Comportamiento sísmico de edificios aislados en la base en distintas etapas del proceso constructivo

Abstract

El aislamiento sísmico es una de las técnicas de control de vibraciones más efectivas en la práctica actual de la ingeniería sísmica, cuya principal función es mitigar el daño en estructuras expuestas a grandes terremotos por medio del incremento del periodo fundamental de vibración y la provisión de amortiguamiento, lo cual conduce a disminuir las aceleraciones en los niveles y las distorsiones de entrepiso. En la actualidad, esta tecnología se aplica en muchas zonas propensas a terremotos en el mundo, incluyendo países líderes como Estados Unidos, Japón y Nueva Zelanda, y otros en los que su uso ha comenzado más recientemente, como es el caso del Perú. Dado el peligro sísmico que amenaza a los países situados en regiones de alta actividad tectónica, particularmente a las naciones en desarrollo, es posible que un movimiento sísmico severo ocurra cuando un edificio aislado proyectado se encuentre incompleto. Por lo general, el análisis y diseño de estructuras aisladas en la base se lleva a cabo sin tener en cuenta su comportamiento dinámico en diferentes estados de construcción. Aunque una estructura aislada bajo construcción tiende a tener una mayor razón de aislamiento, esta tiene menor masa y, en consecuencia, una mayor rigidez efectiva del sistema de aislamiento, lo cual conduce a períodos más cortos y mayores porcentajes de amortiguamiento. Esto podría resultar en una menor eficiencia de los aisladores. Motivado por estos aspectos, el autor de esta tesis ha estudiado el comportamiento sísmico de los edificios aislados en la base en distintas etapas del proceso constructivo por medio del modelo de viga de corte uniforme y lineal montada sobre un aislador lineal. En efecto, se determinaron primero los parámetros dinámicos que tienen una mayor influencia en el comportamiento de los edificios aislados. Luego, se establecieron las principales consideraciones al realizar el análisis modal espectral a los edificios completos y bajo construcción. En esta parte, se demostró que los edificios aislados en la base están bien protegidos durante su construcción, incluso más que en su estado final. En tercer lugar, se desarrollaron gráficos detallados y fáciles de usar, además de dos fórmulas, para estimar las respuestas sísmicas rápidamente incluyendo el incremento de la contribución de los modos superiores debido al amortiguamiento del sistema de aislamiento. Al respecto, se concluyó que dicho aumento es considerable cuando tal amortiguamiento es cercano o superior al 20%. Por último, se estudió el comportamiento sísmico del edificio del Centro de Información de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería en diferentes etapas de construcción. Esta estructura fue diseñada para soportar de forma óptima los desplazamientos y fuerzas causados por terremotos cuando cuenta con ocho niveles. Sin embargo, la construcción se llevará a cabo en dos etapas, de modo que solamente los primeros cuatro pisos se completarán en un futuro próximo. Por lo tanto, se ejecutó el análisis tiempo historia y el análisis dinámico modal espectral teniendo en cuenta las dos fases constructivas mencionadas y una adicional en la que sólo existe el primer nivel. Para ello, se usaron registros sísmicos sintéticos ajustados al sismo máximo considerado, los cuales fueron desarrollado por el Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID) en 2013. Los resultados obtenidos de estos análisis validaron las conclusiones y el método de análisis sísmico simplificado propuesto