Implementación del diseño directo en desplazamientos en estructuras con irregularidad en planta

/- cz

1DIJ

6-TITULO

"IMPLEMENTACIÔN DEL DISENO DIRECTO BASADO

EN DESPLAZAMIENTOS EN ESTRUCTURAS CON

IRREGULARIDAD EN PLANTA"

AUTOR:

Veronica Maribel Caraguay Martinez

TESIS DE GRADO PREVIA A LA OBTENCIÔN DEL

TITULO DE INGENIERO CIVIL

Loja, Ecuador 13 de mayo del 2008

APROBADAOR:

fi,

_/

ing.V

o uárezCh.

DI ECTOR

iicczc

Ing. EddieTda.

VOCAL

/ /

Ing. Marion Valarezo A.

UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA

La ?JniversitfaclCató(ica de Loja

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

"IMPLEMENTACIÔN DEL DISENO DIRECTO

BASADO EN DESPLAZAMIENTOS EN

ESTRUCTURAS CON IRREGULARIDAD EN

PLANTA"

Tesis de Grado Previa a la obtenciOn del TItulo de INGENIERO CIVIL

AUTOR: Veronica Maribel Caraguay Martinez

DIRECTOR: Ing. Vinicio Suárez Chacón

I ngen lero

Vinicio Suárez Chacón

DOCENTE INVESTIGADOR DE LA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

CERTIFICA

Que Ia presente investigacion previa a la obtención del tItulo de Ingeniero Civil

titulada "IMPLEMENTACION DEL DISEO DIRECTO BASADO EN DESPLAZAMIENTOS EN ESTRUCTURAS CON IRREGULARIDAD EN PLANTA", presentada por la egresada

VerOnica Maribel Caraguay Martinez, ha sido revisada detalladamente; la

misma que posee la suficiente profundidad técnica e investigativa y cumple

con la reglamentaciOn requerida por la Escuela de Ingenieria Civil; por lo que,

autorizo su presentación a la Dirección de la Escuela para fines legales

pertinentes.

CESION DE DERECHOS

Yo, Veronica Maribel Caraguay Martinez, declaro conocer y aceptar la

disposiciôn del Art. 67 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica

Particular de Loja, que en su parte pertinente textualmente dice "Forman parte del patrimonio de ía Universidad ía propiedad intelectual de investigaciones; trabajos cientiflcos o técnicos y tesis de grado que se realicen a través, o con el apoyo financiero, acadOmico o institucional operativo de la Universidad"

Veronica Maribel Caraguay Martinez

AUTORA

AUTORIA

La informaciôn, criterios, interpretaciones técnicas, resultados, conclusiones y

recomendaciones; que se exponen en la presente investigacion, son de

exclusiva responsabilidad de su autor.

Veronica Maribel Caraguay Martinez AUTORA

AGRADECIMIENTOS

Mi profundo agradecimiento a la Universidad Técnica Particular de Loja por

darme la oportunidad de formarme y obtener ml titulo profesional.

Además, mi agradecimiento sincero a los docentes de la Escuela de Ingenieria

Civil, por su paciencia y perseverancia al orientarme y guiarme a través de una

formación integral de la que puedo sentirme orgullosa.

Mi agradecimiento al Ing. Vinicio Suárez Chacôn, Director de Tesis, por la gran

ayuda brindada para la consecución de este objetivo, asi como tamblén al Ing.

José Hurtado, por el apoyo brindado durante el desarrollo del presente trabajo

investigativo.

Tamblén hago propicia esta oportunidad, para agradecer a otras personas muy

importantes, como lo son mis padres, por enseñarme a luchar por conseguir

mis sueños. A ml familia y amigos, por servir de inspiracion para conseguir esta

meta, ya que sin su apoyo no hubiera podido Ilegar lejos en esta carrera de la

vida.

Finalmente agradezco a Dios, por haberme dado la vida, y la oportunidad de

disfrutar de su creaciOn.

1

CONTENIDO

1. DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO

1.1 lntroducción 1.2 Problemática: 1.3 Objetivos 1.4 Organización

2. IMPLEMENTACION DEL DISEIO DIRECTO BASADO EN

DESPLAZAMIENTOS EN EDIFICACIONES CON IRREGULARIDAD EN PLANTA

2.1 Resumen 2.2 IntroducciOn 2.3 Objetivos

2.4 RevisiOn de Literatura 2.4.1 Análisis Elástico

2.4.2 Análisis Inelástico de Historia en el Tiempo (ITHA) 2.4.3 Demanda Sismica

2.4.4 Irregularidades en planta 2.4.5 Redistribución de momentos 2.4.6 Fundamentos del DDBD

2.4.7 TransformaciOn del sistema de Multiples grados de libertad (MDOF), a un sistema de un grado de libertad (SDOF)

2.4.8 Acciones de diseno para Estructura MDOF, a partir de cortante de una estructura SDOF

2.5. ImpiementaciOn práctica del DDBD en estructuras en tres dimensiones 2.6 Aplicaciôn práctica del DDBD

2.6.1 Parámetros Generales del Diseno

2.6.2 Representaciôn de una estructura MDOF como estructura SDOF

2.6.3 Acciones de Diseño para estructuras MDOF a partir del Cortante de un sistema de SDOF

2.6.4 Redistribuciôn

2.6.5 Verificacián del Diseno 2.6.6. Análisis de Resultados 2.7. Conclusiones y Recomendaciones

2.7.1 Conclusiones. 2.7.2 Recomendaciones.

3. APLICACION PRACTICA DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULARIDAD EN PLANTA.

3.1 Parámetros Generales del Diseño

3.2 Representaciôn de una estructura MDOF como estructura SDOF

3.3 Acciones de Diseño para estructuras MDOF a partir del Cortante de un sistema de SDOF

3.4 Distribuciôn de fuerzas sismicas a los elementos. 3.5 Verificaciôn del Diseño

3.6. Análisis de Resultados

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 Conclusiones. 4.2 Recomendaciones.

CAPITULO

_I

CA PITULO I

- DESCRIPCION GENERAL DEL PRO YECTO

1. DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO

El Diseño Directo Basado en Desplazamiento, (DDBD) es una herramienta de ingenieria sismica basada en desempeno, que ha sido satisfactoriamente probada para el diseño de pórticos en dos dimensiones.

En este articulo, el DDBD se implementa para modelos de estructuras en tres dimensiones considerando las irregularidades en planta señaladas por el COdigo Ecuatoriano de la ConstrucciOn, que reüne los tipos de irregularidades que se presentan con mayor frecuencia en las estructuras.

De la misma manera, la efectividad del proceso, fue evaluada a través de la comparación de la demanda de desplazamientos obtenidos por DDBD, con sus similares obtenidos mediante un análisis inelástico de historia en el tiempo.

Se concluye que el DDBD, es un método efectivo y racional para el diseno de edificios mostrando algunas ventajas sobre los diseños convencionales basados principalmente en fuerzas.

