COMPARACIN DEL DESEMPEO SSMICO DE UN EDIFICIO DISEADO CON LAS EDICIONES DEL AO 1991 Y 2000 DEL REGLAMENTO CIRSCOC 103

Aldo Sajama1, Gabriela Silisque2, Guillermo M. Gerbaudo3, Leonardo J. Cocco4

Resumen El criterio actual del diseo tiene como objeto proveer en las estructuras la suficiente resistencia para evitar el colapso pero no para evitar que se presenten daos. Por lo tanto, los cdigos ssmicos aceptan que se presente dao severo sin colapso en caso de sismos fuertes. En este trabajo se presenta una estimacin de los daos probables de un edificio existente en la ciudad de Crdoba (Argentina) de 7 pisos de altura conformado por prticos de hormign armado. Se determinarn los mximos desplazamientos esperados para los sismos probables en la zona de ubicacin del edificio mediante un anlisis pushover. Luego, en funcin de las distorsiones de pisos se estimarn los niveles de dao utilizando diferentes criterios encontrados en la literatura. Finalmente se evaluarn los beneficios de un diseo ms racional utilizando el nuevo reglamento CIRSOC 103.

1 Alumno avanzado, Facultad de Ciencias Exactas, Fsicas y Naturales, Universidad Nacional de Crdoba,

Crdoba, AR, 5014, E-mail: asajama2002@yahoo.com.ar

2 Alumna avanzada, Facultad de Ciencias Exactas, Fsicas y Naturales, Universidad Nacional de Crdoba,

Crdoba, AR, 5014 E-mail: gabisili_6@hotmail.com

3 Profesor, Facultad de Ciencias Exactas, Fsicas y Naturales, Universidad Nacional de Crdoba, Crdoba, AR,

5014 E-mail: ggerbaudo@efn.uncor.edu

4 Profesor, Facultad de Ciencias Exactas, Fsicas y Naturales, Universidad Nacional de Crdoba, Crdoba, AR,

5014 E-mail: lcocco@efn.uncor.edu

COMPARACIN DEL DESEMPEO SSMICO DE UN EDIFICIO DISEADO CON LAS EDICIONES DEL AO 1991 Y 2000 DEL REGLAMENTO CIRSCOC 103

INTRODUCCIN En este trabajo se estudia el desempeo ssmico de un edificio existente en la ciudad de Crdoba en el barrio General Paz entre las calles Rosario de Santa Fe y Viamonte. Se presenta un anlisis del comportamiento de este edificio que ha sido diseado de a acuerdo al reglamento vigente CIRSOC 103 Normas Argentinas para las construcciones Sismorresistentes y posteriormente se realiza un anlisis para una estructura adecuada para cumplir con el nuevo reglamento CIRSOC 102. Luego, en funcin de las distorsiones de pisos se estimarn los niveles de dao utilizando diferentes criterios encontrados en la literatura. Finalmente, se presenta una comparacin econmica de los daos a reparar en cada caso para diferentes niveles de demanda ssmica.

DESCRIPCIN DEL EDIFICIO

El edificio en estudio se encuentra ubicado en la ciudad de Crdoba en el barrio General Paz. La planta baja del edificio tiene como destino locales comerciales y del piso 1 al 7 tienen como destino departamentos de uno y dos dormitorios. La altura total del edificio es de 26,40 metros y posee una superficie cubierta de aproximadamente de 1140 m2.

La estructura resistente (Figura 1) est constituida por un sistema de prticos en ambas direcciones, cuatro prticos en la direccin X-X (PA, PB, PC y PD) y cinco prticos en la direccin Y-Y (P1, P2, P3, P5 y P6).

Figura 1. Planta de Estructura Tipo

Las vigas que componen la estructura se pueden agrupara en dos tipos, las denominadas vigas altas de 20 cm de ancho y 55 cm de alto (van reduciendo su altura hacia la azotea) y las denominadas vigas chatas que tienen 40 cm de ancho y 25 cm de alto, estas mantienen sus dimensiones en todos los niveles, en la Tabla 1 se muestra un resumen con las dimensiones y designaciones de las vigas.

