MSC. ING. Ricardo Oviedo Sarmiento INGENIERO ESTRUCTURAL

 

 

 

 

"Analisis Inelástico Tridimensional de un Edificio de Concreto Armado de 106 m de altura"   (ver ejemplo)

Esp. Ing. Ricardo Oviedo Sarmiento

Especialización Ing. Sismorresistente - UNI

Maestría Ing. Estructural – UNI

 

 

ESTRUCTURA A EVALUAR

 

Para el presente trabajo de investigación se escogió un edificio de concreto armado ya construido (Figura 4.1). La finalidad es realizar un análisis dinámico inelástico tiempo historia de una estructura real, modelándola de tal manera que brinde una visión mas clara del comportamiento real de una estructura, en comparación a lo que se obtendría al realizar un análisis de una estructura ideal; además, las características y las geometría de los elementos estructurales son típicas en lo referente al diseño y construcción empleados en el Perú (52).

 

El edificio analizado estará sujeto a un registro sísmico de aceleración peruano. Primeramente se evaluó el registro completo y luego el registro en forma parcial. También se normalizo el registro sísmico a un valor máximo de aceleración de 400 y de 600 gals. Se utilizó la aceleración de 400 gals debido a que es la aceleración máxima del terreno para la costa peruana con una probabilidad de 10% a ser excedida en 50 años. Y se utilizó la aceleración de 600 gals, debido a que es la aceleración anterior afectada por un factor de 1.5, el cual es el más alto factor que se puede aplicar a las edificaciones según su categoría. (56)

 

Ubicación de la estructura

 

                El edificio analizado se encuentra ubicado en la cuadra 13 de la avenida Arenales, distrito de Jesús Maria, en el departamento de Lima - Perú.

 

 

 

 

 

Características de la estructura

 

                La estructura de concreto armado tiene 31 niveles y esta compuesta de pórticos y muros de corte. Comprende 03 niveles de sótano, 03 niveles para locales comerciales y 23 pisos típicos, estos últimos similares. La altura del modelo considerando sótanos es de 109.66 m.

 

                El proyecto estructural original se desarrolló en 1969, de acuerdo a las Normas de Diseño Sismorresistente vigentes a la fecha (80). En 1980 se reforzó la estructura adecuándola a la Norma de Diseño Sismorresistente vigente de 1977.     

 

GEOMETRIA DE ESTRUCTURA

 

La planta de los niveles de sótano de toda la estructura de concreto armado se muestra en la figura 4.2 y las plantas típicas de los niveles superiores se aprecian en la figura 4.3, así como las direcciones consideradas para el análisis sísmico.

 

Las alturas de entrepiso, pesos y masas utilizados en el modelo se muestran en la tabla 4.1. Las dimensiones de los elementos se muestran en la tabla 4.2.

 

Detalles del reforzamiento

 

Las dimensiones de las vigas y las áreas de acero utilizadas en los elementos de la estructura se muestran en la tabla 4.3 (80). Estas áreas de acero corresponden al refuerzo longitudinal por flexión y son suficientes para definir las propiedades plásticas de la sección (75).

 

Se sobreentiende que para el diseño final es necesario definir el refuerzo por corte de manera que se garantice un comportamiento adecuado de la estructura. Los momentos de fluencia en los extremos de las vigas se presentan en la misma tabla.

 

                Las áreas de acero utilizados en las columnas, necesarios para la determinación de las rotulas plásticas en los extremos de los elementos, se presentan en la tabla

 

Características de los materiales

 

Las características del concreto y del acero especificadas para el diseño son:

 

f´c = 350 kg/cm2                                                  (elementos verticales en sótanos)

f´c = 280 kg/cm2                                                  (elementos verticales en locales)

f´c = 210 kg/cm2                                                  (elementos verticales en pisos típicos

  y todos los elementos horizontales)

Ec = 15000 √ f´c

Gc = 83604.23, 96537.69 y 107932.31 kg/cm2   

μ = 0.30

fy = 4200 kg/cm2   

Es = 2000000 kg/cm2   

 

Se consideraron zonas rígidas en vigas, equivalente al 100% de la distancia del eje a la cara de la columna para cada extremo de la viga (73). También se considera como inercia de las vigas el 80% de la inercia de la sección bruta para tomar en cuenta el agrietamiento (44).

 

 

 

REGISTROS SISMICOS CONSIDERADOS

 

En el análisis inelástico la onda sísmica es un parámetro importante. Se realizo el análisis dinámico inelástico del edificio considerando el siguiente registro sísmico:

 

-          Sismo Lima-Perú, 17 de Octubre de 1966, Componente N08E, aceleración máxima de 269.3 gals.

 

El grafico de este registro sísmico se muestra en la figura 4.4, habiéndose escogido la componente que presenta la máxima aceleración en la base de los eventos sísmicos registrados en Lima-Perú.

 

Debido a la gran cantidad de pasos de un registro sísmico completo, lo cual genera mucho tiempo y espacio de cómputo, se ha considerado un registro con una duración de 15 segundos, el cual se muestra en la figura 4.5. El tramo fue escogido de tal manera que la aceleración máxima del sismo esté contenida en el registro parcial y que la respuesta elástica de los registros completo y parcial sea similar. Para lo cual se obtuvieron los espectros de respuesta de velocidad de ambos registros, mostrados en las figuras 4.6 y 4.7. Así mismo se obtuvieron los espectros de respuesta de aceleración, mostrados en las figuras 4.8 y 4.9. Observándose una respuesta muy aproximada en el tiempo.