sismicidad 1

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  • 7/24/2019 Sismicidad 1

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    Diseo Ssmico de Componentes ySistemas No Estructurales

    Parte I

    Rodrigo Retamales Saavedra, PhDIngeniero Civil Universidad de Chile

    Julio de 2015

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    2/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Contenidos del Curso

    Sesin 1 Introduccin al curso

    Sismicidad nacional

    Importancia de componentes no estructurales Comportamiento de sistemas no estructurales

    durante terremotos

    Investigaciones recientes y en curso Sesin 2

    Herramientas de modelacin y anlisis de

    sistemas no estructurales2

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    3/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Sesin 3 Requisitos de diseo ssmico de NTM 001

    Alternativas de calificacin

    Sesin 4 Ejemplos de diseo y detallamiento

    Sesin 5 Proteccin de equipo no anclado

    Recomendaciones adicionales deproteccin ssmica

    3

    Contenidos del Curso

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    4/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Nociones de SismicidadNacional

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Sismicidad Nacional

    Cinturn de Fuego

    del Pacifico

    Cinturn

    Alpino

    Sismicidad mundial (M>5.5) entre 1977 y 1993 (Fuente: Elements of EarthquakeEngineering and Structural Dynamics, A. Filiatrault)

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Sismicidad Nacional

    Sismicidad mundial M>5.5 entre 1977 y 1993 (A. Filiatrault)

    Bordes de Placas Tectnicas (Fuente: Elements of Earthquake Engineering andStructural Dynamics, A. Filiatrault)

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    7/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 7

    Sismicidad Nacional

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    8/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Sismicidad Nacional

    Fuente: Servicio Sismolgico

    Universidad de Chile

    Fuente: USGS

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    9/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Sismicidad Nacional

    bmalog m

    mes la tasa anual de ocurrencia de sismos conmagnitud M>m

    ay bse determinan a partir de anlisis de

    regresin de datos disponibles en catlogos de

    sismos

    Martin (1990) determino que a=5.86 y b=0.85

    Caracterizacin de sismicidad por medio

    de relaciones Gutenberg-Richter

    Lo anterior implica que:Se produce un sismo M7 cada 9 meses!

    Se produce un sismo M7.5 cada 2.5 aos!

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    10/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Introduccin a Componentes ySistemas No Estructurales

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    11/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Componentes No Estructurales

    Corresponden a todos los contenidos de unaestructura y todos sus componentes que no sonestructurales (vigas, muros, columnas, losas,

    nudos, capiteles, fundaciones, etc.) Se pueden clasificar en tres grupos: Componentes arquitectnicos. Componentes que forman parte

    integral de la construccin: tabiques, cielos falsos, pisos falsos,luminarias, parapetos, puertas, ventanas, revestimientos y

    terminaciones, elementos decorativos, letreros, etc. Equipos elctricos y mecnicos (puntuales y distribuidos).

    Componentes que forman parte integral de la construccin. Incluyengeneradores, paneles solares, calderas, sistemas HVAC, transportevertical, redes elctricas, redes de gas, alcantarillado, agua potable,

    corrientes dbiles, sistemas de extincin de incendio, etc.

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    12/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Componentes No Estructurales

    Se pueden clasificar en tres grupos: (Contd) Contenidos. Generalmente son propiedad de los usuarios del

    edificio. Incluyen mobiliario tales como escritorios, estantes,gabinetes, libreros, etc., y equipamiento menor (de oficina, de

    cocina, etc.) tales como computadores, sistemas de telefona,hornos, etc. Se requiere juicio para determinar los contenidosque requieren proteccin ssmica.

    Generalmente no cuentan con diseo ssmico

    Son especificados por arquitectos, especialistaso decoradores

    Pueden ser comprados por los propietarios ousuarios sin el consentimiento de los

    diseadores, una vez entregada la estructura

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    13/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 13

    Componentes No Estructurales

    Fuente: FEMA 74

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    14/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Importancia de Componentes

    No Estructurales La armonizacin del desempeo de

    componentes estructurales y no estructurales esfundamental para el desempeo ssmico global

    de un edificio Incluso en caso de un buen desempeo del sistema estructural,los daos de los componentes y sistemas no estructuralespueden imposibilitar la habitabilidad de una estructura conposterioridad a un terremoto

    Las fallas de los componentes no estructuralespueden generar caos o daos que impidan laevacuacin de las estructuras o impedir elingreso de los cuerpos de rescate

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    15/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    16/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Objetivos de desempeo de las estructuras

    Fuente: VISION 2000

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    17/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 17

    Clasificacin del Sismo Intervalo de RecurrenciaProbabilidad de

    Ocurrencia

    Frecuente 43 aos 100% en 50 aos

    Ocasional 72 aos 50% en 50 aos

    Raro 475 aos 10% en 50 aos

    Muy raro 970 aos 10% en 100 aos

    Estado limite Descripcin del Dao

    Completamente

    operacional

    Sin dao, servicio continuo.

    Operacional La mayora de las operaciones y funciones pueden recuperarse

    inmediatamente. Reparaciones son requeridas para recuperar algunos

    servicios no esenciales. El dao es moderado. La estructura es segura para ser

    ocupada inmediatamente. Las operaciones esenciales son protegidas.Proteccin de la vida El dao es moderado. Sistemas estructurales y contenidos especficos pueden

    ser protegidos del dao. La seguridad de la vida es generalmente protegida. La

    estructura se daa pero permanece estable. No existe peligro de cada de

    objetos. Las reparaciones son posibles.

    Cercano al colapso El colapso estructural es prevenido. Componentes no estructurales pueden

    caer. Reparaciones son generalmente no posibles.

    Colapso Colapso estructural completo.

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    18/130Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 18

    Los componentes no estructurales requierenproteccin ssmica dado que pueden constituir: Riesgo a la vida: Corresponde al riesgo de resultar daado

    fsicamente por el componente. Esto no incluye los efectos de

    prdida de funcin u operacin de equipo de soporte de vida(Esto es un riesgo asociado a la prdida de operacin).

    Riesgo de prdida de la inversin: Corresponde al riesgo deincurrir en costos de reparacin o reemplazo por causa del dao.En general, no se incluyen en este tem los costos indirectos

    asociados (dao por inundaciones causadas por roturas decaeras, prdidas comerciales por daos de computadores, etc.)