EJE X-X

EJE Y

-Y

Tabla 1. Dimensiones de las vigas

La mayor parte de las columnas del edificio son de 20x90cm y 20x60cm. En ambos casos las columnas sufren una disminucin de su lado mayor a medida que avanzamos en altura. En menor cantidad se encuentran columnas de 30x60cm (C007-C011), 25x60cm (C009-C013-C018), 30x50cm (C012) y 35x60cm (C010). La Tabla 2 muestra un resumen de las dimensiones y designaciones de las columnas.

Tabla 2. Dimensiones de las columnas

ARMADURA DE VIGAS Y COLUMNAS

El edificio bajo estudio fue diseado originalmente de acuerdo al reglamento CIRSOC 103 vigente. Con la finalidad de realizar una comparacin, se rediseo la armadura manteniendo la geometra de la estructura existente utilizando el nuevo reglamento CIRSOC 103. Algunos de los cambios realizados pueden observarse en las Figuras Figura 2, Figura 3, Figura 4 y Figura 5. Ms detalle del diseo de acuerdo al nuevo reglamento puede encontrarse en Silisque (2011).

a. Reglamento Vigente

a. Nuevo Reglamento Figura 2. Comparacin de armaduras en vigas altas

a. Reglamento Vigente

b. Nuevo Reglamento Figura 3. Comparacin de armaduras en vigas chatas

Figura 4. Comparacin de armadura en columnas - Secciones

REGLAMENTO VIGENTENUEVO REGLAMENTO

Figura 5. Comparacin de armadura en columnas - Vista

MODELO NUMRICO

Definicin de la geometra y los materiales La Figura 6 muestra el modelo numrico tridimensional de la estructura.

a: Vista general del modelo b: Viste Este c: Vista Sur

Figura 6. Modelo numrico del edificio

Debido a que el sismo induce esfuerzos importantes sobre los componentes, estos se fisuran, por lo cual se consider una rigidez inicial reducida respecto a la seccin bruta. Como en muchos casos se hace imprctico el clculo directo de la rigidez efectiva a partir de los principios de la mecnica el ATC recomienda utilizar una aproximacin de la rigidez inicial segn lo mostrado en la Tabla 3.

S/ SECCIONES.ARMADURA LONGITUDINAL

COLU

MNA

COLU

MNA

VIGA

VIGA

COLU

MN

A

ESQUEMA TPICO DEESTRIBADO DE COLUMNASC002 Y C007

REGLAMENTO VIGENTE

S/ SECCIONES.ARMADURA LONGITUDINAL

COLU

MNA

COLU

MNA

VIGA

VIGA

COLU

MN

A

ESQUEMA TPICO DEESTRIBADO DE COLUMNAC002

NUEVO REGLAMENTO

S/ SECCIONES.ARMADURA LONGITUDINAL

COLU

MNA

COLU

MNA

VIGA

VIGA

COLU

MN

A

ESQUEMA TPICO DEESTRIBADO DE COLUMNAC007

NUEVO REGLAMENTO

Tabla 3. Rigidez inicial de los elementos

Componente Rigidez Flexional Rididez al corte Rigidez Axial

Vigas 0.5 EcIg 0.4 EcAw EcAg Columnas en compresin 0.7 EcIg 0.4 EcAw EcAg Columnas en traccin 0.5 EcIg 0.4 EcAw EcAg

Los parmetros principales que definen las resistencia y la ductilidad de los componentes son la resistencia a compresin (fc) y la deformacin ultima del hormign (cu), y la tensin de fluencia del acero (fy).

El hormign utilizado para la construccin del edificio fue H-21 cuya resistencia ultima a compresin es 21 Mpa y su modulo elstico es 2750000 Tn/m2.

La capacidad de deformacin del hormign se estableci de acuerdo al manual del ATC-40:

cu = 0.02 para s/db 8 cu = 0.005 para s/db 16

Siendo s la separacin de los estribos y db el dimetro de la armadura longitudinal.

Tomando los valores ms desfavorables de espaciamiento y armaduras longitudinales, se obtuvieron los siguientes valores de deformacin ltima del hormign.

Tabla 4. Deformacin ltima del hormign Vigas Columnas

db 12 mm 12 mm s 150 mm 120 mm

s/db 12.5 10 cu 0.012 0.016

El acero de las barras longitudinales y los estribos es ADN-420 cuya tensin de fluencia (fy) es 420 MPa, su modulo de elasticidad (Es) es 210000 Mpa y su deformacin especifica de fluencia (y) es 0.002.