1.1

lntroducción

Actualmente, dentro del diseno sismorresistente de estructuras, ha surgido una nueva metodologla de diseño: El Diseno basado en desplazamientos, que considera que el efecto directo de un sismo sobre una estructura está directamente relacionado con los desplazamientos.

Dentro de las metodologias de diseño basado en desplazamientos esta "el método de diseno directo basado en desplazamientos", propuesto por Priestley y Kowalsky [1]. El concepto básico y el proceso de cálculo son descritos a lo largo del presente articulo. La estimaciôn de los desplazamientos máximos, es el punto cave del método DDBD para obtener un diseño confiable de los elementos estructurales. Por 10 tanto, si los desplazamientos reales son mayores que los de diseño, los elementos sufrirán una demanda de ductilidad más alta que la esperada y en consecuencia el dano estructural será mayor.

Hasta el momento, se encuentran desarrolladas investigaciones sobre la aplicabilidad del DDBD en pOrticos pianos. El objetivo principal de este estudio es aplicarlo a estructuras que presentan irregularidad en planta, por consiguiente se realizó una adaptaciôn del método del DDBD a estructuras en tres dimensiones Para ello, se configuro porticos en tres dimensiones que representen las irregularidades más importantes consideradas en el COdigo Ecuatoriano de la ConstrucciOn. (CEC) [2].

.i CAPITULO I

DESCRIPCION GENERAL DEL PRO VECTO

1.2 Problemática:

Los objetivos básicos de diseño sismorresistente son el de evitar colapsos de estructuras durante sismos de gran intensidad que se presentan durante la vida ütil de estas estructuras y que además éstas no presentan daños de consideraciôn durante sismos moderados, es decir aquellos que son frecuentes en la mencionada vida Util. Sin embargo, el comportamiento observado de estructuras durante sismos de distintas caracteristicas en diversas partes del mundo sugiere que estos objetivos no se han alcanzado de manera satisfactoria. En particular es relevante mencionar los danos importantes en estructuras de concreto reforzado que se han observado en sismos moderados y que no corresponden al sismo de diseño del lugar donde ocurrieron estos sismos, y que sin embargo han Ilevado al colapso de estructuras o a danos en efementos estructurales o no estructurales. En este Ultimo caso, aün cuando los daños solo ocurrieron en elementos no estructurales, fueron de tal magnitud que impidieron el uso de la edificación un tiempo.

El mal desempeño sismico de estructuras sismo resistentes modernas durante eventos sIsmicos recientes, ha puesto en evidencia que la confiabilidad del diseño sIsmico no solo era menor que la que se esperaba, sino que presenta grandes inconsistencias entre estructuras que tienen un mismo sistema estructural, lo cual ha enfatizado la necesidad de replantear las metodologias actuales de diseño sismico.

Cuando las estructuras fallan ante eventos sismicos, se produce una gran pérdida material, econômica y sobre todo, la pérdida de vidas humanas.

Teniendo en cuenta este problemática, surge la necesidad de adoptar nuevos métodos de diseno, para asegurar una obra de calidad y de buen comportamiento ante la existencia de un sismo, en virtud de ello se pretende comprobar que el Diseño Directo basado en Desplazamientos es un método aplicable en estructuras que presenten irregularidad en planta.

1.3 Objetivos

• Implementar el Diseño Directo Basado en Desplazamientos en porticos en ties dimensiones considerando las irregularidades en planta.

Verificar el DDBD de pOrticos en tres dimensiones mediante un ITHA.

1.4 Organización

La organización de esta investigacion inicia con el Capitulo 1, donde se presenta la descripciOn general del proyecto, una introducciOn general, la problemética actual, objetivos de la investigaciOn y la organizaciOn esquemática del proyecto.

En el capItulo 2, se presenta el proceso de implementaciOn del Diseno Directo Basado en Desplazamientos en Estructuras con irregularidad en planta, sus fundamentos, proceso de análisis y diseño.

CAPITULO I

DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO

En el capitulo 3, se presenta un ejemplo de aplicaciOn de los diseños y

evaluaciOn de los mismos.

Finalmente se presenta en el Capitulo 4 las conclusiones de este trabajo

investigativo y recomendaciones para futuras investigaciones.

CAPITULO II

GAP!TULO II

I

1J

2. IMPLEMENTACION DEL DISEfIO DIRECTO BASADO EN

DESPLAZAMIENTOS EN EDIFICACIONES CON

IRREGULARIDAD EN PLANTA

2.1 RESUMEN

El Diseño Directo Basado en Desplazamiento, (DDBD) es una herramienta de ingenieria sismica basada en desempeno, que ha sido satisfactoriamente probada para el diseno de pOrticos en dos dimensiones.

En este articulo, el DDBD se implementa para modelos de estructuras en tres dimensiones considerando las irregularidades en planta señaladas por el Côdigo Ecuatoriano de la Construcción, que reUne los tipos de irregularidades que se presentan con mayor frecuencia en las estructuras.

De la misma manera, la efectividad del proceso, fue evaluada a través de la comparaciOn de la demanda de desplazamientos obtenidos por DDBD, con sus similares obtenidos mediante un análisis inelástico de historia en el tiempo.

Se concluye que el DDBD, es un método efectivo y racional para el diseño de edificios mostrando algunas ventajas sobre los disenos convencionales basados principalmente en fuerzas.

Keywords:

DDBD, Análisis

2.2 INTRODUCCION

Actualmente, dentro del diseno sismorresistente de estructuras, ha surgido una nueva metodologla de diseño: El Diseno basado en desplazamientos, que considera que el efecto directo de un sismo sobre una estructura está d irectamente relacionado con los desplazamientos.

Dentro de las metodologlas de diseño basado en desplazamientos esta "el método de diseño directo basado en desplazamientos", propuesto por Priestley y Kowalsky [1]. El concepto básico y el proceso de cálculo son descritos a lo largo del presente artIculo. La estimaciOn de los desplazamientos máximos, es el punto cave del método DDBD para obtener un diseno confiable de los elementos estructurales. Por lo tanto, si los desplazamientos reales son mayores que los de diseno, los elementos sufrirán una demanda de ductilidad más alta que la esperada y en consecuencia el dano estructural será mayor.

Hasta el momento, se encuentran desarrolladas investigaciones sobre la aplicabilidad del DDBD en pOrticos pianos. El objetivo principal de este estudio es aplicarlo a estructuras que presentan irregularidad en planta, por consiguiente se realizô una adaptaciôn del método del DDBD a estructuras en ties dimensiones Para ello, se configurO pórticos en ties dimensiones que representen las irreguiaridades más importantes consideradas en el Côdigo Ecuatoiiano de la ConstrucciOn, (CEC) [2].

