De Miguel y sismo

George

Platino
Por fin he logrado ver la conferencia completa. Me ha gustado especialmente la forma de explicar los períodos con los diferentes artilugios que ha preparado. Muy visual e intuitiva.

También explica muy bien el tema del espectro como un recorte de las curvas de amplificación dinámica con un coeficiente de amplificación máximo de 2,5 (meseta del espectro). Yo siempre había pensado que los espectros elásticos de respuesta de las normas estaban basados en los acelerogramas de un determinado número de sismos a partir de los cuales se generaban sus espectros de respuestas (con crestas y valles) y, finalmente, se suavizaban creando una especie de envolvente. Probablemente de esta operación se deduzca el coeficiente de 2,5 de amplificación dinámica máxima que efectivamente se ve en la mayoría de normas.

No me ha gustado que sólo se centra en el análisis espectral (ojo, es lo que esperaba porque nuestra norma tampoco va más allá) y parecería que eso es todo lo que hay que saber de diseño sísmico. Es más, sólo habla de un análisis estático por fuerzas equivalentes (estático lineal, y muy bien explicado, por cierto), cuando es un método que puede emplearse sólo si hay un modo de vibración claramente predominante. Es cierto que en un edificio aporticado tipo puede ser así, pero si tenemos pantallas, núcleos, escaleras, irregularidades (él mismo habla de ello)… aparecerán efectos torsionales y habrá otros modos que tendrán su relevancia y no podremos omitir. Con varios modos ya tendríamos que ir a un análisis modal espectral (lo que hacemos habitualmente y de lo que esencialmente habla nuestra norma).

Tampoco queda muy claro el tema de la ductilidad. Nosotros tenemos hasta 4 y comenta que en otros países permiten hasta 11. Pero ojo, no es directamente comparable, en otros países, esto es el coeficiente R de disipación de energía (que así lo llaman) en su valor básico. Luego hay que reducirlo en función de las irregularidades en planta y alzado en función de una serie de tablas que intentan recoger de qué forma estas irregularidades van a impedir un comportamiento tan optimista. Los efectos de pilares cortos y plantas diáfanas son irregularidades, y penalizan claramente el coeficiente. Hasta donde sé, todo esto no está tratado en nuestra norma actual. Además, en otros países es necesario comprobar la ductilidad empleada haciendo al menos un análisis "pushover" (con todas las limitaciones que queramos, pero menos es nada) para demostrar que es razonable el valor de R finalmente adoptado para el diseño. Es decir, que la capacidad de disipación que le estamos presuponiendo a la estructura, con los armados reales dispuestos, puede lograrse (aunque sólo sea en teoría).

Termina la conferencia hablando de introducir directamente el movimiento del terreno (lo que conocemos como Time History Analysis o análisis dinámico no lineal y que lleva bastante tiempo -años- implementado en diversos programas de cálculo) y de modelizar el edificio y no la estructura (totalmente de acuerdo en esto), incluso apunta algo sobre el aislamiento hablando de dejar un coche sin el freno de mano (¡buen ejemplo!).

En el turno de preguntas, un alumno "díscolo" (pero bastante espabilado, todo sea dicho) le pone en aprietos esbozando, entiendo, lo que vendría a ser el análisis "pushover", otro con los péndulos, confesando que no sabe nada de ello y que vienen a ser algo así como ciencia ficción. Lógicamente, nadie tenemos por qué saber todo y eso no desmerece en absoluto sus enormes conocimientos.

Bien, todo esto lleva ya décadas de desarrollo. Por ejemplo, los aisladores de péndulo de fricción fueron inventados por el ingeniero (creo que peruano) Víctor Zayas hace cerca de 40 años. Recomiendo ver esta conferencia suya, me pareció de enorme interés…


Suscribo completamente su planteamiento basado en la minimización del daño y, lo que él llama, funcionalidad continua.

Nuestra respuesta típica ante estos "inventos modernos", es decir, que son muy caros y sólo para unos pocos, pero no hemos investigado mucho más allá. Cuando comenzó a implantarse el ABS en los coches sólo se hizo en los de alta gama y hoy lo tiene hasta el más barato.

En resumen, estamos ya en 2019, el aislador de péndulo fue inventado en 1985 y el aislador elastomérico con núcleo de plomo probablemente antes… Si estamos pensando (y creo que deberíamos, como bien dice @castelar) en una revisión de la norma sismorresistente, no dudaría en intentar integrar en la comisión al menos a algún experto de otro país con más experiencia en sismo que tuviera a bien enseñarnos y ponernos al día. Y por supuesto, en tomar todo lo bueno que podamos de otras normas.

