Análisis comparativo de la respuesta dinámica de una edificación de carácter esencial haciendo uso de dos alternativas de reforzamiento estructural: aislamiento sísmico vs. encamisados

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo principal evaluar la respuesta dinámica de una edificación de carácter esencial haciendo uso de dos alternativas de reforzamiento estructural: Aislamiento sísmico y Encamisados de concreto armado, comparándolas entre ellas y con la respuesta dinámica actual de la estructura sin reforzamiento. Para lograr este propósito, se realizó una investigación preliminar, la cual se centró en explorar la información existente de la edificación con el fin de conocer las demandas de diseño utilizadas para las estructuras que componen el pabellón María Nieves y Bustamante (estructura 1 y estructura 2) (E.030-2006), esto debido a que la demanda a la actualidad se ha visto modificada con los cambios en la normativa de diseño sismorresistente (E.030-2018). Seguidamente, se procedió a desarrollar la etapa de calibración de los modelos matemáticos, la cual consistió en el monitoreo estructural basado en vibraciones de la edificación; esto permitió comparar los periodos y formas de vibración de la estructura obtenidos con el sismógrafo, y los periodos y formas de vibración de la estructura obtenidos del modelo matemático. Posteriormente, se realizaron análisis estáticos no lineales (Pushover) en los modelos calibrados de las estructuras 1 y 2 por separado, considerando la influencia de los tabiques de albañilería en el sistema aporticado, tomando como parámetros de comparación, los cambios en la rigidez elástica, rigidez efectiva, ductilidad global y cortante máximo de las estructuras. Consecutivamente, se sometieron a las edificaciones a registros sísmicos equivalentes al sismo de diseño de la normativa E.030-2018 (análisis dinámicos no lineales), evaluando sus respuestas estructurales (derivas) y no estructurales (aceleraciones), cualificándolas en base a la normativa Hazus 2.1. a nivel estructural (Derivas) y no estructural (aceleraciones), a fin de evaluar la respuesta en su estado actual de las estructuras. Luego de conocer el incremento en el desempeño de la estructura debido a los tabiques de albañilería y en base a ello, el estado actual de las edificaciones; se unió ambos modelos de manera rígida en todos sus niveles considerando las estructuras 1 y 2 como un solo modelo matemático. El nuevo modelo permitió diferentes casos de trabajo para la siguiente etapa del proyecto de investigación tales como: Estado actual con un piso adicional, reforzado por encamisados de concreto armado con un piso adicional y reforzado por aislamiento sísmico con un piso adicional. Posteriormente se realizaron análisis estáticos no lineales (Pushover) y análisis dinámicos incrementales (IDA) de los tres modelos descritos, obteniendo las curvas capacidad, curvas IDA y curvas IDA-capacidad (Curva IDA basada en los cortantes y desplazamiento) en cada caso, y cualificándolas a nivel “estructural” y “no estructural” en base a los parámetros propuestos por el profesor Vamvatsikos y los estados de la normativa Hazus 2.1. Finalmente, a nivel “estructural” se comprobó que ambas metodologías de reforzamiento, permiten a la estructura conservar su estabilidad y el continuo uso. Así mismo, a nivel “No estructural”, el reforzamiento por aislamiento sísmico, mitigó los daños en dicho nivel, mientras el reforzamiento por encamisados, generó daños, debido a que no reduce las aceleraciones y esto genera pérdidas económicas en el contenido de las estructuras (equipo, mobiliario, arquitectura, etc.), siendo importante evaluar el factor económico de inversión pre y post evento sísmico en la elección del sistema de reforzamiento estructural.