CAPITULO II

IMPLEMENTA C/ON DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULAR/DAD EN PLANTA

Todos los pOrticos se diseñan con el DDBD y se evalüa su desempeno mediante un Análisis lnelástico de Historia en el Tiempo (ITHA). De esta manera se pudo aclarar la eficiencia del DDBD hacia las estructuras irregulares consideradas en esta investigación.

2.3 OBJETIVOS

• Implementar el Diseno Directo Basado en Desplazamientos en pOrticos en tres dimensiones considerando las irregularidades en planta.

Verificar el DDBD de porticos en tres dimensiones mediante un ITHA.

2.4 REVISION DE LITERATURA

2.4.1 Análisis Elástico

En el análisis estructural elástico general se considera la estructura como un ensamblaje de elementos interconectados, que se clasifican de acuerdo con su naturaleza y con la funciôn que desempenan (vigas, columnas, losas, muros). En la medida que la altura de la sección del elemento sea mayor, en comparaciôn con su Juz, o altura libre; la suposiciOn de que la distribuciOn de las deformaciones internas dentro del elemento es lineal deja de ser cierta. En estos casos el comportamiento real difiere del que predice un análisis estructural elástico general, y por lo tanto debe recurrirse a otros procedimientos que describan de una manera adecuada el comportamiento real.

2.4.2 Análisis Inelástico de Historia en el Tiempo (ITHA)

Este tipo de análisis es una herramienta muy aceptada en la actualidad, ya que permite aplicar a una estructura registros sIsmicos reales encontrando asi fuerzas y desplazamientos para cada instante de tiempo, duraciOn el sismo.

2.4.3 Demanda SIsmica

La demanda sIsmica está representada por un espectro de tipo elástico para una fracción de amortiguamiento (=5) respecto al critico, utilizado con fines de diseno para representar los efectos dinámicos del sismo de diseño. Este espectro es basado en las condiciones geolOgicas, sismologicas y del tipo de suelo asociadas con el sitio de emplazamiento de la estructura.

El espectro se caracteriza mediante: la aceleraciôn espectral pico PSA, la aceleración pico del suelo PGA, y el Periodo (T). Para encontrar los parámetros de diseño para DDBD, como el periodo de esquina (Tc) y desplazamiento espectral máximo (Amax) [Ec. 1] se debe determinar el espectro de desplazamiento. El Tc se considera cuando la aceleración espectral se vuelve constante, a este periodo se obtiene que el seudo desplazamiento sea igual al desplazamiento máximo. [Ec. 2]

T.'

S1, = _{2 SA(7)9} Ec. 1

4

S1, =A_lu^ Ec2

CAPITULO II

IMPLEMENTA C/ON DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULAR/DAD EN PLANTA

2.4.4 Irregularidades en planta

Una estructura se considera como irregular en planta, cuando su geometria es irregular, o cuando el centro de masa no coincide con el centro geométrico. Segün el CEC las condiciones de irregularidad son las siguientes:

A > 0.15 B y C > 0.15 L)

I

C.

- 0

(a) Retroceso excesivo en las esquinas - U --nil

(b) Ejes estructurales no paralelos

(C x D + C x E)> 0.5A x B (C x 1) + C x E) > 0.5A x B

(C) Discontinuidades en el sistema de piso

Fig 1. Irregularidades en ptanta

2.4.5 Redistribución de momentos

La reducción de momentos, permitirá en muchos casos, una importante reducción de la armadura requerida sin una reducción de Ia seguridad, y reducirá la congestion de la armadura en las regiones de momento negativo. Segün ACI [3], los elementos continuos se deben disenar para resistir más de su configuraciOn de sobrecargas. Se realiza un análisis elástico para cada una de las configuraciones y se obtiene un momento envolvente para disenar cada secciOn. De este modo, para cualquiera de las consideraciones de carga consideradas, ciertas secciones en un tramo dado alcanzarãn el momento ültimo mientras otras aCm tendrán capacidad de reserva. Reconocer la capacidad de carga adicional. Superior a la del diseno original, sugiere la posibilidad de un rediseño que permita ahorrar material. Los limites de su aplicación se pueden resumir:

- Se debe mantener el equilibrio estático en todas las uniones, antes y después de la redistribución de los momentos.

- Los requisitos se aplican a elementos continuos no pretensazos y pretensazos solicitados a flexiOn.

- El ajuste de los momentos negativos se realiza para cada configuracion de cargas considerada. Luego los elementos se dimensionan para los máximos momentos ajustados obtenidos de todas las condiciones de ca rga.

Vb me F

II

F

h.

CAPITULO II

IMPLEMENTACION DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGUL4RIDAD EN PLANTA

2.4.6 Fundamentos del DDBD

El Diseño Directo Basado en Desplazamientos (DDBD) ha sido desarrollado en los ültimos diez años con el propOsito de considerar de mejor forma el efecto de los sismos en el diseno de estructuras y contrarrestar las deficiencias de los diseños actuates basados en fuerzas.

Vb

(a) Estructura Substituta (b) Rigidez efectiva

Fig. 2. Estructura substituta

El DDBD ha sido desarrollado como una herramienta para el diseño sismico 01 desempeno de estructuras [1]. Se fundamenta en el método de linearizaciôn equivalente propuesto por Shibata y Sozen [4]. En DDBD la estructura inelástica en su máximo desplazamiento es reemplazada por un sistema eléstico de un grado de libertad (SDOF), (Fig. 2a), que es equivalente por el uso de rigidez secante at punto de respuesta maxima (Fig. 2b), y P01 el uso de amortiguamiento viscoso que equivale al amortiguamiento viscoso e histerético en la estructura real.

Este método parte del perfit de desplazamiento máximo que se desea en la estructura y produce las requeridas rigidez y resistencia para alcanzar el desempeno propuesto. DDBD es práctico, racionat y sencillo. Los pasos principales a seguir en la aplicaciOn del DDBD son:

• Dimensionamiento inicial de los elementos estructurales.

• Determinación del desplazamiento de diseño, basándose en estados limites de deformación u otros aplicables.

• DeterminaciOn del amortiguamiento viscoso efectivo, basándose en las demandas de ductilidad para et desplazamiento de diseno

• Determinación de la rigidez requerida y resistencia, usando un espectro de desplazamiento.

2.4.7 Transformación del sistema de Multiples grados de Iibertad (MDOF), a un sistema de un grado de libertad (SDOF)

El primer paso para empezar el proceso de diseño en DDBD es la representaciôn de la estructura de multiples grados de libertad (MDOF) por un sistema equivalente de un solo grado de libertad (SDOF), (Fig. 2), modelado para el primer modo inelástico de respuesta; con este efecto se han desarrollado las siguientes ecuaciones:

CAPITULO II

IMPLEMENTA C/ON DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULARIDAD EN PLANTA

(a) Desplazamierito de Diseno de piso

A,

.=

H,,

Y

Para n> 4 b

.

