EL SISMO DE CHILE DEL 27 DE FEBRERO DEL 2010 Y SUS ENSEÑANZAS PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL


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1 EL SISMO DE CHILE DEL 27 DE FEBRERO DEL 2010 Y SUS ENSEÑANZAS PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL ANTONIO BLANCO BLASCO JOSE ANTONIO TERRY R. JUNIO 2010 ABB INGENIEROS EIRL

2 EL SISMO DEL 27 DE FEBRERO DEL 2010 HA CAUSADO DAÑOS IMPORTANTES EN EDIFICACIONES EN GENERAL Y EN INFRAESTRUCTURA DE CARRETERAS Y PUENTES, PUES TUVO UNA INTENSIDAD ELEVADA Y VINO ACOMPAÑADO DE UN TSUNAMI.

3 NUESTRA OFICINA DE PROYECTOS ESTRUCTURALES DECIDIÓ REALIZAR UN VIAJE CON LOS 15 INGENIEROS QUE LA CONFORMAN, PARA TENER UNA IDEA DE LA REALIDAD EN EL SITIO Y PODER TENER UNA RELACIÓN DIRECTA CON PROFESIONALES CHILENOS DEDICADOS AL DISEÑO ESTRUCTURAL Y A LA CONSTRUCCIÓN. LAS VISITAS Y REUNIONES SE DIVIDIERON EN CUATRO TIPO DE EDIFICACIONES: VIVIENDA MULTIFAMILIAR, OFICINAS, LOCALES COMERCIALES Y LOCALES INDUSTRIALES.

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5 CARACTERÍSTICAS DEL SISMO

6 EL OBJETIVO DE ESTA CONFERENCIA ES MOSTRAR LAS ENSEÑANZAS PARA LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL. POR TANTO SOLO INDICAREMOS ALGUNAS CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL SISMO, SIN MAYOR DETALLE, YA QUE HAY BASTANTE INFORMACIÓN DIFUNDIDA.

7 EL SISMO OCURRIÓ A LAS TRES Y MEDIA DE LA MADRUGADA, CON EPICENTRO INICIAL EN EL MAR, CERCA DE LA CIUDAD DE CONCEPCIÓN, TENIENDO UNA INFLUENCIA DE APROXIMADAMENTE 600km. HACIA EL NORTE Y SUR. TUVO UNA MAGNITUD DE 8.8MW, LO CUAL LO UBICA EN QUINTO LUGAR DENTRO DE LOS MÁS FUERTES SISMOS REGISTRADOS DEL MUNDO.

8 Foco y epicentro del sismo. La primera falla cerca de Concepción y luego corre hacia el norte.

9 EN CHILE Y PERÚ HAY ZONAS DE SILENCIO SÍSMICO QUE NOS HACEN PENSAR EN LA PROBABILIDAD DE NUEVOS SISMOS IMPORTANTES. EN ESTE CASO, CONCEPCIÓN ERA UNA ZONA EN ESTE CASO, CONCEPCIÓN ERA UNA ZONA DE SILENCIO SÍSMICO COMO SE APRECIA EN LA SIGUIENTE VISTA.

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11 LOS DAÑOS SEVEROS SE TIENEN EN LA CIUDAD DE CONCEPCIÓN, POR LA CERCANÍA AL EPICENTRO Y POR TENER UN SUELO MAYORITARIAMENTE DE BAJA CAPACIDAD ADMISIBLE. HAY PROBLEMAS SERIOS DE LICUACIÓN DE ARENAS Y HAY MUCHAS CIMENTACIONES SOBRE RELLENOS CONTROLADOS HAY MUCHO DAÑO EN POBLACIONES COSTERAS DE MENOR DESARROLLO DEBIDO A LOS EFECTOS DEL TSUNAMI.