    Riesgo de prdida de funcin u operacin: Corresponde alriesgo de prdida funcional por dao de un componente/sistema.Esto generalmente no incluye las prdidas funcionales por daos

    en las redes pblicas (las que pueden ser catastrficas)

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    19/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 19

    Pero, Que es el riesgo?:RIESGO = AMENAZA x VULNERABILIDAD

    Los siguientes cuadros muestran calificaciones de

    riesgo para los distintos tipos de componentes ysistemas no estructurales

    Las calificaciones dependen del tipo de sismicidad(amenaza): baja, moderada o alta

    Se indica el tipo de calificacin ssmica requerida:Estudio de Ingeniera (ER), detallamiento prescriptivo(PR) o Ingeniera no requerida (NE). En Chile seexige ingeniera para TODOdiseo, salvo

    excepciones

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 20

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 21

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 22

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 23

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 24

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Componentes no estructurales y contenidosde edificios constituyen mas del 80% de lainversin en infraestructura

    (Miranda et al.)

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    El diseo de la infraestructura, a nivelmundial, se esta moviendo hacia un diseoque proteja la inversin y la operacin, enadicin a los objetivos actuales de proteccinde la vida y prevencin del colapso.

    Esto significa que se requiere especialatencin al diseo no estructural

    NCh433

    Importancia de Componentes

    No Estructurales

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Desempeo ssmico de

    componentes estructurales

    En general, el desempeo ssmico de loscomponentes y sistemas estructurales, enChile, ha sido satisfactorio

    Aplicacin de un cdigo de diseo estructuralestricto en materia de deformacionesadmisibles

    Las deficiencias del cdigo fueron corregidas

    con posterioridad al terremoto de 2010

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Desempeo ssmico de

    componentes estructurales

    Fuente: Rene Lagos Engineers

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Desempeo ssmico de

    componentes estructurales

    Fuente: Rene Lagos Engineers

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Desempeo ssmico de

    componentes estructurales

    Fuente: Rene Lagos Engineers

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    32/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Desempeo ssmico de

    componentes estructurales

    Fuente: Rene Lagos Engineers

    D i d

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Desempeo ssmico de

    componentes estructurales

    Fuente: Rene Lagos Engineers

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    34/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Desempeo Sismico deComponentes y Sistemas No

    Estructurales

    34

    D i d

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Desempeo ssmico de

    componentes no estructurales

    En general, el desempeo ssmico de loscomponentes y sistemas no estructurales, enChile y el mundo, NO ha sido satisfactorio

    En muchos casos, los daos han impedido lacontinuidad de operacin de las estructuras

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 36

    Desempeo ssmico de

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Fuente: Gua para la Reduccin de Vulnerabilidad en el Diseo

    de Nuevos Establecimientos de Salud

    Desempeo ssmico de

    componentes no estructurales

    Causas de daos de

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Causas de daos de

    componentes no estructurales

    Daos de componentes no anclados

    Causas de daos de

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 39

    Causas de daos de

    componentes no estructurales

    Daos de componentes que cruzan separaciones entre cuerpos de un edificio

    Causas de daos de

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Causas de daos de

    componentes no estructurales

    Daos de componentes sensibles a deformaciones

    Daos observados en

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 41

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Kobe Japn 1995 (M6.8) US$ 102 Billones en prdidas (2.5% del PIB)

    6434 fallecidos

    Daos observados en

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    El Salvador 2001 (M7.6) Prdidas equivalentes al 12% del PIB

    La red de salud perdi 1917 camas(39% de la capacidad)

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    43/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Nisqually EEUU 2001 (M6.8) Profundidad 52 km

    US$ 2 Billones en prdidas

    Casi todas las prdidas asociadas a dao no estructural

    Daos observados en

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Nisqually EEUU 2001 (M6.8)

    Daos observados en

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    46/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Christchurch NZ 2010 y 2011 (M7.1 y M6.3) 0 y 181 fallecidos

    US$ 5 y US$ 12 billones en prdidas (Total 13% del PIB)

    Daos observados en

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Christchurch NZ 2010 y 2011 (M7.1 y M6.3)

    Daos observados en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    48/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Christchurch NZ 2010 y 2011 (M7.1 y M6.3)

    Daos observados en

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 49

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Tuhoku Japn 2011 (M9.0) Profundidad 32 km, distancia a la costa 70

    km, rea ruptura 500x200 km

    25000 fallecidos

    US$ 309 Billones en prdidas PGA 2.9g

    Daos observados en

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 50

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Maule Chile 2010 (M8.8) Profundidad 35 km

    rea ruptura 500x100 km

    Epicentro a 105 km Concepcin

    25000 fallecidos US$ 30 Billones en prdidas

    (14% del PIB)

    1300 replicas M4+ en 1 mes

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 51

    Fuente: USGS

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    52/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 52Fuente: R. Boroschek

    Daos observados en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    53/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Maule Chile 2010 (M8.8)Duracin del movimiento fuerte

    Fuente: GEER

    Daos observados en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

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    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Maule Chile 2010 (M8.8)

    Aceleraciones Mximas del Suelo

    Fuente: R. Boroschek

    Fuente: EERI

    Altura de Olas

    Daos observados en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    55/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    Maule Chile 2010 (M8.8)Estimacin de Prdidas

    Fuente: EERI

    Daos observados en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    56/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales Maule Chile 2010 (M8.8)

    Prdidas en la industria Fuente: A. Filiatrault

    Daos observados en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    57/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    57Fuente: E. Miranda

    Daos observados en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    58/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    58

    Daos observados en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    59/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos observados en

    componentes no estructurales

    59

    Daos Redes Contra Incendio

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    60/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos Redes Contra Incendio

    En general, no se observa cumplimiento de disposiciones deproteccin ssmica como las indicadas en NFPA-13 o SMACNA 60

    Daos Redes Contra Incendio

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    61/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos Redes Contra Incendio

    En general, no se observa cumplimiento de disposiciones deproteccin ssmica como las indicadas en NFPA-13 o SMACNA

    Colgador pandeado Interaccin rociador/cielo falso

    61

    Daos Redes Contra Incendio

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    62/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 62

    Daos Redes Contra Incendio

    En general, no se observacumplimiento de disposiciones deproteccin ssmica como lasindicadas en NFPA-13 o SMACNA

    Daos Equipo Elctrico y Mecnico

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    63/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Daos Equipo Elctrico y Mecnico

    En general, no se observan anclajes adecuados.

