta subterráneo Sector A El piso 1 tiene una altura de piso de 3,00m y un área en planta de 742,88m2 (Ver Figura A-5). La densidad de muros basal en X es de 4,30% y en Y es de 3,90%. Figura A-5: Planta primer piso Sector A -3- La planta del piso tipo correspondiente a los pisos 2, 3, 4 y 5 tienen una altura de piso de 3m y un área en planta de 553,35m2 (Ver fig. A-6). La densidad de muros basal en X es de 2,14% y en Y es de 2,80%. Figura A-6: Planta primer piso tipo Sector A La planta del segundo piso tipo correspondiente a los pisos 6 y 7 tienen una altura de 3m y un área en planta de 266,915m2 (Ver fig.A-7). La densidad de muros basal en X es de 0,97% y en Y es de 1,61%. Figura A-7: Planta segundo piso tipo Sector A: pisos 6 y 7. En las figuras se puede apreciar que el edificio en su base posee una cantidad de muros saludable, pero a medida que la altura aumenta, esta va disminuyendo considerablemente. -4- A continuación en las tablas A-1, A-2 y A-3 se presentan los distintos elementos estructurales que conforman la estructura del Sector A, donde se puede apreciar el espesor de muros por piso (Tabla A-1), los tipos de viga que conforman el edificio (Tabla A-2) y los pilares usados (Tabla A-3). Tabla A-1: Espesores de muros Sector A Piso Perimetrales Subt. 35-45 P1 30-35 P2 - P5 30 P6 - P7 30 Escalas 35 30 30 30 Interiores 35 35-30 30 30-20 Tabla A-2: Vigas Sector A Piso Perimetrales Subt. 35/120-35/150 P1 35/120-35/150 P2 - P5 30/150-30/110-30/130 P6 - P7 30/50-30/60 Interiores 35/110-30/30-20/150 35/110-30/50 30/110-30/150-30/50 30/50 Tabla A-3: Pilares Sector A Piso Subt. P1 P2 - P5 P6 - P7 Pilares 40/35 40/35 30/30 - 30/35 30/30 - 40/30 - 30/20 -5- A.1.1.2 SECTOR B Este edificio consta de 7 pisos, alcanzando una altura sobre el suelo de 21m. La planta de piso en lo que respecta a forma y superficie es prácticamente constante, y tiene un área de 657,20m2. Figura A-8: Modelo estructural Sector B El primer piso posee una densidad de muros basal en X de 4,97% y en Y de 3,55%. Figura A-9: Planta primer piso Sector B -6- El primer piso tipo correspondiente a los pisos 2, 3 y 4, posee una densidad de muros basal en X de 3,51% y en Y de 3,61%. Figura A-10: Planta primer piso tipo Sector B: Pisos 2, 3 y 4 El séptimo piso, posee una densidad de muros basal en X de 1,99% y en Y de 0,82%. Figura A-11: Planta séptimo piso Sector B A continuación en las tablas A-4, A-5 y A-6 se presentan los distintos elementos estructurales que conforman la estructura del Sector B, donde se puede apreciar el espesor de muros por piso (Tabla A-4), los tipos de viga que conforman el edificio (Tabla A-5) y los pilares usados (Tabla A-6). Tabla A-4: Espesores de muros Sector B Piso P1 P2 – P4 P5 P6 - P7 Perimetrales 35-40 30-35-40 30-35-40 35-40 Escalas 35 30 30 30 -7- Interiores 35-30 30 30 30-20 Tabla A-5: Vigas Sector B Piso P1 P2 – P4 P5 P6 P7 Perimetrales 35/115-40/155-30/155 30/110-30/155 30/110-30/150 30/110-30/150 30/60-30/150-35/110 Interiores 30/55-30/100-35/50 30/100 30/100 20/100-30/100 20/100-30/100 Tabla A-6: Pilares Sector B Piso P1 P2 – P5 P6 P7 A.1.2 Pilares 30/35-40/35 20/40-30/70-30/30 20/30-30/70-20/20-30/30-30/45 20/20-30/45-30/70-30/45-30/30 Hospital Dr. Mauricio Heyermann Torres El estudio se centra en los dos módulos principales (junta de dilatación entre sí) del hospital, con 5 niveles cada uno más un zócalo y una sala de máquinas como 6° nivel, estos