Estudio sobre los efectos del golpeteo en la respuesta dinámica de dos estructuras adyacentes de concreto armado

Abstract

El complejo estudio de los efectos del golpeteo o pounding contempla una relación de múltiples variables, presentando la apertura a diversos inesperados escenarios en los cuales, las estructuras de concreto armado podrían hacer frente. Los modelos de impacto estructural tienen como fin, cuantificar unas cargas de impacto. Si bien los primeros modelos analíticos toman en consideración mecanismos en base a rigideces y desplazamientos relativos, los modelos más actualizados contemplan hasta los efectos del amortiguamiento en sistemas viscoelásticos, asumiendo transferencias de energía cinética en energías de deformación. Sin embargo, la dinámica estructural expone una serie de criterios a tomar en consideración cuando se analizan los impactos, como lo son, el análisis modal, las ecuaciones de movimiento en sistemas amortiguados, las respuestas ante excitaciones harmónicas con amplitudes constantes y variables, las frecuencias naturales y los modos de vibración, entre otros. En la presente investigación denominada “Estudio sobre los efectos del golpeteo en la respuesta dinámica de dos estructuras adyacentes de concreto armado”, se efectuó el análisis sísmico a dos estructuras tipo idealizadas que representan a dos edificaciones, la aplicación del modelo Hertz-Damp, el análisis de transferencia de energía en la colisión entre ambas estructuras, la cuantificación de las cargas y la obtención de los parámetros de respuesta en un análisis estructural post colisión. El objetivo de la investigación es obtener respuestas estructurales mediante el análisis con espectro de aceleraciones y tiempo historia con funciones SIN, y amplitudes en base a ZUCS/R*G, con la finalidad de inducir variaciones en el factor de aceleración sísmica y frecuencias de excitación, para estimar respuestas en proximidad a la resonancia estructural para cada edificación de concreto armado, para contemplar solicitaciones críticas para cada estructura. En términos generales, el pounding afecta en el comportamiento sísmico de las estructuras, modificando inesperadamente sus parámetros de respuesta estructural en un evento sísmico. En la Ciudad de Cusco, cuando se presente un sismo mayor a los 6.50Mw y existiendo una junta sísmica menor al reglamentado, el golpeteo o pounding afectará directamente en los elementos estructurales, amplificando los esfuerzos internos en las columnas y exponiéndolos a depender de los factores de seguridad para evitar la falla de cada elemento en contacto, frente a un posible colapso.

The complex study of the pounding effects contemplates a multivariable relationship, presenting the opening to various unexpected scenarios in which reinforced concrete structures could face. Structural impact models are intended to quantify impact loads. Although the first analytical models take into account the mechanisms based on relative stiffness and displacement, the most up-to-date models even contemplate the effects of damping in viscoelastic systems, assuming transfers of kinetic energy into deformation energies. However, structural dynamics exposes a series of criteria to be taken into consideration when analysing impacts, such as modal analysis, equations of motion in damped systems, responses to harmonic excitations with constant and variable amplitudes, frequencies natural and modes of vibration, among others. In the present investigation called "Study of the pounding effects on the dynamic response of two adjacent reinforced concrete structures", the seismic analysis was carried out on two idealized type structures, the application of the Hertz-Damp model, the energy transfer analysis in the collision between both structures, the quantification of the loads and the obtaining of the response parameters in a post-collision structural analysis. The objective of the research is to obtain structural responses by means of the spectrum analysis of accelerations and time history with SIN functions, and amplitudes based on ZUCS/R*G, in order to induce variations in the seismic acceleration factor and the excitation frequencies, to estimate responses in proximity to structural resonance for each reinforced concrete building, in order to contemplate critical requests for each structure. In general terms, pounding affects the seismic behaviour of structures, modifying unexpectedly their structural response parameters in a seismic event. In the City of Cusco, when an earthquake greater than 6.50 Mw occurs and there is been a seismic joint smaller than the one regulated, the pounding will directly affect the structural elements, amplifying the internal forces in the columns and exposing them to depend on the security factors to avoid the failure of each element in contact against a possible collapse.