La masa correspondiente a cada piso se concentro en un nudo ubicado en el Centro de Masa del piso. Debido a que se ha concentrado la masa en un solo punto, adems de la masa traslacional, se agreg la masa rotacional de cada piso que se defini mediante la siguiente expresin.

J0 = Momento polar de inercia del diafragma con respecto al centro de masa Ixx = Momento de inercia del diafragma alrededor del eje x Iyy = Momento de inercia del diafragma alrededor del eje y

Modelo no lineal Cuando la flexin inelstica controla el modo de falla, la respuesta se representa usando modelos de rotulas concentradas. En columnas debido a que la carga axial cambia

especialmente para las columnas perimetrales, el modelo incorpora la interaccin entre la resistencia axial y flexional (curva o superficie de interaccin).

Se asignaron rotulas plsticas en los puntos crticos en los cules es ms alto el riesgo de formacin de las rotulas: los extremos de las vigas, y el capitel y la base de todas las columnas.

En el anlisis no lineal, es fundamental conocer la relacin momento-curvatura de todas las secciones de la estructura, ya que nos permite conocer el comportamiento post fluencia de los elementos y as poder determinar la capacidad de ductilidad por curvatura, la demanda de ductilidad y la reserva de ductilidad.

Para determinar los diagramas momento curvatura de las rotulas que se formaran en la estructura se utiliz el modelo simplificado de Mander et al. (1988) para el hormign confinado y la curva completa para el acero. El modelo Mander representa el comportamiento del hormign confinado, y utiliza como variables la separacin de los estribos, la tensin de fluencia de los estribos, la cuanta volumtrica de acero, y la resistencia a compresin del hormign no confinado. La curva constitutiva del hormign para este caso se muestra en la Figura 7.

Figura 7. Modelo constitutivo del hormign

La curva completa para el acero permite introducir en el comportamiento de la rotula el endurecimiento por deformacin del acero, la Figura 8 muestra la curva utilizada para el acero.

Figura 8. Modelo constitutivo del acero La Figura 9 muestra el diagrama momento-curvatura para una viga de seccin rectangular de 55 cm de altura por 15 cm de ancho, Armadura superior de 4 hierros de 16 mm de dimetro e inferior de 2 hierros de 16 mm ms 2 hierros de 12 mm, utilizando los modelos constitutivos descriptos anteriormente.

Figura 9. Diagrama momento-curvatura

El ATC-40 (1996) propone una idealizacin del comportamiento de la seccin utilizando segmentos de lneas rectas. La Figura 10 muestra la curva momento-curvatura utilizada, donde Mc es la resistencia flexional de un componente y M al momento impuesto por el sismo.

Figura 10. Curva momento-curvatura linealizada

A: estado sin solicitacin, B: momento efectivo de fluencia, C: resistencia ltima D: resistencia residual de la rotula, E: prdida de la capacidad para soportar las cargas gravitatorias.

La pendiente de A-B es lo que anteriormente se denomino rigidez inicial de los componentes y se la determina de esa forma.

La resistencia residual de D hasta E puede ser cero o distinta de cero. Si no se dispone de informacin para su determinacin se suele tomar igual a un 20% de la resistencia nominal.

COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DISEADA SEGN EL REGLAMENTO VIGENTE En la Figura 11 se muestran las curvas de capacidad de la estructura para las direcciones X y Y obtenidas por medio del anlisis Pushover.

a: Direccin Y b: Direccin X Figura 11. Curvas de Capacidad

Prtico 1 Prtico 3 Prtico 6 Figura 12. Punto 10 de la curva de capacidad

Del anlisis realizado a la curva de capacidad se induce que el comportamiento de la estructura frente a cargas laterales es satisfactorio. El mecanismo de colapso observado es prximo al supuesto en el diseo a pesar de que la formacin de rotulas no es simultanea y el incremento de carga y el desplazamiento de techo desde el inicio de la fluencia hasta la formacin de un nmero considerable de rotulas es elevado y considerando adems que las rotulas de los pisos superiores no se terminaron de formar generando rotulas en columnas no previstas en el mecanismo. A pesar de que se formaron estas en ningn caso se genero un mecanismo de piso blando, ninguna columna se plastifico en ambos extremos y pocas de estas rotulas superaron el limite IO.

