BORRADOR DE TESIS PARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL

UNIVERSIDAD CATLICA DE SANTA MARA

FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERAS CIVIL Y DEL AMBIENTE

BORRADOR DE TESIS PARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL

TEMA:

ANLISIS DEL FACTOR DE REDUCCIN SSMICA, EFECTOS EN EL DESEMPEO SSMICO Y PROPUESTA DE VALORES REFINADOS PARA EDIFICIOS DUALES DE 5 A 8 NIVELES DE NUESTRA CIUDAD

AUTOR:

Bach. BORIS ANDR BUSTAMANTE MORA

ASESOR:

MSc. Ing. JORGE ROSAS ESPINOZA

Arequipa, 2015

NDICE GENERAL

CAPTULO 1 - INTRODUCCIN Y OBJETIVOS11.1INTRODUCCIN:11.2OBJETIVOS:21.2.1OBJETIVOS ESPECFICOS:21.2.2OBJETIVOS GENERALES:31.3ORGANIZACIN DEL TRABAJO:3CAPTULO 2 ESTADO ACTUAL DEL DISEO SSMICO EN NUESTRO PAS Y EL EXTRANJERO52.1INTRODUCCIN:52.2ANALISIS DE LA NORMA VIGENTE E.030 DISEO SISMORRESISTENTE.52.3EL FACTOR DE REDUCCIN DE ACUERDO A NORMAS EXTRANJERAS.72.3.1Norma NCh433 (Chile):72.3.2INPRES-CIRSOC 103 (Argentina):82.3.3COVENIN 1756-1 (Venezuela):92.3.4CEC-2002 (Ecuador):102.4COMPARACIN DE NORMATIVAS Y CONCLUSIONES.10CAPTULO 3 EL DESEMPEO SSMICO APLICANDO LA TCNICA DEL PUSHOVER123.1INTRODUCCIN AL DISEO BASADO EN DESPLAZAMIENTOS.123.2COMPARACIN DEL DISEO BASADO EN DESPLAZAMIENTOS Y EL DISEO BASADO EN FUERZAS.123.3TCNICAS PARA EVALUAR EL DESEMPEO SSMICO DE LAS ESTRUCTURAS:143.3.1EL ANLISIS ESTTICO NO LINEAL:143.3.2EL ANLISIS DINMICO INCREMENTAL:173.4COMPORTAMIENTO NO LINEAL DE LOS MATERIALES UTILIZADOS.193.4.1RESPUESTA NO LINEAL DEL CONCRETO ARMADO:193.4.2RESPUESTA NO LINEAL DEL ACERO DE REFUERZO:253.5RELACIONES MOMENTO-CURVATURA EN LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES:293.6METODOLOGA UTILIZADA PARA EL CLCULO DE LA CURVA DE CAPACIDAD.363.6.1ANLISIS DINMICO ESPECTRAL:433.6.2ANLISIS ESTTICO NO LINEAL (PUSHOVER):483.7CLCULO DEL PUNTO DE DESEMPEO Y ANLISIS DEL COMPORTAMIENTO INELSTICO DE LAS ESTRUCTURAS.53