    En muchos casos, los anclajes no existen 63

    Daos Equipo Elctrico y Mecnico

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    64/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Equipamiento elctrico y mecnico sin diseo

    ssmico adecuado 64

    Daos Equipo Elctrico y Mecnico

    Daos Equipo Elctrico y

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    65/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 65

    Daos Equipo Elctrico y

    Mecnico

    Daos Equipo Elctrico y Mecnico

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    66/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 66

    Daos Equipo Elctrico y Mecnico

    Daos Ascensores

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    67/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 67

    Daos Ascensores

    Daos Mobiliario

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    68/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 68

    Daos Mobiliario

    Daos ventanas, parapetos y

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    69/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 69

    , p p y

    vas de evacuacin

    Daos en racks

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    70/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 70

    Daos en racks

    L i did

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    71/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Lecciones aprendidas

    Deficiente (e incluso inexistente) diseo ssmicode componentes y sistemas no estructurales En muchos casos no se observan anclajes Normativa no establece responsables por el

    diseo ssmico de componentes y sistemas noestructurales Proyectos especialidades no son sujetos a

    revisin ssmica

    Daos por interaccin entre componentes Existencia en el mercado de componentes ysistemas no estructurales que no son adecuadospara uso en zonas de alta sismicidad

    Deficiente inspeccin durante la instalacin

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    72/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Cuales son los desafios?

    En comparacin con los componentes ysistemas estructurales, existe muy pocainformacin para el diseo

    La informacin disponible no se encuentra

    debidamente resumida y consensuada En muchos casos, las disposiciones normativas

    se ajustan con posterioridad a los eventosssmicos: se observa lo que no funciona o

    funciona mal y se corrige en las siguientesediciones de los cdigos Armonizar el desempeo ssmico estructural y no

    estructural

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    73/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Investigacin Reciente y enDesarrollo

    I ti i i t

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    74/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Investigacin reciente

    La investigacin efectuada entre los aos 70s y 80s,principalmente en EEUU, estuvo orientada a desarrollarprocedimientos de modelacin y anlisis de sistemas noestructurales para la industria nuclear

    La investigacin reciente (2000-13) ha estado orientada a: Describir analticamente la dinmica de los componentes Evaluar la respuesta de componentes ensayados a escala real Desarrollar herramientas de modelacin y anlisis orientadas al

    diseo de componentes Desarrollar nuevos materiales Desarrollar sistemas de proteccin ssmica de componentes

    Desarrollar equipos de ensayo Desarrollar procedimientos de ensayo mas realistas Evaluar la interaccin entre componentes (Ejemplo: interaccin

    entre tabiques, cielos falsos y sprinklers) Desarrollar bases de datos de fragilidad ssmica

    Desarrollar herramientas cuantitativas de diseo resiliente

    Investigacin reciente

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    75/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Mc Mullin and Merrick (2002) Lang and Restrepo (2005)

    Investigated cost-damage relationships fordifferent gypsum wallboard partitionconfigurations

    Investigated seismic fragility of a typicaloffice space constructed with gypsum lightgauge metal stud partition walls

    Investigacin reciente

    Investigacin reciente

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    76/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Goodwin and Maragakis (2004)

    Investigated seismic behavior of 3 -4 braced and unbraced pipingsystems. No significant damage found.

    Investigacin reciente

    Investigacin reciente

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    77/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Konstantinidis and Makris (2005) Nastase, Hutchinson etal (2005)

    Investigated seismic response of freestanding andrestrained laboratory equipment (incubator and refrigerator)

    Investigated dynamicresponse of NSC during fullscale building vibration tests

    Investigacin reciente

    Investigacin reciente

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    78/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Chaudhuri and Hutchinson (2005) Badillo-Almaraz and Whittaker (2005)

    Investigated seismic fragility of storageglassware typically found in laboratories andhospitals

    Investigated seismic fragility of full scalesuspended ceiling systems

    Investigacin reciente

    Investigacin reciente

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    79/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Memari et al. (2006)

    Investigated the seismic vulnerability of architectural glass panels curtain walls

    79

    Investigacin reciente

    Investigacin reciente

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    80/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 80

    NEES Wood Project @ University at Buffalo

    Investigacin reciente

    Investigacin reciente

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    81/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 81

    NEES Wood Project @ University at Buffalo

    Investigacin reciente

    Investigacin reciente

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    82/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 82

    NEES Wood Project @ University at Buffalo

    Investigacin reciente

    Investigacin reciente

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    83/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 83

    NEES Wood Project @ e-defense

    Investigacin reciente

    Investigaciones en desarrollo

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    84/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 84

    Investigaciones en desarrollo

    Ensayos efectuados en E-Defense: Estructura escala realde 5 pisos montada sobre aisladores y rieles. Cada pisocontiene equipo y mobiliario oficina, hospitales y vivienda

    Investigaciones en desarrollo

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    85/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 85

    g

    Ensayos E-Defense: Efectuados en Agosto 2011

    Investigaciones en desarrollo

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    86/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 86

    g

    Ensayos E-Defense: Efectuados en Agosto 2011

    Investigaciones en desarrollo

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    87/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 87

    gProteccin no estructural (calificacin ssmica)

    Investigaciones en desarrollo

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    88/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 88

    gProteccin no estructural (calificacin ssmica)

    Investigaciones en desarrollo

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    89/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 89

    gProteccin no estructural (calificacin ssmica)

    Investigaciones en desarrollo

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    90/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 90

    gProteccin no estructural

    Investigaciones en desarrollo

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    91/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 91

    gProteccin no estructural

    The Nonstructural Component

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    92/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    The UB-NCS is a modularand versatile two-levelplatform for experimentalseismic performanceevaluation of full-scalenonstructural systemsunder realistic full-scale

    building floor motions

    92

    A. Filiatrault, G. Mosqueda, A. Reinhorn y R. Retamales

    p

    Simulator

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    93/130

    The Nonstructural Component

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    94/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Building Building Description and LocationMeasuredPeak RoofAccel. (g)

    EstimatedFundam.Period

    T(s)

    EstimatedPeak RoofVelocity(in/sec)

    EstimatedPeak Roof

    Disp.(in)

    Pacific ParkPlaza

    30-story concrete shear wall andmoment resisting frame; Emeryville,CA.

    0.37LomaPrieta

    2.69 61.0 26.4

    Olive ViewMedicalCenter

    6-story concrete moment resistingframes and steel plate shear walls;Sylmar, CA.

    1.50Northridge

    0.33 30.3 1.57

    7-story R/Cbuilding

    Moment resisting frames in perimeterand flat plates and columns in theinterior; Van Nuys, CA.