Disculpad el ladrillo .. entenderé perfectamente que no lo leáis... :cry:
 
El viernes estuve hablando con un ingeniero chileno, que en este tema tienen más experiencia de la que desearían, y diseñan sus edificios con muros en ambas direcciones, dotando al edificio de la mayor rigidez posible. Debido a la intensidad y gran duración de los sismos en su país, recalcó la importancia de dotar en las zonas de borde de ambos extremos, en la longitud que prescribe la norma, de la armadura de refuerzo confinada imprescindible para resistir la fuerte alternancia de esfuerzos que se produce. Esto es algo poco conocido y desarrollado en nuestra NCSE.
Me hizo gracia sus comentarios respecto de los edificios que aquí construimos, se le "caían" todos nada más verlos, porque están acostumbrados a sufrir sismos con frecuencia. Aquí no lo estamos, y espero no verlo nunca, pero tiene toda la razón.
 

SanchoLopez

Bronce
Eso nos lleva a que es necesario revisar la NCSE-02 de hace 17 años, mejor
Sí, hace falta. Pero que no se incrementen las fuerzas sísmicas... Por favor.

El viernes estuve hablando con un ingeniero chileno, que en este tema tienen más experiencia de la que desearían, y diseñan sus edificios con muros en ambas direcciones, dotando al edificio de la mayor rigidez posible. Debido a la intensidad y gran duración de los sismos en su país, recalcó la importancia de dotar en las zonas de borde de ambos extremos, en la longitud que prescribe la norma, de la armadura de refuerzo confinada imprescindible para resistir la fuerte alternancia de esfuerzos que se produce. Esto es algo poco conocido y desarrollado en nuestra NCSE.
Me hizo gracia sus comentarios respecto de los edificios que aquí construimos, se le "caían" todos nada más verlos, porque están acostumbrados a sufrir sismos con frecuencia. Aquí no lo estamos, y espero no verlo nunca, pero tiene toda la razón
Efectivamente, Chile se ha decantado por sobrerrigidez, rechazando la aproximación desde el punto de vista de la ductilidad, haciendo muros estructurales en tabiques de separación de viviendas (no así en los interiores de vivienda), pilares apantallados, etc. solo en altura hacen sistemas duales. Ciertamente son un referente en buen comportamiento estructural frente a sismo, quiero pensar que habrán valorado económicamente el costo de este tipo de soluciones, a priori, supongo que más caras que la fábrica o los sistemas típicos que usan de particiones de yeso.

Como diría Calatrava, en construcción a nadie le dan más de lo que vale su dinero...
 

George

Platino
Creo que no hay que perder de vista lo que dice este señor. Es una de las explicaciones más brillantes que he visto sobre el tema...

 

George

Platino
En el sismo las cosas no son lo que parecen. Decir que más rigidez equivale a más seguridad puede no ser cierto dependiendo del sitio.
 
La norma española parte del principio de que el edificio tiene que no caerse durante un sismo, nada más.
En las zonas calientes ya no basta eso, sino que se buscan otros niveles: ante un sismo excepcionalmente fuerte, el edificio debe no caerse, pero además, ante un sismo fuerte el edificio tiene que ser fácilmente reparable y ante un sismo débil no debe ni dañarse, porque allí son habituales.
 

SanchoLopez

Bronce
En el sismo las cosas no son lo que parecen. Decir que más rigidez equivale a más seguridad puede no ser cierto dependiendo del sitio
Si haces un edificio infinitamente rígido, con una conexión infinitamente rígida a la cimentación, el edificio no sufre desplazamientos relativos (planta 2 respecto de planta 1, etc.) y se mueve igual que el terreno como sólido rígido, o sea, no hay esfuerzos sísmicos. Se trata de un bloque que no tiene que volcar cuando frena y acelera el autobús. Da igual que esté encima de una tarta de gelatina que de un bloque de sillería sacudido por un sismo, siempre y cuando sea bien rígido y esté rígidamente unido al terreno se moverá igual que el terreno. El vídeo te muestra estructuras de distinto grado de rigidez y creo que lo estás interpretando mal. Lo que genera fuerzas sísmicas en una estructura son los desplazamientos relativos de la estructura con el terreno (cimentación) y entre ella misma.

Lo mismo ocurre en el caso opuesto de un edificio infinitamente flexible unido al terreno. El edificio se queda quieto y el terreno se mueve por debajo de él sin generar ninguna fuerza en el mismo. Este es el fundamento de los aisladores de base, donde el edificio apoya en un chicle (a fuerzas laterales, se entiende... neopreno).
 

