evaluaciÓn estructural de la biblioteca de la …

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DEL 25 AL 28 DE NOVIEMBRE DE 2015, ACAPULCO, GUERRERO, GRAND HOTEL SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA SÍSMICA A. C. EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE LA BIBLIOTECA DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA UNIDAD IZTAPALAPA Mario S. Ramírez Centeno (1) e Híñigo López García (1) 1 Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco. Departamento de Materiales. Área de Desarrollo Tecnológico y Sustentabilidad en Ingeniería Civil. Av. San Pablo 180, Col. Reynosa-Tamaulipas. D.F. C.P. 02200 Tel. (55)53189458 [email protected] RESUMEN El objetivo de este trabajo fue determinar la capacidad sismo-resistente de un edificio de 4 niveles de concreto reforzado cuyo uso es de biblioteca. El edificio está ubicado en la Ciudad de México. Para ese fin, primero se utilizó el Método de Evaluación Simplificada. El segundo procedimiento consistió en elaborar un modelo de computadora. Además se efectuaron mediciones de vibración ambiental para determinar los periodos naturales de la estructura. Pudo comprobarse por los resultados obtenidos que la estructura presenta una capacidad sismo-resistente muy parecida a la que demanda el actual Reglamento de Construcciones para esta estructura. ABSTRACT The goal of this project was to determine the seismic capacity of a building by means of two different procedures. The building, 4 story of columns and reticular slabs of reinforced concrete, is the library of the Metropolitan Autonomous University Campus Iztapalapa, located in Mexico City. The first procedure was the use of de MES method, the second one was by a computer model. In addition, ambient vibration studies were conducted in order to determine the natural period of the structure. It can be established that the structure show enough seismic capacity compared to the required by the present Mexico City code for constructions. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA La construcción tiene cuatro niveles y está estructurada a base de columnas y losas aligeradas de concreto reforzado (figuras 1 a 6). La cimentación es de tipo cajón. Las plantas tipo son rectangulares y miden 48.6m x 40.5m, lo que supone una superficie de 1968 m 2 por planta, 7873 m 2 en total. Presenta siete ejes principales en dirección larga con claros iguales de 8.10 m y seis claros iguales de 8.10m en la dirección corta. En el perímetro las plantas tienen columnas de 0.25 x 0.90 m espaciadas 2.70 m y con su eje longitudinal siempre perpendicular al borde de losa. Así, en el perímetro se tienen 70 columnas de este tipo. En el interior existen columnas cuadradas de 0.70 x 0.70 m ubicadas en la intersección de los ejes principales. Este tipo de columnas suman 20 piezas. El sistema de losa reticular tiene un espesor de 35 cm y una capa de compresión de 5 cm, superior e inferior, las nervaduras tienen huecos de 50 x 90 cm, La losa se encuentra directamente apoyada sobre las columnas. La altura de entrepiso es de 3.85m. El edificio fue construido a fines de la década de los años ochentas por lo que para su diseño se usaron las normas de emergencia del Distrito Federal. La estructura está ubicada en el suroriente del Distrito Federal, en la zona de lago. Los datos de resistencia de concreto y de refuerzo de columnas se obtuvieron mediante estudios realizados recientemente. De acuerdo con estos estudios, la resistencia de proyecto del concreto es de 250 kg/cm 2 .

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DEL 25 AL 28 DE NOVIEMBRE DE 2015, ACAPULCO, GUERRERO, GRAND HOTEL

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA SÍSMICA A. C.

EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE LA BIBLIOTECA DE LA UNIVERSIDAD

AUTÓNOMA METROPOLITANA UNIDAD IZTAPALAPA

Mario S. Ramírez Centeno(1)

e Híñigo López García(1)

1 Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco. Departamento de Materiales. Área de Desarrollo Tecnológico y

Sustentabilidad en Ingeniería Civil. Av. San Pablo 180, Col. Reynosa-Tamaulipas. D.F. C.P. 02200 Tel. (55)53189458

[email protected]

RESUMEN

El objetivo de este trabajo fue determinar la capacidad sismo-resistente de un edificio de 4 niveles de concreto

reforzado cuyo uso es de biblioteca. El edificio está ubicado en la Ciudad de México. Para ese fin, primero se utilizó

el Método de Evaluación Simplificada. El segundo procedimiento consistió en elaborar un modelo de computadora.

