TORSION SISMICA EN EDIFICIOS ASIMÉTRICOS

INTRODUCCIÓN

“Los sismos, terremotos o temblores de tierra, son vibraciones de la corteza terrestre, generadas por distintos fenómenos, como la actividad volcánica, la caída de techos de cavernas subterráneas y hasta por explosiones. Sin embargo, los sismos más severos y los más importante desde el punto de vista de la ingeniería, son los de origen tectónico, que se deben a desplazamientos bruscos de la grandes placas en que esta subdividida dicha corteza. Las presione que se generan en la corteza por los flujos de magma desde el interior de la tierra llegan a vencer la fricción que mantiene en contacto los bordes de la placa tectónica, producen caídas de esfuerzos y liberación de enormes cantidades de energía almacenada en la roca. La energía se libera principalmente en forma de ondas vibratorias que se propagan a grandes distancias a través de la roca de la corteza”(Bazan, 2011,p.15).

“El factor que mas ha influido en el establecimiento de la practica actual del diseño sismorresistente de edificios, ha sido la experiencia que se ha derivado del comportamiento observado de los diferentes tipos de estructuras que han sufridos sismos severos. La identificación de las características que han dado lugar a fallas ( o por el contario a buen comportamiento) y el análisis de los tipos de daños y de sus causas han contribuido en forma decisiva al entendimiento del comportamiento sísmicos de las estructuras” (Bazan, 2011,p.33).

“Por lo anterior, mientras que en el diseño para otras acciones se pretende que el comportamiento de las estructuras permanezca dentro de su intervalo lineal y sin daño aun para los máximos valores que pueden alcanzar las fuerzas actuantes, en el diseño sísmico se reconoce que no es económicamente viable diseñar las edificaciones en general, para que se mantengan dentro de su comportamiento lineal ante el sismo de diseño.

El problema se plantea en forma rigurosa como uno de optimación, en que se debe equilibrarse la inversión que es razonable hacer en la seguridad de la estructura con la probabilidad del daño que puede ocurrir.

La mayoría de los reglamentos modernos de diseño sísmico establecen como objetivos, por una parte, evitar el colapso, pero aceptar el daño, ante un sismo excepcionalmente severo que se pueda presentar en la vida de la estructura; y, por otra, evitar daños de cualquier tipo ante sismos moderados que tengan una probabilidad significativa de presentarse en ese lapso” (Bazan, 2011,p.38).

Cuando una estructura elástica de varios grados que puedan afectar la estructuración del edificio se dice que “sus masas sufren desplazamientos que dependen del tiempo y de la aceleración basal y pueden calcularse resolviendo el sistema de ecuaciones diferenciales.

A partir de los desplazamientos se pueden determinar las fuerzas actuantes en los diferentes componentes de la estructura” (Bazan, 2011, p.121).

“Con apego a las NTDS, el análisis sísmico de todo debe considerar dos direcciones ortogonales del movimiento del terreno. Para cumplir tal requisito, cuando en el método dinámico se opta por ignorar los giros de los pisos, se tiene que seguir el procedimiento de análisis modal espectral independientemente para cada dirección del sismo, desde el cálculo de periodos y modos de vibraciones, hasta la determinación de las fuerzas cortantes de entrepiso” (Bazan, 2011, p.247).

Culminando lo dicho anteriormente se concluye que “en los edificios es usualmente aceptable suponer que las masas están concentradas en los niveles de los pisos y que las fuerzas de inercia importantes son solo las laterales; por ello lo que sigue se limita a tratar este caso, aunque varios conceptos son aplicables a otros sistemas estructurales con masas concentradas cuyos apoyos tengan todos el mismo movimiento” (Bazan, 2011, p.108).

PRIMER SUBTEMA:

CONSIDERACIONES GENERALES EN EL DISEÑO POR TORSIÓN- Comportamiento de una estructura sometida a efectos de torsión.- Determinación de las coordenadas del centro de torsión por el método matricial

tridimensional de Damy.

SEGUNDO SUBTEMA:

CARACTERIZACIÓN DE LA RESPUESTA SÍSMICA TORSIONAL EN EDIFICIOS DE VARIOS NIVELES

- Equivalencia estática entre el análisis en el nivel y en el entrepiso- Efecto del grado de asimetría en la distribución de cortante.- Variación de la respuesta para edificios asimétricos en masas y en rigideces para niveles de

asimetría equivalentes.- Respuesta de edificios asimétricos en masas para diferentes grados de asimetría

TERCER SUBTEMA:

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LOS EFECTOS DE AMPLIFICACIÓN DINÁMICA POR TORSIÓN- Diferencias entre la respuesta dinámica y estática de una estructura sometida a una

misma excitación.- Relación en el cortante basal para análisis estáticos y dinámicos en edificios de varios

niveles y para diferentes grados de asimetría.- Amplificación dinámica dado un mismo nivel de cortante basa.

El análisis de resultados de los diferentes aspectos estructurales abordados en este trabajo, con el fin de caracterizar de forma adecuada la respuesta sísmica torsional en edificios asimétricos, se presentan las principales conclusiones y recomendaciones. Después caracterizar la respuesta sísmica torsional en edificios asimétricos de analizar los resultados de los modelos de edificios estudiados, puede concluirse que la tendencia presentada por la asimetría estructural en la altura de los edificios, es consistente con los resultados de estudios anteriores. Puesto que una característica común en edificios de varios niveles asimétricos en rigideces. Otro aspecto importante observado es que, al aumentar el peso en el último nivel, se presenta una disminución en la asimetría estructural, lo cual es consistente con estudios realizados en el intervalo inelástico, en los cuales, el considerar una fuerza mayor en el último nivel, disminuye las demandas de ductilidad en los últimos entrepisos. Los edificios asimétricos en rigideces se observara más adelante la consideración de valores extremos de carga viva reglamentaria que modificaran los pesos de los niveles, se observara que la variación que presenta la distribución de fuerzas laterales resultante, no se modificara sensiblemente y, por tanto, tiene poco efecto en el cálculo de la ubicación del CT de entrepiso. Lo anterior implica que, a pesar de que la formulación matricial conceptual, el CT depende, entre otros factores, la distribución de carga lateral y los resultados obtenidos demostraran principalmente por la estructuración del edificio.

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

- Entender la interacción entre los edificios y la infraestructura pública con el subsuelo.

- Prever las potenciales consecuencias de fuertes terremotos en áreas urbanas y sus efectos

en la infraestructura.

- Diseñar, construir y mantener estructuras que resistan a la exposición de un terremoto,

más allá de las expectaciones y en total cumplimiento de los reglamentos de construcción.

- Una estructura apropiadamente diseñada no necesita ser extraordinariamente fuerte o

cara. Las más poderosas y costosas herramientas para el diseño sísmico son las tecnologías

de control de la vibración y en particular, el aislamiento de la base o cimentación.