SanchoLopez

Bronce
La norma española parte del principio de que el edificio tiene que no caerse durante un sismo, nada más.
En las zonas calientes ya no basta eso, sino que se buscan otros niveles: ante un sismo excepcionalmente fuerte, el edificio debe no caerse, pero además, ante un sismo fuerte el edificio tiene que ser fácilmente reparable y ante un sismo débil no debe ni dañarse, porque allí son habituales
Sí, esa aproximación es buena, le llaman sismo de servicio y sismo último. Se puede relacionar con período de retorno que no deja de quedar definido con una probabilidad de excedencia en un tiempo de vida útil. Se puede hacer cuando hay una buena base estadística de acelerogramas.
 

George

Platino
Si haces un edificio infinitamente rígido, con una conexión infinitamente rígida a la cimentación, el edificio no sufre desplazamientos relativos (planta 2 respecto de planta 1, etc.) y se mueve igual que el terreno como sólido rígido, o sea, no hay esfuerzos sísmicos. Se trata de un bloque que no tiene que volcar cuando frena y acelera el autobús. Da igual que esté encima de una tarta de gelatina que de un bloque de sillería sacudido por un sismo, siempre y cuando sea bien rígido y esté rígidamente unido al terreno se moverá igual que el terreno. El vídeo te muestra estructuras de distinto grado de rigidez y creo que lo estás interpretando mal. Lo que genera fuerzas sísmicas en una estructura son los desplazamientos relativos de la estructura con el terreno (cimentación) y entre ella misma.

Lo mismo ocurre en el caso opuesto de un edificio infinitamente flexible unido al terreno. El edificio se queda quieto y el terreno se mueve por debajo de él sin generar ninguna fuerza en el mismo. Este es el fundamento de los aisladores de base, donde el edificio apoya en un chicle (a fuerzas laterales, se entiende... neopreno)
¿Conoces algo infinito? Yo no, es que ni siquiera logro imaginarlo...
 

George

Platino
La norma española parte del principio de que el edificio tiene que no caerse durante un sismo, nada más.
En las zonas calientes ya no basta eso, sino que se buscan otros niveles: ante un sismo excepcionalmente fuerte, el edificio debe no caerse, pero además, ante un sismo fuerte el edificio tiene que ser fácilmente reparable y ante un sismo débil no debe ni dañarse, porque allí son habituales
Como muchas de las normas, la filosofía exclusivamente basada en ductilidad es lo que tiene, puede prevenir el colapso, pero no los daños, ya que el daño es algo inherente a la ductilidad.

Es un avance que parece razonable y deseable. Para el de servicio, sería necesario un diseño elástico, si es que queremos evitar daños. Nada de usar la ductilidad ni de reducir fuerzas sísmicas gracias a ella. Habría que ver qué se entiende por "fácilmente reparable" para el caso del sismo fuerte y cómo establecemos los requisitos para ello. Y para el sismo último, pues si se establece un período de retorno del orden de 500 años también puede ser razonable la limitación del colapso sin reparar en el nivel de daño.
 

SanchoLopez

Bronce
¿Conoces algo infinito? Yo no, es que ni siquiera logro imaginarlo
Todo es relativo. Un espagueti en mi mano no está infinitamente empotrado, pero si hago el número me equivoco poco. Los ingenieros gestionamos incertidumbres. Rui Wamba.

Si haces un edificio de 3 plantas y todos sus muros son estructurales a cimentación, entenderás que el edificio se moverá más como el terreno y que, por lo tanto, se generan pocas fuerzas comparativamente a un edificio de pórticos tipo de España. Es la filosofía chilena, y les ha funcionado bien, como comentaba @castelar.
 

George

Platino
A ver, yo desde luego no soy un experto en sismo. Lo más que he hecho ha sido el máster de Zigurat, pero eso no me convierte, ni de lejos, en un experto. Para eso hay que vivirlo de cerca y haber diseñado muchos edificios a sismo. Quiero decir que desde Madrid o una zona no sísmica tal vez nos falte la perspectiva suficiente.

Bien, dicho esto, ahora cogemos tu modelo de edificio de tres plantas con muros estructurales, obviamente tendrá un período bajo y nos meteremos en la meseta del espectro, es decir, en la zona de máxima aceleración espectral. Como, a su vez, las masas son mayores, que para eso es un "búnker", las fuerzas sísmicas no serán menores, sino mayores.

Es decir, que las fuerzas sísmicas no se reducen por el hecho de hacer el edificio más rígido (bueno sí, si lo llevamos al límite de la rigidez infinita), de hecho ya nos dice de Miguel (y en esto estoy de acuerdo) que la rama horizontal del espectro debería llevarse hasta el origen, que eso hacen muchas normas y quedaba del lado inseguro bajar de 2,5 a 1 para períodos muy bajos, lo que resulta evidente, claro está.