4(H

H,,

(b) Desplazamiento de Diseño de SDOF equivalente

,

=(ni,A,)I(m,A)

Donde ml es la masa para una altura Hi, asociada con el desptazamiento Ai.

(c) Masa equivalente

M,

=(m,A)IA,

(d) Altura efectiva

n 11

H, =(m,A,H,)/(m,A,)

(e) Ductilidad de desplazamiento de diseno

A.,

/1=

Como se sabe que la deriva de fluencia de geometria, y es independiente de su resistencia.

Ec. 9

un portico depende de su

Para porticos de concreto reforzado = 0.5s,, Ec. 10

hh

Además el desplazamiento de fluencia está dado por:

A,, = 9

.H

donde E 1, es la deformación de fluencia del acero,

Lb

(1) Amortiguamiento Viscoso Equivalente

POico de Concreto reforzado = 0.05 + 0.5651

fl

jtr)

Para encontrar el factor de reducciOn de desplazamiento debido a se utilizO [Ec. 13] [12]

R, =

1

1.2

Ec. 13

(g) Periodo efectivo de Estructura Sustituta

C U p

=Amax Ec. 14

A1 .. = A7 R, Ec. 15

T_dfl —T _- - "A Ec. 16

CAPITULO II

1J

4i

Una vez obtenida la i _{y el 4eq, se ingresa at espectro de deslazamientos con Ad}

y se obtiene _Teff:

Pcrit,d (sL:c) Te Te

Fig. 3 Espectro de Desplazamiento Reducido

(h) Rigidez Efectiva

Una vez obtenidos el periodo efectivo [Fig. 3] y la masa efectiva,

determinamos la rigidez efectiva, la cual es igual a la rigidez secante [5] para

luego a través de la Ec. 18, obtener el cortante basal de diseno.

K =42r2 _{Ec. 17}

T.

(I) Cortante Basal de Diseño

El cortante para la estructura MDOF se encuentra a partir de la estructura sustituta:

F ₌ 1784 p = KA1 Ec. 18

2.4.8 Acciones de diseño para Estructura MDOF, a partir de cortante de una estructura SDOF

(a) DistribuciOn de Cortante para los diferentes niveles de piso

Para la distribución del cortante en todos los pisos se utiliza la distribuciOn

propuesta por Pettinga [6] [Ec.20].

=()+0.9V,,. Ec. 19

donde se considera Ft=O. I VB, para el Ultimo piso y Ft = 0 para los pisos inferiores. Ft es la fuerza lateral que se aplicará en cada nivel la estructura.

CAPITULO II

IMPLEMENTA C/ON DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULAR/DAD EN PLANTA

2.5. IMPLEMENTACION DEL DDBD EN ESTRUCTURAS EN TRES

DIMENSIONES

INGRESO DE

E

Z. AIU^

5E]

-Dts;iHzarr1isii:us de dkOo

-AI:ura Efectiva Masa Ecuivaepte

Ar alisis

I

Ducjlidad de eepLz3n'.erto Ductilicac dedesplazamieqto Amcliguanien:c 'JE AriorguarTaePio VIE •Pe'kido Eec..o -Perpr E1tvo

Riq de/ -Riuide,

-Cortarte Basal Acciones pc piso Acciores por pso X

ANAIS F- IASTIGO

I

-Vklas

Retl.lri1siyo lu.4or,1I1t0s

<C>

GalcJo Momemos er Courroa

caca

Acero

VERIFICACtOFJ

ANLTH

/t

Fig. 4 Flujograma de proceso de DDBD en 3D

El proceso de implementación del Diseño Directo Basado en Desplazamientos, se puede apreciar en la [Fig. 41. Para este efecto se cuenta con los datos de entrada como geometria de la estructura, deriva de diseno inicial, cargas y

ft

CAPITULO II

IR

demanda sIsmica. A continuación se revisará los procesos más importantes que permiten la implementación del DDBD.

(a)Sentidos de análisis

Se implementó el DDBD, transformando la estructura de multiples grados de libertad, a un SDOF, haciendo que este sistema de un grado de libertad coincida con los centros de masa de cada piso, calculando los parámetros de masa y altura equivalente.

A partir del cálculo de la ductilidad de desplazamiento de diseño, se efectUan los cálculos independientes para cada sentido; calculándose para el sentido X y el sentido Y, parámetros como ductilidad, rigidez, cortante basal, fuerzas sismicas, momentos en la base.

(a) (b) (c) Fig. 5. AplicaciOn del DDBD en estructuras 3D

(c)Uso de demanda sIsmica

La distribución de fuerzas sismicas a los elementos de la estructura, se la realiza mediante un análisis elástico lineal, usando OPENSEES [7]. En primera instancia, se aplicará las combinaciones de carga igual a 1.2CD+1.OSX+0.30SY y 1.2 CD+0.30 SX + ISY. Esta combinaciOn de fuerzas sismicas mas carga muerta, nos permitió encontrar los máximos momentos en vigas, los mismos Clue posteriormente fueron redistribuidos, y en función de ellos y siguiendo el proceso normal de DDBD se determinaron los momentos en columnas y su respectivo diseno. El cãlculo de los momentos de diseno en columna, se Ic revisa posteriormente en la sección 2.5(f).

Posteriormente, se realiza el análisis elâstico debido ünicamente a fuerzas sismicas 1.OSX+0.3SY y 0.3SX+1.OSY; de éstas combinaciones se obtiene valores de momentos en cada viga para ambas combinaciones, con los cuales determinamos la envolvente, y posteriormente se los redistribuyó para determinar las cantidades de acero requeridas en vigas.

(d) RedistribuciOn de momentos

La redistribuciOn de momentos básica usada, fue la de los mInimos cuadrados, la cual consiste en sumar los momentos positivos y negativos a Jo largo de las vigas, obteniéndose posteriormente un promedio de ellos, teniendo en cuenta que los momentos de diseño no deben reducirse por debajo del 70% de los

CAPITULO II

IMPLEMENTA C/ON DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULAR/DAD EN PLANTA

valores obtenidos del análisis elástico para cualquier combinaciôn de estados de cargas, y que el momento de flexión redistribuido no debe exceder el 30% del máximo absoluto obtenido del análisis elástico para las diferentes combinaciones de estados de cargas. [8]

(e) Centros de masa

Los centros de masa serán calculados, de acuerdo a cada irregularidad, pudiendo estos variar por cada piso, segün la irregularidad planteada y segün la concentraciOn de cargas. Fig.1. Por tal razOn, los centros de masa estarán en funciOn de la distribución de cargas de cada piso.

(f) Momentos de diseno.

Para determinar los momentos de diseno, realiza un análisis elástico desarrollado en OPENSEES [7], el portico se modela considerando articulaciones en la base y los nudos del primer piso afectados por un momento opuesto a los cortantes, asumiendo que las rOtulas plásticas en la base de la columna ya se han formado. Segün Priestley y Kowalsky [1] el momento en la base de un portico es el cortante basal que actüa al 60% de Ia altura del primer p iso.

