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Evaluación de la respuesta sísmica no lineal de estructuras aporticadas paramétricas de concreto armado con irregularidad vertical de piso blando
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-05-28) Castillo Leon, Ed Renzo; Fernandez-Davila Gonzales, Victor Ivan
La irregularidad estructural de piso blando o de rigidez representa un riesgo para la integridad de las estructuras debido a que puede ocasionar el colapso parcial o total de las edificaciones. La presencia de este fenómeno en las construcciones se ha vuelto cada vez más común debido a la demanda arquitectónica como estacionamientos y halls en el primer nivel, inclusión de ambientes de doble altura, entre otros. En consecuencia, el estudio del comportamiento de estructuras con piso blando es relevante para la evaluación, rehabilitación, diseño de edificaciones, de manera que se logre estimar la respuesta de la edificación ante eventos sísmicos severos. La presente investigación tiene por finalidad analizar la respuesta sísmica no lineal de un conjunto de edificaciones de cinco y diez niveles que presenten la irregularidad de piso blando en distintos grados. Los casos de estudio se han generado a partir de la definición de un grupo de parámetros que caracterizan a cada modelo tales como la frecuencia de vibración desacoplada de la estructura, la relación de rigideces traslacionales, el grado de acoplamiento torsional, la excentricidad de rigidez normalizada y la razón de rigideces torsionales. Además, se incluye la relación de al- tura entre el primer nivel y el típico, como parámetro que genera la irregularidad de piso blando en los modelos. Este método de análisis permite determinar la respuesta sísmica de un conjunto de edificaciones con características únicas a fin de evaluar la influencia de cada parámetro en la respuesta de interés global y local. En los modelos estructurales se idealizó la losa de entrepiso como diafragma rígido en su plano y se consideró en el centro de masa (CM) de cada nivel junto a tres grados de libertad: dos desplazamientos traslacionales y una rotación en planta. Principal- mente, se investiga el efecto de la torsión en planta en combinación con la irregularidad vertical de piso blando, debido a que es una situación frecuente y real en el diseño de edificaciones. La respuesta sísmica de los modelos estructurales se obtuvieron mediante un análisis no-lineal tiempo historia. Este método de análisis dinámico permite estudiar el comportamiento de la estructura en el régimen inelástico y considera la pérdida de rigidez y resistencia en los elementos estructurales que la componen. Se emplearon siete pares de registros peruanos de aceleraciones sísmicos para el análisis. Las respuestas de locales máximas de interés que se eligieron son la demanda de ductilidad de rotación y la fuerza cortante en columnas del primer nivel, mientras que las respuestas globales máximas elegidas fueron los desplazamientos traslacionales y rotacionales por nivel y las derivas de entrepiso. Este estudio concluye que el incremento de altura en el primer nivel en combinación con la excentricidad produce un aumento significativo en la demanda de ductilidad de rotación en las columnas del primer nivel mientras que en las derivas el efecto de la excentricidad de rigidez es atenuado por el efecto de piso blando donde este último concentra el desplazamiento lateral en el entrepiso de menor rigidez y la excentricidad de rigidez en los niveles intermedios y superiores.