Sismica

1. Métodos y Herramientas Modernas en
Ingeniería Estructural y Sísmica
Dr. Juan Aleman
Consultor Senior, Arup Norteamérica
https://t.me/maestriaingenieria

2. 2
• Introducción, Motivación
• Que es la ingeniería estructural y sísmica?
• Métodos de Diseño
- Diseño Basado en Código
- Primera Generación de Diseño Basado en Desempeño (DBD)
- Segunda Generación de DBD
- Diseño Resiliente y de Multiamenazas
• Herramientas de Diseño
- Análisis Estructural y Big Data
- Preproceso
- Análisis y Almacenamiento
- Postproceso
- Diseño de Componentes
- BIM

3. Arnhem Central Station Arnhem,
Netherlands
12,800
Personas en 89 oficinas
14,000
Projectos en 146 países
Arup en Números*
1
Fiscal year 2015/16
©
Hufton+Crow
*

4. Arup Global
89 Oficinas y casi 13,000 trabajadores

5. Casa de la Ópera de Sydney, Australia

6. Estadio Olímpico de Beijing, China

7. Aeropuerto International Abu Dhabi, UAE. 30 millones de pasajeros. Abrirá a final de 2019

8. 8
• https://www.youtube.com/watch?v=4Y-62Ti5_6s
• https://www.youtube.com/watch?v=MGcznL1ac74
Que es la Ingeniería Estructural y Sísmica?
Managua, después del terremoto de 1972

9. 9
Que es la Ingeniería Estructural y Sísmica?
•Promedio anual de fatalidades= 60,000
•Perdidas económicas= $ 120 billones
60%
40%
Fatalidades debido a desastres naturales en la
ultima decada
Terremotos
Otros
Ref. The International Disaster
Database,2012

10. 10
• “Una integración de conocimientos en múltiples disciplinas de
las ciencias básicas que tienen la ultima meta de reducir el riesgo
sísmico a niveles socioeconómicos aceptables”-V. Bertero
• El ingeniero estructural deberá adquirir conocimientos básicos
de:
- Geociencias (sismología, geotecnia)
- Probabilidad y estadísticas
- Matemáticas aplicadas
- Física Clásica (estática, dinámica)
- Diseño sísmico de materiales de construcción
- Desarrollo de Software
- Administración de Proyectos
- Finanzas y Mercadeo
Que es la Ingeniería Estructural y Sísmica?

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Diseño sísmico basado en códigos
Diseño Arquitectónico
Diseño Preliminar
Cargas Gravedad y
Sismo
Diseño Final
Sa*L< f*C
D < d

12. Diseño sísmico basado en códigos
Terremoto de San Fernando 1971
Olive View Medical Center, CA

13. Diseño sísmico basado en códigos
Terremoto de Northridge en 1994
Rebuilt Olive View Medical Center, CA

14. Diseño sísmico basado en códigos
Terremoto de Northridge en 1994
Grandes perdidas económicas y de función

15. Diseño sísmico basado en códigos
Limitaciones
• Definición poco clara del desempeño y el peligro sísmico
• No existe una evaluación del probable desempeño de las
estructuras
• La percepción publica de una estructura diseñada según el
código podría estar equivocada
• El diseño basado en fuerzas no es apropiado para evaluar y
rehabilitar estructuras existentes

16. Diseño sísmico basado en códigos
Rio Nilo 32 México con Belzberg Architects

17. Diseño sísmico basado en códigos
First and Broadway Park in Los Angeles con OMA and MLA

18. Diseño sísmico basado en códigos
Nuevo Estadio de los Raiders en Las Vegas con Manica Arch.

19. Diseño sísmico basado en códigos
Nuevo Estadio de los Raiders en Las Vegas

20. Diseño Sísmico Basado en Desempeño
Seleccionar Objetivos de Desempeño
Diseño Preliminar
Cargas Gravedad y Sismo
Diseño Final
Evaluar el Potencial
Desempeño
El Diseño satisface
los objetivos de
Desempeño??
Revisar Diseño

21. Primera generación de diseño sísmico basado en
desempeño (DSBD)
•ASCE 41-17
•Rehabilitación sísmica de edificios existentes
•Basado en FEMA 273/274 y FEMA 356
•Estado de arte de mediados de los ’90
•Análisis estático y dinámico no lineal
•Objetivos de desempeño