12 ESTE SISMO TUVO UNA ENERGÍA 500 VECES SUPERIOR AL SISMO DE HAITÍ, TUVO SOLAMENTE 450 MUERTOS Y SEGÚN LOS REGISTROS DE DIVERSAS INSTITUCIONES HA PRODUCIDO ACELERACIONES MÁXIMAS DEL ORDEN DE 0.6g. EN SANTIAGO, LAS ACELERACIONES MÁXIMAS HAN LLEGADO AL ORDEN DE 0.27g, EXCEPTO BARRIOS ESPECÍFICOS DE SUELO BLANDO, DONDE HAY REGISTROS QUE LLEGAN A 0.56g.

13 EN SANTIAGO LAS EDIFICACIONES HAN TENIDO UN BUEN COMPORTAMIENTO Y NO SE APRECIAN DAÑOS VISIBLES, SALVO CASOS ESPECIALES DE EDIFICIOS CON PROBLEMAS DE CONCEPCIÓN ESTRUCTURAL, LOSAS DE TRANFERENCIA, CON CAMBIOS DE RIGIDEZ EN SUS MUROS O PLACAS, CON PREFABRICADOS MAL ESTRUCTURADOS. ETC. HAY VARIOS PUENTES Y VIADUCTOS CAÍDOS.

14 LA NORMA SÍSMICA CHILENA CONSIDERA QUE SANTIAGO SE ENCUENTRA EN ZONA II, MIENTRAS LAS POBLACIONES DE COSTA ESTÁN EN ZONA III. CONSIDERA UNA ACELERACIÓN DE 0.4g PARA LA ZONA III Y DE 0.3g PARA LA ZONA II. ESTOS COEFICIENTES SON SIMILARES A LOS NUESTROS, PERO SANTIAGO NO ESTÁ EN ZONA DE MÁXIMA SISMICIDAD.

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16 ENSEÑANZAS EN EDIFICIOS MULTIFAMILIARES. PROBLEMAS EN MUROS DE CONCRETO ARMADO (PLACAS)

17 EN CHILE LOS EDIFICIOS DE VIVIENDA SE CARACTERIZAN POR TENER CUATRO FACHADAS, NO EXISTIENDO EL CASO DE EDIFICIOS JUNTOS, SALVO BARRIOS ANTIGUOS. LOS EDIFICIOS SE RETIRAN DESDE LOS BORDES DEL TERRENO Y SOLAMENTE LOS SÓTANOS LLEGAN HASTA LOS LINDEROS DEL MISMO. DESDE HACE AÑOS SU ESTRUCTURA ESTÁ CONFORMADA POR MUROS DE CONCRETO ARMADO, EN LAS DOS DIRECCIONES, TENIENDO SIEMPRE LOSAS MACIZAS.

18 LOS ESPESORES DE MUROS DE CONCRETO ARMADO SON DE MÍNIMO 12CM Y HASTA EL 2006 SE PERMITÍA EL USO DE LOSAS DE 11CM. LUEGO SE CAMBIÓ LA NORMA OBLIGÁNDOSE A USAR LOSAS DE MÍNIMO 14cm. LOS EDIFICIOS DE POCOS PISOS USAN MUROS LOS EDIFICIOS DE POCOS PISOS USAN MUROS DE 12cm Y SE TIENEN EDIFICIOS ALTOS CON MUROS DE 15, 17 y 20cm, CON EXCEPCIONES DE ESPESORES MAYORES.

19 LOS TERRENOS GENERALMENTE SON MÁS GRANDES QUE LOS LOTES USADOS EN LIMA, LO CUAL PERMITE FACHADAS MÁS LARGAS, SIENDO LA FORMA RECTANGULAR LA PREFERIDA. HACIA LAS FACHADAS HAY POCOS MUROS, HACIA LAS FACHADAS HAY POCOS MUROS, MUCHAS VECES CON VIGAS CHATAS O INVERTIDAS, MIENTRAS EN EL INTERIOR ABUNDAN MUROS EN LAS DOS DIRECCIONES.

20 EDIFICIO TÍPICO CON MUROS EN LAS DOS DIRECCIONES EN X-X LOS MUROS ESTÁN HACIA EL CORREDOR CENTRAL Y EN Y-Y LOS MUROS DIVIDEN LOS DEPARTAMENTOS. LAS FACHADAS NO SUELEN TENER MUROS.