Sobrerresistencia y Ductilidad disponible de la estructura A continuacin se analizan la curva de capacidad, la curva idealizada (bilineal) y la curva de diseo con las que se obtuvieron las sobrerresistencias y ductilidades disponibles. En la figura 5.13 se muestran las curvas y los puntos utilizados para calcular las relaciones. La curva de capacidad bilineal se obtuvo por el mtodo de las tangentes.

a: Direccin Y b: Direccin X Figura 13. Curvas de Capacidad idealizada

La sobrerresistencia es la relacin entre la resistencia de diseo y la resistencia real. La resistencia de diseo es aproximadamente 60 Tn. La resistencia real de la estructura se la obtuvo para el ltimo punto de la curva de capacidad y tiene un valor prximo a 200 Tn. Por lo cual el valor de la sobrerresistencia obtenida para la direccin Y es 3.3 y para la direccin X es 3. La curva de capacidad obtenida nos permite obtener una mejor aproximacin de la ductilidad disponible de la estructura, ya que es el resultado de la modelacin de la estructura considerando el comportamiento plstico de los materiales. En la Figura 13 estn marcados lo puntos que se consideraron para determinar la ductilidad disponible, esto son, y que es el desplazamiento lateral en el cual aparece la primer rotula plstica y mx que corresponde al desplazamiento lateral para el cual se produce el colapso de la estructura. El valor de y es de 4.2 cm y para mx se consideraron dos valores, un mx igual a 39.2 cm (segn el criterio de la ATC) y otro mx igual a 41.8 cm (dejando llegar un grupo de rotulas al colapso). Los valores de ductilidad obtenidas fueron.

Tabla 5. Ductilidad disponible Y X ATC 9.3 6.0 Grupo de Rtulas 10 7.0 ATC Curva Linealizada 4.5 3.5 Grupo de Rtulas C. Linealizada 5 4

Otra manera de obtener la Ductilidad es por medio de la curva de capacidad idealizada. Esta curva es una simplificacin de la curva de capacidad y permite encontrar un punto de plastificacin efectiva. Este punto se denomina ye en la Figura 13 y ocurre para una deformacin lateral de 8.5 cm. Utilizando los valores de mx antes mencionados se obtuvieron las siguientes ductilidades.

Nivel de dao

El dao probable de un edificio esta relacionado con las distorsiones de piso. A su vez, para un determinado edificio, cada desplazamiento de techo est asociado a una distribucin de distorsiones de piso y por lo tanto se puede determinar el desplazamiento de techo correspondiente a cada lmite de dao segn los distintos criterios. Luego se comparan estos

lmites con los puntos de desempeo obtenidos para cada demanda ssmica, y se determina el nivel de dao de la estructura.

En la Tabla 6 se muestran los valores de desplazamiento de techo correspondiente a los lmites establecidos diferentes referencias bibliogrficas.

Tabla 6. Desplazamiento de techo para diferentes niveles de desempeo

Operacional Inmediatamente ocupacional

Seguridad de vida

Prevencin del

Colapso Colapso

Y - < 15.5 cm < 31.5 cm < 41.8 cm > 41.8 cm ATC-40 X - < 13.5 cm < 27.5 cm < 31 cm > 31 cm Y < 3.5 cm < 8 cm < 23 cm < 40 cm > 40 cm VISION X < 3.2 cm < 7.2 cm < 20.5 cm < 31 cm > 31 cm Y < 5.5 cm < 8.5 cm < 20.5 cm < 40 cm >40 cm HAZUS X < 5 cm < 7.5 cm < 18 cm < 31 cm > 31 cm

En la Tabla 7 se muestran los puntos de desempeo obtenidos para cada nivel ssmico, los periodos efectivos (Teff) y amortiguamientos (Beff) efectivos alcanzados en cada uno y las demandas de ductilidad (D) correspondiente.