Además se efectuaron mediciones de vibración ambiental para determinar los periodos naturales de la estructura.

Pudo comprobarse por los resultados obtenidos que la estructura presenta una capacidad sismo-resistente muy

parecida a la que demanda el actual Reglamento de Construcciones para esta estructura.

ABSTRACT

The goal of this project was to determine the seismic capacity of a building by means of two different procedures.

The building, 4 story of columns and reticular slabs of reinforced concrete, is the library of the Metropolitan

Autonomous University Campus Iztapalapa, located in Mexico City. The first procedure was the use of de MES

method, the second one was by a computer model. In addition, ambient vibration studies were conducted in order to

determine the natural period of the structure. It can be established that the structure show enough seismic capacity

compared to the required by the present Mexico City code for constructions.

DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA

La construcción tiene cuatro niveles y está estructurada a base de columnas y losas aligeradas de concreto reforzado

(figuras 1 a 6). La cimentación es de tipo cajón. Las plantas tipo son rectangulares y miden 48.6m x 40.5m, lo que

supone una superficie de 1968 m2 por planta, 7873 m

2 en total. Presenta siete ejes principales en dirección larga con

claros iguales de 8.10 m y seis claros iguales de 8.10m en la dirección corta. En el perímetro las plantas tienen

columnas de 0.25 x 0.90 m espaciadas 2.70 m y con su eje longitudinal siempre perpendicular al borde de losa. Así,

en el perímetro se tienen 70 columnas de este tipo. En el interior existen columnas cuadradas de 0.70 x 0.70 m

ubicadas en la intersección de los ejes principales. Este tipo de columnas suman 20 piezas. El sistema de losa

reticular tiene un espesor de 35 cm y una capa de compresión de 5 cm, superior e inferior, las nervaduras tienen

huecos de 50 x 90 cm, La losa se encuentra directamente apoyada sobre las columnas. La altura de entrepiso es de

3.85m. El edificio fue construido a fines de la década de los años ochentas por lo que para su diseño se usaron las

normas de emergencia del Distrito Federal. La estructura está ubicada en el suroriente del Distrito Federal, en la zona

de lago. Los datos de resistencia de concreto y de refuerzo de columnas se obtuvieron mediante estudios realizados

recientemente. De acuerdo con estos estudios, la resistencia de proyecto del concreto es de 250 kg/cm2.

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Figura 1. Planta tipo del edificio de Biblioteca

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Figura 2. Vista del edificio

Figura 3. Vista del edificio

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Figura 4. Vista del edificio

Figura 5. Vista del interior de la Biblioteca

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Figura 6. Vista de la fachada de la Biblioteca.

Como la estructura es de uso escolar, esta se clasifica dentro del grupo A, de acuerdo con el artículo 139 del RCDF-

2004 (Departamento, 2004). La construcción se ubica dentro de la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad

Iztapalapa, ubicada en calle San Rafael Atlixco N° 186 Col. Vicentina Del. Iztapalapa C.P: 09340 México D.F., con

coordenadas geográficas: Lat.: 19.360456, Long.: -99.073608. De acuerdo con estas coordenadas el edificio se

encuentra ubicado en la zona IIIb según la clasificación del RCDF-2004 en su artículo 170. En él se mencionan los

distintos tipos de suelos que componen la superficie del Distrito Federal y su clasificación. La zona IIIb se describe

como lacustre, integrada por potentes depósitos de arcilla altamente compresible, separados por capas arenosas con

contenido diverso de limo o arcilla. Estas capas arenosas son de consistencia firme a muy dura y de espesores

variables de centímetros a varios metros. Los depósitos lacustres suelen estar cubiertos superficialmente por suelos

aluviales y rellenos artificiales; el espesor de este conjunto puede ser superior a 50 m. La zonificación sísmica del

Distrito Federal se muestra en el mapa presentado en la figura 7.

