Análisis y diseño de edificios de concreto armado considerando la rigidez efectiva de sus elementos estructurales

Abstract

El objetivo de esta investigación es determinar en qué medida influye la consideración de la degradación de la rigidez causada por el agrietamiento cuando se realiza el análisis sísmico de edificaciones de Lima. Para ello, se definieron dos estructuras ficticias que reúnen características geométricas de edificios existentes en esta ciudad. Se modelaron las estructuras considerando la rigidez bajo 4 enfoques: Factores de reducción mostrados en ACI 318-14, ASCE 41-13, rigidez dependiente del refuerzo y secciones no agrietadas. Se analizaron estas edificaciones mediante los análisis estático y dinámico lineal descritos en la norma nacional E.030-2016. Los edificios fueron diseñados para todos los 8 casos de acuerdo a la norma nacional E.060-2009. Finalmente, se realizó el análisis estático no lineal definido por la norma ASCE 41-13 a los edificios con diseño resultantes de los análisis con secciones sin agrietar y secciones agrietadas considerando el refuerzo. Como resultado, las derivas incrementaron en hasta 95%, la fuerza cortante basal incrementó hasta un 40%, los periodos de vibración incrementaron hasta un 75%, entre otros. Se concluye que considerar la reducción de rigidez provocó la variación del diseño de vigas, lo que deriva en el encarecimiento de la construcción. Asimismo, se revela que no considerar la reducción genera subestimación del valor de junta sísmica requerida.

The aim of this research is to determine to what extent affects the consideration of the relationship of stiffness loss due to cracking when performing the seismic analysis of buildings in Lima. For this purpose, two fictitious structures were defined that meet the geometric characteristics of existing buildings in this city. The structures were modelled considering the stiffness under 4 approaches: Stiffness reduction factors shown in ACI 318-14, ASCE 41-13, rebar dependant stiffness and uncracked sections. These buildings were analysed through the linear static and dynamic analysis described in the national standard E.030-2016. These buildings were designed for all 8 cases according to the national standard E.060-2009. Finally, a nonlinear static analysis defined by the standard ASCE 41-13 was performed on the buildings with the designs resulting of the analysis with uncracked sections and cracked sections considering the rebar. As a result, the drifts increased by up to 95%, the basal shear force increased by up to 40%, the vibration periods increased by up to 75%, among others. It is concluded that considering the reduction of stiffness caused variation in the design of beams, therefore the increase of the construction cost. Likewise, it is revealed that not considering the reduction generates underestimation of the required seismic joint.