Influencia de la configuración irregular en planta sobre el comportamiento sísmico de estructuras

Abstract

En el análisis y diseño sismorresistente de edificaciones, la hipótesis de diafragma rígido (DR) es utilizada frecuentemente, sin embargo, las edificaciones con tipologías de plantas irregulares tienen respuestas diferentes en su desempeño sismico, estas estructuras concebidas obedecen a necesidades espaciales, funcionales y bioclimáticas. Por consiguiente, es necesario evaluar la configuración irregular en planta sobre el comportamiento sísmico de estructuras de concreto armado considerando las condiciones de la hipótesis de diafragma rígido (DR) y diafragma flexible (DF). Al realizar el análisis dinámico modal espectral para los edificios de concreto armado de 4 y 8 niveles utilizando la hipotesis de DR y DF de las tipologias L, T, H y U, se evidenció que los casos de estudio de 8 niveles con DR y DF presentaron diferencias en los periodos de vibración en un 90.3%, los desplazamientos laterales en un 70.34% en dirección X y un 156.84% en dirección Y. Los modelos con DF obtuvieron periodos de vibración más largos y generaron mayores deflexiones de la estructura debido a la deformación de la losa en su plano, no obstante los modelos con DR presentaron fuerzas cortantes más conservadoras. El modelo H presentó mejor desempeño sísmico frente a las demás tipologías, debido a su simetría estructural y su menor excentricidad. Al realizar el análisis estático no lineal Pushover, se evidenció diferencias en capacidades de fuerza cortante basal de los casos de estudio de 8 niveles con DR del 37.75% entre la tipología H y U. El modelo U demostró una mayor capacidad de resistencia ante cargas laterales en dirección Y, sin embargo al evaluar la ductilidad de desplazamiento, las tipologias H y T obtuvieron mayor valor. Se obtuvo las curvas de fragilidad, donde el modelo T presentó la mayor probabilidad de colapso con un valor de Sd4=28% en dirección X. Al evaluar mediante el análisis dinámico no lineal Tiempo Historia los casos de estudio de 8 niveles con DR, el modelo H obtuvo una mayor capacidad de resistencia de fuerzas cortantes en la base en dirección Y.

In the analysis and seismic design of buildings, the rigid diaphragm (DR) hypothesis is frequently used, however, buildings with irregular floor plans have different responses in their seismic performance, these conceived structures obey spatial, functional, and bioclimatic needs. Consequently, it is necessary to evaluate the irregular plan configuration on the seismic behavior of reinforced concrete structures considering the conditions of the rigid (DR) and flexible (DF) diaphragm hypothesis. When performing the dynamic modal spectral analysis for the 4 and 8-story reinforced concrete buildings using the DR and DF hypothesis of the L, T, H, and U typologies, it was evident that the 8-story case studies with DR and DF showed differences in the vibration periods by 90.3%, the lateral displacements by 70.34% in the X direction and 156.84% in the Y direction. The models with DF obtained longer vibration periods and generated greater deflections of the structure due to the deformation of the slab in its plane, however, the models with DR presented more conservative shear forces. Model H presented better seismic performance compared to the other typologies, due to its structural symmetry and lower eccentricity. When performing the nonlinear static Pushover analysis, differences were evident in basal shear force capacities of 8-level case studies with DR of 37.75% between typology H and U. Model U demonstrated a greater resistance capacity to lateral loads in the Y direction, however when evaluating the displacement ductility, the H and T typologies obtained greater value. The fragility curves were obtained, where the T model presented the highest probability of collapse with a value of Sd4=28% in the X direction. When evaluating the 8-level case studies with DR through nonlinear dynamic analysis Time History, model H obtained a greater resistance capacity for shear forces at the base in the Y direction.