Para el análisis detallado se consideraron tres tipos de acciones que actúan sobre la estructura en estudio: acciones

permanentes, acciones variables y acciones accidentales. Dentro de las principales acciones permanentes se

encuentran las cargas muertas que se definen como cargas verticales correspondientes al peso propio de la estructura

y al peso de los materiales que soporta la estructura tales como acabados, divisiones, fachadas, techos, etc. En

general las cargas muertas se pueden determinar con cierto grado de exactitud conociendo la densidad de los

materiales. Las acciones variables son aquellas originadas por el uso y ocupación de un edificio, que pueden variar

durante la vida útil de la estructura y no incluye cargas provocadas por efectos ambientales, la principal acción es la

carga viva que son las que ejercen los elementos que varían con el tiempo dentro del edificio tales como: las

personas, el inmobiliario, los equipos, etc. Finalmente, las acciones accidentales que son generadas por fenómenos

naturales, son las que aparecen esporádicamente en la vida de la estructura, como el viento y sismo esto en el caso de

nuestro país. Es necesario mencionar que las cargas accidentales que usaran en el análisis detallado son las

provocadas por sismo.

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Figura. 7 Zonificación del DF para fines de diseño por sismo

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MÉTODO SIMPLIFICADO PARA LA EVALUACIÓN RÁPIDA DE LA CAPACIDAD SÍSMICA DE

EDIFICIOS DE CONCRETO

Evaluación nivel 1

Para llevar a cabo esta revisión se utilizó el Método de Evaluación Simplificada propuesta por Iglesias (Iglesias y

otros, 1987). En este nivel se lleva a cabo un reconocimiento preliminar que se basa en una inspección visual del

inmueble, la función principal de este reconocimiento es proveer información rápida sobre los daños, la

identificación de las zonas de mayor afectación, lo cual permite clasificar su nivel de seguridad. La finalidad de este

primer nivel de evaluación es clasificar el edificio según su nivel de seguridad sísmica. A partir de esta clasificación

podemos decidir si es necesario pasar al nivel N° 2. La recolección de la información se debe realizar con ayuda del

formato correspondiente al nivel # 1, y únicamente se requiere efectuar una inspección visual al edificio. Con los

datos obtenidos de la inspección, se estiman algunas características básicas como el periodo del edificio, las que de

acuerdo con los criterios descritos en el manual de evaluación del nivel # 1, permiten clasificar el inmueble de

acuerdo con el nivel estimado de seguridad. Con esta clasificación es posible definir si el nivel de seguridad es

adecuado, si es necesario proceder a una evaluación con el nivel # 2, o si en definitiva hace falta un análisis detallado

(nivel # 3) que puede finalmente conducir a un proyecto de reparación o refuerzo.

El procedimiento de evaluación consiste en asignar una calificación, a cada uno de cinco índices que representan los

aspectos más relevantes que afectan la seguridad sísmica de una construcción. Los índices propuestos son los

siguientes:

I. Estructuración en planta. Considera la distribución y rigidez de los elementos estructurales, así como las

características de la forma en planta del edificio.

II. Estructuración en elevación. Considera las características en elevación del sistema estructural, incluyendo la

estimación aproximada del periodo en función de la relación de esbeltez.

III. Cimentación. Identifica distintos problemas de movimientos de la cimentación que inciden en la estabilidad de la

estructura.

IV. Ubicación. Toma en cuenta la ubicación geográfica del inmueble dentro de la ciudad, así como su interacción

con los edificios colindantes.

V. Deterioro. Refleja el grado en que la capacidad sísmica ha sido afectada por sismos previos o por edad.

Cada índice se califica en tres niveles que asocian a los términos bajo, intermedio y alto, según la relevancia del

problema. En los siguientes incisos se proporciona una guía para realizar esta clasificación; sin embargo, es esencial

el criterio de la persona que la efectúa, sobre en la interpretación de la importancia con que los conceptos que se

involucran en cada índice se presentan en un edificio determinado. A la clasificación de cada índice se asigna un

valor numérico. La suma de las calificaciones correspondientes a los cinco índices define el nivel de seguridad

sísmica, del cual depende la necesidad de proceder a un nivel superior de evaluación.

I. Estructuración en planta. El aspecto principal por identificar es la asimetría en la disposición y rigidez de los

elementos estructurales (y de los supuestamente no estructurales que pueden contribuir a la rigidez), lo que da lugar a

efectos de torsión significativos. Además, la forma irregular en planta, así como la proporción de lado largo a corto

excesiva y la presencia de huecos de grandes dimensiones y en posición asimétrica, también resultan perjudiciales.

La estructura es simétrica y regular en planta, pero presenta un hueco para un montacargas en una esquina de la

estructura que no afecta en mucho en cuanto a la excentricidad, porque comparado con la dimensión en planta es

mucho menor.