    0.58Northridge

    1.98 70.5 22.4

    13-story R/Cbuilding

    Non-ductile moment resistingconcrete frames with concrete shearwalls in basements; Sherman Oaks,CA

    0.45Northridge

    3.00 82.7 39.4

    Floor motions recorded in 4 instrumented buildings Selection of high performance dynamic actuators:

    Envelope of floor motions: Peak acceleration: up to 3g Peak velocity: 100 in/s Peak displacement: 40 in

    Other actuator properties: Load capacity: 22 kips Actuator mid-stroke: 15 ft UB-NCS operating frequency

    range: 0.2-5 Hz (based onactuator bow-string frequency)

    94

    p

    Simulator

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    95/130

    The Nonstructural Component

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    96/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 96

    Experimental verification of equipment capabilities: Random, harmonic, simulated and recorded motions

    Simulator

    The Nonstructural Component

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    97/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 97

    Experimental verification of equipment capabilities: Random, harmonic, simulated and recorded motions

    Simulator

    The Nonstructural Component

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    98/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Experimental verification of equipment capabilities: Random, harmonic, simulated and recorded motions

    Simulated building seismic response Existing medical facility located in the San Fernando Valley,

    Southern California 4-story steel framed building with non uniform distribution of

    mass and stiffness

    ReactionWall

    ReactionWall

    Simulator

    The Nonstructural Component

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    99/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    0 5 10 15 20 25-2

    -1

    0

    1

    2

    Time (sec)

    Drift(in)

    Comparison Desired and Observed Interstory Drift

    Observed

    Desired

    I i

    i

    i

    0 5 10 15 20 25

    -10

    0

    10

    Time (sec)

    Displacement(in)

    Comparison Desired and Observed Displacement. Top Level

    Observed

    Desired

    0 5 10 15 20 25

    -10

    0

    10

    Comparison Desired and Observed Displacement. Bottom Level

    Time (sec)

    Displacement(in)

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    3.5

    4

    4.5Comparison Desired and Observed Floor Response Spectra Bottom Level

    Frequency (Hz)

    Desired

    Observed

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    1

    2

    3

    4

    5

    6Comparison Desired and Observed Floor Response Spectra Top Level

    Frequency (Hz)

    Desired

    Observed

    Experimental verification of equipment capabilities: Simulated building seismic

    response

    FRS

    (g)

    FR

    S

    (g)

    Simulator

    99

    Protocolo para el UB-NCS

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    100/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Why new testing protocols are necessary? Current testing protocols focus either on

    displacement or acceleration sensitivenonstructural components (NSCs):

    Racking protocolsdisplacement sensitive NSCs

    Shake table protocolsacceleration sensitive NSCs Some nonstructural systems may be sensitive to

    both displacements and accelerations

    Therefore, a general protocol is necessary to: Replicate seismic demands expected on distributed

    nonstructural systems located at the upper levels ofmultistory buildings

    Take advantage of the new UB-NCS testing capabilities Generate the data required by designers and practitioners

    for improved seismic design of NSCs

    Protocolo para el UB-NCS

    Protocolo para el UB-NCS

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    101/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Three testing protocols are proposed: One for seismic qualification complementing AC156 protocol

    Two for seismic fragility analysis (dynamic and quasi-static) complementing FEMA461 protocols

    The proposed testing protocols are: Defined by simple loading patterns given by a set of closed-formequations

    Suitable for experimental testing of distributed, self standing oranchored (at a single or two consecutive building levels)

    nonstructural components, systems and equipment locatedwithin multistory buildings

    Suitable for evaluating seismic performance of individual NSCs

    and evaluating dynamic interactions between components in anonstructural system

    Protocolo para el UB-NCS

    Estimacin de demandas en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    102/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Continuous beam model andRandom Vibration Theory (RVT)considered for estimating: Distribution of absolute accelerations

    along building height

    Distribution of generalized driftsalong building height

    Parameters for building model: Primary system periods: Tp=0.1-5

    sec Secondary system periods: Ts=0-5sec

    Damping for primary and secondarysystems: p= s=5%

    Parameter controlling building

    deformation pattern: a=0, 5 and 10

    x

    k

    c

    u(x,t)

    u (t)g

    H

    m

    ..

    u (h,t)ss

    s

    s

    h

    GA EI p, Tp, s, Ts

    1 GA

    H EIa

    estructuras

    Estimacin de demandas en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    103/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Seismic input for the building model consists ofPower Spectral Density (PSD) functions

    Compatible with a Probabilistic Seismic Hazard (PSH)given by USGS-USH ground response spectrum

    Period T (sec)Spectral

    Amplitude (g)

    0.0 0.63

    0.1 1.220.2 1.51

    0.3 1.340.5 0.961.0 0.502.0 0.22

    USGS Spectral Acceleration Amplitudes

    for a SH with PE 10%/50yrs

    SDS

    SD1

    0 0.5 1 1.5 2 2.50

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    1.4

    1.6

    USGS Hazard Consistent Ground Response Spectrum

    Period T (sec)

    SpectralAccelerationSa

    (g)

    USGS Data

    0 0.5 1 1.5 2 2.50

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    1.4

    1.6

    USGS Hazard Consistent Ground Response Spectrum

    Period T (sec)

    SpectralAccelerationSa(g)

    USGS Data

    Best Fit USGS Data

    Interpolating Function

    p

    oo

    a q

    oo

    T1 4.5

    TAS T

    T T1 1TT0.1T

    R

    103

    estructuras

    Estimacin de demandas en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    104/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

    50

    100

    150

    200

    250USGS Hazard Consistent PSD Ground Acceleration

    Frequency f (Hz)

    PSD

    (cm

    2/s3)

    Definition of hazard consistent PSD (Gupta et al., 1998)

    g

    2

    2

    a du 2 2 4

    d

    6 S TS , 2ln

    12 3 T2ln

    104

    estructuras

    Estimacin de demandas en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    105/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Estimation of PSD primary and secondary system seismicresponses

    Absolute accelerations:

    Generalized drifts:

    T Ts

    2 2 2 4 *

    s s s s s su uS h, , S h, 4 H H

    m

    g g

    m m

    Tg

    m m

    g

    N

    2

    u u n n n n n n

    n 1

    N N

    2

    u n m n m n n n nun 1 m 1

    N N

    *

    n m n m n m n m n m m n n m u n m

    n 1 m 1

    S 2S x 1 H 2i

    S x, S x x 1 2H 2i

    x x 4 2i S H H

    1

    2 2

    s s s sH 2i

    12 2

    n n n nH 2i

    m m

    g

    N N*

    u n m n m n m

    n 1 m 1

    S x, S H H

    105

    estructuras

    Estimacin de demandas en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    106/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Estimation of mean peak seismic demands (Cartwright etal., 1956)

    Peak response amplitude:

    Peak response factor:

    Root mean square amplitude: Number of maxima:

    nthmoment of PSDY:

    Max max RMSY N Y

    2 2

    N 1

    2 2 2max

    0

    N N e 1 e d

    RMS oY m

    d 4

    2

    T mN

    2 m

    nn Ym S d

    106

    estructuras

    Estimacin de demandas en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    107/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Three dimensional Floor Response Spectra FRS (a=5)

    01

    23

    45

    0

    2

    4

    60

    5

    10

    15

    Ts(s)

    3-D Floor Response Spectra at Ground Level

    Tp(s)

    AbsoluteAcceleration(g)

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    1.4

    01

    23

    45

    0

    2

    4

    60

    5

    10

    15

    Ts(s)

    3-D Floor Response Spectra at 0.2H

    Tp(s)

    AbsoluteAcceleration(g)

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    3.5

    4

    4.5

    01

    23

    45

    0

    2

    4

    60

    5

    10

    15

    Ts(s)

    3-D Floor Response Spectra at 0.4H

    Tp(s)

    AbsoluteAcceleration(g)

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    01

    23

    45

    0

    2

    4

    60

    5

    10

    15

    Ts(s)

    3-D Floor Response Spectra at 0.6H

    Tp(s)

    AbsoluteA

    cceleration(g)

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    01

    23

    45

    0

    2

    4

    60

    5

    10

    15

    Ts(s)

    3-D Floor Response Spectra at 0.8H

    Tp(s)

    AbsoluteA

    cceleration(g)

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    01

    23

    45

    0

    2

    4

    60

    5

    10

    15

    Ts(s)

    3-D Floor Response Spectra at Roof Level

    Tp(s)

    AbsoluteA

    cceleration(g)

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    estructuras

    Estimacin de demandas en

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    108/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    2

    4

    6

    8

    84th

    Percentile FRS for Building with ao=0

    Period Secondary System Ts(sec)

    FRS(g)

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    2

    4

    6

    8

    84th

    Percentile FRS for Building with ao=5

    Period Secondary System Ts(sec)

    FRS(g)

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    2

    4

    6

    8

    84thPercentile FRS for Building with ao=10

    Period Secondary System Ts(sec)

    FRS(g)

    Ground h=0.1H h=0.2H h=0.3H h=0.4H h=0.5H h=0.6H h=0.7H h=0.8H h=0.9H Roof

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    1

    2

    3

    4

    5

    6Mean 84thPercentile FRSs along Building Height

    Period Secondary System Ts(sec)

    FRS(g)

    Ground

    h=0.1H

    h=0.2H

    h=0.3H

    h=0.4H

    h=0.5H

    h=0.6H

    h=0.7H

    h=0.8H

    h=0.9H

    Roof

    uotients between

    peak RS values

    along building height

    and peak S

    a

    are

    calculated

    84thpercentile FRSs and mean 84thpercentile FRS alongbuilding height

    108

    estructuras

    Estimacin de demandas en

    t t

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    109/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Extrapolated mean 84thpercentile FRS along building

    height

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    1

    2

    3

    4

    5

    6Mean 84thPercentile FRSs along Building Height

    Period Secondary Sys tem Ts(sec)

    FRS(g)

    Ground

    h=0.1H

    h=0.2H

    h=0.3H

    h=0.4H

    h=0.5H

    h=0.6H

    h=0.7H

    h=0.8H

    h=0.9H

    Roof

    1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1

    Variation of Peak FRS / Peak SaRates along Building Height

    Peak FRS / Peak SaRate

    h/H

    Data

    Best Fit

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    1

    2

    3

    4

    5

    6Extrapolated Mean 84thPercentile FRSs along Building Height

    Period Secondary Syst em Ts(sec)

    FRS(g)

    Ground

    h=0.1H

    h=0.2H

    h=0.3H

    h=0.4H

    h=0.5H

    h=0.6H

    h=0.7Hh=0.8H

    h=0.9H

    Roof

    2 3

    Factor

    h h h hFRS 1 10 19.4 12.4

    H H H H

    s Factor a s

    h hFRS T , , FRS S T ,

    H H

    109

    estructuras

    Estimacin de demandas en

    t t

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    110/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Generalized Drift Spectra (GDS) and

    mean 84th% generalized drift along

    building height

    0 1 2 3 4 5 60

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    Generalized Drift Spectrum ao=0

    Period Primary System Tp(sec)

    Drift(

    %)

    0 1 2 3 4 5 60

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    Generalized Drift Spectrum ao=5

    Period Primary System Tp(sec)

    Drift(

    %)

    0 1 2 3 4 5 60

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    Generalized Drift Spectrum ao=10

    Period Primary System Tp(sec)

    Drift(

    %)

    h=0.1H h=0.2H h=0.3H h=0.4H h=0.5H h=0.6H h=0.7H h=0.8H h=0.9H Roof

    0 0.5 1 1.50

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1

    84th% Drift Demands along Building Height

    Generalized Drift (%)

    N

    ormalizedBuildingHeighth/H

    a=0

    a=5

    a=10

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.40

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1Variation of Mean 84th% Generalized Drift along Building Height

    Generalized Drift (%)

    NormalizedBuildingHeight

    h/H

    Data

    Best Fit

    Proposed

    2 0.55

    h1.09 0.3

    Hh

    H 1 h 6 h h hsin 7 1.9 0.3

    4 H 5 H H H

    estructuras

    Protocolo para calificacinssmica

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    111/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Complements current AC156 testing protocol

    Imposes seismic demands compatible with mapped spectraldemands defined in current ASCE 7-05 provisions: Characterized by spectral parameters SDSand SD1

    Considers the location of the component along buildingheight h/H: Large interstory drifts and relatively low accelerations are

    imposed on components located at lower levels Large accelerations and relatively low interstory drifts are

    imposed on components located at upper levels

    Floor motion histories calibrated to match: ASCE 7-05 ground response spectrum FEMA450 FRS at a given building height h/H (Approximately)