módulos están estructurados en base a muros, pilares, vigas y losas de hormigón armado, y muros de relleno de albañilería (Ref. 9). Estos edificios se pueden considerar como sistemas en base a marcos. Figura A-12: Fotografía Hospital de Angol A continuación se presenta la distribución en planta del hospital, apareciendo los dos módulos del “Hospital de Angol” en los cuales se centrará el estudio. -8- Figura A-13: Distribución en Planta Hospital de Angol A.1.2.1 SECTOR B Este edificio consta de 5 pisos, alcanzando una altura sobre el suelo de 16m. Este edificio resiste las solicitaciones sísmicas mediante un sistema de muros y pórticos en ambas direcciones de análisis X e Y. Los marcos o pórticos se constituyen de pilares y vigas, por lo que es muy importante controlar las deformaciones de entrepiso y se debe poner énfasis en la unión viga columna de tal manera que el nudo sea capaz de desarrollar la ductilidad requerida por el sismo. De igual manera se debe asegurar la rigidez suficiente del sistema de marcos para restringir desplazamientos de entrepiso. Figura A-14: Modelo estructural Sector B -9- El piso 1 tiene una altura de piso de 3,2m y un área en planta de 991,875m2. La densidad de muros basal en X es de 1,98% y en Y es de 0,82%. Figura A-15: Planta primer piso Sector B El segundo piso tiene una altura de 3,2m y un área en planta de 422,17m2. La densidad de muros basal en X es de 1,79% y en Y es de 0,55%. El sistema de marcos rígidos que aparece en la figura es el encargado de dar rigidez traslacional. Figura A-16: Planta segundo piso Sector B El piso tipo tiene una altura de piso de 3,2m y un área en planta de 422,17m2. La densidad de muros basal en X es de 1,79% y en Y es de 0,55%. - 10 - Figura A-17: Planta piso tipo Sector B: Pisos 3, 4 y 5 A continuación en las tablas A-7, A-8 y A-9 se presentan los distintos elementos estructurales que conforman la estructura del Sector B, donde se puede apreciar el espesor de muros por piso (Tabla A-7), los tipos de viga que conforman el edificio (Tabla A-8) y los pilares usados (Tabla A-9). Tabla A-7: Espesores de muros Sector B Piso P1 P2 – P5 Perimetrales Cajas Escalas 30-15 30-25 - Interiores 40-25-20 - Tabla A-8: Vigas Sector B Piso P1 P2 P3 – P5 Perimetrales 30/40-30/60-20/60 25/120-25/45-50/60 25/120-25/45-35/60 Interiores 15/40-40/60-30/60 15/45-35/45 15/45-35/45 Tabla A-9: Pilares Sector B Piso P1 P2-P5 Pilares 60/60-25/30 60/60 - 11 - A.1.2.2 SECTOR C Este edificio consta de 5 pisos, alcanzando una altura sobre el suelo de 16m. Todos los pisos tienen la misma área en planta de 803,44m2, diferenciándose en la disposición de sus elementos estructurales. Este edificio resiste las solicitaciones sísmicas gracias a los núcleos de muros que se observan en la zona de escaleras y ascensores, además de poseer machones perimetrales ubicados para restringir la torsión y por ende los desplazamientos de entrepiso en puntos extremos. También posee zonas de pórticos arriostrados entre sí. Figura A-18: Modelo estructural Sector C Figura A-19: Planta primer piso Sector C - 12 - Figura A-20: Planta segundo piso Sector C Figura A-21: Planta piso tipo Sector C: pisos 3, 4 y 5 A continuación en las tablas A-10, A-11 y A-12 se presentan los distintos elementos estructurales que conforman la estructura del Sector C, donde se puede apreciar el espesor de muros por piso (Tabla A-10), los tipos de viga que conforman el