Estudio de la respuesta sísmica no lineal de reservorios elevados con soporte aporticado de concreto armado

Abstract

Los reservorios elevados con soporte aporticado de concreto armado son estructuras empleadas habitualmente en nuestro país para el almacenamiento y suministro de agua potable a la población, por lo que su operatividad debería continuar después de un sismo severo, debido a que son estructuras esenciales que brindan acceso a este insumo básico que es indispensable para el bienestar de la población. El sismo de Pisco del 2007 reveló la vulnerabilidad de estas estructuras, donde se ha registrado fallas principalmente en las vigas y las uniones viga columna, afectando la estructura del soporte aporticado de los reservorios elevados, quedando éstos inoperativos por el gran riesgo que representa su colapso. El tema de estudio de esta investigación es la respuesta sísmica no lineal de reservorios elevados con soporte aporticado de concreto armado para diferentes capacidades de almacenamiento, ubicadas en la costa y la sierra del Perú, para lo cual se ha empleado la norma técnica E.030 (2018) y algunos estándares internacionales para establecer parámetros preliminares de diseño, entre ellas el ACI 350.3-20 y el IS 1893 (parte2): 2014. Para determinar la respuesta sísmica no lineal se tuvo en consideración los estándares internacionales ASCE/SEI 7-22, FEMA 356, FEMA 440, FEMA 450 y ATC-19(1995). Es así que, se han planteado 26 modelos de reservorios elevados con soporte aporticado de concreto armado para las zonas sísmicas Z3 y Z4, a las que se realizó el análisis Pushover para determinar la máxima capacidad. Se han considerado cinco registros sísmicos de terremotos severos ocurridos en nuestro país, escalados para una demanda sísmica ajustada a las normativas vigentes, necesarias para el análisis dinámico no lineal. Además, se ha utilizado la metodología establecida en el código ATC-19 (1995) para determinar el factor de modificación de respuesta sísmica, R, para lo cual se han evaluado los factores de ductilidad de desplazamiento, sobrerresistencia, redundancia, entre otros parámetros. Por otro lado, se ha verificado el diseño del reservorio elevado El Carmelo en base a la normativa vigente en el Perú y otros códigos internacionales, para posteriormente determinar el nivel de desempeño de su estructura para diferentes niveles de demanda sísmica y de este modo comprender su comportamiento, ya que cuenta con una estructuración que se emplea habitualmente en el país.

Reinforced concrete elevated reservoirs with frame support are structures commonly used in Peru for the storage and supply of water to the population, so their operability should continue after a severe earthquake, since they are essential structures that provide access to this essential input that is essential for the well-being of the population. The 2007 Pisco earthquake revealed the vulnerability of these structures, where failures have been shown in beams and beam-column joints, affecting the frame support structure of the elevated reservoirs, rendering them inoperative due to the great risk they represent. The main subject of this research is the non-linear seismic response of reinforced concrete elevated reservoirs with frame support for different storage capacities, located on the coast and highlands of Peru, for this purpose the E.030 technical standard has been used (2018) and international codes to establish the preliminary design parameters, including ACI 350.3¬20 and IS 1893 (part 2): 2014. To determine the nonlinear seismic response, the international codes ASCE/SEI 7-22, FEMA 356, FEMA 440, FEMA 450 and ATC-19 (1995) were used. Thus, 26 models of reinforced concrete elevated reservoirs with frame support have been proposed for the seismic zones Z3 and Z4, to which the Pushover analysis was carried out to determine the maximum capacity. Five seismic records of severe earthquakes that occurred in Peru have been considered, scaled for seismic demand consistent with current regulations, which were needed for nonlinear dynamic analysis. In addition, the methodology established in the ATC-19 code (1995) has been used to determine the seismic response modification factor, R, and factors such as displacement ductility, overstrength, redundancy, among other parameters, have been evaluated. On the other hand, the design of El Carmelo reservoir has been verified with current regulations of Peru and other international codes, to determine the level of performance of the structure for different levels of seismic demand and thus understand its behavior, since which has a structure commonly used in the country.