Análisis sísmico inelástico de una estructura de concreto armado de dos pisos a escala 3/4

Abstract

En la presente tesis se ha estudiado el comportamiento sísmico inelástico de una estructura de concreto armado de dos pisos, del tipo aporticado a escala 3/4, diseñada con las normas nacionales actuales: Norma Básica de Diseño Sismo-Resistente (RNC-77), Norma de Cargas (E-020) y Norma de Concreto Armado (E-060). Dos programas de análisis inelástico son usados: el INSTA para el análisis estático y el INDRA para el análisis dinámico, idealizando en ambos casos la estructura por el modelo del pórtico bidimensional, por permitir este modelo estudiar la respuesta sísmica a nivel de cada elemento. Con la ayuda del programa INSTA se ha realizado el análisis estático inelástico de un pórtico principal del espécimen tridimensional, obteniéndose para el mecanismo de colapso un desplazamiento lateral máximo del segundo piso 10 veces mayor al máximo desplazamiento en caso de sismo que estipula la Norma Básica de Diseño Sismo-Resistente y ductilidades rotacionales en los extremos de las vigas en promedio del orden de 4 y en los extremos inferiores de las columnas del primer piso del orden de 1. Con la ayuda del programa INDRA se ha realizado el análisis dinámico inelástico del espécimen tridimensional, sometiéndolo a la acción de la componente L modificada del sismo del 31 de Mayo de 1970, escalado para 5 niveles de aceleración máxima (98, 392, 490, 637 y 833 gal), obteniéndose para 833 gal de aceleración máxima un desplazamiento inelástico máximo del segundo piso 11 veces mayor al máximo desplazamiento que estipula la Norma Básica de Diseño Sismo-Resistente y máximos requerimientos de ductilidad rotacionales en promedio del orden de 4.5 para las secciones criticas de vigas, notándose que los extremos inferiores de las columnas del primer piso están a punto de llegar a la fluencia. En general los resultados del análisis dinámico inelástico nos muestran que las cargas sísmicas actuantes son bastante mayores que las cargas estáticas laterales especificadas por la Norma Básica de Diseño Sismo-Resistente. Sin embargo, se ha verificado que la edificación estudiada y diseñada con las fuerzas laterales especificadas por la Norma en mención ha sobrevivido a sismos muy severos. Esta aparente anormalidad se atribuye principalmente a la capacidad de esta estructura de disipar gran cantidad de energía por deformaciones inelásticas, además de otros factores como una reducción de la respuesta debido a un aumento del amortiguamiento. Los ensayos realizados sobre la estructura estudiada, tanto el ensayo estático de un pórtico del espécimen del Centro-Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID) de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería (FIC-UNI), como el ensayo dinámico del espécimen tridimensional realizado en el Laboratorio de Estructuras de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), nos dan en general resultados muy próximos a los obtenidos en el análisis.