edificio (Tabla A-11) y los pilares usados (Tabla A-12). Tabla A-10: Espesores de muros Sector C Piso P1 P2 – P5 Perimetrales Cajas Escalas 30-20 30 30-20 30 - 13 - Interiores 30-20-25 30-20-25 Tabla A-11: Vigas Sector C Piso P1 P2 P3 – P5 Perimetrales 60/60-45/120-30/60 60/60-45/120-30/60 50/60-25/60-30/45 Interiores 60/70-30/60-30/45-45/50 60/70-30/60-30/45-45/50 60/70-30/60-30/45-45/50 Tabla A-12: Pilares Sector C Piso P1 P2 – P3 P4 P5 A.1.3 Pilares 65/65-70/70-40/50-20/40 65/65-70/70-40/50-20/40 45/50-50/40-20/40 30/40-50/40-20/40 Edificio Thiers Torre II El edificio consta de 13 pisos más un nivel subterráneo destinado a estacionamientos, alcanzando una altura sobre el suelo de 42,62m y una altura de 46,46m considerando el nivel subterráneo. El edificio está estructurado en base a muros, vigas y losas de hormigón armado. La estructuración del edificio se define en base a muros. Figura A-22: Fotografía Edificio Thiers Torre II - 14 - Figura A-23: Modelo estructural Torre Thiers Torre II El subterráneo posee una altura de piso de 3,36m y un área en planta de 523,15m2. La densidad de muros en X es de 1,87% y en Y es de 2,36%. Figura A-24: Planta subterráneo Torre Thiers - 15 - El piso 1 tiene una altura de piso de 3,84m y un área en planta de 262,62m2. La densidad de muros en X es de 2,36% y en Y es de 3,01%. Figura A-25: Planta primer nivel Torre Thiers El piso 2 tiene una altura de piso de 2,52m y un área en planta de 352,92m2. La densidad de muros en X es de 2,05% y en Y es de 1,90%. Figura A-26: Planta segundo nivel Torre Thiers - 16 - La planta del piso tipo correspondiente a los pisos 3 al 12 tienen una altura de piso de 2,52m y un área en planta de 346,66m2. La densidad de muros en X es de 2,40% y en Y es de 1,76%. Figura A-27: Planta piso tipo Torre Thiers: pisos 3 al 12 El piso 13 tiene una altura de piso variable y un área en planta de 229,17m2. Figura A-28: Planta piso 13 Torre Thiers - 17 - A continuación en las tablas A-13, A-14 y A-15 se presentan los distintos elementos estructurales que conforman la estructura de la torre Thiers II, donde se puede apreciar el espesor de muros por piso (Tabla A-13), los tipos de viga que conforman el edificio (Tabla A-14) y los pilares usados (Tabla A-15). Tabla A-13: Espesores de muros Torre Thiers Piso S P1 P2 P3-P12 P13 Perimetrales Cajas Escalas 20-25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 Interiores 15-25-30 15 15 15 15 Tabla A-14: Vigas Torre Thiers Piso S P1 P2 P3-P12 P13 Perimetrales 25/60-40/60 25/103-25/46 25/75 25/75 50/45 Interiores 15/60-25/60-15/73 - Tabla A-15: Pilares Torre Thiers Piso S P1 P2 P3-P12 Pilar 50/139-50/70-40/45-25/65 50/139-50/70-25/65-40/45 50/139-25/48 25/68-38/35 - 18 - A.1.4 Edificio Torre del Bosque El edificio consta de 16 pisos más un nivel subterráneo destinado a estacionamientos, alcanzando una altura sobre el suelo de 42,37m y una altura de 45,07m considerando el nivel subterráneo. El edificio está estructurado en base a muros, vigas y losas de hormigón armado. La estructuración es en base a muros. Figura A-29: Modelo estructural Torre del bosque - 19 - El subterráneo, primer piso y segundo piso, poseen una altura de piso de 2,70m y un área en planta de 1256m2. La densidad de muros en X es de 3,03% y en Y es de 2,37%. Figura A-30: Planta Subterráneo Torre del Bosque Figura A-31: Planta Primer piso Torre del Bosque Figura A-32: Planta Segundo piso