OTM (QJ =

I

Por otro lado, cuando las columnas forman parte de un portico con fuerzas sismicas en dos direcciones, deberia considerarse un aporte biaxial. Habrá igual posibilidad de que la maxima excitaciOn sIsmica ocurra en cualquier orientación (incluso la diagonal) con respecto al eje principal, y será acompañada por excitación simultánea, normalmente menos intensas en la direcciOn ortogonal.

Consecuentemente las columnas deberlan resistir momentos correspond ientes a una aparicion simultánea de rótulas de vigas en la direcciOn ortogonal. La suma requerida de la capacidad de momento diagonal en columnas bajo y sobre el nivel considerado, medido en el centroide de la junta está dado por:

M 1, ^ ...:(M J/, ±M BIN)2 +(M 82 . Ec. 21

Fig.6. Momentos en columnas

L.

7 ConfiguraciOn de la estructura

Fig

cAPITULO II

IMPLEMENTA C/ON DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULAR/DAD EN PLANTA

(g) Diseno de los elementos estructurales

Los elementos estructurales (vigas y columnas) se diseñan siguiendo los conceptos establecidos por el Análisis Momento Curvatura, que son la base para el Análisis no Lineal, ya que representan el comportamiento de una secciOn ante cargas monotônicas crecientes, además de la relación M-4 es fundamental para encontrar la rigidez a flexión (El) de cada una de las ramas del diagrama histerético que se utiliza para definir la no linealidad del material.[9]. El diagrama Momento-Curvatura es función de los modelos constitutivos que se utilizan para determinar la relaciôn esfuerzo-deformación del hormigan y del acero.

2.6 APLICACION PRACTICA DEL DDBD

2.6.1 Parámetros Generales del Diseño

(a)GeometrIa de la estructura.- Se define la geometrIa de la estructura (Tabla 1) que está constituida de multiples vanos en sentido x y sentido y, para todos los ejemplos, se tomará una altura de entrepiso he= 3m. En este ejemplo en particular, se predimensiona los elementos estructurales, obteniendo secciones en columnas de 45x45 cm y en vigas de 25x30 cm. En este caso la irregularidad presentada es la de ejes no paralelos. La configuración de la estructura se observa en la Fig. 7. Datos importantes se pueden observar en la Tabla 2.

Tabla 1. Datos de entrada

EJE 1 5.50 5.00 EJE2 4.35 5.00 EJE 3 3.00 5.00 EJEA 4.18 4.70 EJED 4.00 4.50 EJEC 4.00 4.50

125-15" U4 I /

CG.2O

CAPITULO Ii

I

IMPLEMENTA C/ON DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULARIDAD EN PLANTA

Tabla 2. Pesos de piso y coordenadas de centros de masa

3 264.90 (4.62, 4.25, 9) 2 946.08 (4.62, 4.25, 6) 1 943.08 (4.62, 4.25, 3) (b) Pro piedades de los materiales.

• Resistencia a Compresión ... ..= 21 MPa. • Fluencia del Acero ... f = 420 MPa. • Módulo de Elasticidad del Concreto ... ...

E =

E =

(c) Demanda sIsmica.

Con la finalidad de demostrar la efectividad del DDBD se considerO una zona de alto riesgo sIsmica, cuyo espectro considera: un coeficiente "Cb" igual a 0.08, localizados en la zona sIsmica IV del Ecuador, Z= 0.4, y un perfil de

suelo blando y estrato profundo "S3". Con el tipo de suelo determinamos el coeficiente S=1.5, la pseudo aceleración maxima Cmax = 2.8 y la pseudo aceleración minima Cmin = 0.5, para el cálculo de Ia pseudo aceleraciOn se utiliza la Ec 23.

1.25 Ss

Ec. 23

T

Para encontrar los parámetros de la demanda sismica necesarios para DDBD, como el periodo de esquina (Tc) y desplazamiento espectral máximo (SD) se determinó el espectro de desplazamiento Fig. 8 (b).

'.11 1.1 Sd1.O?1 45

(a) (b)

Fig. 8 Espectro do desplazamiento

El periodo de esquina Tc se considera para cuando la aceleración espectral se vuelve constante, a este periodo se produce el seudodesplazamiento S D=

Amax . Para el espectro generado con las condiciones previamente descritas, se

obtuvo un periodo de esquina Tc, y el seudo desplazamiento correspond iente, igual a:

Tc=4.5 SD = 1.027

(d) Cargas

Carga Muerta: Proveniente del peso propio de columnas y vigas, Debido a cargas de paredes, entrepiso y losa, para esta investigación se tomo una carga muerta CM=6 KNIm.

'W!Ori

CAPITULO

II IMPLEMENTACION DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IF?REGULAPJDAD EN PLANTA

Carga Viva:

cuya utilizaciôn es departamental.

Carga SIsmica:

correspondiente, Ia cual proviene de la demanda sismica de diseno, y calculada mediante DDBD.

(e) Combinaciones de diseño

Combinaciones de cargas.- El DDBD considera que se debe disenar solo para sismo, o solo en el caso de que la demanda sIsmica sea insigniuicante, se diseñará para cargas gravitacionales 1.21D + 1.61L [1]. Además se considerO inercias agrietadas reducidas en un porcentaje de la inercia gruesa, de (0.51p)Ig para las vigas y de 0.8 Ig para las columnas. [1]

(f)Desempeño esperado.

Para DDBD se parte de un limite de deriva por piso, esto nos permite asegurar que con las secciones adoptadas se esta cumpliendo los requerimientos de diseno. Para esta investigación se tomo la deriva de diseno para un estado limite de Control de daño, una deriva de diseno igual a 0.025 [1]

2.6.2 Representación de una estructura MDOF como estructura SDOF

labia 3 Cálculos para estimaciOn de estructura sustituta.

3 9 27.00 1 0.225 6.075 1.367 54.682 2 6 96.44 0.667 0.150 14.466 2.169 86.797 1 3 96.13 0.333 0.075 7.210 0.5407 21.630

SUMA 27.752 4.077 82.256

Desplazamiento de diseño de estructura sustituta.- (Ec. 6) Ad= 0.147 rn

Altura efectiva de estructura sustituta.- (Ec. 8) H, =3m

Masa equivalenfe de estructura sustituta- (Ec. 7) m., = 188.87

labia 4 Resultado del proceso de diseño

Desplazamiento de fluencia 0.053 0.049 Ec. 11 Ductilidad _vy2.740 2.950 Ec. 9 Amortiguamiento Viscoso Equivalente eg 0.164 0.168 Ec. 12

Factor de reducciOn de desplazamientos R 0.616 0.608 Ec. 13 Periodo efectivo de estructura sustituta Teff 1.044 1.057 Ec. 16

Rigidez efectiva de la estructura susttuta Ke 6835.152 6666.67 Ec.17 Cortante Basal de diseño VB 1004.320 979.564 Ec.18

2.6.3 Acciones de Diseño para estructuras MDOF a partir del Cortante de un sistema de SDOF

Los resultados de los cortantes en los diferentes niveles de la estructura pueden apreciarse en la Tabla5, y los momentos en la base, se muestran en la Tabla 6.

