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"Analisis Inelástico Tridimensional de un
Edificio de Concreto Armado de 106 m de altura"
Esp.
Ing. Ricardo Oviedo Sarmiento
Especialización
Ing. Sismorresistente - UNI
Maestría Ing. Estructural –
UNI
4.1 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)
4.1.1 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.
4.1.2 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.
4.1.3 Geometría de la 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.
4.1.4 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 4.4
4.1.5 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).
4.2 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.
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