3.7.1CONVERSIN DE LA CURVA DE CAPACIDAD A UN ESPECTRO DE CAPACIDAD:543.7.2CONVERSIN DEL ESPECTRO DE DEMANDA EN FORMATO Sa vs T a un formato ADRS (ACCELERATION-DISPLACEMENT RESPONSE SPECTRA):553.8VERIFICACIN DE LOS NIVELES DE DESEMPEO EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES.613.9DIAGRAMA DE FLUJO DE TRABAJO PARA EL ANLISIS SSMICO POR DESEMPEO.64CAPTULO 4 EL FACTOR DE REDUCCIN SSMICA654.1EL CONCEPTO DEL FACTOR DE REDUCCIN SSMICA.654.2LA DUCTILIDAD Y SU IMPORTANCIA EN EL DESEMPEO ESTRUCTURAL.664.3CLCULO DEL FACTOR DE REDUCCIN POR DUCTILIDAD.674.4CLCULO DEL FACTOR DE SOBRERRESISTENCIA.714.5LA REDUNDANCIA Y SU IMPORTANCIA EN EL DESEMPEO ESTRUCTURAL.744.6CLCULO DEL FACTOR DE REDUCCIN POR REDUNDANCIA.774.7EL FACTOR DE REDUCCIN POR AMORTIGUAMIENTO.78CAPTULO 5 VALIDACIN DE MODELOS MATEMTICOS PARA INVESTIGACIN805.1JUSTIFICACIN DE LA VALIDACIN.805.2PRESENTACIN DEL MODELO Y METODOLOGA A UTILIZAR:805.3ANLISIS MODAL Y PUSHOVER DEL MODELO:815.4COMPARACIN ENTRE MID PIER Y LAYERED SHELL.98CAPTULO 6 ANLISIS DE LOS MODELOS ESTRUCTURALES EN ESTUDIO1026.1DECRIPCIN DE LOS MODELOS ESTRUCTURALES1026.2DISEO ESTRUCTURAL RESPETANDO LA NORMATIVA VIGENTE:1076.2.1DISEO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO:1086.2.2DISEO DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO:1146.2.3DISEO DE MUROS DE CORTE:1186.3ANLISIS NO LINEAL DE LOS MODELOS:1226.4CLCULO DE LOS FACTORES DE REDUCCIN:128CAPTULO 7 ANLISIS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS OBTENIDOS1377.1COMENTARIO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS:1377.2ANLISIS DE LA DEPENDENCIA DE LA VARIABLE EN ESTUDIO:141CAPTULO 8 PROPUESTA Y RECOMENDACIONES1488.1INTRODUCCIN:1488.2PROPUESTA PARA EL FACTOR DE REDUCCIN POR DUCTILIDAD:1488.3PROPUESTA DEL FACTOR DE REDUCCIN Y RECOMENDACIONES:149CAPTULO 9 ANLISIS DE UN EDIFICIO UBICADO EN LA CIUDAD DE AREQUIPA UTILIZANDO EL FACTOR DE REDUCCIN PROPUESTO EN EL REGLAMENTO VIGENTE Y LA PROPUESTA DE LA INVESTIGACIN1509.1DESCRIPCIN DEL EDIFICIO A ANALIZAR:1509.2ESTRUCTURACIN DEL EDIFICIO:1529.3ANLISIS DINMICO ESPECTRAL DEL EDIFICIO (SEGN NORMA E.030 Y PROPUESTA)1609.4DISEO Y COMPARACIN DE LOS PRINCIPALES ELEMENTOS ESTRUCTURALES PARA EL ANLISIS PUSHOVER162CAPTULO 10 VERIFICACIN DEL DESEMPEO SSMICO DE LOS EDIFICIOS ANALIZADOS16510.1MODELOS INELSTICOS DE LOS MATERIALES UTILIZADOS.16510.2DIAGRAMAS MOMENTO CURVATURA DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES.16610.3ANLISIS PUSHOVER DE LOS EDIFICIOS.16810.4CLCULO DE LOS PUNTOS DE DESEMPEO.17010.5VERIFICACIN DE LOS ESTADOS LMITE DE LOS EDIFICIOS.17210.6COMENTARIOS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS.176CAPTULO 11 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES17711.1CONCLUSIONES DE LA INVESTIGACIN.17711.2RECOMENDACIONES.177CAPTULO 12 ANEXOS17912.1DATOS DE MODELOS MATEMTICOS UTILIZADOS EN LA INVESTIGACIN.17912.1.1EDIFICIOS DE 5 NIVELES:17912.1.2EDIFICIOS DE 6 NIVELES:18912.1.3EDIFICIOS DE 7 NIVELES:19912.1.4EDIFICIOS DE 8 NIVELES20912.2PLANOS EDIFICIO REAL ESTUDIADO.21912.2.1ESTRUCTURACIN DEL EDIFICIO.21912.2.2DISEO DE ELEMENTOS CONSIDERANDO NORMA E.030.22012.2.3DISEO DE ELEMENTOS CONSIDERANDO PROPUESTA.221

NDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 - Esquema de la filosofa de diseo actual (Fuente: Elaboracin propia).1Figura 2.1 - Peligro ssmico en Amrica del Sur7Figura 2.2 - Valores mximos permitidos para la distorsin inelstica (Ref. 52).9Figura 3.1 - Grfico descriptivo de la tcnica del pushover (Fuente: Ref. 1)14Figura 3.2 Curvas de capacidad tpicas para edificios aporticados y duales (Fuente: Elaboracin propia).15Figura 3.3 - Estados lmite de los componentes (Fuente: Ref. 55).16Figura 3.4 - Estados lmite del sistema (Fuente: Ref. 55).16Figura 3.5 - Ejemplo de registro ssmico.17Figura 3.6 - Propuesta del nmero de registros en funcin a la dispersin esperada de la respuesta estructural (Fuente: Ref. 56)18Figura 3.7 - Curvas IDA vs Curva de capacidad (Fuente: Ref. 21)18Figura 3.8 - Desplazamientos mximos esperados obtenidos del anlisis dinmico incremental (Fuente: Ref. 21)18Figura 3.9 - Ensayo a compresin uniaxial de concreto no confinado (Fuente web: https://www.youtube.com/watch?v=829Ki6IIN34)19Figura 3.10 - Curva esfuerzo deformacin para concreto no confinado (fc = 210 kg/cm2)20Figura 3.11 - Ncleo de confinamiento efectivo para una seccin rectangular o cuadrada20Figura 3.12 - Nomograma para el clculo del factor de resistencia por confinamiento en el concreto (Fuente: Ref. 14).22Figura 3.13 Columna de ejemplo (Fuente: Elaboracin propia)23Figura 3.14 - Comparacin de curvas esfuerzo deformacin para concreto confinado y no confinado (Fuente: Elaboracin propia)24Figura 3.15 - Comparacin de curvas con diferente refuerzo transversal (Fuente: Elaboracin propia).25Figura 3.16 - Ejemplo de modelo trilineal para el acero de refuerzo (Fuente: Ref. 13).25Figura 3.17 - Ejemplo de modelo elasto perfectamente plstico para el acero de refuerzo (Fuente: Ref. 46).26Figura 3.18 - Ejemplo de la curva completa para el acero de refuerzo (Fuente: Ref. 46)26Figura 3.19 - Curva esfuerzo deformacin para el acero de refuerzo a utilizar.27Figura 3.20 - Ejemplo de un ensayo cclico del acero solamente a compresin o traccin. (Fuente: Ref. 13)28Figura 3.21 - Ejemplo de un ensayo cclico del acero a traccin y compresin. (Fuente: Ref. 13)28Figura 3.22 - Respuesta uniaxial en traccin del acero, obtenida a partir de un ensayo cclico del mismo (Fuente: Ref. 13)28Figura 3.23 - Columna ejemplo para obtener el diagrama momento-curvatura30Figura 3.24 - Geometra de la seccin definida en el programa Xtract.30Figura 3.25 - Modelo para el concreto no confinado.30Figura 3.26 - Modelo para el concreto confinado.31Figura 3.27 - Modelo para el acero de refuerzo.31