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23 UNO DE LOS PROBLEMAS TÍPICOS SE ADVIERTE EN QUE LOS MUROS DE CONCRETO ARMADO TIENEN REDUCCIONES EN EL SÓTANO O EN EL PRIMER PISO, PARA PERMITIR EL PASE DE LOS VEHÍCULOS O LOS ESTACIONAMENTOS, LO QUE ORIGINA QUE LOS MUROS A PARTIR DEL PRIMER O SEGUNDO NIVEL VUELEN O CREZCAN.(TIPO BANDERA). EN ESTAS DISCONTINUIDADES SE HAN OBSERVADO MUCHOS DAÑOS.

24 Veamos un edificio de vivienda donde se aprecia el tema de las placas denominadas bandera

25 En los sótanos las placas en x-x solo llegan hasta el eje 14, mientras en los pisos superiores vuelan 2m y además tienen columnas transversales.

26 Se muestra la elevación de una de estas placas, donde la reducción de la sección es en el primer piso. En otros casos es en el sótano.

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29 ELEVACIÓN DE UN MURO TÍPICO CON MENOR SECCIÓN EN EL SÓTANO. ESTA VISTA MUESTRA EL APUNTALAMIENTO REALIZADO LUEGO DEL SISMO Y LA FORMA DE LAS RAJADURAS (CORTESÍA CARL LUTHERS)

30 DAÑOS EN PLACAS DEL PRIMER PISO

31 OTRO DE LOS PROBLEMAS DETECTADOS ES QUE LOS MUROS EN EL CASO DE EDIFICIOS ALTOS, TIENEN CARGAS AXIALES IMPORTANTES, LO QUE REPRESENTA ESFUERZOS DE COMPRESIÓN ALTOS, EN RELACIÓN A LO QUE NORMALMENTE USAMOS EN PERÚ PARA ESTOS MUROS. EN ALGUNOS CASOS LOS MUROS NO SON MUY LARGOS Y MANTIENEN EL MISMO ESPESOR, TRANSFORMÁNDOSE EN COLUMNAS.

32 ESTAS COLUMNAS, SIN EMBARGO NO SON ARMADAS COMO TALES, SINO COMO MUROS, CON CONCENTRACIONES DE FIERROS GRUESOS HACIA LOS EXTREMOS Y FIERRO DELGADO HACIA EL INTERIOR. ADEMÁS, GENERALMENTE NO TIENEN LOS NÚCLEOS CONFINADOS COMO LO HACEMOS EN PERÚ. SIMPLEMENTE SE TIENE EL FIERRO HORIZONTAL DEL MURO DISPUESTO EN DOS MALLAS..

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34 EL MURO MOSTRADO TIENE UNA LONGITUD DE APROXIMADAMENTE 1.80M Y EL EDIFICIO TIENE 24 PISOS. TIENE FIERROS IMPORTANTES SOLAMENTE EN LOS EXTREMOS. NO TIENE ESTRIBOS DE CONFINAMIENTO EN LOS NÚCLEOS. EL FIERRO REPARTIDO ES SOLO DE 3/8 (10mm) Y HA PANDEADO POR COMPRESIÓN. LO MEJOR HUBIERRA SIDO ARMARLA COMO COLUMNA, CON FIERRO GRUESO Y ESTRIBOS.

35 OTRO DE LOS PROBLEMAS DETECTADOS ES LAS CONCENTRACIONES DE ESFUERZOS EN LAS LOSAS UBICADAS EN LOS PASILLOS DE LOS DEPARTAMENTOS, QUE UNEN DOS MUROS O PLACAS TRANSVERSALES A LOS PASILLOS. TAMBIÉN EL TRABAJO DE LOS DINTELES O VIGAS QUE FORMAN LAS PUERTAS DE LOS DEPARTAMENTOS, EN LAS PLACAS PARALELAS A LOS PASILLOS.