La torsión puede calificarse alta cuando da lugar a una excentricidad de más de 20% de la dimensión de la planta en

la dirección de la excentricidad. Pueden considerarse en este caso los edificios en esquina, con una o dos

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colindancias con marcos rellenos por muros de mampostería, sin que existan elementos que compensen su rigidez.

También los que tengan un cubo rígido de elevadores y escaleras en posición fuertemente asimétricas. Bajo la

presencia de entrantes y salientes, especialmente en posición asimétrica, pueden calificarse alto si exceden del 30%

del área total en planta. En cuanto a la relación de lado largo a corto, esta se considera intermedia cuando sea mayor

que 3. Con estos antecedentes, la calificación de la estructuración en planta es intermedia.

II. Estructuración en elevación. En este índice se incluye factores de distinta naturaleza asociados con las

características del edificio en elevación. La geometría en todos los niveles es la misma, las alturas de entrepiso son

iguales en todos los pisos. Adicionalmente, la discontinuidad en geometría, rigidez y resistencia, puede calificarse

alto, cuando se presente una variación de estas características mayor a 30% en entrepisos consecutivos. Otros

factores dignos de tenerse en cuenta en la evaluación son: la doble altura de planta baja y la presencia de columnas

cortas, que deben penalizarse, así como la abundancia de muros divisorios en todos los pisos, distribuidos en forma

simétrica, que deberá mejorar la calificación de este índice. En el caso de ambas estructuras, este aspecto de califica

como intermedio.

III. Cimentación Existen tres condiciones de la cimentación que inciden en la seguridad ante un sismo: el desplome,

los asentamientos deferenciales y la emersión o el hundimiento uniformes. A simple vista no se observaron ninguna

de estas características. En la inspección que se hizo anteriormente se observó que los elementos estructurales se

encuentran en un estado regular. El desplome se calificará alto cuando exceda de 2% de la altura total del edificio.

Con respecto a los hundimientos diferenciales, se calificara alto cuando exista una diferencia de nivel entre las bases

de columnas contiguas igual o mayor que 0.8% de la distancia entre las mismas. Para hundimientos o emersión se

sugiere considerar alto un valor de 40 cm o mayor. Con base en los datos obtenidos en campo para ambas

estructuras, se le asignó una calificación de baja.

IV. Ubicación. Dado que la estructura se encuentra aislada, se consideró una calificación baja en este rubro.

V. Deterioro. El punto dominante en este índice es la detección de daños por sismos previos. Se excluyen aquellos

casos en que se observen daños estructurales que de acuerdo con las normas de emergencia 1985 obliguen a una

separación mayor y que deberán ser reportados directamente a las autoridades, así como aquellos otros en que se

haya llevado a cabo una obra de reparación mayor siguiendo dichas normas, debidamente autorizada por las

autoridades del Distrito Federal. La estructura no presentaba daños evidentes en elementos estructurales, se logra

percibir en las columnas grietas por temperatura solamente. Esto puede deberse a que anteriormente los daños ya se

habían reparado. En los muros divisorios no presentaron grietas notables.

El inmueble tiene más de 20 años de haber sido construido. Si existe evidencia de que el edificio ha sufrido daños en

elementos no estructurales únicamente, se asignará una calificación intermedia. Si ha habido daños estructurales

causados por sismos anteriores, se calificará como alto si se ha efectuado una reparación local, o intermedio si la

reparación fue mayor. También intervienen el grado de degradación general de la construcción por efectos ajenos al

sismo. Si el inmueble tiene más de 30 años de edad, o bien se observan evidencias de un mantenimiento deficiente

como humedad, desprendimiento o deterioro de materiales, que afecten los elementos estructurales, la calificación se

aumentara en un nivel. La calificación asignada en este rubro es baja.

A la calificación de cada uno de los índices que intervienen en la evaluación, se le asignara una calificación numérica

“C” de acuerdo con la convención de la referencia. El nivel de seguridad será la suma de las calificaciones

correspondientes a los cinco índices. Para la estructura esta suma es de 3. Como corresponde al grupo A del RCDF-

04, entonces la categoría es la 2, por lo cual fue necesario realizar la evaluación del nivel 2.

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SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA SÍSMICA A. C.