Figura 3.28 - Modelo final y materiales constituyentes (Fuente: Elaboracin propia).31Figura 3.29 - Definicin de la direccin de anlisis del modelo (Fuente: Elaboracin propia).32Figura 3.30 - Anlisis momento curvatura con el programa Xtract.32Figura 3.31 - Columna a analizar (Fuente: Elaboracin propia).32Figura 3.32 - Diagramas momento-curvatura para una columna con diferentes cargas axiales (Fuente: Elaboracin propia).33Figura 3.33 - Columnas deformadas luego de los anlisis con diferente carga axial (Fuente: Elaboracin propia).33Figura 3.34 - Ensayo cclico de una columna con diferentes magnitudes de carga axial34Figura 3.35 - Modelo de degradacin de capacidad por cortante para vigas (Fuente: Ref. 46).34Figura 3.36 - Modelo de degradacin de capacidad por cortante para columnas (Fuente: Ref. 46).35Figura 3.37 - Efecto del cortante en el diagrama momento-curvatura (Fuente: Ref 46)36Figura 3.38 - Modelo de 5 pisos realizado en el programa Etabs 2013. (Autor utilizando Etabs).36Figura 3.39 - Diseo de elementos estructurales para el anlisis (Fuente: Elaboracin propia).37Figura 3.40 - Definicin del concreto no confinado con comportamiento no lineal.38Figura 3.41 - Definicin del concreto confinado con comportamiento no lineal (Fuente: Elaboracin propia)39Figura 3.42 - Definicin del acero de refuerzo con comportamiento no lineal (Fuente: Elaboracin propia)39Figura 3.43 - Definicin del concreto con comportamiento lineal (Fuente: Elaboracin propia)40Figura 3.44 - Definicin de viga para el modelo (Fuente: Elaboracin propia).40Figura 3.45 - Definicin de columna para el modelo (Fuente: Elaboracin propia).40Figura 3.46 - Definicin de losa maciza para el modelo (Fuente: Elaboracin propia).41Figura 3.47 - Definicin del alma del muro de corte con comportamiento no lineal (Fuente: Elaboracin propia).41Figura 3.48 - Definicin del ncleo del muro de corte con comportamiento no lineal (Fuente: Elaboracin propia).41Figura 3.49 - Dibujo del ncleo y alma del muro de corte (Fuente: Elaboracin propia).42Figura 3.50 - Divisin de un muro de corte en elementos finitos (Fuente: Autor utilizando Etabs)42Figura 3.51 - Modelamiento adecuado de muros de corte (Fuente: Elaboracin propia).42Figura 3.52 - Geometra obtenida del modelo estructural43Figura 3.53 - Espectro de respuesta obtenido con las frmulas presentadas (Fuente: Elaboracin propia)44Figura 3.54 - Espectro de respuesta ingresado al programa Etabs (Fuente: Elaboracin propia)44Figura 3.55 - Combinacin modal SRSS para las direcciones x e y (Fuente: Autor utilizando Etabs).45Figura 3.56 - Combinacin modal ABS para las direcciones x e y (Fuente: Autor utilizando Etabs).45Figura 3.57 - Creacin de la combinacin especificada en la norma E.030 para cada direccin de anlisis (Fuente: Autor utilizando Etabs).45Figura 3.58 - Definicin de la masa a considerar en el anlisis dinmico (Fuente: Autor utilizando Etabs)46Figura 3.59 - Diafragmas rgidos en cada nivel de la estructura (Fuente: Autor utilizando Etabs).46Figura 3.60 - Primer modo de vibracin (T=0.356s) (Fuente: Autor utilizando Etabs).47Figura 3.61 - Segundo modo de vibracin (T=0.356s) (Fuente: Autor utilizando Etabs).47Figura 3.62 - Tercer modo de vibracin (T=0.28s) (Fuente: Autor utilizando Etabs).47Figura 3.63 - Patrn de fuerzas a aplicar en el anlisis pushover (Fuente: Elaboracin propia).48Figura 3.64 - Diagrama momento curvatura de las vigas del ejemplo (Fuente: Elaboracin propia).49Figura 3.65 - Diagrama momento curvatura de las columnas del ejemplo (Fuente: Elaboracin propia).49Figura 3.66 - Formato de rtula plstica para vigas y columnas (Fuente: Ref. 3).49Figura 3.67 - Conversin del diagrama momento-curvatura en un diagrama momento-giro (Fuente: Elaboracin propia).49Figura 3.68 - Definicin de rtula plstica para las vigas en el programa (Fuente: Autor utilizando Etabs)50Figura 3.69 - Definicin de rtula plstica para las columnas en el programa (Fuente: Autor utilizando Etabs)50Figura 3.70 - Asignacin de rtulas plsticas a las vigas del modelo (Fuente: Autor utilizando Etabs).51Figura 3.71 - Asignacin de rtulas plsticas a las columnas del modelo (Fuente: Autor utilizando Etabs).51Figura 3.72 - Definicin del patrn de carga (Fuente: Autor utilizando Etabs).52Figura 3.73 - Asignacin del patrn de cargas al modelo (Fuente: Autor utilizando Etabs).52Figura 3.74 - Definicin del caso de carga correspondiente al pushover (Fuente: Autor utilizando Etabs)52Figura 3.75 - Curva de capacidad obtenida del anlisis pushover (Fuente: Autor utilizando Etabs).53Figura 3.76 - Curva de capacidad (Fuente: Elaboracin propia).54Figura 3.77 - Conversin de la curva de capacidad en un espectro de capacidad (Fuente: Elaboracin propia).55Figura 3.78 - Conversin de la curva de capacidad en un espectro de capacidad (Fuente: Elaboracin propia).55Figura 3.79 - Espectros de demanda a utilizar en la investigacin (Fuente: Elaboracin propia).56Figura 3.80 - Espectros de demanda en formato ADRS (Fuente: Elaboracin propia).57Figura 3.81 - Caso de interseccin en la zona elstica del espectro de capacidad (Fuente: Elaboracin propia).57Figura 3.82 - Caso de interseccin en la zona inelstica del espectro de capacidad (Fuente: Elaboracin propia).57Figura 3.83 - Caso de no interseccin entre las curvas de capacidad y demanda (Fuente: Elaboracin propia).58Figura 3.84 - Reduccin del espectro de demanda en funcin al dao en la estructura (Fuente: Elaboracin propia).58Figura 3.85 - Recomendacin para obtener el punto tentativo de desempeo (Fuente: Elaboracin propia).59Figura 3.86 - Obtencin de la lnea radial de periodo (Ref. 57).59Figura 3.87 - Reduccin del espectro de demanda (Ref. 57).60Figura 3.88 - Factores de reduccin mnimos (Fuente: Ref.1).60Figura 3.89 - Obtencin de punto Pi (Ref. 57).61Figura 3.90 - Obtencin del punto de desempeo a partir del EDAV (Ref. 57).61Figura 3.91 - Niveles de desempeo graficados en la curva de capacidad tpica de una estructura (Fuente: Ref. 4)62Figura 3.92 - Niveles de desempeo en funcin del desplazamiento inelstico en la estructura (Fuente: Ref. 4).63Figura 3.93 - Objetivos mnimos de desempeo segn el Vision2000 (Fuente: Ref. 4).63Figura 3.94 - Diagrama de flujo para el diseo ssmico por desempeo (Fuente: Elaboracin propia)64Figura 4.1 - Componentes del factor de reduccin (Fuente: Elaboracin propia)66Figura 4.2 - Comparacin entre la curva de capacidad tpica para un sistema estructural dual y la curva a la que se pretende llegar en la investigacin (Fuente: Elaboracin propia).67Figura 4.3 - Relacin para el clculo del factor de reduccin por ductilidad (Fuente: Elaboracin propia).68Figura 4.4 - Regla de igual desplazamiento (Fuente: Ref. 23)68Figura 4.5 - Regla de igual energa (Fuente: Ref 23)69Figura 4.6 - Valores de la propuesta realizada por Riddell, Hidalgo y Cruz (Ref. 34).70Figura 4.7 - Valores de la propuesta realizada por Nassar y Krawinkler (Ref. Ductility factor):71Figura 4.8 - Clculo del factor de reduccin por sobrerresistencia (Fuente: Elaboracin Propia).72Figura 4.9 - Diagrama de momentos flectores de la viga en ton.m (Fuente: Autor utilizando Etabs)72Figura 4.10 - rea terica en cm2 del refuerzo necesario en la viga (Fuente: Elaboracin Propia)73Figura 4.11 - rea del refuerzo en cm2 necesario en la viga considerando la cuanta mnima (Fuente: Elaboracin Propia)73Figura 4.12 - rea del refuerzo en cm2 distribuido en la viga (Fuente: Elaboracin Propia)73Figura 4.13 - Sobrerresistencia que presenta la viga (Fuente: Elaboracin Propia)73Figura 4.14 - Redundancia en estructuras (Fuente: Elaboracin propia).74Figura 4.15 - Comparacin entre prticos con igual grado de indeterminacin esttica, pero diferente redundancia (Ref. 8).76Figura 4.16 - Mecanismos de falla deseados en los prticos (Ref. 8).76Figura 4.17 - Mecanismos de falla no deseados en los prticos (Ref. 8).76Figura 4.18 - Mecanismo de falla ideal en una estructura.77Figura 4.19 - Clculo del factor de reduccin por redundancia (Fuente: Elaboracin Propia)78Figura 4.20 - Espectro de capacidad en formato ADRS (Fuente: Elaboracin propia)79Figura 5.1 - Prtico a analizar-medidas en metros (Fuente: Elaboracin propia).80Figura 5.2 - Distribucin del refuerzo en los elementos estructurales (Fuente: Elaboracin propia).81Figura 5.3 - Diagramas momento curvatura a considerar en el ejemplo (Fuente: Elaboracin propia)81Figura 5.4 - Modelo del prtico a analizar (Fuente: Autor utilizando Etabs).82Figura 5.5 - Datos del diagrama momento curvatura de las vigas (Fuente: Autor utilizando Etabs).82Figura 5.6 - Idealizacin de masas para el anlisis (Fuente: Elaboracin propia).84Figura 5.7 - Distribucin de masas tributarias para el anlisis84Figura 5.8 - Grados de libertad del modelo a analizar (Fuente: Elaboracin propia).85Figura 5.9 - Coeficientes de rigidez para elementos en flexin (Fuente: Ref. 