Torre del Bosque - 20 - La planta del primer piso tipo correspondiente a los pisos 4 al 6 tienen una altura de piso de 2,45m y un área en planta de 612,14m2. La densidad de muros en X es de 2,49% y en Y es de 2,77%. Figura A-33: Planta primer piso tipo: Pisos 4 al 6 Torre del Bosque La planta del segundo piso tipo correspondiente a los pisos 8 al 14 tienen una altura de piso de 2,45m y un área en planta de 612,14m2. La densidad de muros en X es de 2,63% y en Y es de 2,59%. Figura A-34: Planta segundo piso tipo: Pisos 8 al 14 Torre del Bosque A continuación en las tablas A-16 y A-17 se presentan los distintos elementos estructurales que conforman la estructura de la Torre del Bosque, donde se puede apreciar el espesor de muros por piso (Tabla A-16) y los tipos de viga que conforman el edificio (Tabla A-17). Tabla A-16: Espesores de muros Torre del Bosque Piso S-P2 P3 P4-P6 P8-P14 P15 Perimetrales Cajas Escalas 18 18 18-25 15 18-15 15 18-15 15 18-15 15 - 21 - Interiores 18 18-15 15 15 15 Tabla A-17: Vigas Torre del Bosque Piso S-P2 P3 P4-P6 P8-P14 P15 Perimetrales 18/118-15/118-15/144-15/93 15/93-18/93-15/113-25/93 15/93-18/93-15/113-25/93 15/93-15/70 Interiores 18/55-60/40-18/40-18/64-40/55 15/64-25/64-40/64-15/38 25/40-15/40-15/73 25/40-15/40-15/73 15/40-25/40-25/90 A.1.5 Edificio Prat El edificio consta de 9 pisos más un nivel subterráneo destinado a estacionamientos, alcanzando una altura sobre el suelo de 24m y una altura de 27m considerando el nivel subterráneo. Este edificio resiste las solicitaciones sísmicas a través de marcos o pórticos rígidos que se ubican en ambas direcciones X e Y. Se debe poner énfasis en la unión viga columna de tal manera que el nudo sea capaz de desarrollar la ductilidad requerida por el sismo. Se cuenta con un núcleo de ascensores y escaleras y dos muros en los extremos del edificio para controlar la torsión. Esta estructuración es típica de los edificios de oficinas, ya que permite generar plantas libres. Figura A-35: Modelo estructural edificio Prat - 22 - El subterráneo posee una altura de piso de 3,00m y un área en planta de 1227,48m2. Posee muros perimetrales, muros en la zona de ascensores y su densidad de muros en X es de 1,90% y en Y es de 1,21%. Figura A-36: Planta subterráneo Edificio Prat El piso 1 tiene una altura de piso de 3,0m y un área en planta de 1047,20m. Su densidad de muros está principalmente aportada por los muros perimetrales y el núcleo de ascensores y escaleras. La densidad de muros en X es de 1,89% y en Y es de 0,80%. Figura A-37: Planta primer piso Edificio Prat - 23 - La planta del piso tipo correspondiente a los pisos 4 al 7 tiene una altura de piso de 2,45m y un área en planta de 704,79m2. La densidad de muros en X es de 0,9% y en Y es de 0,66%. Figura A-38: Planta piso tipo: Pisos 4 al 7 Edificio Prat . El piso 9 tiene una altura de piso de 2,5m y un área en planta de 767,35m. La densidad de muros en X es de 0,69% y en Y es de 0,52%. Figura A-39: Planta noveno piso Edificio Prat A continuación en las tablas A-18, A-19 y A-20 se presentan los distintos elementos estructurales que conforman la estructura del edificio Prat, donde se puede apreciar el espesor de muros por piso (Tabla A-18), los tipos de viga que conforman el edificio (Tabla A-19) y los pilares tipo (Tabla A-20). Tabla A-18: Espesores de muros Edificio Prat Piso S P1 P2 Perimetrales 20 20 20 Cajas Escalas 20 20 20 - 24 - Interiores - P3 P4-P7 P8 P9 20 20 20 20 20 20 20 20 - Tabla A-19: Vigas Edificio Prat Piso S P1 P2 P3 P4-P7 P8 P9 Perimetrales 20/90-20/160 20/132-20/160 20/101-15/53-20/160 20/75-20/65-20/160-15/85 20/65-15/50-20/105-20/160 15/90 Interiores 20/65-20/101-20/50-15/85 20/65-20/90-15/65-15/85 20/65-15/85-20/160 20/65-15/85 20/65-15/85 20/65-20/110-15/85 20/45-15/85-15/90 Tabla A-20: Pilares Edificio Prat Piso Pilar S 40/40 - 40/80 P1 40/40-40/80 P2 40/40-40/80 P3 40/40-40/80-40/120 P4-P7 40/40-40/80-40/120 P8 40/60-40/80-40/120 P9 40/40-40/60-40/80 - 25 - A.1.6 Edificio Torre City House El edificio consta de 17 pisos más un nivel subterráneo destinado a estacionamientos, alcanzando una altura sobre el suelo de 44,02m y una altura de 45,45m considerando el nivel subterráneo. El edificio está estructurado en base a muros, vigas y losas de hormigón armado. La estructuración se define en base a muros. Figura A-40: Modelo estructural edificio Torre City House - 26 - El subterráneo, posee una altura de piso de 2,7m y un área en planta de 1232m2. La densidad de muros en X es de 3,18% y en Y es de 2,07%. Figura A-41: Planta subterráneo Torre City House El primer piso, posee una altura de piso de 2,7m y un área en planta de 1232m2. La densidad de muros en X es de 2,80% y en Y es de 2,00%. Figura A-42: Planta primer piso Torre City House - 27 - La planta del primer piso tipo correspondiente a los pisos 2 al 16 tienen una altura de piso de 2,45m y un área en planta de 575,75m2. La densidad de muros en X es de 3,60 y en Y es de 2,95%. Figura A-43: Planta primer piso tipo: Pisos 2 al 16 Torre City House El piso 17 tiene una altura de piso de 4,32m y un área en planta de 295,38m2. La densidad de muros en X es de 5,13% y en Y es de 4,29%. Figura A-44: Planta piso 17 Torre City House Se puede apreciar la gran densidad de muros que posee este edificio y lo compensado que es en cuanto a distribución de rigideces y masas. A continuación en las tablas A-21 y A22, se muestran los espesores de muros y las vigas típicas usadas en cada piso: Tabla A-21: Espesores de muros T. City House Piso S P1 P2-P16 P17 Perimetrales 18 18 18-30 18-30 Cajas Escalas 18 18 18 18 - 28 - Interiores 18-30 18-30 18 18 Tabla A-22: Vigas T. City House Piso S P1 P2-P16 P17 A.1.7 Perimetrales 18/64-18/94-18/74 30/185-18/70-18/110 Interiores 18/49-60/49 18/49-60/49 18/64-18/49 18/90 Edificio Avenida Alemania El edificio consta de 16 pisos más un nivel subterráneo destinado a estacionamientos, alcanzando una altura sobre el suelo de 42,13m y una altura de 46,73m considerando el nivel subterráneo. El edificio está estructurado en base a muros, vigas y losas de hormigón armado y la estructuración tipo se define en base a muros. Figura A-45: Modelo estructural edificio Avda. Alemania - 29 - El subterráneo, posee una altura de piso de 4,60m y un área en planta de 2079,29m2. La densidad de muros en X es de 2,00% y en Y es de 1,33%. Figura A-46: Planta subterráneo Edificio Avda. Alemania El primer piso posee una altura de 2,69m y tiene un área en planta de 838,86m2. La densidad de muros en X es de 2,48% y en Y es de 1,99%. Figura A-47: Planta primer piso Edificio Avda. Alemania - 30 - El primer piso tipo que corresponde a la planta de los pisos 3 al 15, tiene una altura de piso de 2,50m y un área en planta de 841,50m2. La densidad de muros en X es de 3,11% y en Y es de 2,47%. Figura A-48: Planta primer piso