36 PASILLO TÍPICO DE EDIFICIOS DE VIVIENDA CON PUERTAS DE ACCESO A LOS DEPARTAMENTOS Y LOSAS QUE UNEN LOS MUROS DE LA ESTRUCTURA

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38 FOTO CORTESÍA DEL ING. PEDRO BARTOLOMÉ.

39 FOTO CORTESÍA DEL ING. PEDRO BARTOLOMÉ

40 FOTO CORTESÍA DEL ING.PEDRO BARTOLOMÉ

41 ENSEÑANZAS EN EDIFICIOS MULTIFAMILIARES. PROBLEMAS DE PISOS BLANDOS. FAMOSAS LOSAS DE TRANSFERENCIA PARA TENER COLUMNAS ABAJO Y MUROS ARRIBA

42 HAY MUCHOS CONJUNTOS HABITACIONALES CONSTRUIDOS CON EL SISTEMA DE MUROS PORTANTES DE CONCRETO ARMADO. EN CHILE LOS ESPESORES MÍNIMOS DE PLACAS O MUROS SON 12cm. Y SIEMPRE SE USAN DOS MALLAS DE REFUERZO. SE PERMITE UN RECUBRIMIENTO DE 1.5cm Y POR ESO ENTRAN DOS MALLAS EN MUROS DE 12cm. LAS LOSAS SE USABAN EN 12cm Y DESDE 1996 SE OBLIGA A CONSIDERAR 14cm DE ESPESOR.

43 ESTOS CONJUNTOS HAN TENIDO BUEN COMPORTAMIENTO. LOS PROBLEMAS SURGEN EN ZONAS DE SUELOS BLANDOS, EN CASOS EN QUE SE HAYAN USADO LOSAS DE TRANSFERENCIA CON COLUMNAS EN EL NIVEL INFERIOR Y MUROS EN LOS NIVELES SUPERIORES. VEAMOS ALGUNOS CASOS INTERESANTES DE SANTIAGO Y CONCEPCIÓN.

44 EN EL SIGUIENTE EJEMPLO SE TIENEN VARIOS EDIFICIOS DE DEPARTAMENTOS, CON MUROS EN LAS DOS DIRECCIONES. SIN EMBARGO LOS EDIFICIOS UBICADOS HACIA EL SECTOR DERECHO, TIENEN ESTACIONAMIENTOS EN EL PRIMER NIVEL, LO QUE OBLIGA A TENER COLUMNAS EN EL PRIMER NIVEL Y MUROS HACIA ARRIBA..

45 CONDOMINIO DE CINCO PISOS

46 FOTOS CORTESÍA ERNESTO VALLE Y JAVIER MARTÍN

47 FOTOS CORTESÍA ERNESTO VALLE Y JAVIER MARTÍN

48 PLANTA DE CIMENTACIÓN ZONA DERECHA (CON COLUMNAS EN EL 1º PISO)

49 ELEVACIÓN -1

50 ELEVACIÓN -1

51 ELEVACIÓN -2

52 ELEVACIÓN -3

53 ELEVACIÓN -3

54 VEAMOS OTRO EJEMPLO DE UN CONJUNTO DE EDIFICIOS DE CUATRO PISOS EN SANTIAGO, EN UN BARRIO CON SUELO BLANDO Y EL MISMO PROBLEMA DE TENER LA ZONA POSTERIOR CON COLUMNAS Y EL RESTO CON MUROS. EN LA ZONA POSTERIOR SE TENÍAN LOS ESTACIONAMIENTOS A NIVEL DE SEMISÓTANO.