50).85Figura 5.10 - Patrn de fuerzas utilizado para al anlisis pushover y ubicacin de rtulas plsticas (Fuente: Autor utlizando Etabs).90Figura 5.11 - Curva de capacidad obtenida con el programa (Fuente: Autor utlizando Etabs).90Figura 5.12 - Momentos flectores obtenidos de un anlisis elstico aplicando el patrn de fuerzas correspondiente al primer modo de vibracin de la estructura (Fuente: Autor utlizando Etabs).91Figura 5.13 - Patrn de fuerzas amplificado para obtener la rtula plstica en el muro (Fuente: Autor utilizando Etabs)91Figura 5.14 - Momento flector en el muro, obtenido del patrn de fuerzas amplificado (Fuente: Autor utilizando Etabs)92Figura 5.15 - Desplazamiento obtenido en el nodo de control para el patrn de fuerzas amplificado (Fuente: Autor utilizando Etabs)92Figura 5.16 - Liberacin de resistencia a momento flector en la base del muro (Fuente: Autor utilizando Etabs)93Figura 5.17 - Patrn de fuerzas asignada a la estructura considerando su cambio de rigidez (Fuente: Autor utilizando Etabs)93Figura 5.18 - Segundo patrn de cargas amplificado para obtener las siguientes dos rtulas plsticas (Fuente: Autor utilizando Etabs)94Figura 5.19 - Segundo cambio de rigidez en la estructura (Fuente: Autor utilizando Etabs)94Figura 5.20 - Diagrama de momentos flectores obtenidos al formarse rtulas plsticas en las vigas (Fuente: Autor utilizando Etabs)95Figura 5.21 Comparacin de mecanismos de falla (Fuente: Autor utlizando Etabs).95Figura 5.22 - Curvas de capacidad obtenidas (Fuente: Elaboracin propia)96Figura 5.23 - Curva de capacidad obtenida por el mtodo de la rigidez secante (Fuente: Ref. 1)96Figura 5.24 - Curva de capacidad obtenida del anlisis elstico paso a paso (Fuente: Elaboracin propia)97Figura 5.25 - Comparacin de las curvas de capacidad (Fuente: Elaboracin propia)97Figura 5.26 Modelo a comparar (Fuente: Autor utilizando Etabs)98Figura 5.27 Diagramas momento-curvatura que se utilizarn en la comparacin (Fuente: Elaboracin propia)98Figura 5.28 - Modelo de Honestad para concreto no confinado (Fuente: Elaboracin propia)99Figura 5.29 - Modelo de Mander para concreto confinado (Fuente: Elaboracin propia)99Figura 5.30 - Modelo de Mander para el acero de refuerzo (Fuente: Elaboracin propia)100Figura 5.31 - Comparacin de las curvas de capacidad obtenidas (Fuente: Elaboracin propia)100Figura 5.32 Comparacin de los mecanismos de falla obtenidos (Fuente: Autor utilizando Etabs)101Figura 6.1 - Geometra del edificio 1 (Fuente: Elaboracin propia).102Figura 6.2 - Geometra del edificio 2 (Fuente: Elaboracin propia).103Figura 6.3 - Geometra del edificio 3 (Fuente: Elaboracin propia).103Figura 6.4 - Geometra del edificio 4 (Fuente: Elaboracin propia).104Figura 6.5 - Geometra del edificio 5 (Fuente: Elaboracin propia).104Figura 6.6 - Geometra del edificio 6 (Fuente: Elaboracin propia).105Figura 6.7 - Geometra del edificio 7 (Fuente: Elaboracin propia).105Figura 6.8 - Geometra del edificio 8 (Fuente: Elaboracin propia).106Figura 6.9 - Geometra del edificio 9 (Fuente: Elaboracin propia).106Figura 6.10 - Geometra del edificio 10 (Fuente: Elaboracin propia).107Figura 6.11 - Demanda por flexin en una viga del modelo a estudiar (Fuente: Autor utilizando Etabs).109Figura 6.12 - Demanda por cortante en una viga del modelo a estudiar (Fuente: Autor utilizando Etabs).109Figura 6.13 - Demanda por torsin en una viga del modelo a estudiar (Fuente: Autor utilizando Etabs).109Figura 6.14 - Clculo de la demanda por fuerza cortante en vigas (Fuente: Ref. 6)110Figura 6.15 - Distribucin de estribos en una viga con demanda ssmica (Fuente: Ref. 6)111Figura 6.16 - Ejemplos de la porcin de losa que debe considerarse para el clculo de Acp y Pcp (Fuente: Ref. 6).113Figura 6.17 - Porcentaje de losa considerado en la viga ejemplo (Fuente: Elaboracin propia).113Figura 6.18 - Diseo final de la viga ejemplo (Fuente: Elaboracin propia).113Figura 6.19 - Distribucin de refuerzo para la columna propuesta (Fuente: Elaboracin propia).114Figura 6.20 - Diagrama de interaccin ltimo de la columna en estudio (Fuente: Elaboracin propia).114Figura 6.21 - Clculo de la fuerza cortante de diseo en columnas (Fuente: Ref. 6).115Figura 6.22 - Clculo del momento nominal de la columna (Fuente: Elaboracin propia).115Figura 6.23 - DFC de la columna obtenido del anlisis dinmico (Fuente: Elaboracin propia).116Figura 6.24 - Distribucin del refuerzo por cortante