Evaluación nivel 2

Este nivel de evaluación se basa en el procedimiento desarrollado en la Universidad Autónoma Metropolitana

(Iglesias y otros, 1987) para la evaluación simplificada de la capacidad sísmica de edificios de concreto de mediana

altura. La información complementaria que se necesita, requiere de una inspección más detallada que la

correspondiente al nivel anterior, que ponga más énfasis en la detección de posibles daños ocultos o de reparaciones

previas, pero sobre todo, que incluya las dimensiones de los claros, las alturas de entrepiso y las secciones de todos

los elementos de soporte (columnas y muros) en cada planta. Para recabar esta información se deberá utilizar el

formato correspondiente al nivel # 2.

El Método Simplificado de Evaluación (MES) permite determinar el coeficiente de resistencia del edificio “k”. Este

valor se compara con el nivel de intensidad correspondiente a la zona en que se ubica el inmueble según el mapa de

intensidades del Distrito Federal para determinar su nivel de seguridad. Los criterios para aplicar este procedimiento

se encuentran en el manual de evaluación del nivel # 2. La descripción del uso del programa se computadora que

efectúa los cálculos, se localiza en el manual del usuario del programa MES-1.

La clasificación de la estructura correspondiente a este nivel de evaluación, permite definir si el nivel de seguridad es

adecuado o si es necesario proceder a una evaluación detallada que aclare la posible necesidad de un proyecto de

reparación o refuerzo. Es importante subrayar que la aplicación del MES en edificios de más de 10 niveles, que

aunque puede seguir siendo un parámetro indicativo del inmueble, pierde la precisión necesaria para utilizarse como

único elemento de juicio. En estos casos, será necesario apoyarse en mediciones in –situ del periodo de la estructura,

que junto con procedimientos aproximados de análisis permitan estimar su flexibilidad.

El objetivo de este procedimiento de evaluación consiste en clasificar los edificios según su nivel estimado de

seguridad sísmica, en forma más precisa que el nivel # 1. Esta clasificación permite definir si el nivel de seguridad es

adecuado, o si se debe efectuar una evaluación detallada (nivel # 3) que determine finalmente a necesidad de realizar

un proyecto de reparación o refuerzo.

El procedimiento parte del cálculo del coeficiente de resistencia k, en cada entrepiso del edificio y cuando menos en

dos direcciones:

k = r / a (1)

r ∶ ∶

a ∶ ,

k representa el valor del coeficiente sísmico reducido por ductilidad, correspondiente a la falla. El menor valor del

coeficiente de resistencia define el entrepiso y la dirección más críticos, y es adoptado como representativo de todo el

edificio. La aplicación de este método de evaluación a varios cientos de edificios afectados por los sismos de

septiembre de 1985 ha permitido identificar las zonas de mayor intensidad sísmica en la ciudad de México.

Este nivel de evaluación requiere más información, y más detallada que el nivel # 1, particularmente en lo que se

refiere a las dimensiones generales del edificio y de sus elementos de sustentación, y a la detección de daños y obras

de reparación. con este propósito es necesaria una visita adicional a la efectuada en el nivel # 1, en el cual, además de

verificar la información ya obtenida, será necesaria una nueva inspección visual más detallada, así como efectuar el

levantamiento de la estructura conforme al formato correspondiente al nivel # 2.

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Para el uso del programa MES-1 fue necesario calcular los pesos de entrepiso, el área de columnas, las alturas de

entrepiso y la longitud, ubicación, espesor y material de los muros existentes. Los valores de k obtenidos se muestran

en la tabla 1.

Tabla 1. Valores de k obtenidos

k (N-S) k(E-O)

0.3589 0.3558

Una vez calculado el coeficiente de resistencia k del edificio, se obtiene el coeficiente correspondiente a la zona

donde se ubique kz, de acuerdo con el mapa de la figura 7, en función del grupo A o B a que pertenezca. La

comparación de ambos valores permite clasificar el nivel de seguridad del inmueble conforme a dos categorías.

De acuerdo a la tabla 3.1 de las normas técnicas complementarias para diseño por sismo tenemos para la Zona IIIb

un valor de c = 0.45. Para las estructuras del grupo A, se incrementara el coeficiente sísmico en 50%, es decir, c =

0.45 x 1.5 = 0.675. Se usó Q = 2 pues es la que cumple con todos los requisitos necesarios. De acuerdo al reglamento

de las normas técnicas complementarias diseño por sismo en la sección 6.1 la estructura regular debe satisfacer 11

puntos.

