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Análisis no lineal estático: evaluación del desempeño de una estructura de hormigón y una de acero diseñada usando los códigos ASCE 7-10 y NEC 11 mediante el código ASCE 41-06

Abstract:

La presente disertación tiene como objetivo comparar el desempeño de dos estructuras del mismo material, una diseñada con el código ASCE/SEI 7-10 (Cargas de Diseño Mínimas para Edificios y Otras Estructuras) y otra con la NEC-11 (Norma Ecuatoriana de la Construcción). Los materiales utilizados fueron hormigón armado y acero. La normativa ulilizada para evaluar dichas estructuras fue la ASCE/SEI 41-06 (Rehabilitación sísmica de edificios existentes). La estructura utilizada como base para la comparación, fue un edificio regular de 15 pisos, con sistema estructural de pórtico especial a momento. El diseño por desempeño busca diseñar estructuras usando niveles de daño estructural y no estructural explícitos para diferentes niveles de intensidad sísmica en lugar de adherirse a diseños prescriptivos indicados en los códigos. Existen diferentes metodologías para este proceso, escogiendo para esta disertación los análisis no lineales estáticos estipulados en la norma ASCE/SEI 41-06. Se realizó un análisis no lineal estático también llamado pushover basado en el método de los coeficientes. Este procedimiento incorpora directamente las características fuerza/deformación no lineales de los componentes individuales de la estructura. Se somete al modelo a incrementos de carga lateral monotónica que representan las fuerzas inerciales inducidas durante un sismo hasta que un desplazamiento objetivo es alcanzado. El desplazamiento objetivo tiene el fin de representar el máximo desplazamiento que puede llegar a generarse durante el sismo de diseño. Debido a que el modelo matemático toma en cuenta directamente los efectos de la inelasticidad de los materiales, las fuerzas internas calculadas van a ser una aproximación razonable de aquellas esperadas durante el sismo de diseño. Para la determinación del desplazamiento objetivo se asume a la estructura en el primer modo de vibración y se usa la rigidez efectiva. Se incorporan tres coeficientes establecidos por la norma los cuales consideran: la relación del desplazamiento espectral de un modelo de un grado de libertad (SDOF) equivalente al desplazamiento en el tope del edificio del modelo con múltiples grados de libertad (MDOF), un factor de modificación que relaciona los desplazamientos inelásticos máximos esperados a los desplazamientos calculados para la respuesta lineal elástica y el factor de modificación que representa el efecto de las formas histerética achatadas, degradación de rigidez cíclica, y deterioro de resistencia en la máxima respuesta.