LECCIONES EN LAS ESTRUCTURAS DE ACERO EN LOS TEMBLORES DE CHRISTCHURCH

ALUMNO: MIGUEL ÁNGEL MARTÍNEZ HERNÁNDEZ.[pic 1]

MATERIA: DISEÑO DE CONEXIONES DE ACERO

PROFESOR: M. EN ING. HÉCTOR SOTO RODRÍGUEZ

LECCIONES EN LAS ESTRUCTURAS DE ACERO EN LOS TEMBLORES DE CHRISTCHURCH

Gregory MacRae*, G. Charles Clifton**, Michel Bruneau***, Amit Kanvinde**** y Sean Gardiner*****

* Dpto. de Ingeniería Civil y Recursos Naturales, Univ. de Canterbury, Christchurch, Nueva Zelanda

gregory.macrae@canterbury.ac.nz

** Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de Auckland, Nueva Zelanda

c.clifton@auckland.ac.nz

***Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Buffalo, Nueva York, EE. UU. bruneau@buffalo.edu

****Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de California. Davis, Estados Unidos

kanvinde@ucdavis.edu

*****Calibre Consulting, Christchurch, Nueva Zelanda

sean.gardiner@calibre.co.nz

Abstracto. Lecciones aprendidas de la secuencia del terremoto de Christchurch de 2010/2011 sobre el comportamiento se describen las estructuras de acero. En primer lugar, se resume el rendimiento observado de las estructuras de acero. Está mostró que muchas estructuras de acero tenían muy poco daño. Sin embargo, algunas estructuras sufrieron daños como resultado de grandes asentamientos de fundaciones. Se observaron cedencia, pandeo y fracturas en puentes de acero y edificios. A continuación se describen las razones del daño observado a la luz de estudios recientes. Se muestra que debido al menor daño a las estructuras de acero y mayor incertidumbre sobre la reparación de refuerzo estructuras de hormigón, que las estructuras de acero se han vuelto populares en la reconstrucción de Christchurch. Un número de estos utilizan sistemas de bajo daño.

INTRODUCCIÓN

Christchurch, una ciudad de aproximadamente 400.000 habitantes y la segunda ciudad más grande de Nueva Zelanda, es considerada como una zona de sismicidad moderada. Antes de la serie de terremotos de 2010/2011, tenía una coeficiente de zona sísmica de 0,22, que representa la aceleración máxima esperada del suelo en un retorno de 500 años período de un modelo sísmico de riesgo uniforme de Nueva Zelanda, en comparación con 0,40 para la ciudad capital, Wellington.

En 2010/2011 fue azotada por una serie de 6 terremotos dañinos, incluido uno que generó las aceleraciones máximas en tierra más fuertes registradas en todo el mundo. El primer evento de sacudida en la secuencia fue una ruptura de superficie de magnitud 7.1 con epicentro aproximadamente a 40 km al oeste de Christchurch ocurriendo el 4 de septiembre de 2010. Generó PGA de entre 0,12g y 0,18g en el Christchurch CBD y provocó predominantemente daños no estructurales, daños a estructuras de ladrillo no reforzado, y nadie resultó muerto.

El tercer evento importante y más intenso que afectó a Christchurch fue el 22 de febrero de 2011. Si bien fue un evento más pequeño de magnitud 6.3, estaba a 5 km de Christchurch, 5 km de profundidad y la energía de este empuje ciego evento de falla se dirigió hacia la ciudad de Christchurch. Causó aceleraciones máximas en el suelo significativamente mayores que las del evento M7.1, en el CBD, como se muestra en la Figura 1. Pico de terreno medido. Las aceleraciones dentro del centro de Christchurch fueron tan altas como 0,6 g, y se registraron valores significativamente mayores. Obtenido cerca del epicentro (MacRae, 2013) [1]). Además de estos dos eventos, la ciudad ha sido sacudida por muchas otras réplicas, como se muestra en la Figura 2. Espectros de respuesta de los terremotos de septiembre y los terremotos de febrero en un sitio en el centro de Christchurch se muestran en la Figura 3.

Las estructuras dúctiles de importancia normal en Nueva Zelanda están actualmente diseñadas explícitamente para 0,70 veces los 500 años terremoto. Esto corresponde aproximadamente al terremoto de 150 años y tales niveles de diseño han se ha utilizado desde aproximadamente 1982. Las estructuras de acero más importantes en Christchurch se construyeron después de esta fecha. El nivel de sacudidas experimentado fue más de 2 veces el evento de 500 años, o 2,8 veces el nivel de sacudidas para las que fueron diseñados explícitamente (0,7 veces el evento de 500 años).[pic 2]

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Las estructuras de acero de varios pisos que experimentaron esta serie de terremotos incluyeron resistencia de momento pórticos (MRF), pórticos arriostrados excéntricamente (EBF) y pórticos arriostrados concéntricamente (CBF) que varían en altura de 2 a 22 plantas. Muchos pudieron reutilizarse poco después del temblor, pero algunos notables las estructuras sufrieron daños como resultado del asentamiento de los cimientos, detalles deficientes u otras razones. En adicción, había unas 50 casas modernas con armazón de acero ligero de 1 a 3 pisos fue sacudido fuertemente en diferentes regiones, la mayoría de las cuales no sufrieron o pocos daños.