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56 EL PISO INFERIOR DE LA ZONA POSTERIOR YA NO EXISTE

57 AL COSTADO DE ESTE CONJUNTO COLAPSADO SE TIENE OTRO SIN NINGÚN PROBLEMA

58 OTRO EJEMPLO SIMILAR, SOBRE UN CONJUNTO DE EDIFICIOS DE CUATRO PISOS CON PISO BLANDO EN LA ZONA POSTERIOR. LA ZONA POSTERIOR SE HA CAÍDO UN PISO, AL FALLAR LAS COLUMNAS DEL PRIMER NIVEL, QUE TENÍAN MUROS ENCIMA. SE TRATA DE UN BARRIO DE SANTIAGO CON PISO BLANDO. SIN EMBARGO NO HAY DAÑOS EN OTROS PREDIOS VECINOS. EL PROBLEMA ES LOSA DE TRANSFERENCIA.

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60 ENSEÑANZAS EN EDIFICIOS MULTIFAMILIARES. - PROBLEMAS DE PARAPETOS INTEGRADOS A LOS MUROS DE CONCRETO, TRABAJANDO COMO VIGAS DE GRAN PERALTE. -BORDES DE PLACAS SIN ESTRIBOS

61 VEAMOS FOTOS Y PLANOS DE EDIFICIOS DONDE LOS PARAPETOS HAN PRODUCIDO DAÑOS EN LAS PLACAS O MUROS DE CONCRETO ARMADO. NÓTESE QUE MUCHOS DE ESTAS FOTOS MUESTRAN MUROS DE 12 Y 15cm. LOS PARAPETOS NO SE SUELEN SEPARAR DE LOS MUROS Y EN MUCHOS CASOS SON TRANSVERSALES A LOS MUROS DELGADOS. SE FORMAN VIGAS DE 12cm POR 100cm.

62 UBICACIÓN DE PARAPETO ENTRE DOS PLACAS

63 ELEVACIÓN

64 PARAPETO APOYADO PARAPETO APOYADO SOBRE PLACA DELGADA

65 VEAMOS EL CASO DE UN EDIFICIO CON UN MURO DE CONCRETO EN LA FACHADA QUE NACE DEL TECHO DEL PRIMER PISO, SIN TENER CONTINUIDAD EN LOS PISOS INFERIORES ESTE MURO SE APOYA SOBRE VIGAS TRANSVERSALEN EN VOLADIZO.

66 NACEN PLACAS PLANTA DONDE SE MUESTRAN LAS PLACAS QUE NACEN

67 VIGAS INVERTIDAS QUE SOPORTAN LA PLACA EN EL PRIMER PISO NO HAY PLACAS ELEVACIÓN DE LA PLACA QUE NACE

68 DAÑOS EN VIGAS QUE SOPORTAN PLACA

69 ENSEÑANZAS EN EDIFICIOS INDUSTRIALES. PROBLEMAS DEL USO DE ESTRUCTURAS PREFABRICADAS DE CONCRETO ARMADO, REMPLAZANDO PÓRTICOS DE ACERO A DOS AGUAS. PROBLEMAS DE CERRAMIENTOS PREFABRICADOS

70 EN CHILE, DESDE HACE VARIOS AÑOS SE USAN ESTRUCTURAS PREFABRICADAS DE CONCRETO ARMADO, PARA GALPONES O ALMACENES DE INDUSTRIAS Y CENTROS DE DISTRIBUCIÓN. EN PERÚ USAMOS ESTAS ESTRUCTURAS CON COBERTURAS DE ACERO, TIPO TIJERALES O VIGAS DE ALMA LLENA. SIN EMBARGO YA TENEMOS UNA IMPORTANTE PLANTA DE PREFABRICADOS PARA ESTE TIPO DE ESTRUCTURAS.

71 LAS EXIGENCIAS DE PROTECCIÓN CONTRA FUEGO, PARA EL CASO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS HA HECHO QUE EN MUCHOS CASOS SE TENGAN VIGUETAS DE CONCRETO PREFABRICADAS, APOYADAS SOBRE PÓRTICOS DE CONCRETO PREFABRICADOS. TAMBIÉN LOS CERRAMIENTOS EXTERIORES DEBEN SER PAREDES CONTRAFUEGO Y SE USAN PREFABRICADOS DE CONCRETO HASTA DE 10M DE ALTURA, CON ESPESORES REDUCIDOS.