Tabla 7. Puntos de desempeo para cada demanda ssmica Direccin Sismo Frecuente Moderado Diseo Extremo Extraordinario

techo [cm] 4.4 6.3 8.1 9.9 18.3 Vbasal [Tn] 89 124 144 157 179

Teff [sg] 1.11 1.15 1.22 1.31 1.72 Beff [%] 5.2 6.9 10.4 14.5 24.6

Y

D 1.05 1.5 1.9 2.3 4.1 techo [cm] 4.6 6.6 8.4 10.2 18.3 Vbasal [Tn] 86 117 136 148 168

Teff [sg] 1.25 1.30 1.36 1.45 1.85 Beff [%] 5.3 7 9.7 13.2 23.4

X

D 1.1 1.6 2 2.4 4.4

Como se puede apreciar en los valores obtenidos, la ductilidad para la direccin en X es mucho menor que en la direccin Y. Tanto para la curva real como para la idealizada. Esto se puede deber a las irregularidades que presenta la estructura en esta direccin. Igualmente se obtiene una sobrerresistencia elevada. En la Figura 14 se muestran los estados de la estructura para loa diferentes sismos considerados.

En las Figuras Figura 15, Figura 16 Figura 17 se muestran las curvas de capacidad de la estructura con los lmites obtenidos segn los lmites encontrados en las literatura y los puntos de desempeo para cada demanda ssmica.

SISMO RECURRENTE (4.4 cm, 89 Tn)

SISMO MODERADO (6.3 cm, 124 Tn)

SISMO DE DISEO (8.1 cm, 144 Tn)

SISMO EXTREMO (9.9 cm, 157 Tn)

SIS. EXTRAORDINARIO (18.3 cm, 179 Tn)

Prtico 1 Prtico 3 Prtico 6 Figura 14. Estado de los prticos en la direccin Y

a: Direccin Y b: Direccin X Figura 15. Desempeo de la estructura segn criterio ATC-40

a: Direccin Y b: Direccin X Figura 16. Desempeo de la estructura segn criterio VISION 2000

a: Direccin Y b: Direccin X Figura 17. Desempeo de la estructura segn criterio HAZUS

En la Tabla 8se muestran un resumen de los desempeos encontrados para la estructura para cada demanda ssmica.

Tabla 8. Desempeo de la estructura para los diferentes criterios Nivel de desempeo

Sismo Direc. Punto de desempeo ATC-40 VISION 2000 HAZUS

Y 4.4 IO IO Ninguno Frecuente X 4.6 IO IO Ninguno Y 6.3 IO IO Leve Moderado X 6.6 IO IO Leve Y 8.1 IO IO Leve Diseo X 8.4 IO LS Moderado Y 9.9 IO LS Moderado Extremo X 10.4 IO LS Moderado Y 18.3 LS LS Moderado Extraordinario X 18.3 LS LS Extensivo

De los desempeos obtenidos, se observa que para la direccin X, el comportamiento de la estructura no es tan bueno como para la direccin Y. Para este caso a pesar de tener una sobrerresistencia elevada, similar a la de Y, se alcanzan valores de desempeo de LS para el sismo de diseo. En esta direccin aparece una discrepancia notable entre los resultados obtenidos entre la ATC-40 y VISION 2000. Esto se debe a que los lmites establecidos por el segundo son ms conservadores. En cambio en ms congruente los resultados del VISION 2000 con los del HAZUS, donde en este ltimo se esperan daos extensivos en la estructura.

COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DISEADA SEGN EL NUEVO REGLAMENTO

En la Figura 11 se muestran las curvas de capacidad de la estructura para las direcciones X y Y obtenidas por medio del anlisis Pushover.

a: Direccin Y b: Direccin X Figura 18. Curvas de Capacidad

Prtico 1 Prtico 3 Prtico 6 Figura 19. Punto 10 de la curva de capacidad

Como se puede ver en el anlisis realizado, el comportamiento de la estructura con detallado segn el nuevo reglamento es muy similar al del reglamento vigente. Las diferencias ms notables se encuentran en el punto de fluencia y en la resistencia ultima de la estructura siendo menores en este caso. Otro diferencia que se observ es la formacin de un mayor nmero de rotulas plsticas perteneciente al mecanismo de colapso ideal y un menor nmero de rotulas plsticas indeseadas, lo cual indica que mejoro el comportamiento de la estructura a cargas laterales para el nuevo reglamento. De la comparacin de las deformaciones ltimas de las estructuras se llega a la conclusin de que a pesar de haberse mejorado el comportamiento no se obtuvo un aumento notable en la deformacin ltima utilizando el nuevo reglamento.