CAPITULO II

IMPLEMENTACION DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULAR/DAD EN PLANTA

Tabla 5. DistribuciOn de cortante a los pisos Tabla 6. DistribuciOn de momentos en

la base 3 9 6.075 298.322 290.968

2 6 14.466 471.163 459.549 _{M(x) 217.602}

1 3 7.210 234.834 229.046 _{M(y) 212.238} SUMA 1004.320 979.564

2.6.4 Redistribución

A continuación presentamos los valores máximos y mmnimos de las cuantias de columnas (labia 7) y vigas (Tabla 8).

Tabla 7 Cuantias máximas y minimas en columnas Tabla 5 Cuantias máximas y minimas en Vigas

3 1 1.52 3 0.538 1.445

2 1 1.82 2 0.610 1.482

1 1 1.95 1 0.644 1.482

2.6.5 Verificación del Diseño

El NLTHA encuentra la respuesta de la estructura en cada instante de tiempo a lo largo de la duraciOn del sismo y su alcance es verificar la exactitud con la que predicen la deriva de piso el diseno mediante DDBD. Para poder realizar la verificacion mediante el NLTHA es necesario considerar el espectro de ocho sismos escalados al espectro de diseno, lo cual permite sacar un promedio de los resultados [10]. El NLTHA se lo realizO mediante OPENSEES [7] para la demanda sismica se considero ocho acelerogramas de sismos reales (Tabla 9), los mismos que fueron escalados al espectro de diseño, utilizando la metodologla basado en la descomposición ondas [11]

Tabla 9 Registros sismicos

SISMO FECHA NOMBRE ESTACION 1 10-18-89 Loma Prieta Anderson Dam Downstream 2 01-17-94 Northridge Castaic Old Ridge RI 3 10-18-89 Loma Prieta Fremont Mission Sj 4 10-18-89 Loma Prieta Gilroy Array #6 5 10-18-89 Loma Prieta Gilroy Gavilán Coil 6 01-17-94 Northridge Lake Hughes #1 - Fire Station #78 7 01-17-94 Northridge Littierock-Brainard Can 8 02-09-71 1 San Fernando Pasadena Cit Athenaeum

2

CAPITULO II

IMPLEMENTA C/ON DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULAR/DAD EN PLANTA

1.4 1.2 0.8 -0.6 04 0.2

0 ---0 1 2 3 4 5 6 -CEC-S3 ---SMO1 SSMO2 SISM03 SISM04

SISM05 SM06 SSM07 SISM08

Fig. 9 Espectro de los sismos escalados

2.6.6. Análisis de Resultados

Luego de efectuado el análisis inelástico de historia en el tiempo, se procedió a comparar los desplazamientos obtenidos mediante DDBD, y los arrojados por el ITHA, para cada sismo aplicado.

DESPLAZAMIENTO X

41

0 0.05 0.1 0.15 0.2 025

—DDBD SISMO1 SISMO2 —SISM03 H

SISM04 - SISM05 SISM06 - -- - SISM07 H

SISM08 PROMEDIO

DESPLAZAMIENTOSY

4

-.

0 0.05 0.1 015 0.2 0.25

—DDBD -SMO1 .SiSMO2—SISM03 SISM04 - SISM05 SISM06 SISM07 SISM08 ---PROMEDJO _.

Fig. 10 Perfil de Desplazamientos

CAPITULO II

IMPLEMENTACION DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULAR/DAD EN PLANTA

DERIVAS EN X

5

4

21

0'

0 0.5

—DDBD SISMO4 SISMO8

SISM01 SISMO2 —SISM03 SISM05 SISM06 --SISM07 -- . PROMEDIO

-DERIVASEN

UL.J..T.T

2.5

--DDBD SISMOI SISMO2 --SISM03 SISM04 SISM05 SISM06 SISM07 SISM08 - PROMEDIO

Fig. 11 Perfil de Derivas

7.

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

7.1 Conclusiones.

• SegUn los valores de derivas, el DDBD presenta valores mayores a los obtenidos en el ITHA.

• El DDBD, es una herramienta de diseno, de fácil aplicaciOn que permite evitar las mCiltiples iteraciones hasta que el diseño converja, lo cual es muy utilizado en los métodos tradicionales basados en fuerzas.

• DDBD sobredimensiona a las estructuras de baja altura.

• La correcta aplicación del DDBD en párticos en tres dimensiones depende de la correcta determinaciôn del centro de masa.

7.2 Recomendaciones.

Para el cálculo se recomienda la correcta determinaciôn de las cargas vivas y muertas donde debe estar el peso de losa, entrepiso, paredes etc., asi como también su distribución en los pisos, ya que las fuerzas sIsmicas se aplicarán directamente sobre el centro de masas.

CAPITULO I!

IMPLEMENTACION DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON IRREGULAR/DAD EN PLANTA

• Se debe prestar especial cuidado al momento de escalar los sismos que el usuario aplique para el ITHA, pues de su correcta aplicaciôn dependerá (a aproximaciôn al comportamiento real de la estructura.

• Los resultados obtenidos en esta investigaciOn son satisfactorios pero no to suficientes para que la implantación del DDBD en pOrticos en tres dimensiones esté debidamente justificada. Se recomienda que esta investigacion sea profundizada respecto a la consideraciOn de factores tales como el efecto de la rigidez y (a utilizaciOn de otros métodos de verificación.

CAPITULO III

APLICACION PRACTICA DEL DDBD EN

ESTRUCTURAS CON IRREGULARIDAD EN

CAPITULO III

APLICA C/ON PRA CT/CA DEL DDBD EN ESTRUCTURAS IRREGULARES EN PLANTA

3. APLICACION PRACTICA DEL DDBD EN ESTRUCTURAS CON

IRREGULARIDAD EN PLANTA.

3.1 Parámetros Generales del Diseno

(a)GeometrIa de la estructura. - Se define la geometria de la estructura (Tabla 1) que está constituida de multiples vanos en sentido x y sentido y, se tomará una altura de entrepiso he= 3m. En este ejemplo en particular, se predimensiona los elementos estructurales, obteniendo secciones en columnas de 45x45 cm y en vigas de 25x30 cm. En este caso la irregularidad presentada es la de ejes no paralelos. La configuraciOn de la estructura se observa en la Fig. 7. La longitud de los vanos, se puede observar en la Tabla 2.