72 FOTO CON M URO PREFABRICADO QUE HA CAÍDO SOBRE EL VECINO.

73 GALPONES PREFABRICADOS CON DAÑOS SEVEROS

74 MURO PREFABRICADO EN EL SUELO (10M DE ALTO)

75 MURO PREFABRICADO SIN DAÑOS.

76

77 Viga prefabricada con viguetas prefabricadas y losas prefabricadas de concreto armado

78 BRAQUETE INSUFICIENTE PARA SOPORTE DE VIGA PREFABRICADA

79 TECHO PREFABRICADO QUE COLAPSÓ AL SALIRSE DE SU APOYO

80 Pórticos prefabricados de 25m. Nótese que no hay viga transversal.

81 Pórtico inclinado aproximadamente 20cm

82 Pórticos prefabricados con vigas en las dos dircciones, con buen comportamiento

83 PREFABRICADOS DE 10M DE ALTURA Y 12cm DE ESPESOR, PRETENSADOS, CON BUEN COMPORTAMIENTO

84 ENSEÑANZAS EN EDIFICIOS DE OFICINAS E INSTITUCIONALES ARQUITECTURA MUY BONITA, CON EXIGENCIAS ESTRUCTURALES COMPLEJAS. AL FINAL, MALOS RESULTADOS.

85 EN SANTIAGO HAY UNA URBANIZACIÓN DENOMINADA CIUDAD EMPRESARIAL, CON EDIFICIOS MODERNOS DESTINADOS A OFICINAS, LOCALES INSTITUCIONALES Y HOTELES. EL SUELO ES BLANDO. HAY ARQUITECTURA MUY INTERESANTE PERO LOS RESULTADOS HAN SIDO MALOS. HAY PROBLEMAS CON LAS PLACAS BANDERA, CON CUÁDRUPLES ALTURAS, DISCONTINUIDADES Y DEFECTOS CONSTRUCTIVOS.

86 VOLADOS EN ESQUINA CON PLACAS SUPERIORES

87 EL EDIFIICO SE CONECTA CON LA PLACA DE LA FOTO ANTEIRIOR LUEGO DE CINCO PISOS LIBRES.

88 TECHOS LIGEROS EN ÚLTIMO PISO. NÓTESE QUE EL DERECHO SE HA CAÍDO.

89 COLUMNAS SIN ESTRIBOS EN LOS NUDOS

90 PLACA EN BANDERA. CON 15cm DE ESPESOR

91 PLACA EN BANDERA POR EL LADO POSTERIOR

92 COBERTURA METÁLICA Y CERRAMIENTO METÁLICO ANCLADO EN LA PLACA BANDERA.SU CAÍDA PERFORÓ LA LOSA DEL SÓTANO

93 NUESTRO VIAJE INCLUYÓ SESIONES DE INTERCAMBIO DE OPINIONES, ANÁLISIS DE PROBLEMAS Y CHARLAS DE LOS INGENIEROS: JORGE GONZALES NARBONA, PEDRO BARTOLOMÉ JUAN CARLOS DE LA LLERA CARL LUTHERS CONSTRUCTORA SALFA ERNESTO VALLE JAVIER MARTÍN A ELLOS NUESTRO AGRADECIMIENTO

94 NUESTRO AGRADECIMIENTO A J.CARLOS DE LA LLERA Y CARL LUTHERS

95 INGS. PEDRO BARTOLOMÉ, JORGE GONZALES, MARCOS GARCÍA Y ANTONIO BLANCO GRACIAS A LOS TRES PRIMEROS POR SUS CHARLAS.

96 INGS. ERNESTO VALLE Y JAVIER MARTÍN EN LAS REUNIONES DE TRABAJO CON LOS INGS. DE LA OFICINA

97 DESPEDIDA DE LAS CHARLAS Y

98 UN BUEN PISCO SOUR PERUANO CON UN BUEN VINO CHILENO.

99 G R A C I A S JUNIO 2010 ABBINGS.EIRL

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