en columnas (Fuente: Ref.6).117Figura 6.25 - Diseo final para la columna ejemplo (Fuente: Elaboracin propia).118Figura 6.26 - Distribucin tentativa del refuerzo para la placa en estudio (Fuente: Elaboracin propia).118Figura 6.27 - Diseo por flexocompresin de la placa (Fuente: Elaboracin propia)119Figura 6.28 - Momento nominal de la placa (Fuente: Elaboracin propia).120Figura 6.29 - Fuerza cortante en la placa (Fuente: Autor utilizando Etabs).120Figura 6.30 - Diseo de placa ejemplo (Fuente: Elaboracin propia).121Figura 6.31 - Modelo inelstico del concreto para las vigas (Fuente: Elaboracin propia).122Figura 6.32 - Modelo inelstico del concreto para las columnas (Fuente: Elaboracin propia).122Figura 6.33 - Modelo inelstico del concreto para los ncleos de confinamiento en las placas (Fuente: Elaboracin propia).123Figura 6.34 - Modelo inelstico del acero de refuerzo a utilizar (Fuente: Elaboracin propia).123Figura 6.35 - Modelo inelstico del concreto no confinado recubrimiento (Fuente: Elaboracin propia).123Figura 6.36 - Diagrama momento curvatura correspondiente a la viga del modelo (Fuente: Autor utilizando Xtract)124Figura 6.37 - Diagrama momento curvatura correspondiente a la columna del modelo (Fuente: Autor utilizando Xtract).124Figura 6.38 - Interaccin de la fuerza cortante con el diagrama momento-curvatura para la viga del modelo en estudio (Fuente: Elaboracin propia).125Figura 6.39 - Interaccin de la fuerza cortante con el diagrama momento-curvatura para la columna del modelo en estudio (Fuente: Elaboracin propia).125Figura 6.40 - Asignacin de propiedades inelsticas a los elementos estructurales para el anlisis pushover (Fuente: Autor utilizando Etabs).126Figura 6.41 - Resultados obtenidos del anlisis pushover en el modelo estudiado (Fuente: Autor utilizando Etabs).126Figura 6.42 - Espectro de capacidad obtenido del anlisis pushover (Fuente: Autor utilizando Etabs).127Figura 6.43 - Desplazamientos de cada nivel durante el anlisis pushover (Fuente: Autor utilizando Etabs).127Figura 6.44 - Desplazamientos de fluencia y ltimo del edificio (Fuente: Elaboracin propia).128Figura 6.45 - Esquema para el clculo del factor de reduccin (Fuente: Elaboracin propia).129Figura 6.46 - Espectro elstico de demanda (Fuente: Elaboracin propia).130Figura 6.47 - Clculo del factor de reduccin por ductilidad del modelo en estudio (Fuente: Elaboracin propia).130Figura 6.48 - Clculo de los factores de reduccin por sobrerresistencia y redundancia del modelo en estudio (Fuente: Elaboracin propia).131Figura 6.49 Nueva distribucin del refuerzo en los elementos estructurales (Fuente: Elaboracin propia).131Figura 6.50 - Curva de capacidad y espectro de capacidad obtenidos (Fuente: Autor utilizando Etabs).132Figura 6.51 - Clculo del factor de reduccin por ductilidad (Fuente: Elaboracin propia).132Figura 6.52 - Clculos de los factores de reduccin por sobrerresistencia y redundancia (Fuente: Elaboracin propia).133Figura 7.1 Factores de reduccin obtenidos de la investigacin (Fuente: Elaboracin propia).137Figura 7.2 Rangos obtenidos del factor de reduccin (Fuente: Elaboracin propia).137Figura 7.3 Diseo de elementos para un factor de reduccin de 5.5 (Fuente: Elaboracin propia).138Figura 7.4 Curva de capacidad obtenida (Fuente: Elaboracin propia)138Figura 7.5 Espectro de capacidad obtenido (Fuente: Elaboracin propia)138Figura 7.6 Clculo del factor de reduccin por ductilidad (Fuente: Elaboracin propia).139Figura 7.7 Clculo de los factores de reduccin por sobrerresistencia y redundancia (Fuente: Elaboracin propia).139Figura 7.8 Punto de desempeo obtenido (Fuente: Autor utilizando Etabs).140Figura 7.9 Porcentajes de resistencia obtenidos de los modelos estudiados (Fuente: Elaboracin propia).140Figura 7.10 Factores de reduccin por redundancia obtenidos de la investigacin (Fuente: Elaboracin propia).141Figura 7.11 - Factores de reduccin por ductilidad obtenidos de la investigacin (Fuente: Elaboracin propia).142Figura 7.12 Factor de reduccin por ductilidad en funcin al periodo fundamenta (Fuente: Elaboracin propia).142Figura 7.13 - Factor de reduccin por ductilidad en funcin a la distorsin inelstica mxima (Fuente: Elaboracin propia).143Figura 7.14 - Factor de reduccin por ductilidad en funcin al porcentaje del cortante basal que resisten los muros (Fuente: Elaboracin propia).143Figura 7.15 - Factor de reduccin por ductilidad en