CAPITULO 1.- INTRODUCCION - tesis.uson.mx

1 1 1. INTRODUCCI N. (Introduction) En la estimaci n de la demanda s smica de los edificios basados en los niveles de rendimiento que sus elementos ofrecen, para conocer la seguridad que este posea ante demandas s smicas y la capacidad al colapso que este desarrolla, esto requiere de muchas consideraciones explicitas para el comportamiento de la estructura en el rango inel stico. Es bien conocido que el m todo de An lisis No-Lineal en Historias de Respuesta (NL-RHA), es el procedimiento m s riguroso para conocer el comportamiento estructural bajo demandas s smicas en rangos No-Lineales. Actualmente, en la pr ctica del ingeniero estructural, las nuevas tendencias en el dise o s smico de las edificaciones, se est n orientando a la estimaci n de la capacidad s smica-resistente de edificio a trav s de la aplicaci n de An lisis Est ticos No-Lineales.

2 Para su caso el ingeniero estructural est usando el An lisis Est tico No-Lineal o An lisis Pushover en FEMA-273 [Federal Emergency Management Agency, BSSC1997], ATC-40 [1996] y FEMA-356 [BSSC 2000]. La aplicaci n del An lisis pushover ha sido reconocida como una herramienta potente e importante para calcular e investigar el desarrollo de los desplazamientos de azotea en relaci n al cortante basal inducido, esto mediante la aplicaci n de fuerzas laterales equivalentes con incrementos monol ticos y con invariante distribuci n a trav s del desarrollo de toda la altura del edificio; lo que permite desarrollar la capacidad ultima del edificio ante fuerzas laterales s smicas. La distribuci n de fuerzas y el desplazamiento m ximo se basan en la hip tesis del control de la respuesta por el modo fundamental de la estructura y bajo la conjetura que el modo fundamental no cambia despu s de que la estructura alcanza su punto de fluencia.

3 Es congruente pensar que despu s que la estructura alcanza el l mite de fluencia, las consideraciones anteriormente mencionadas solo son suposiciones 2 aproximadas, pero investigaciones [Saiidi and Sozen, 1981; Miranda, 1991; Lawson et al, 1994; Kim y D Amore, 1999; Chopra and Goel, 2001] demuestran la buena aproximaci n para la estimaci n de la demanda s smica, bajo estas conjeturas. El procedimiento del An lisis Modal Pushover incluye la contribuci n de varios modos de vibrar de la estructura, lo cual permite obtener resultados m s aproximados en el comportamiento de la estructura dentro del rango No-Lineal para las demandas s smicas, este procedimiento es m s simple y con atractivos en el c lculo de las fuerzas invariantes, siendo este m todo desarrollado recientemente [Chopra and Goel 2001].

4 Es razonable su exactitud puesto que en este procedimiento se considera la distribuci n invariante de m s formas modales en la estructura, para el caso del rango el stico se ha corroborado la exactitud con el An lisis Modal Espectral (RSA). Sin embargo, para la aplicaci n se deber de tener un extenso conocimiento del procedimiento para su evaluaci n y dise o. OBJETIVOS (Objectives) Los principales objetivos en el desarrollo de este trabajo son: Presentaci n de los diferentes procedimientos de an lisis para la estimaci n de la demanda s smica. Evaluar la precisi n con la cual el an lisis est tico no lineal o pushover en FEMA-273 [BSSC 1997] o MPA [Chopra and Goel 2001] estiman la demanda s smica en relaci n al procedimiento exacto NL-RHA.

5 La evaluaci n y comparativa de tres diferentes c digos de dise o s smico. Evaluaci n de los espectros s smicos de dise o en relaci n a cinco sismos hist ricos. Evaluaci n de la exactitud del procedimiento MPA en la obtenci n de los par metros de dise o de la estructura, Factor de Ductilidad y Variaci n de la rigidez lateral en relaci n al cortante basal. 3 Evaluaci n de los procedimientos MPA y An lisis Est tico No-Lineal (NSA) con distribuci n de fuerzas seg n FEMA-273. Comparativa entre los espectros s smicos y el espectro de respuesta del sismo de Laguna Sala con epicentro Sierra El Mayor el d a 04 de abril del 2010. La consideraci n del m todo MPA para su incorporaci n al Reglamento de Construcci n de Hermosillo, Sonora (RCHS).

6 ORGANIZACI N DE REPORTE. (Report Organization) Primero analizaremos los diversos m todos para estimar la demanda s smica de edificaciones de varios grados de libertas (varios niveles), en el rango el sticamente lineal y tambi n para el rango No-Lineal o inel stico, esto en el Cap tulo 2. En el Cap tulo 3, desarrollare la estimaci n de la demanda s smica de un edificio de acero, bajo cuatro sismo [El Centro 1940, Loma Prieta 1989, Parkfield 1966 y San Fernando 1971]. Mediante la aplicaci n de los m todos MPA, UMRHA y exacto NL-RHA. Demostrando para el caso MPA, la exactitud en relaci n a la soluci n exacta NL-RHA, junto con el desarrollo de la curva Cortante Basal vs. Desplazamiento de Azotea. En el Cap tulo 4, analizare tres c digos de dise o s smico: CFE 1993, Reglamento de Construcci n de Hermosillo Sonora (RCHS 87) y Reglamento de Construcci n del Distrito Federal (RCDF 1994).

7 Despu s realizare una comparativa en la seguridad que proporcionan a nuestra estructura al momento de la aplicaci n de alguno de estos m todos en relaci n a los otros. Por ltimo, mediante la evaluaci n de un sistema con un grado de libertad SDF s, bajo los sismos en estudio, obtendr los espectros s smicos, para hacer la comparativa con los espectros de dise o utilizados en la actualidad en los tres c digos. 4 En el Cap tulo 5, se presenta dividido en tres partes principales, en la primer parte se describe el sismo de Laguna Sala, en la segunda parte se presentan los acelerogramas [registros s smicos] del sismo, para despu s realizar una evaluaci n comparativa entre el Espectro de Respuesta del Sismo vs.

8 Espectros de Dise o por los c digos; por ltimo se estudia el desarrollo de Ductilidad vs. Rigidez lateral, conforme incrementa la demanda s smica. La ltima parte, se eval a la Demanda del Sismo de Laguna Salada (Mexicali 2010) vs. Capacidad S smica-Resistente del Edificio, esto mediante un an lisis no lineal en historial de respuesta (NL-RHA), An lisis Modal Pushover (MPA primer modo ) y FEMA-273. Por ultimo en el Cap tulo 6, realizare la descripci n del an lisis est tico no lineal con distribuci n de fuerzas FEMA-273, con los procedimientos para la obtenci n de las fuerzas equivalentes. Despu s, realizare una comparativa entre los tres m todos contemplados en FEMA-273, MPA primer modo , UMRHA y NL-RHA exacto ; para obtener la exactitud con la cual podemos obtener la demanda s smica mediante la aplicaci n de alguno de estos cinco m todos en relaci n a la respuesta exacta.

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