Fig. 7 Configuracion de la estructura

Tabta 1. Datos de entrada

EJE 1 (A-D-E) 5.50 5.00 EJE 2 (B —D-E) 4.35 5.00 EJE 3(C-D-E) 3.00 5.00 EJEA(1-2-3) 418 4.70 EJED (1-2-3) 4.00 4.50 EJEC (1-2-3) 4.00 4.50

Tabla 2. Pesos de piso y coordenadas de centros de masa

3 264.90 (4.62, 4.25, 9) 2 946.08 (4.62, 4.25, 6) 1 943.08 (4.62, 4.25, 3)

(b) Pro piedades de los materiales.

• Resistencia a Compresión ... ..= 21 MPa. • Fluencia del Acero... fy= 420 MPa. • Módulo de Elasticidad del Concreto ... ...

_E

_E

cAP!TuLo III

APLICA C/ON PR4CTICA DEL DDBD EN ESTRUCTURAS IRREGULARES EN PLANTA

(c) Demanda sIsmica.

Para el espectro generado con las condiciones descritas en el capitulo 2, se obtuvo un periodo de esquina Tc, y el seudo desplazamiento correspond iente, igual a:

Tc=4.5 SI) = 1.027

(d) Cargas

Las cargas que se distribuyen en cada nivel por carga muerta es 6 KN/m2 y por carga viva es de 1.96 KN/m2, Estas cargas se distribuyen como carga lineal sobre las vigas en cada nivel correspond iente.

(e) Combinaciones de diseño

El DDBD considera que se debe diseñar solo para sismo, o sOlo en el caso de que la demanda sIsmica sea insignificante, se disenará para cargas gravitacionales 1.21D + 1.61- [1].

Además se considerô inercias agrietadas reducidas en un porcentaje de la inercia gruesa, de (0.511j)Ig para las vigas y de 0.8 Ig para las columnas. [1]

(f)Desempeno esperado.

Para DDBD se parte de un limite de deriva por piso, esto nos permite asegurar que con las secciones adoptadas se esta cumpliendo los requerimientos de diseño. Para esta investigación se tomo la deriva de diseno para un estado Ilmite de Control de daño, una deriva de diseno igual a 0.025 [1]

3.2 Representación de una estructura MDOF como estructura SDOF

Con lo descrito en la secciOn 2.4.7 de la presente investigacion, se pudo obtener los siguientes valores para la estimaciOn de la estructura sustituta. [Tabla 3].

Tabla 3 Cálculos para estimaciOn de estructura sustituta.

3 9 27.00 1 0.225 6.075 1.367 54.682 2 6 96.44 0.667 0.150 14.466 2.169 86.797 1 3 96.13 0.333 0.075 7.210 0.5407 21.630

SUMA 27.752 4.077 82.256

Desplazamiento de diseño de estructura sustituta. - (Ec. 6) A) =0.147m

Altura efectiva de estructura sustituta. - (Ec. 8) H, =3 m

Masa equivalente de estructura sustituta. - (Ec. 7) tnt. = 188.87

CAPITULO III

APLICACION PRA CT/CA DEL DDBD EN ESTRUCTURAS IRREGULARES EN PLANTA

Tabla 4 Resultado del proceso de diseño

Desplazamiento de fluencia 0.053 0.049 Ec. 11 Ductilidad 2.740 2.950 Ec. 9 AmortiguamientoViscoso Equivalente 0.164 0.168 Ec. 12 Factor de reducciOn de desplazamientos Ra 0.616 0.608 Ec. 13 Periodo efectivo de estructura sustituta Teff 1.044 1.057 Ec. 16 Rigidez efectiva de la estructura sustituta Ke 6835.152 6666.67 Ec.17 Cortante Basal de diseño VB 1004.320 979.564 Ec.18

3.3 Acciones de Diseño para estructuras MDOF a partir del Cortante de un sistema de SDOF

Los resultados de los cortantes obtenidos mediante el Diseno Directo Basado en Desplazamientos calculados mediante la Ec. [19] en los diferentes niveles de la estructura pueden apreciarse en la Tabla5. El momento total en la base de la estructura obtenido mediante [Ec. 20], se distribuyô equitativamente a todas las columnas, dando como resultado, los momentos mostrados en la Tabla 6.

Tabla 5. DistribuciOn de cortante a los

3 I 9 6.075 298.322 290.968 2 6 14.466 471.163 459.549 1 3 7.210 234.834 229.046

SUMA 1004.320 979.564

Tabla 6. DistribuciOn de momentos en la base M(x) 217.602

M(y) 212.238

3.4 Distribución de fuerzas sIsmicas a los elementos.

Para la distribución de fuerzas sismicas usamos un análisis elástico ejecutado mediante Opensees, tomando en cuenta que para el diseño de vigas y columnas, la carga sIsmica debe aplicarse directamente en el centro de masas de cada piso, la cual proviene de la demanda sIsmica de diseno, y es calculada mediante DDBD. Además de esto, para el diseno de columnas, se 10 realizO tomando los momentos mayores que resultaron de las combinaciones 1.2 CM

+ 1 SX+0.3 SY y 1.2 CM + I SX+0.3 SY, mientras que para el diseño de vigas, se 10 realizó usando la combinación I SX+0.3 SY y 1 SY+0.3 SX.

En el siguiente grafico presentamos los resultados del análisis elástico para distribución de momentos en vigas debido a carga sIsmica. Cabe indicar, que para los diseños antes mencionados se realizó una redistribuciôn de momentos.

CAPITULO III

APLICA C/ON PRA CT/CA DEL DDBD EN ESTRUCTURAS IRREGULARES EN PLANTA w

<P

Fig. 12 Momentos obtenidos para diseño de vigas

A continuaciOn presentamos los valores máximos y minimos de las cuantias de columnas (Tabla 7) y vigas (labia 8).

Tabla 7 Cuantias mãximas y minimas en columnas 3 1 1.52

2 1 1.82 1 1 1.95

Tabla 8 Cuantias mãximas y minimas en Vigas 3 0.538 1.445

2 0.610 1.482 1 0.644 1.482

3.5 Verificación del Diseño

El NLTHA se lo realizó mediante OPENSEES [7] para la demanda sIsmica se considero ocho acelerogramas de sismos reales (Tabla 9), los mismos que fueron escalados al espectro de diseno, utilizando la metodologia basado en la descomposición ondas [11]

Tabla 9 Registros sismicos

1 10-18-89 Loma Prieta Anderson Dam Downstream 2 01-17-94 Northridge Castaic Old Ridge Rt 3 10-18-89 Loma Prieta Fremont Mission Sj 4 10-18-89 Loma Prieta Gilroy Array #6 5 10-18-89 Loma Prieta Gilroy Gavilãn Coil

6 01-17-94 Northridge Lake Hughes #1 - Fire Station #78 7 01-17-94 Northridge Littlerock-Brainard Can 8 02-09-71 San Fernando Pasadena Cit Athenaeum

i}Y CAPITULO III

lp.ttr-APLICACION PRA CT/CA DEL DDBD EN ESTRUCTURAS IRREGULARES EN PLANTA

14 1.2 0.8 0.6 04 02

0 1.