    Interstory drift history matches a hazard consistentgeneralized drift expected at a given normalized buildingheight h/H

    Floor motions calibrated to induce and impose the samenumber of total and damaging Rainflow cycles onacceleration and displacement sensitive nonstructural

    systems as would be observed during real (recorded) 111

    ssmica

    Protocolo para calificacinssmica

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    112/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Bottom DS D1 DS D1 Factor

    h h h

    x t, ,S ,S t, ,S ,S f t cos t w t FRSH H H

    a

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-20

    0

    20

    Time (sec)

    Disp(in)

    Bottom Displacement History

    i

    l

    i

    l i i

    i

    i

    Functioncontrollingshapeof protocol

    response spectrum

    Instantaneoustesting frequency

    (Time at which minimum testingfrequency is reached)

    max

    d 2

    r min

    f1t log

    S f

    Instantaneoustesting phase

    Windowingfunction

    rS 12oct min

    (Sweeping rate calibrated to induce a controllednumber of Rainflow cycles on acceleration

    sensitive NSCs)

    Peak groundresponse spectrumextrapolation factor

    = -1.25parametercalibrated tomatch response spectra in the longperiod range

    d

    d

    t t1

    tmin

    max

    max

    ff t f

    f

    Closed-form equation for bottom level of UB-NCS :

    ssmica

    l i l i l i l i l i

    Protocolo para calificacinssmica

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    113/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    2

    dt t

    D1

    D1 NCS

    Sh ht, ,S h e cos t w t H 0.5g H

    i

    i

    l

    i

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

    -1

    0

    1

    Protocol Interstory Drift History

    Time (sec)

    Drift(%)

    l l i i

    i

    l

    i

    i

    l l i i

    i

    l

    i

    i

    i

    l

    i

    l i l i i

    i

    i

    l i l l i i

    i

    l

    i

    i

    l i l l i i

    i

    l

    i

    UB-NCS interstoryheight

    Target (ASCE7 hazard consistent)

    generalized drift expected at agiven building height

    Top DS D1 Bottom DS D1 D1

    h h hx t, ,S ,S x t , ,S ,S t, ,S

    H H H

    Closed-form equation for top level of UB-NCS

    Envelopingfunction

    (Gaussian)

    = 10.5 sec is calibrated to impose acontrolled number of Rainflow cycles

    on displacement sensitive NSCs

    Closed-form equation for interstory drift:

    113

    ssmica

    Protocolo para calificacinssmica

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    114/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    CSMIPStation

    IDCity

    BuildingStructural

    System

    Numberof Stories

    BuildingPeriod

    (s)Type

    DesignDate

    SiteGeology

    RecordedEarthquakes

    in Station

    Min.Distance

    toSource(km)

    Max.PGA(g)

    Max.PFA(g)

    24464 NorthHollywood

    Reinforcedconcrete

    columns andbeams

    20 2.56 Hotel 1967 Sandstone,shale

    WhittierNorthridge

    15 0.30 0.65

    24514 Sylmar Concrete slab,metal deck, steel

    frames

    6 0.40 Hospital 1976 Alluvium WhittierNorthridge

    13 0.80 1.50

    24629 Los Angeles Concrete slabs,steel frames and

    deck

    54 6.20 Office 1988 Alluviumover

    sedimentaryrock

    Northridge 32 0.13 0.18

    47459 Watsonville Concrete slabsand shear walls

    4 0.37 Commercial - Fill overalluvium

    Loma Prieta 17 0.58 1.20

    24322 ShermanOaks

    Concrete slabs,beams, and

    columns

    13 0.84 Commercial 1964 Alluvium WhittierLanders

    Northridge

    13 0.75 0.42

    24386 Van Nuys Concrete slabs,columns,

    spandrel beams

    7 1.58 Hotel 1965 Alluvium LandersBig Bear

    Northridge

    7 0.45 0.58

    Calibration of cycles induced and imposed byprotocol

    A parameter is considered

    N10

    and N50

    are considered representative of the number of totaland damaging cycles induced on acceleration sensitive NSCs

    Nlwith lin the range 10-90 considered for calibrating interstorydrift protocol

    Cycles Cycle Max N N A A

    ssmica

    Protocolo para calificacinssmica

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    115/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Example 1: SDS=1.283g, SD1=0.461g and h/H=1 (Northridge, Soil

    Class B)

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-20

    0

    20

    Time (sec)

    Disp(in)

    Bottom Displacement History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-50

    0

    50

    Time (sec)

    Veloc(in/sec)

    Bottom Velocity History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-1

    0

    1

    Time sec)

    Acc(g)

    Bottom Acceleration History

    I

    I

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-20

    0

    20

    Time (sec)

    Disp(in)

    Top Displacement History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-50

    0

    50

    Time (sec)

    Veloc(in/sec)

    Top Velocity History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-1

    0

    1

    Time (sec)

    Acc(g)

    Top Acceleration History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50-1.5

    -1

    -0.5

    0

    0.5

    1

    1.5Interstory Drift History

    Time (sec)

    InterstoryDrift(in)

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    3.5

    4

    4.5

    5Comparison Floor Response Spectra

    Period Secondary Sy stem (sec)

    FRS(g)

    Target FEMA450 FRS

    Bottom level

    Top level

    Mean

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

    10

    20

    30

    40

    50

    60Number of Cycles Imposed on Displacement Sensitiv e Components

    Noo

    fCyclesN

    Protocol

    Mean FloorMotions

    84th% FloorMotions

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    10

    20

    30

    40

    50

    Frequency Secondary Sy stem (Hz)

    NoCyclesN50

    Number of Cycles with A>0.5AMax

    Induced on Ac celeration Sensitive Components

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    50

    100

    150

    Frequency Secondary Sy stem (Hz)

    NoCyclesN10

    Number of Cycles with A>0.1AMax

    Induced on Ac celeration Sensitive Components

    Mean Floor Motions

    84th% Floor Motions

    Protocol

    Peak Displacements Peak Interstory Drift Peak Velocities Peak Accelerations

    DMax Bot

    (in)

    DMax Top

    (in)Max(in)

    Max(%)

    VMax Bot

    (in/s)

    VMax Top

    (in/s)

    AMax Bot

    (g)

    AMax Top

    (g)

    18.8 20.0 1.21 0.79 26.6 28.0 0.55 0.58

    ssmica

    Protocolo para calificacinssmica

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    116/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Example 2: SDS=0.365g, SD1=0.114g and h/H=0 (New York, Soil Class