A partir de lo anterior y de acuerdo con la sección 6.4 de las NTCS-04 El factor de reducción Q’, definido en la

sección 4.1, se multiplicará por 0.9 cuando no se cumpla con uno de los requisitos 1 a 11 de la sección 6.1, por lo

cual Q = 0.9 x 2 = 1.8. Así, cs = c/Q = 0.675/1.8, por tanto cs = 0.375. Al comparar cs con los valores obtenidos de k

podemos observar que de acuerdo con el MES la capacidad sismo-resistente de la estructura de la biblioteca está

ligeramente por debajo de lo que el Reglamento exige (entre 4% y 5% por debajo).

Se considerara que el nivel de seguridad es adecuado en aquellas estructuras cuyo coeficiente de resistencia las

ubique en la categoría 1. En los casos en que el nivel de seguridad se encuentre en la categoría 2, deberá efectuarse

una evaluación detallada (nivel # 3) que defina si es o no necesario un proyecto de reparación o refuerzo. Con los

coeficientes de resistencia ligeramente por debajo de lo requerido se decidió efectuar una evaluación más detallada.

MEDICIÓN DEL PERIODO NATURAL DE VIBRACIÓN

Con el objetivo de determinar experimentalmente los primeros periodos naturales de vibración de la estructura se

registró la vibración ambiental en la azotea. Se colocaron tres sensores en la estructura, dos ortogonales en la

dirección longitudinal y transversal respectivamente, colocados en el centroide de la planta, en tanto que el tercer

sensor se colocó en uno de los extremos lejanos en dirección transversal.

Con ese arreglo se tomaron quince lecturas de 60 segundos cada una, con velocidad de muestreo de 200 por segundo.

El equipo utilizado fue una grabadora digital Kinemetrics Altus K2, tres sensores acelerométricos FBA-11 de la

misma marca, un computador portátil y cables necesarios (ver figura 8).

El sensor correspondiente al canal 1 midió los movimientos en la dirección larga de la estructura, el canal 2 midió los

movimientos en la dirección corta y el canal 3 en dirección corta en el extremo de la planta.

A partir de los registros obtenidos se calcularon los espectros de Fourier (Bendat, 1980) para cada evento y canal, así

como los espectros de Fourier promedio (ver figuras 9 a 11). Para cada canal se obtuvieron 15 espectros de Fourier a

partir de los correspondientes eventos registrados. Se aplicó previamente un filtro pasa-banda para eliminar

principalmente frecuencias altas que pudieran dificultar la lectura de los espectros (Kinemetrics, 1989). Una vez

obtenidos los 15 espectros por canal, se calculó el espectro promedio. Es importante mencionar que en la Unidad

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Iztapalapa de la UAM opera desde hace años una estación acelerométrica de campo libre y recientemente se instaló

otra de superficie y pozo, esta con 6 canales de registro. A partir de los acelerogramas que se han registrado en

ambas estaciones se sabe que el periodo natural de vibración del suelo en la zona es de 1.64 segundos, lejos del

periodo de las estructuras estudiadas.

Figura 8. Equipo utilizado para el registro de la vibración ambiental

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Figura 9. Espectros de Fourier correspondiente al canal centroidal longitudinal

Figura 10. Espectro de Fourier correspondiente al canal centroidal transversal.

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0 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.05 1.15

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SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA SÍSMICA A. C.

Figura 11. Espectro de Fourier correspondiente al canal extremo transversal.

Resultados

En la tabla 2 se muestran los resultados obtenidos mediante vibración ambiental para el cálculo de los primeros

periodos naturales de vibración de la estructura.

Tabla 2. Periodos naturales de vibración obtenidos experimentalmente.

N° Periodo, T (seg) Modo

1 0.662 Traslación (transversal)

2 0.646 Torsión

3 0.634 Traslación (longitudinal)

EVALUACIÓN DETALLADA

Las estructuras pueden analizarse por sismo según sea sus características, los tipos de análisis pueden ser el método

simplificado, el método estático y uno de los dinámicos, los primeros métodos de análisis mencionados

anteriormente tienen limitaciones, en el caso de la Ciudad de México las establecen las NTCS - 2004. El método

simplificado requiere para su aplicación de condiciones específicas que las construcciones en estudio no presentan,

por lo cual no fue utilizado.

