III.4. MODELACIÓN DE ELEMENTOS REFORZADOS
III.4.2. Aplicación del Refuerzo Adecuado
Después de observar y definir las ventajas y desventajas que presentan cada una de los posibles refuerzos que se le aplicaría a la estructura analicemos, lo que se necesita es incrementar la rigidez de la estructura para que esta presente una mayor curva de capacidad, con esta necesidad el encamisado con fibras de carbono quedaría descartado, el encamisado de concreto es una alternativa que si incrementa la rigidez pero si se observa la estructura la continuidad de columnas centrales no se produce, ya que solo dos de estas continúan hasta la parte superior, otro punto es que no se desea quitar espacio, a la estructura y para que llegue a la capacidad esperada se tendría que incrementar las dimensiones de tales columnas centrales, no se consideran las columnas laterales ya que estas están al límite de propiedad y existen edificaciones laterales, se realizara una modelación de los encamisados de concreto los cuales presentan espesores limites como 10cm a 15cm en cada lado de la columna. Los muros de corte al parecer son los más adecuados para reforzar dicha estructura ya que estos solo reemplazaran a la albañilería existentes.
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Figura 95 Modelo 3D de Elementos Estructurales Estructura no ReforzadaTITULO: “NIVEL DE DESEMPEÑO DE UNA ESTRUCTURA APORTICADA DE CINCO NIVELES APLICADO A LA EVALUACIÓN Y REFORZAMIENTO”
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Figura 97 Superposición de curvas de Capacidad de la estructura.Como se vio en la modelación anterior los encamisados de concreto no incrementa considerablemente la curva de capacidad de la estructura por lo cual se modelará la estructura con muros de corte, los cuales deberían ayudar a la estructura a soportar mejor las fuerzas
Desplazamiento Cortante Basal Desplazamiento Cortante Basal
(cm) (tn) (cm) (tn) 0 0.000 0.000 0 0.000 0.000 1 0.510 11.211 1 0.484 14.428 2 1.010 22.420 2 0.984 28.827 3 1.510 32.967 3 1.984 52.341 4 2.010 42.271 4 2.984 64.477 5 2.510 49.344 5 3.984 68.795 6 3.010 53.602 6 4.984 70.924 7 3.510 55.497 7 5.984 72.538 8 3.635 55.877 8 6.984 73.962 9 4.135 57.090 9 7.984 75.224 10 5.135 58.697 10 8.984 76.359 11 6.885 60.695 11 10.984 77.925 12 9.010 62.707 12 11.984 78.598 13 11.135 64.278 13 13.734 79.715 14 13.448 65.511 14 14.734 80.292 15 15.198 66.335 15 15.734 80.884
CURVA DE CAPACIDAD EN LA DIRECCION X-X ENCAMISADO DE CONCRETO
SIN REFORZAR REFORZADA
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sísmicas, impuestas por los sismos de Diseño y Máximo ya son estos los que causaban que la estructura falle.
Para ubicar los muros estructurales se verifico los modos de vibrar de la estructura, la teoría sismoresistente dice que, los dos primeros modos de vibrar sean traslacionales, lo cual no se ve en la estructura debido a la discontinuidad de la estructura, y variación de las secciones de las columnas centrales.
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Figura 99 Segundo Modo de Vibrar de la Estructura no ReforzadaComo se puede observar el análisis modal, el Primer modo de vibrar es rotacional, y el segundo es traslacional en la dirección X-X, lo cual nos indica donde ubicar los muros para que puedan rigidizar dichas zonas, y eviten la rotación en el primer modo de vibrar. Se realizaron varias iteraciones para poder encontrar la ubicación correcta de los muros para reducir las rotaciones en el primer modo de vibración. La solución más adecuada es mostrada a continuación.
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Figura 100 Planteamiento de Muros de Corte en idealización de la estructura ReforzadaFigura 101 Modelo de Cálculo Estructura Reforzada
Con este refuerzo se redujo la rotación del primer modo de vibración, se seguirían incluyendo más muros, pero con los que se puso bastan para que la estructura soporte sismos de diferentes niveles (Sismo de Servicio, Sismo de Diseño y Sismo Máximo), lo cual se puede observar en la curva de capacidad.
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Figura 102 Curva de Capacidad en la Dir. X-X Estructura ReforzadaFigura 103 Curva de Capacidad en la Dir. Y-Y Estructura Reforzada
Se puede observar que la curva de capacidad se incrementó notablemente, el segundo paso es calcular el punto de desempeño, con los diferentes niveles sísmicos planteados por el ATC – 40 (Sismo de Servicio, Sismo de Diseño y Sismo Máximo)
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Figura 104 Punto de Desempeño Sismo de Servicio Dir. X-X Estructura ReforzadaTITULO: “NIVEL DE DESEMPEÑO DE UNA ESTRUCTURA APORTICADA DE CINCO NIVELES APLICADO A LA EVALUACIÓN Y REFORZAMIENTO”
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Figura 106 Punto de Desempeño Sismo Máximo Dir. X-X Estructura ReforzadaTITULO: “NIVEL DE DESEMPEÑO DE UNA ESTRUCTURA APORTICADA DE CINCO NIVELES APLICADO A LA EVALUACIÓN Y REFORZAMIENTO”
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Figura 108 Punto de Desempeño Sismo de Diseño Dir. Y-Y Estructura ReforzadaFigura 109 Punto de Desempeño Sismo Máximo Dir. Y-Y Estructura Reforzada
Como se puede observar en las figuras anteriores ya existe un punto de desempeño para el sismo de Diseño y el sismo Máximo, en ambos sentidos debido a que se incrementó la rigidez,
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se disminuyó la capacidad para deformarse, pero se incrementó la fuerza necesaria para producir dicho desplazamiento. Esto se pude ver mejor en los periodos de vibración de la estructura, antes de intervenir la edificación, tenía un periodo de vibración de T = 0.5848 seg., después de la intervención este periodo de vibración se redujo a T = 0.4458 seg., como se puede observar se redujo en un 24%, lo que indica que la estructura aumento su rigidez.
En este punto la comparación económica pierde relevancia, ya que tanto el encamisado de concreto y el encamisado con fibras de carbono, no cumplen con los aspectos técnicos, ya que no llegan a tener la rigidez suficiente como para llegar a un punto de desempeño para los sismos de demanda. Solo se realizara el costo de los muros de corte.
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CAPITULO IV
ANÁLISIS DE RESULTADOS
En este capítulo se realizarán comparaciones de las curvas de capacidad, formación de rótulas plásticas, comparación del método del ATC – 40 con el del FEMA 356 y finalmente se concluirá con el diseño de los muros de corte.