    D)

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-2

    0

    2

    Time (sec)

    Disp(in)

    Top Displacement History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-5

    0

    5

    Time(sec)

    Veloc(in/sec)

    Top Velocity History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-0.1

    0

    0.1

    Time (sec)

    Acc(g)

    Top Acceleration History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-2

    0

    2

    Time (sec)

    Disp(in)

    Bottom Displacement History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-5

    0

    5

    Time (sec)

    Veloc(in/sec)

    Bottom Velocity History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-0.1

    0

    0.1

    Time (sec)

    Acc(g)

    Bottom Acceleration History

    I

    I

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50-0.4

    -0.3

    -0.2

    -0.1

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4Interstory Drift History

    Time (sec)

    InterstoryDrift(in)

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    0.25

    0.3

    0.35

    0.4

    0.45Comparison Ground Response Spectra

    Period Secondary Syst em (sec)

    Sa(g)

    Target ASCE7 GRS

    Bottom level

    Top level

    Mean

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    10

    20

    30

    40

    Number of Cycles with A>0.5AMax

    Induced on Ac celeration Sensitive Components

    Frequency Secondary Syst em (Hz)

    NoCyclesN50

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    50

    100

    150

    Frequency Secondary Syst em (Hz)

    NoCyclesN10

    Number of Cycles with A>0.1AMax

    Induced on Ac celeration Sensitive Components

    Mean Floor Motions

    84th% Floor Motions

    Protocol

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

    10

    20

    30

    40

    50

    60Number of Cycles Imposed on Displacement Sensitiv e Components

    Noo

    fCyclesN

    Protocol

    Mean Floor Motions

    84th% Floor Motions

    Peak Displacements Peak Interstory Drift Peak Velocities Peak Accelerations

    DMax Bot(in)

    DMax Top(in)

    Max(in)

    Max(%)

    VMax Bot(in/s)

    VMax Top(in/s)

    AMax Bot(g)

    AMax Top(g)

    1.16 1.54 0.38 0.25 1.64 2.10 0.04 0.05

    ssmica

    Protocolo para anlisis defragilidad ssmica

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    117/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Complement current FEMA461 protocols Two protocols for fragility assessment are

    proposed: Dynamic if velocities and/or accelerations control

    specimen performance

    Quasi-static if loading rate does not control specimenperformance

    Based on simplified qualification protocolequations

    Considers a site characterized by spectral

    coordinates: SDS=1g and SD1=0.6g Fragility protocol imposes maximum seismic

    demands expected along height of multistorybuildings: Matching a maximum mean 84th% FRS Reachin a maximum drift tar eted accordin to

    fragilidad ssmica

    Protocolo para anlisis defragilidad ssmica: Dinmico

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    118/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Closed-form equation for bottom level of UB-NCS:

    a FragilityBottom F

    x t 4 t f t cos t w t

    Function controllingtarget spectral

    acceleration shape

    Closed-form equation for interstory drift history:

    2

    d

    F

    t t

    Fragility

    Maxt e cos t w t

    Closed-form equation for top level of UB-NCS:

    Fragility Fragility FragilityTop Bottomx t x t t

    fragilidad ssmica: Dinmico

    Protocolo para anlisis defragilidad ssmica: Dinmico

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    119/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    10

    20

    30

    40

    Number of Cycles with A>0.5AMax

    Induced on Acceleration Sensitive Components

    Frequency Secondary System (Hz)

    NoCyclesN50

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

    50

    100

    150

    Frequency Secondary System (Hz)

    NoCycles

    N10

    Number of Cycles with A>0.1AMax

    Induced on Acceleration Sensitive Components

    Mean Floor Motions

    84th% Floor Motions

    Protocol

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

    10

    20

    30

    40

    50

    60Number of Cycles Imposed on Displacement Sensitive Components

    Noo

    fCyclesN

    DynamicFragilityProtocol

    Mean Floor Motions

    84th% FloorMotions

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-30

    -15

    0

    15

    30

    Time (sec)

    Disp(in)

    Bottom Displacement History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-40

    -20

    0

    20

    40

    Time (sec)

    Veloc(in/sec)

    Bottom Velocity History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-0.8

    -0.4

    0

    0.40.8

    Time (sec)

    Acc(g)

    Bottom Acceleration History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-30

    -15

    0

    15

    30

    Time (sec)

    Disp(in)

    Top Displacement History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-40

    -20

    0

    20

    40

    Time (sec)

    Veloc(in/sec)

    Top Velocity History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

    -0.8

    -0.4

    0

    0.4

    0.8

    Time (sec)

    Acc(g)

    Top Acceleration History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

    -5

    -4

    -3

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    4

    5Interstory Drift History

    Time (sec)

    InterstoryDrift(in)

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    3.5

    4

    4.5

    5Desired Floor Response Spectra

    Period Secondary System (sec)

    FRS(g)

    Bottom level FRSTop level FRS

    Mean FRS

    Peak Displacements Peak Interstory Drift Peak Velocities Peak Accelerations

    DMax Bot

    (in)

    DMax Top

    (in)Max(in)

    Max(%)

    VMax Bot

    (in/s)

    VMax Top

    (in/s)

    AMax Bot

    (g)

    AMax Top

    (g)

    22.5 26.6 4.14 3.00 33.9 39.1 0.57 0.65

    fragilidad ssmica: Dinmico

    Protocolo para anlisis defragilidad ssmica: Cuasi-esttico

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    120/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Proposed as an alternative to

    current QS protocol in FEMA461

    Compatible with demands imposed

    by dynamic fragility protocol All cycles imposed by QS drift

    protocol are primary cycles

    fragilidad ssmica: Cuasi-esttico

    Protocolo para anlisis defragilidad ssmica: Cuasi-esttico

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    121/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Closed-form equations for interstory drift protocol:

    2*QS

    QS

    t t

    QS QS

    QS max QS min d t e cos t t t t

    0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500-3

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    Time (sec)

    InterstoryDriftRatio(%)

    Quasi-Static Fragility Interstory Drift Protocol

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

    10

    20

    30

    40

    50

    60Number of Cycles Imposed on Displacement Sensitive Components

    N

    QS Protocolfor UB-NCS

    Mean CSMIPFloor Motions

    84th% CSMIPFloor Motions

    FEMA461Protocol

    121

    fragilidad ssmica: Cuasi-esttico

    Evaluacin desempeossmico sala de emergencias

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    122/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Experimental seismic performance assessment of full-scale

    emergency room Testing protocol for SDS = 1.51g, SD1 = 0.5g, and h/H = 1

    Particular case of protocol considering a = 0.75 (constant) and = -1.35

    Detailed performance analysis conducted on partition walls and wall mounted

    monitors

    (a) (b) (c) (d) (e)