funcin a la rigidez de la estructura (Fuente: Elaboracin propia).146Figura 7.16 Relacin obtenida para el factor de reduccin por ductilidad (Fuente: Elaboracin propia).146Figura 7.17 Lnea de tendencia para la relacin establecida (Fuente: Autor utilizando Excel 2013)147Figura 8.1 Propuesta para el clculo del factor de reduccin por ductilidad en edificios duales (Fuente: Elaboracin propia).148Figura 9.1 Vista #1 de la zona delantera del edificio (Fuente: Proyecto Arquitectnico)150Figura 9.2 - Vista #2 de la zona delantera del edificio (Fuente: Proyecto Arquitectnico)150Figura 9.3 - Vista #1 de la zona posterior del edificio (Fuente: Proyecto Arquitectnico)151Figura 9.4 - Vista #2 de la zona posterior del edificio (Fuente: Proyecto Arquitectnico)151Figura 9.5 Primera planta del edificio (Fuente: Proyecto Arquitectnico).152Figura 9.6 - Segunda planta del edificio (Fuente: Proyecto Arquitectnico)152Figura 9.7 3er a 6ta planta del edificio (Fuente: Proyecto Arquitectnico).153Figura 9.8 Columnas planteadas para el primer nivel (Fuente: Elaboracin propia)154Figura 9.9 - Columnas planteadas para los niveles superiores (Fuente: Elaboracin propia)154Figura 9.10 Vigas planteadas para el primer nivel (Fuente: Elaboracin propia).155Figura 9.11 - Vigas planteadas para niveles superiores (Fuente: Elaboracin propia).155Figura 9.12 Modelo del edificio en estudio (Fuente: Autor utilizando Etabs)156Figura 9.13 Espectro de respuesta de prueba (Fuente: Elaboracin propia).156Figura 9.14 Desplazamientos inelsticos mximos obtenidos (Fuente: Autor utilizando Etabs).157Figura 9.15 - Desplazamientos inelsticos mximos obtenidos (Fuente: Autor utilizando Etabs).158Figura 9.16 Irregularidades en altura especificadas en la norma E.030 (Fuente: Ref. 5)160Figura 9.17 - Irregularidades en planta especificadas en la norma E.030 (Fuente: Ref. 5)160Figura 9.18 Espectro de respuesta para R=6 (Fuente: Elaboracin propia)161Figura 9.19 - Espectro de respuesta para R=10 (Fuente: Elaboracin propia)161Figura 9.20 - Espectro de respuesta para R=7 (Fuente: Elaboracin propia)162Figura 9.21 Comparacin del diseo de vigas para los edificios en estudio y en la direccin X (Fuente: Elaboracin propia).163Figura 9.22 - Comparacin del diseo de vigas para los edificios en estudio y en la direccin Y (Fuente: Elaboracin propia).163Figura 9.23 - Comparacin del diseo de columnas para los edificios en estudio (Fuente: Elaboracin propia).163Figura 9.24 - Comparacin del diseo de placas para los edificios en estudio (Fuente: Elaboracin propia).164Figura 10.1 Modelo inelstico para el concreto no confinado (Fuente: Elaboracin propia).165Figura 10.2 Modelo inelstico para el acero de refuerzo (Fuente: Elaboracin propia).165Figura 10.3 Diseo obtenido para la viga V10 del Edificio #2 (Fuente: Elaboracin propia).166Figura 10.4 Procedimiento de obtencin del diagrama momento-curvatura de las vigas del edificio (Fuente: Elaboracin propia).166Figura 10.5 - Procedimiento de obtencin del diagrama momento-curvatura de las columnas del edificio (Fuente: Elaboracin propia).167Figura 10.6 Curvas de capacidad obtenidas para el Edificio #1 (Fuente: Autor utilizando Etabs)168Figura 10.7 - Curvas de capacidad obtenidas para el Edificio #2 (Fuente: Autor utilizando Etabs)168Figura 10.8 Obtencin del factor de reduccin por ductilidad segn propuesta (Fuente: Elaboracin propia).169Figura 10.9 Clculo del factor de reduccin por ductilidad (Fuente: Elaboracin propia).169Figura 10.10 Puntos de desempeo para el anlisis en la direccin X del Edificio #1 (Fuente: Elaboracin propia).170Figura 10.11 - Puntos de desempeo para el anlisis en la direccin Y del Edificio #1 (Fuente: Elaboracin propia).171Figura 10.12 - Puntos de desempeo para el anlisis en la direccin X del Edificio #2 (Fuente: Elaboracin propia).171Figura 10.13 - Puntos de desempeo para el anlisis en la direccin Y del Edificio #2 (Fuente: Elaboracin propia).172Figura 10.14 Niveles de desempeo para el Edificio #1 en la direccin X (Fuente: Elaboracin propia)172Figura 10.15 - Niveles de desempeo para el Edificio #1 en la direccin Y (Fuente: Elaboracin propia)173Figura 10.16 - Niveles de desempeo para el Edificio #2 en la direccin X (Fuente: Elaboracin propia)173Figura 10.17 - Niveles de desempeo para el Edificio #2 en la direccin Y (Fuente: Elaboracin propia)174Figura 10.18 Objetivos de desempeo segn Vision 2000 (Fuente: Ref 4)174