Después de estos terremotos, se iniciaron estudios detallados tanto en Nueva Zelanda como en los EE. UU. (i) para comprender las razones del daño, (ii) cuantificar el alcance del daño y (iii) desarrollar métodos de reparación.

La falta de daños evidentes en muchos edificios probablemente se deba tanto a la alta relación resistencia/rigidez de acero, efectos suelo-estructura y estructuras que poseen rigidez y resistencia adicionales a las consideradas explícitamente en el diseño. La rigidez/resistencia adicional se debe principalmente a los efectos de losa de hormigón y la presencia de elementos verticales no estructurales, como paredes interiores y revestimientos. Pueden contribuir hasta el 50% de la fuerza de diseño total [5].

La fluencia del acero ocurrió en al menos dos de los eventos y posiblemente en hasta seis de ellos. En algunos se descubrieron daños significativos por fracturas en algunos edificios siete meses después del mes de febrero del 2011 el evento sísmico.

Estudios recientes en las Universidades de Auckland, Universidad de Canterbury, Holmes Soluciones, Universidad de Buffalo y Universidad de California Davis, han demostrado que tanto los pobres detalles y materiales (p. ej., valores bajos de Charpy) contribuyeron a las fracturas.

Las partes interesadas en la construcción preguntan si los elementos de construcción dañados deben (a) dejarse como están, (b) reparado de alguna manera, o (c) reemplazado. Para ayudar en esta decisión, se está evaluando la "vida restante del terremoto".

Se han evaluado y aplicado técnicas no destructivas, basadas principalmente en cambios en la dureza del material y se han comparado con los resultados de las pruebas destructivas. Si bien puede haber una dispersión significativa en los resultados obtenidos, la técnica es prometedora. En algunos casos, los elementos de enlace EBF de acero muestran líneas de fluencia, pero no significativas en el pandeo, se encontró que han utilizado más del 50% de su capacidad de deformación última como resultado de ambos el proceso de construcción y los temblores. Se ha desarrollado un procedimiento detallado para la evaluación de los enlaces de corte cedidos en EBF y aplicados a la evaluación posterior al terremoto de un EBF de 12 pisos edificio enmarcado.

Este documento proporciona una descripción detallada de los temas anteriores de la investigación internacional/diseño/ equipo de construcción evaluando estas estructuras de acero. Además, se describen las reparaciones implementadas.

2 DAÑO OBSERVADO

Se han escrito varios informes sobre daños en estructuras de acero (por ejemplo, Bruneau et al. [6],(2010), Clifton et al. (2011) [7], Clifton et al. (2012) [8], Clifton et al. (2013) [9], Clifton (2013) [10], Gardiner et al. (2012) [11], Gardiner et al. (2013) [12]). La información se resume brevemente a continuación:

(a) El componente de corte de las demandas de deriva estimadas utilizando marcas de desgaste en las escaleras fue generalmente significativamente menor de lo esperado. Por ejemplo, en la torre HSBC, la deriva de cortante máxima fue aproximadamente el 43% de lo estimado a partir de un modelo que considera el promedio del terreno registrado movimientos en el área. Es probable que esto se deba a los efectos de los cimientos y al aumento de la rigidez. Debido a la presencia de losas y elementos no estructurales no contemplados en su totalidad en el diseño. Es probable que las losas y los elementos no estructurales hayan contribuido significativamente a la resistencia.

(b) Edificios que no están sujetos a deformaciones significativas en los cimientos, generalmente centradas dentro de las tolerancias iniciales de construcción del 0,2%.

(c) Los edificios altos de acero sujetos a réplicas no tuvieron un aumento de los desplazamientos residuales. Para ejemplo, desplazamientos residuales del techo de la Torre Pacifico de 60 mm después del movimiento inicial de septiembre reducido a 30 mm después de la réplica de febrero.

(d) Los edificios de acero fueron los primeros edificios de varios pisos en ser rehabilitados después del temblor de Canterbury. Por ejemplo, la Torre HSBC de 12 pisos de 2009 se centró en sí misma hasta un límite residual máximo deriva del 0,14% tras el terremoto del 22 de febrero de 2011 y volvió a estar en servicio en julio, 2011. Tenía demandas máximas de tensión de corte de plástico de enlace de alrededor del 5%. Este fue el primer edificio de varios pisos edificio para ser reutilizado en el distrito central de edificios.

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