Sobrerresistencia y Ductilidad disponible de la estructura A continuacin se analizan la curva de capacidad, la curva idealizada (bilineal) y la curva de diseo con las que se obtuvieron las sobrerresistencias y ductilidades disponibles. En la Figura 20 se muestran las curvas y los puntos utilizados para calcular las relaciones. La curva de capacidad bilineal se obtuvo por el mtodo de las tangentes.

a: Direccin Y b: Direccin X Figura 20. Curvas de Capacidad idealizada

La Tabla 9 muestra los valores utilizados para calcular la ductilidad disponible. La sobrerresistencia obtenida para la direccin Y es 2.8 y para la direccin X es 3. Los valores de ductilidad obtenidos se muestran en la Tabla 10.

Tabla 9 Valores para el clculo de sobrerresistencia y ductilidad Rr [Tn] Rd [Tn] y [cm] ye [cm] mx [cm] mx [cm]

Y 60 169 3.6 7.5 40.3 42.2 X 60 179 4.4 7.5 40.1 42

Tabla 10. Ductilidad disponible Y X ATC 11 9 Grupo de Rtulas 12 9.5 ATC Curva Linealizada 5.5 5 Grupo de Rtulas C. Linealizada 6 5.5

Nivel de dao

En la Tabla 11 se muestran los valores de desplazamiento de techo correspondiente a los lmites establecidos diferentes referencias bibliogrficas.

Tabla 11. Desplazamiento de techo para diferentes niveles de desempeo

Operacional Inmediatamente ocupacional

Seguridad de vida

Prevencin del

Colapso Colapso

Y - < 16 cm < 34 cm < 42.2 cm > 42.2 cm ATC-40 X - < 15 cm < 31 cm < 42 cm > 42 cm Y < 3.5 cm < 8.5 cm < 25 cm < 42.2 cm > 42.2 cm VISION X < 3.5 cm < 7.5 cm < 22.5 cm < 39.5 cm > 39.5 cm Y < 6 cm < 9 cm < 22 cm < 42.2 cm < 42.2 cm HAZUS X < 5.5 cm < 8 cm < 20 cm < 40 cm > 40 cm

En la Tabla 12 se muestran los puntos de desempeo obtenidos para cada nivel ssmico, los periodos efectivos (Teff) y amortiguamientos (Beff) efectivos alcanzados en cada uno y las demandas de ductilidad (D) correspondiente.

Tabla 12. Puntos de desempeo para cada demanda ssmica Direccin Sismo Frecuente Moderado Diseo Extremo Extraordinario

techo [cm] 5.5 7.6 10.3 13.3 27.9 Vbasal [Tn] 103 123 133 143 160

Teff [sg] 1.25 1.36 1.50 1.66 2.27 Beff [%] 6.8 11.9 15.8 19.9 25.8

Y

D 1.5 2.1 2.9 3.7 7.75 techo [cm] 4.2 6 7.5 9.4 18.9 Vbasal [Tn] 86 114 126 135 156

Teff [sg] 1.14 1.18 1.27 1.39 1.86 Beff [%] 5 6.8 11.5 16.4 25.5

X

D - 1.5 1.7 2.1 4.2

En laFigura 14 se muestran los estados de la estructura para loa diferentes sismos considerados.

SISMO RECURRENTE (5.5 cm, 103 Tn)

SISMO MODERADO (7.6 cm, 123 Tn)

SISMO DE DISEO (10.3 cm, 133 Tn)

SISMO EXTREMO (13.3 cm, 143 Tn)

SIS. EXTRAORDINARIO (27.9 cm, 160 Tn)

Prtico 1 Prtico 3 Prtico 6 Figura 21. Estado de los prticos en la direccin Y

En las Figura 22Figura 23Figura 24 se muestra la curva de capacidad de la estructura con los lmites obtenidos con los diferentes criterios y los puntos de desempeo para cada demanda ssmica.

a: Direccin Y b: Direccin X Figura 22. Desempeo de la estructura segn criterio ATC-40

a: Direccin Y b: Direccin X Figura 23. Desempeo de la estructura segn criterio VISION 2000

a: Direccin Y b: Direccin X Figura 24. Desempeo de la estructura segn criterio HAZUS

En la Tabla 13 se muestran un resumen de los desempeos encontrados para la estructura para cada demanda ssmica.