    (a) Dummy sitting on gurney, poles with IV pumps, video rack, cart and monitor; (b) Medical gas

    piping, outlets and monitor; (c) Video rack; (d) Surgical lamp; and (e) Sprinkler runs

    Monitor 1Cabinet

    Gurney & Dummy

    Monitor 4

    Pole 1

    Monitor 315x18x18in

    15x18x18in

    13x16x7 in

    26x28x76

    Pole 2

    1'-53 8" 2'

    10'-812"

    1'-107

    8"

    3'-53

    8"

    5'-414"

    5'-113 4" 95

    16" 3'-8" 2'-1" 2'

    14'-618"

    Monitor 215x18x18in

    2'-4"

    2'-01

    2"

    Cart

    11'-03 4" Photo ER Lateral view ER Layout ER

    ssmico sala de emergencias

    Evaluacin desempeossmico sala de emergencias

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    123/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    0 5 10 15 20 25 30 35 40-20

    0

    20

    Time (sec)

    Disp(in)

    Bottom Displacement History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40-40

    -20

    0

    20

    40

    Time (sec)

    Veloc(in/s)

    Bottom Velocity History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40-1

    0

    1

    Time (sec)

    Acc(g)

    Bottom Acceleration History

    i

    0 5 10 15 20 25 30 35 40-20

    0

    20

    Time (sec)

    Disp(in)

    Top Displacement History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40-40

    -20

    0

    20

    40

    Time (sec)

    Veloc(in/s)

    Top Velocity History

    0 5 10 15 20 25 30 35 40-1

    0

    1

    Time (sec)

    Acc(g)

    Top Acceleration History

    i

    DMax Bot(in) DMax Top(in) dMax(in) Max(%) VMax Bot(in/s) VMax Top( in/s) AMax Bot(g) AMax Top(g)

    1 10% 1.63 1.76 0.13 0.09% 3.1 3.3 0.07 0.08

    2 25% 4.08 4.4 0.33 0.22% 7.6 8.2 0.18 0.19

    3 50% 8.15 8.80 0.66 0.43% 15.3 16.3 0.37 0.39

    4 100% 16.3 17.6 1.31 0.87% 30.5 32.6 0.73 0.775 150% 24.5 26.4 1.97 1.30% 45.8 48.9 1.10 1.16

    TestScaling

    Factor

    Peak Displacements Peak Interstory Drift Peak Velocities Peak Accelerations

    Test

    Description DMax Bot(in) DMax Top(in) dMax(in) Max(%) VMax Bot(in/s) VMax Top(in/ s) AMax Bot(g) AMax Top(g)

    12 Drift Protocol (Quasi-static) 200% - 2.62 2.62 1.73% - - - -

    13 Drift Protocol (Quasi-static) 250% - 3.28 3.28 2.17% - - - -

    14 Drift Protocol (Quasi-static) 300% - 3.93 3.93 2.60% - - - -

    15 Drift Protocol (Quasi-static) 350% - 4.59 4.59 3.03% - - - -

    TestScaling

    Factor

    Peak Displacements Peak Interstory Drift Peak Velocities Peak Accelerations

    ssmico sala de emergencias

    Evaluacin desempeossmico sala de emergencias

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    124/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Protocol loading histories

    124

    ssmico sala de emergencias

    Evaluacin desempeossmico sala de emergencias

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    125/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Comparison with simulated building floormotions

    125

    ssmico sala de emergencias

    Evaluacin desempeossmico sala de emergencias

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    126/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico 126

    ssmico sala de emergencias

    Desempeo ssmico detabiques

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    127/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    Drift Ratio

    (%) Observed Damage

    0.09 : No visible damage in specimen

    0.23 : Minimum level of damage observed

    Incipient hairline cracks along base of cornerbeads and gypsum panel joints

    0.47 : Raised areas and small cracks around screws near bottom and top tracks

    Hairline cracks all along of corner beads

    Vertical cracks t 1 16" along wall boundary panel joints

    Small hairline cracks around door fenestration

    1.42 : Widespread pop-out of screws around wall boundariesTape covering vertical wall boundaries completely damaged

    Permanent gaps1 16" t 1 4" along cornerbeads, some horizontal gypsum panel joints,

    and door fenestration

    1.77 : Widespread pop-out of screws in the whole specimen

    Tape covering vertical wall boundaries completely damaged

    Permanent gaps1 16" t 1 4" along cornerbeads, horizontal gypsum panel joints, and

    door fenestration

    Some permanent gaps t 1 4" along cornerbeads

    Initiated gypsum panel detachment from steel studded frame

    2.22 : Generalized pop-out of screws in the whole specimen

    Tape covering vertical wall boundaries completely damaged

    Permanent gaps t 1 4" and crushing of joint compound along cornerbeads, horizontal

    gypsum panel joints, and door fenestration

    Gypsum panel detached from steel studded frame

    2.67 : Damage total of specimen

    Most of gypsum panels are detached of steel studded frame

    Extensive crushing of gypsum along panel joints and cornerbeads127

    tabiques

    Desempeo ssmico detabiques

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    128/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    -3 -2 -1 0 1 2 3-30

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30Ensemble Histeresis Loops Emergency Room

    Interstory Drift (%)

    Force(Kips)

    10% Protocol

    25% Protocol

    50% Protocol

    100% Protocol

    150% Protocol

    200% Protocol (QS)

    250% Protocol (QS)

    300% Protocol (QS)

    350% Protocol (QS)

    tabiques

    Desempeo ssmicomonitores de signos vitales

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    129/130

    Corporacin de Desarrollo Tecnolgico

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1Fragility Curve for Wall-Mounted patient Monitor

    Horizontal Acceleration at Equipment Base (g)

    Proba

    bilityofCollapse(%)

    Data

    Best Fit

    Best Fit Parameter for Monitor

    Base Acceleration (g)Damage Measure Damage StateAssociated

    Peak acceleration at

    base of monitor

    Monitors

    supporting

    device failure

    1.35 0.20

    monitores de signos vitales

    Gracias!Preguntas?

  • 7/24/2019 Sismicidad 1

    130/130

    Preguntas?