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En las NTCS -2004 se establece que los métodos dinámicos pueden utilizarse para el análisis de toda estructura,

cualesquiera que sean sus características. El método estático puede utilizarse para analizar estructuras regulares, de

altura no mayor a 30 m y estructuras irregulares de no más de 20 m. Para edificios ubicados en la zona I, los límites

anteriores se amplían a 40 m y 30 m, respectivamente. Con las mismas limitaciones relativas al uso del análisis

estático, para estructuras ubicadas en las zonas II ó III también será admisible emplear los métodos de análisis del

apéndice A de las NTCS 2004, en los cuales se tienen en cuenta los periodos dominantes del terreno en el sitio de

interés y la interacción suelo – estructura. El método de análisis que se usara para la evaluación detallada de la

estructura es el estático. Considerando que se trata de una estructura mediana, del grupo A, que es uniforme en

elevación.

Para el análisis teórico del comportamiento estructural del edificio, se llevó a cabo la recopilación de los datos del

proyecto. Con ellos se construyó un modelo de computadora para un análisis estructural estático, que considera las

propiedades mecánicas y geométricas así como las dimensiones de los elementos estructurales que conforman la

edificación.

Cálculo de la resistencia del edificio

Se calcularon las fuerzas sísmicas de acuerdo con el método estático, para después aplicarlas al modelo de

computadora y hacer las 32 combinaciones para sismo. Después se le pidió al programa que evaluara todas las

columnas. Con esa condición de cargas todas las columnas resistieron las fuerzas sísmicas requeridas por el

Reglamento actual.

A la relación de cortante basal resistente y el peso de la estructura se le conoce como coeficiente de resistencia. Se

calculó este coeficiente para poder compararlo con el obtenido con el método de evaluación simplificado. Para ello

se determinó la fuerza lateral necesaria para hacer fallar la primera columna de la planta baja. La fuerza necesaria fue

de 3351 ton. Por lo tanto:

Análisis de resultados

El resultado obtenido con el método de evaluación simplificada puede ahora ser comparado con el obtenido en la

evaluación detallada.

kd = 0.38 > kn-s = 0.3589

kd = 0.38 > ke-o = 0.3558

Podemos notar que los resultados arrojados por el método de evaluación simplificado son muy aproximados a los

obtenidos mediante el modelo de computadora.

CONCLUSIONES

Fue posible determinar tanto por el Método de Evaluación Simplificada (MES) como por los resultados arrojados

por el modelo de computadora que la estructura de la Biblioteca de la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad

Iztapalapa resiste en el límite las acciones sísmicas que le impone el actual reglamento de construcciones del Distrito

Federal. Además, los periodos naturales de vibración están muy alejados del propio del suelo en el sitio, por lo que

no se espera una posible amplificación de las fuerzas sísmicas debidas a este efecto.

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DEL 25 AL 28 DE NOVIEMBRE DE 2015, ACAPULCO, GUERRERO, GRAND HOTEL

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA SÍSMICA A. C.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos ampliamente la ayuda otorgada para la realización de este estudio al Arq. Vicente Sánchez y al Ing.

John Jairo Ramírez Echeverri.

REFERENCIAS

Bendat J. and Piersol A. (1980). “Engineering Applications of Correlation And Spectral Analysis”. Wiley

Interscience. New York, N.Y.

Departamento del Distrito Federal (2004), “Reglamento de Construcciones del Distrito Federal”. Gaceta oficial

del DF.

Guerrero J. J., Gómez B., González O.M., Iglesias J. (1996). “Refuerzo estructural del edificio B de la UAM-A”.

X Congreso Nacional de Ingeniería Estructural. 16 a 19 de noviembre de 1996. Mérida Yucatán, México.

Iglesias J., Aguilar J., Mota O. y Terán A. (1987) “Intensidad del sismo de 1985 en la Ciudad de México”. Primer

Simposio Nacional de Ingeniería Sísmica. Zihuatanejo, México.

Kinemetrics Inc., (1989). “SWS-1: Seismic Workstation Software”.

Ramírez M. y Guerrero J. J., (2000) “Inventario de las propiedades dinámicas de 6 edificios de la UAM-A”.

Memorias del XII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural. León, Gto.