Lo que pasa es que como es un búnker, tenemos muchos recursos resistentes, incluso cabe diseñarlo en régimen elástico, es decir, para las fuerzas sísmicas sin reducir por la ductilidad. Así nos aseguramos de tener poco daño. Esto, por supuesto, es una estrategia válida, de hecho sería la que entiendo que hay que emplear para el sismo de servicio que comentaba @berobreo.

La estrategia basada en ductilidad precisamente lo que pretendía evitar era hacer "búnkeres" intentando reducir las fuerzas sísmicas a base de aprovechar la capacidad de disipación de energía en rango inelástico (lo que por supuesto conlleva mucho daño, "no pain, no gain", ya sabemos)... y sobre todo pensando en edificios altos. Ya me dirás en un edificio de 20 o 30 plantas cómo lograr períodos de 0,2 segundos.
 

George

Platino
Y todo esto sin perder de vista los condicionantes arquitectónicos que supone hacer "búnkeres"... no soy arquitecto, pero si lo fuera me gustaría tener más flexibilidad en mis proyectos.

Por ello, me parece mucho más interesante la estrategia basada en los aisladores de péndulo. Podemos diseñar edificios más esbeltos, en régimen elástico, con fuerzas sísmicas reducidas de verdad, con grandes luces... ya que el aislador es capaz de filtrar el movimiento del terreno y disipar energía, sin detalles especiales de armado por ductilidad y minimizando el daño. Aparentemente todo son ventajas salvo el precio, pero ¿de verdad estamos seguros de que es más barato hacer búnkeres?
 

SanchoLopez

Bronce
A ver, yo desde luego no soy un experto en sismo. Lo más que he hecho ha sido el máster de Zigurat, pero eso no me convierte, ni de lejos, en un experto. Para eso hay que vivirlo de cerca y haber diseñado muchos edificios a sismo. Quiero decir que desde Madrid o una zona no sísmica tal vez nos falte la perspectiva suficiente.

Bien, dicho esto, ahora cogemos tu modelo de edificio de tres plantas con muros estructurales, obviamente tendrá un período bajo y nos meteremos en la meseta del espectro, es decir, en la zona de máxima aceleración espectral. Como, a su vez, las masas son mayores, que para eso es un "búnker", las fuerzas sísmicas no serán menores, sino mayores.

Es decir, que las fuerzas sísmicas no se reducen por el hecho de hacer el edificio más rígido (bueno sí, si lo llevamos al límite de la rigidez infinita), de hecho ya nos dice de Miguel (y en esto estoy de acuerdo) que la rama horizontal del espectro debería llevarse hasta el origen, que eso hacen muchas normas y quedaba del lado inseguro bajar de 2,5 a 1 para períodos muy bajos, lo que resulta evidente, claro está.

Lo que pasa es que como es un búnker, tenemos muchos recursos resistentes, incluso cabe diseñarlo en régimen elástico, es decir, para las fuerzas sísmicas sin reducir por la ductilidad. Así nos aseguramos de tener poco daño. Esto, por supuesto, es una estrategia válida, de hecho sería la que entiendo que hay que emplear para el sismo de servicio que comentaba @berobreo.

La estrategia basada en ductilidad precisamente lo que pretendía evitar era hacer "búnkeres" intentando reducir las fuerzas sísmicas a base de aprovechar la capacidad de disipación de energía en rango inelástico (lo que por supuesto conlleva mucho daño, "no pain, no gain", ya sabemos)... y sobre todo pensando en edificios altos. Ya me dirás en un edificio de 20 o 30 plantas cómo lograr períodos de 0,2 segundo
Podemos argumentar largo y tendido sobre esto. Pero como quizás vas a discrepar te puedo recomendar leer al libro de Chopra para que entiendas el concepto chileno, capítulo 6.8 "Response Spectrum characteristics", estructura muy rígida, aceleración estructura = aceleración terreno, desplazamiento relativo = nulo -> no hay fuerzas estáticas en la estructura.

Un edificio rígido se mueve con el terreno, lo puedes entender como que no hay aceleración relativa (terreno-estructura), movimiento relativo o como quieras llamarlo. No hay fuerzas en la estructura (momentos, cortantes) si no hay movimiento relativo en la estructura.
 

George

Platino
Sí, sí, si estoy de acuerdo, si la rigidez tiende a infinito el período tiende a 0 y el coeficiente de amplificación u ordenada espectral sería teóricamente 1... ¿pero cómo haces edificios altos con este planteamiento?
 
Nuestra norma en el artículo 4.5.5 Pantallas de rigidización, nos muestra nuestro estado actual, por si alguien quiere verlo.
 
A eso vamos, que ya va siendo hora... me refiero a actualizar.
 
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