tipo E. Avda. Alemania: Pisos 3 al 15 El piso 16 está destinado para albergar una piscina techada, este piso tiene un área en planta de 190,50m2. Figura A49: Planta piso dieciséis E. Avda. Alemania - 31 - A continuación en las tablas A-23, A-24 y A-25, se muestran los espesores de muros y las vigas típicas usadas en cada piso: Tabla A-23: Espesores de muros E. Avda. Alemania Piso S P1 P2 P3-P15 P16 Perimetrales 20 20 20 20 20 Cajas Escalas 20 20 20 20 20 Interiores 20 20 20 20 20 Tabla A-24: Vigas Edificio Avda. Alemania Piso S P1 P2 P3-P15 P16 Perimetrales 15/73-20/73 15/73-20/73 15/73-20/73 20/50 Interiores 20/60-20/75-30/60-45/60 20/49-15/73 20/25-20/73 20/25-20/73 20/25-20/60 Tabla A-25: Pilares E. Avda. Alemania Piso S P1 P2 P3-P15 P16 Pilar 20/70-20/100 45/123-45/70-55/70-55/80 30/70 - - 32 - A.1.8 Edificio Patagonia El edificio consta de 16 pisos, alcanzando una altura sobre el suelo de 43,60m. El edificio está estructurado en base a muros, vigas y losas de hormigón armado. La estructuración se define en base a muros. Figura A-50:: Modelo estructural Edificio Patagonia - 33 - El piso 1, tiene una altura de piso de 2,50m y un área en planta de 439,05m2. La densidad de muros en X es de 4.36% y en Y es de 3,14%. Figura A-51: Planta primer piso Edificio Patagonia La planta del primer piso tipo correspondiente a los pisos 4, 6, 7, 9, 10, 12, 13 y 15 tienen una altura de piso de 2,50m y un área en planta de 485,57m2. La densidad de muros en X es de 3,32% y en Y es de 3,00%. Figura A-52: Planta primer piso tipo Edificio Patagonia - 34 - La planta del segundo piso tipo correspondiente a los pisos 5, 8, 11 y 14 tienen una altura de piso de 2,50m y un área en planta de 488,25m2. La densidad de muros en X es de 3,28% y en Y es de 2,99%. Figura A-53: Planta segundo piso tipo Edificio Patagonia El piso 16, tiene una altura de piso de 2,50m y un área en planta de 488,09m2. Figura A-16: Planta piso 16 Edificio Patagonia - 35 - A continuación en las tablas A-26 y A-27, se muestran los espesores de muros y las vigas típicas usadas en cada piso: Tabla A-26: Espesores de muros Edif. Patagonia Piso P1 P tipo 1 P tipo 2 Perimetrales 18 18 18 Cajas Escalas 18 18 18 Interiores 18 18 18 Tabla A-27: Vigas típicas Edificio Patagonia Piso P1 P tipo 1 P tipo 2 Perimetrales 18/110 18/110 18/110 Interiores 18/48 ----- - 36 - ANEXO B El presente anexo tiene como objetivo mostrar las propiedades de los materiales con que se construyeron los edificios. A continuación se proceden a mostrar los tipos de materiales y sus propiedades. B.1 Materiales y sus propiedades A continuación se presentan las calidades de los hormigones empleados en cada edificio, las cuales se usaron para generar los distintos modelos computacionales que se emplearon para obtener los parámetros sísmicos. Las calidades son: Hospital Dr. Hernán Henríquez Aravena Hormigón H15 Hospital Dr. Mauricio Heyermann Torres Hormigón H15 Edificio Thiers Torre II Hormigón H25 (90%) Edificio Torre del Bosque Hormigón H25 (90%) Edificio Prat Hormigón H25 (90%) Edificio Torre City House Hormigón H25 (90%) Edificio Avenida Alemania Hormigón H25 (90%) Edificio Patagonia Hormigón H25 (90%) La calidad del hormigón de los hospitales, se han obtenido de los ensayos de hormigón endurecido que aparecen en los informes estructurales post terremoto de cada hospital, realizado por el “departamento de ingeniería de obras civiles de