NDICE DE TABLAS

Tabla 2.1 - Factores de reduccin propuestos por la norma E.030 (Fuente: Ref. 5):6Tabla 2.2 - Lmites para la distorsin inelstica (Fuente: Ref 5.)6Tabla 2.3 - Factores de modificacin propuestos en la normativa Chilena (Ref.55).7Tabla 2.4 - Factores de modificacin propuestos en la normativa Argentina8Tabla 2.5 - Factores de modificacin propuestos en la normativa Venezolana (Ref.53)9Tabla 2.6 - Valores mximos permitidos para la distorsin inelstica (Ref. 53).10Tabla 2.7 - Factores de modificacin propuestos en la norma Ecuatoriana (Ref. 54).10Tabla 2.8 - Valores mximos permitidos para la distorsin inelstica (Ref. 54).10Tabla 2.9 - Resumen de datos extrados de diferentes normas de Latinoamrica (Fuente: Elaboracin propia)11Tabla 3.1 - Comparacin entre las dos metodologas en estudio (Fuente: Elaboracin propia).12Tabla 3.2 - Diferencias entre los elementos tipo rea.37Tabla 3.3 - Niveles de demanda propuestos por Roberto Aguiar (Fuente: Ref. 46).56Tabla 3.4 - Niveles de demanda propuestos en investigaciones peruanas (Fuente: Ref. 46)56Tabla 3.5 - Niveles de desempeo propuestos por el Vision200062Tabla 4.1 - Tipos de ductilidad (Ref. 58).66Tabla 4.2 - Propuesta en la investigacin de Newmark y Veletsos69Tabla 4.3 - Valores de los coeficientes T* y R*70Tabla 4.4 - Valores de a y b (Ref. 34).71Tabla 4.5 - Resultados de investigaciones realizadas en el factor de reduccin por sobrerresistencia (Ref. 34).74Tabla 4.6 - Casos de fallas en edificios con poca redundancia (Ref. 8)75Tabla 4.7 - Factores de redundancia propuestos por el ATC77Tabla 5.1 - Resultados del anlisis modal computarizado.83Tabla 5.2 - Distribucin de masas en cada nivel de la estructura.84Tabla 5.3 - Comparacin de resultados del anlisis modal.89Tabla 6.1 - Principales caractersticas del modelo a estudiar.108Tabla 6.2 - Diseo por flexin de la viga mostrada.109Tabla 6.3 - Diseo por cortante de la viga en estudio (Fuente: Elaboracin propia).112Tabla 6.4 - Diseo por cortante de la columna en estudio (Fuente: Elaboracin propia)117Tabla 6.5 - Refuerzo transversal para el ncleo de confinamient.121Tabla 6.6 - Refuerzo transversal para el alma del muro.121Tabla 6.7 - Factor de reduccin de RR (Fuente: Elaboracin propia)129Tabla 6.8 - Factores de reduccin obtenidos de los modelos estructurales (Fuente: Elaboracin propia).134Tabla 7.1 Comparacin de resultados para el Edificio 1:139Tabla 7.2 Clculo de la rigidez de los modelos estudiados:144Tabla 9.1 Resultados del anlisis dinmico para el primer nivel157Tabla 9.2 Resultados del anlisis dinmico para el segundo nivel158Tabla 9.3 - Resultados del anlisis dinmico159Tabla 9.4 Porcentajes del cortante basal que resisten los muros del edificio.161

Tabla 9.5 Resultados de los anlisis dinmicos realizados162Tabla 10.1 Comparacin entre los factores de reduccin por ductilidad para el edificio.169Tabla 10.2 Valores de ductilidad obtenidos en los edificios analizados:170Tabla 10.3 Porcentajes de resistencia obtenidos para los edificios analizados:170Tabla 10.4 Objetivos de desempeo obtenido para el Edificio #1 en la direccin X:175Tabla 10.5 - Objetivos de desempeo obtenido para el Edificio #1 en la direccin Y:175Tabla 10.6 - Objetivos de desempeo obtenido para el Edificio #2 en la direccin X:175Tabla 10.7 - Objetivos de desempeo obtenido para el Edificio #2 en la direccin Y:175

Universidad Catlica de Santa Mara