Tabla 13. Desempeo de la estructura para los diferentes criterios Nivel de desempeo

Sismo Direc. Punto de desempeo ATC-40 VISION 2000 HAZUS

Y 5.5 IO IO Ninguno Frecuente X 4.2 IO IO Ninguno Y 7.6 IO IO Leve Moderado X 6 IO IO Leve Y 10.3 IO LS Moderado Diseo X 7.5 IO IO Leve Y 13.3 IO LS Moderado Extremo X 9.4 IO LS Moderado Y 27.9 LS CP Extensivo Extraordinario X 18.9 LS LS Moderado

En este caso se observa una mejora en el desempeo para esta direccin con respecto a la misma direccin del caso anterior. Ya no se espera daos extensivos en la estructura, solo moderados, pero para los ltimas dos demandas ssmicas se espera que la estructura alcance el nivel de dao (LS) con lo cual no ser habitable despus del evento ssmico sin reparacin previa. Para las tres primeras demandas la estructura permanecera en IO con daos leves.

PRDIDAS ECONMICAS Para poder interpretar el comportamiento de la estructura ante sismos con diferente probabilidad de ocurrencia se estimarn los daos probables y los costos de reparacin asociados. Las derivas de piso estn directamente relacionadas con el estado de dao en el que incurrir la estructura cuando se encuentre sometida a las acciones ssmicas. En la Tabla 14 se presenta una comparacin de las derivas de piso en la direccin X resultantes para cada diseo.

Tabla 14. Comparacin de las derivas de piso en direccin X

En la Tabla 15 se presentan los estados de dao para ambos reglamentos y para cada intensidad de demanda ssmica en la direccin X. Tambin se pueden apreciar los costos de reparacin asociados a cada estado de dao.

Tabla 15. Estados de dao y costos de reparacin para sismo en direccin X

Del anlisis de los resultados surge que la estructura diseada con el nuevo reglamento sufre, en general, daos levemente menores que la estructura diseada con el reglamento vigente, a excepcin del sismo extraordinario en el cual el dao es mayor en el edificio diseado de acuerdo al nuevo reglamento. Dado la incertidumbre involucrada en la estimacin del dao, la diferencia existente en los valores del costo de reparacin es insignificante y se puede decir que el nivel de dao en ambas estructuras es similar.

En la Tabla 16 se presenta una comparacin de las derivas de piso en la direccin Y resultantes para cada diseo.

Tabla 16. Comparacin de las derivas de piso en direccin Y

En esta direccin la diferencia en las derivas de piso entre ambos diseos, es mayor que en la direccin X. En la Tabla 17 se presentan los estados de dao y sus costos asociados para el sismo en la direccin Y.

Tabla 17. Estados de dao y costos de reparacin para sismo en direccin Y

Se puede apreciar que la estructura diseada con el nuevo reglamento tiene ms daos. Es importante aclarar en este punto que cuando se disea la estructura con el reglamento vigente no son totalmente representativos debido a que para intensidades bajas de demanda se producen fallas por corte en algunas vigas y columnas. De tal manera que al costo de reparacin obtenido anteriormente se debera sumar los costos de reparacin producidos por las fallas por corte, en general estos ltimos costos tienen a ser mayores.

CONCLUSIONES

Para ambos reglamentos la estructura solo sufre dao leve hasta el sismo de diseo/ Para los sismos extremo y extraordinario se alcanza dao moderado. Es importante aclarar que para la estructura diseada segn el reglamento vigente los daos obtenidos solo son representativos hasta el sismo de diseo ya que para sismos ms intensos se producen fallas por corte en algunas vigas. Los costos de reparacin estimados son muy similares para los diseos con ambos reglamentos. Esto es esperable debido a que el diseo geomtrico del edificio se mantiene. El diseo de acuerdo al nuevo reglamento logra un mecanismo de colapso ms uniforme y simultneo y evita fallas por corte.

REFERENCIAS

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Confined Concrete. Journal of Structural Engineering Volume 114:8(1804). Sajama, A. (2011). Evaluacin y Comparacin del Desempeo Ssmico de un Edificio

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