la UFRO” (Ver Ref.10 y Ref.11), mientras que la del resto de los edificios se han obtenido de los planos de proyecto y especificaciones técnicas de ingeniería. - 37 - Las propiedades de los hormigones se detallan a continuación: Hormigón H-15 Resistencia cilíndrica a la compresión Resistencia cúbica a la compresión ′ = 14 [ ] = 140 El módulo de elasticidad utilizado en este trabajo para el análisis sísmico es un promedio entre el módulo de elasticidad estático y dinámico: Módulo de elasticidad estático á = 4700 ∗ ′ = 17586 [ ] Módulo de elasticidad dinámico á = 19000 ∗ = 224811 Módulo de elasticidad hormigón = 20034[ Peso específico = 2,5 ] Para este tipo de hormigón, dadas las características del edificio y al no contar con ensayos de resistencia de las armaduras, se asume el acero de más baja resistencia entre los tres tipos de acero existente en la fecha de construcción (año 1962). Características: = 280[ Tensión de Fluencia = 2000000 Módulo de Elasticidad ] = 2,5 Peso Específico Hormigón H-25 Resistencia cilíndrica a la compresión Resistencia cúbica a la compresión - 38 - ′ = 20[ = 250 ] El módulo de elasticidad utilizado en este trabajo para el análisis sísmico es un promedio entre el módulo de elasticidad estático y dinámico (Ref.5): Módulo de elasticidad estático á = 4700 ∗ ′ = 21019 [ ] Módulo de elasticidad dinámico á = 19000 ∗ = 300416 Módulo de elasticidad hormigón = 25530[ Peso específico = 2,5 ] El acero de refuerzo utilizado es A630 – 420H, y posee las siguientes características: = 420[ Tensión de Fluencia = 2000000 Módulo de Elasticidad = 2,5 Peso Específico - 39 - ] ANEXO C El presente anexo tiene como objetivo mostrar los distintos parámetros normativos de los edificios de acuerdo a las disposiciones que entrega la Norma Chilena NCh433.Of96 “Diseño Sísmico de Edificios” (Ref.5). Estos parámetros se usaron para construir los distintos modelos, con los cuales se realizaron los análisis de este trabajo. C.1 Clasificación de edificios Los edificios destinados al área de la salud, se clasifican en Categoría A, por ser de importancia nacional en caso de catástrofe, mientras que los demás edificios se clasifican en Categoría C, por ser edificios destinados a la habitación privada o al uso público. Los coeficientes de importancia asociados se muestran a continuación: Clase A = 1,2 Clase C = 1,0 C.2 Tipo de suelo de fundación y Zonificación Sísmica Hospital Dr. Hernán Henríquez Aravena Suelo Tipo II en Zona Sísmica 2 Hospital Dr. Mauricio Heyermann Torres Suelo Tipo IV en Zona Sísmica 3 Edificio Thiers Torre II Suelo Tipo II en Zona Sísmica 2 Edificio Torre del Bosque Suelo Tipo II en Zona Sísmica 2 Edificio Prat Suelo Tipo II en Zona Sísmica 2 Edificio Torre City House Suelo Tipo II en Zona Sísmica 2 Edificio Avenida Alemania Suelo Tipo II en Zona Sísmica 2 Edificio Patagonia Suelo Tipo II en Zona Sísmica 2 - 40 - Las propiedades de los distintos suelos de fundación encontrados son las siguientes: Suelo Tipo II s = 1,00 T = 0,3 [s] T = 0,35 [s] = 1,33 p = 1,50 Suelo Tipo IV s = 1,30 T = 1,20 [s] T = 1,35 [s] = 1,80 p = 1,00 De acuerdo a la zonificación sísmica, a cada edificio le corresponde un valor de aceleración efectiva del suelo de: Zona 2 = 0,30 Zona 3 = 0,40 C.3 Factores de modificación de la respuesta Para los dos sistemas estructurales (muros, pórticos) y material empleado, le corresponden los siguientes parámetros: =7 = 11 - 41 -