Efectos de la bidireccionalidad sísmica en la respuesta de edificaciones escalonadas de concreto armado, mediante el Análisis Dinámico Modal Espectral (ADM) y el Análisis Tiempo Historia Lineal (ATHL), en la ciudad de Lima

Abstract

En un análisis sisimico tradicional, se considera principalmente la existencia de fuerzas sísmicas que actúan unidireccionalmente en dos o tres direcciones independientes, las cuales actúan en la estructura según su irregularidad en planta o altura. Sin embargo, se ha demostrado que la naturaleza del movimiento sísmico es errática, es decir, que las acciones sísmicas actúan en diferentes direcciones hacia la estructura y no necesariamente de manera independiente en los ejes principales. Por ello, un análisis sísmico debería considerar los efectos de bidireccionalidad sísmica sobre la edificación teniendo en cuenta un ángulo de incidencia real para cada solicitación sísmica, y de esta manera estimar las respuestas máximas de la estructura para un mejor diseño sismorresistente que comprenda mejor los efectos sísmicos reales.

En el presente estudio, se analizó el efecto de la bidireccionalidad sísmica en las respuestas de 3 modelos estructurales con una geometría arquitectónica escalonada usando un Análisis Modal Espectral (AME) y un Análisis Lineal Tiempo Historia (ALTH), con ángulos de incidencia con incrementos cada 10°, de manera que se evidencie los efectos de la bidireccionalidad sísmica frente al unidireccional a través de las respuestas máximas de los modelos. Para el ALTH, se consideraron 3 registros sísmicos ocurridos en Lima-Perú en un tipo de suelo rígido obtenidos a través de la red acelerográfica nacional CISMID. Por consiguiente, las respuestas máximas se compararon con la respuesta del análisis unidireccional (ángulo 0°). Finalmente, en el análisis de resultados se destaca que la bidireccionalidad sísmica evidencia una variación considerable en las repuestas de la estructura, que fluctúa del 20% al 40% respecto al análisis unidireccional con el que usualmente se diseña.

In a traditional systemic analysis, it is mainly considered the existence of seismic forces that act unidirectionally in two or three independent directions, which act on the structure according to its irregularity in plan or height. However, it has been demonstrated that the nature of the seismic movement is erratic, in other words, that the seismic actions act in different directions towards the structure and not necessarily independently in the main axes. Therefore, a seismic analysis should consider the effects of seismic bidirectionality on the building taking into consideration an actual angle of incidence for each seismic solicitation, and in this way estimate the maximum responses of the structure for a better seismic-resistant design in order to better understand the actual seismic effects.

In the present study, the effect of seismic bidirectionality on the responses of 3 structural models with a staggered architectural geometry was analyzed using a Spectral Modal Analysis (SMA) and a Linear Time History Analysis (ALTH), with incidence angles with increments every 10°, so as to demonstrate the effects of seismic bidirectionality versus unidirectional through the maximum responses of the models. For the ALTH, three seismic records were considered that occurred in Lima-Peru in a type of rigid soil obtained through the CISMID national accelerographic network. Therefore, the maximum responses were compared with the response of the unidirectional analysis (0° angle). Finally, in the analysis of results it is highlighted that the seismic bidirectionality evidences a considerable variation in the structure's responses, which fluctuates from 20% to 40% with respect to the unidirectional analysis with which it is usually designed.