-0 1 2 3 4 5 6 -CEC-S3 - -SMO1 SSMO2 SISMO3 - SISMO4

SISMO5 SMO ---SSMO7SISMO8

Fig. 9 Espectro de los sismos escalados

3.6. Análisis de Resultados

Para efectuar el Análisis lnelástico de Historia en el tiempo, se considerO las combinaciones de carga sismica 1 SX +0.3 SY y 0.3 SX +1 SY, para cada uno de los ocho sismos enumerados en la Tabla 9, obteniendo posteriormente un promedlo de ellos. Del mencionado análisis, se obtuvo el perfil de desplazamientos máximos para cada piso en el sentido X [Tabla 10], y en el sentido Y [Tabla 11].

Tabla 10. Desplazamientos máximos en sentido X

3 0.2250.161 0.158 0.125 0.153 0.159 0.176 0.166 0.161 0.180 2 0.150 0.125 1 0.124 0.094 0.121 0.125 0.141 0.134 0.125 1 0.141 1 0.075 0.061 0.060 0.045 0.057 0.058 0.070 0.070 -0-0-6-1-FO-.069

Tabla 11. Desplazamientos maximos en sentido Y

3 0.225 0.1411 0.1471 0.133 0.176 0.137 0.167 0.116 0.141 0.145 2 0.150 0.1131 0.1151 0.103 0.1391 0.107 0.1331 0.090 0.113 0.114 1 0.075 0.0551 0.0571 0.047 0.0671 0.049 0.064 0.041 0.055 0.055

En las siguientes graficas, podemos observar los perfiles de desplazamientos en cada sentido, asi como también las derivas correspond ientes.

2

CAPITULO I!!

APLICACION PR4CTICA DEL DDBD EN ESTRUCTURAS IRREGULARES EN PLANTA

DESPLAZAMIENTO

X

005 0.1 0.15 0.2 0.25

--DDBD SISMO1 SISMO2 --SISM03 SISM04 SISM05 SISM06 SISM07 SISMO8

DESPLAZAMIENTOSY

3 .'

4

3

2

0 0

--_-_-.---0 0.05 0_i 015 0.2 0.25

- DDBD SISMO1 SISMO2 SISM03

-– SISM04 -- - SISM05 SISM06 - SISM07 - SISM08 -•- PROMEDIO

Fig. 10 Peffil de Desplazamientos

DERIVASENX

4

II'

0051152 2.5 3

—DDBD SISMO1 SISMO2 --SISMO3 ---SISMO4 -- SISM05 SISM06 —SISM07 t SISM08 - PROMED

CAPITULO III

APL!CACION PcACT!CA DEL DDBD EN ESTRUCTURAS IRREGULARES EN PLANTA

4 3 2- 0-0

—DDBD SISMO4 - SISMO8

DERIVASEN

Y

0.5 1 1.5 2 2.5

SISMO1 SISMO2

SISM05 - SISM06 - - . PROMEDIO

Fig. 11 Perful de Derivas

3

SISMO3 SISMO7

CAPITULO IV

CAPITULO IV

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 Conclusiones.

De acuerdo a los resultados obtenidos mediante el Análisis lnelástico de historia en el tiempo, que muestra el comportamiento real de la estructura, podemos concluir que:

• De acuerdo a los valores de derivas obtenidos, el DDBD presenta Un mejor comportamiento estructural.

• El DDBD, es una herramienta de diseño, de fácil aplicación que permite evitar las mUltiples iteraciones hasta que el diseno converja, lo cual es muy utilizado en los métodos tradicionales basados en fuerzas.

DDBD sobredimensiona a las estructuras de baja altura.

• La correcta aplicación del DDBD en porticos en tres dimensiones depende de la correcta determinaciôn del centro de masa.

4.2 Recomendaciones

• Para el cálculo se recomienda la correcta determinaciôn de las cargas vivas y muertas donde debe estar incluido el peso de losa, entrepiso, paredes etc.

• Se recomienda una correcta determinación del centro de masas, que es el punto donde se aplicarán directamente [as fuerzas sismicas obtenidas del DDBD.

• Se debe prestar especial cuidado al momento de escalar los sismos que el usuario aplique para el ITHA, pues de su correcta aplicación dependerá la aproximaciOn al comportamiento real de la estructura.

• Los resultados obtenidos en esta investigación son satisfactorios pero no lo suficientes para que la implantaciOn del DDBD en porticos en tres dimensiones esté debidamente justificada. Se recomienda que esta investigaciOn sea profundizada respecto a la consideraciOn de factores tales como el efecto de la rigidez, torsion y la utilizaciOn de otros métodos de verificación.

REFERENCIA S

REFERENCIAS

[1] Priestley, M.J.N., Calvi, G.M., Kowalsky, M.J. (2007) Displacemenl Based Seismic Design of Structures. Pavia, Italy.

[2] Código Ecuatoriano de la Construcciôn CEC-2000, "Capitulo 1: Peligro Sismico, espectros de diseno y requisitos de cálculo para diseño sismo resistente", Quito- Ecuador.

[3] Codigo ACI (2000), American Concrete Institute

[4] Shibata and Sozen, (1976). Substitute Structure Method for Seismic Design. Journal of the Structural Division, ASCE, Vol 102, No ST1

[5] SEAOC Blue Book (2003), Appendix I, "Revised Interim Guidelines Performance-Based Seismic Engineering", Seismology Committee Review Copy, November.

[6] Pettinga J. D. (2005), "Dynamic Behavior of Reinforced Concrete Frames Designed with Direct Displacement-Based Design", European School for Advanced Studies in Reduction of Seismic Risk, Research Report No. Rose-2005/02.

[7] MCKENNA, F., FENVES, G.L., FILIPPOU, F.C, MAZZONI, S. (2008), "Open System for Earthquake Engineering Simulation, del Centro de lnvestigaciOn SIsmica del Pacifico en Estados Unidos" OpenSees (en linea). University of California, Berkeley, actualizado 2006 (citado 01 de marzo del 2008).

[8] Proyecto de Reglamento INPRES-CIRSOC 103, P.11, (2000), Ejemplo de Diseno SIsmico de un Edificio Estructurado con Pórticos de Hormigon Armado, Argentina.

[9] Viera A. Luisa, Diseno Sismico basado en desempeno de edificios de hormigOn armado, (2004), Universidad Técnica de Ambato, Ambato.

[10]Paulay, T; Priestley M.J.N., (1992), "Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings", United States of America.

[1 1]Montejo Luis. (2004), "Generation and analysis of spectrum compatible earthquake time histories using wavelets". Ms Thesis, University of Puerto Rico.