22. Primera generación de DSBD
Desplazamiento (o Intensidad del sismo)
Cortante
Basal
https://t.me/maestriaingenieria

23. Torre Reforma con Benjamin Romano

24. Torre Reforma

25. Pedregal 24 con Teodoro Gonzalez

26. Pedregal 24
Mega Brace
Initial Architectural Concept Final Structural Concept

27. Pedregal 24
Mega Brace
25mm Drift Under Gravity
75mm Drift Under Gravity

28. Primera generación de DSBD
Loma Linda Medical Campus, California con NBBJ

29. Primera generación de DSBD
Loma Linda Medical Campus, California

30. Primera generación de DSBD
Loma Linda Medical Campus, California

31. Primera generación de DSBD
Nuevo Aeropuerto Internacional de Mexico con Norman Foster y Fernand
Romero

32. Edificio de Terminal

33. Segunda generación de DSBD
• Proyecto FEMA P-58
•Fase 1: 2001- 2012
•Fase 2: 2013-Presente
• Base probabilística
• Considera las probables consecuencias de la respuesta
sísmica de los edificios, incluyendo:
• Fatalidades: Muertes y heridos graves
• Perdidas económicas directas: costo de rehabilitación y
reemplazo
• Perdidas económicas indirectas: Tiempo fuera de servicio

34. Segunda generación de DSBD
Como predecir el desempeño de un edificio?
Tratar incertidumbre en cada paso
• Registros sísmicos
• Respuesta estructural
• Daño
• Consecuencias

35. Segunda generación de DSBD
Daño
Registro sísmico Respuesta
Estructural
d

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36
Que es Resiliencia?
Definición
Source: NY Times
1. Capacidad de adaptación de un ser vivo frente a un agente
perturbador o un estado o situación adversos.
2. Capacidad de un material, mecanismo o sistema para
recuperar su estado inicial cuando ha cesado la perturbación
a la que había estado sometido.

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37
Metodología de Diseño Basado en Resiliencia

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Sistema REDi™
Una metodología para
implementar “diseño basado en
resiliencia” y alcanzar objetivos
de desempeño no cubiertos por
los códigos de construcción.

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Objetivos de Resiliencia REDi

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Resiliencia Infraestructural
• Definir Peligros Múltiples
• Diseño Estructural Complementario
• Diseño Arquitectónico Complementario
• Sistemas de Protección Avanzados
• Asegurar Calidad Total

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Resiliencia Organizacional
• Mitigar Factores de Atraso
• Continuidad de Operación
• Diseminar Plan de Resiliencia

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Resiliencia Geográfica y Ambiental
• Evaluar Ubicación ante Peligros Múltiples
• Evaluar Ubicación en la Comunidad

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Evaluación de Resiliencia
FEMA P58

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Desempeño Esperado para un Edificio en SF
diseñado según Código
$47M para reparar el edificio
(~26% del valor del edificio)
2.5 años para recuperar
funcionalidad completa después
de un fuerte terremoto

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Desempeño Esperado para un Edificio en SF
diseñado según REDi
$5.8M para reparar daño cosmético
(~3.5% del valor del edificio)
Funcionalidad alcanzada dentro de
1 mes
Cómo?
• Sistema estructural
novedoso
• Conexiones entre
particiones livianas
mejoradas
• Sistema de fachada mas
tolerante a
desplazamientos
• Rieles de elevadores mas
fuertes
• Plan de contingencia

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Herramientas de Diseño
• Análisis Estructural y Big Data
• Preproceso
• Análisis y Almacenamiento
• Postproceso
• Diseño de Componentes
• BIM
Priority areas:
Design automation Digital services
Data harnessing Software products

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Analisis Estructural y Big Data
• Preproceso-Generacion del modelo
Modelo Geometrico

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Analisis Estructural y Big Data
• Análisis del Modelo
Analytical Model

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50
Analisis Estructural y Big Data
• Almacenamiento
Data Store + Post Processing
~ 64TB of
provisioned storage

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Análisis Estructural y Big Data
• Postproceso
Visualizations

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Análisis Estructural y Big Data
• Diseño de Componentes

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Análisis Estructural y Big Data
• BIM

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Hacia donde vamos…

55. Gracias!
juan.aleman@arup.com