Esta pgina est dejada intencionalmente en blanco

Pushover - Anlisis No Lineal Esttico

en Edificios de Concreto Armado

Esta pgina est dejada intencionalmente en blanco

Pushover - Anlisis No Lineal

Esttico en Edificios de

Concreto Armado

Libro III de la Coleccin: Ingeniera

Ssmica Basada en Desempeo - PBEE Vlacev Toledo Espinoza

COMUNIDAD PARA LA INGENIERA CIVIL

Per

www.cingcivil.com

Primera Edicin: Agosto 2011

Pushover - Anlisis No Lineal Esttico en Edificios de Concreto Armado con Sap2000 y Perform 3D

Publicacin Cingcivil: Ingeniera Ssmica y Estructural 01

El Autor

ISBN

Comunidad para la Ingeniera Civil Pushover - Anlisis No Lineal Esttico en Edificios de Concreto Armado Prlogo

vi

Prlogo a la Coleccin

La presente publicacin forma parte de la coleccin sobre la Ingeniera Ssmica Basada en

Desempeo - PBEE, que se realiz para el curso del mismo nombre, curso desarrollado en el Centro Virtual

de la Comunidad para la Ingeniera Civil.

La coleccin consta de cinco libros en los que se cubre el clculo y diseo de edificios de concreto

armado, desde el clculo lineal al clculo no lineal, para obtener el desplazamiento mximo de un edificio y

el punto de desempeo; se sigue la metodologa planteada en el estndar ASCE/SEI 41-06 Seismic

Rehabilitation of Existing Buildings y reportes como el FEMA 440 Improvement of Nonlinear Static Seismic

Analysis Procedures, FEMA P440A Effects of Strength and Stiffness Degradation on Seismic Response,

FEMA P695 Quantification of Building Seismic Performance Factors, PEER/ATC 72-1 Modeling and

Acceptance Criteria for Seismic Design and Analysis of Tall Buildings, por citar algunas referencias. Para el

procedimiento de obtencin de las cargas para el diseo, que incluyen las cargas por peso propio, sobrecargas

y cargas laterales por sismo, se utiliz el estndar ASCE/SEI 7-10 Minimum Design Loads for Buildings and

Other Structures, as como los procedimientos de anlisis. El diseo de los elementos estructurales se realiz

de acuerdo al ACI 318-08 Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural y Comentario.

Los cinco libros que forman la coleccin son los siguientes:

1. Ingeniera Ssmica Basada en Desempeo, se desarrollan los conceptos tericos y actuales

de la PBBE, conceptos a aplicar posteriormente en un caso prctico en los siguientes libros de la

coleccin. Los temas tratados son en su mayora traducciones de los reportes y estndares actuales

en la Ingeniera Ssmica.

2. Clculo de Edificios de Concreto Armado con Sap2000, se modela un edificio irregular de

quince pisos, se desarrollan los comandos bsicos para el dibujo de la estructura y se indican

parmetros del modelamiento a tener en cuenta para el anlisis. Se realizan las comprobaciones

al Sap2000 utilizando el Etabs y hojas de clculo, indicando el proceso del anlisis. Se desarrolla el

clculo por el procedimiento de la Fuerza Lateral Equivalente (FLE), y el procedimiento de Anlisis

Modal de Respuesta Espectral.

3. Pushover - Anlisis No Lineal Esttico en Edificios de Concreto Armado, usando el Sap2000

y el Perform 3D se realiza el anlisis no lineal esttico al edificio de quince pisos para obtener el

desplazamiento mximo y el punto de desempeo. Cada resultado de acuerdo al ATC-40, FEMA

440, y ASCE/SEI 41-06, como el uso de las curvas backbone y los contornos de capacidad, se explica

mediante el uso de hojas de clculo indicando todo el proceso como la formacin de rtulas.

4. Anlisis Tiempo Historia en Edificios de Concreto Armado con Sap2000 y Perform 3D,

mediante el Sap2000 y el Perform 3D se desarrollan los Anlisis Tiempo-Historia Modal y Tiempo-

Comunidad para la Ingeniera Civil Pushover - Anlisis No Lineal Esttico en Edificios de Concreto Armado Prlogo

vii

Historia Lineal y No Lineal, con el objetivo de comparar los resultados de los procedimientos de

anlisis realizados en los libros anteriores de la coleccin.

5. Colapso y Curvas de Fragilidad en Edificios de Concreto Armado, como ltimo volumen de la

coleccin se desarrollar el estudio del colapso estructural y el uso de curvas de fragilidad para la

evaluacin econmica y el dao en edificios de concreto armado, ante eventos ssmicos.

Adems de estas publicaciones, en el Centro Virtual se podr encontrar los videos de cada uno,

disponibles a los usuarios inscritos en el curso.

Se pretende que esta coleccin sirva al investigador y a todo el interesado en conocer la

metodologa actual a aplicar en la Ingeniera Ssmica, cubriendo muchos vacos ya sea por el uso del idioma o

falta de bibliografa en estos temas.

Se agradece la participacin de los miembros y usuarios de la Comunidad para la ingeniera Civil en

el Centro Virtual, ya que sin su apoyo no se podra realizar esta coleccin.

Agosto de 2011,

Vlacev Toledo Espinoza.

desplazamiento mximo y

punto de desempeo en

procedimientos lineales

En este captulo se hace una introduccin a la Ingeniera Ssmica Basada en

Desempeo, cubriendo temas sobre la historia del PBEE, resumiendo los

primeros esfuerzos como el FEMA 273/356 y el ATC 40. Se desarrollan los

objetivos de la PBEE, formados de la matriz de Objetivos Principales vs

Niveles de Peligrosidad Ssmica, se indican cmo se definen los objetivos

principales a partir de niveles de desempeo en elementos estructurales y

no estructurales.

Comunidad para la Ingeniera Civil Pushover - Anlisis No Lineal Esttico en Edificios de Concreto Armado Desplazamiento Mximo y Punto de Desempeo en Procedimientos Lineales

2

1. Desplazamiento Mximo y Punto de Desempeo en Procedimientos

Lineales

Conocidos los mtodos de anlisis lineales se realizar la evaluacin del desplazamiento mximo y

el punto de desempeo. Los valores que se obtendrn nos servirn para compararlos al procedimiento

esttico no lineal y posteriormente a los procedimientos tiempo-historia.

1.1. Anlisis por la Fuerza Lateral Equivalente o Procedimiento Esttico Lineal

Se trabajar con el edificio de quince pisos que se ha modelado y calculado en la publicacin

Clculo de Edificios de Concreto Armado con Sap2000. De acuerdo a las disposiciones del ASCE/SEI 46-01

Seismic Rehabilitation of Existing Buildings, se usar una carga pseudo-lateral para calcular las fuerzas y

desplazamientos en el edificio y posteriormente deber verificarse usando los criterios de aceptacin.

La carga pseudo-lateral aplicada al modelo elstico lineal, nos dar resultados de los

desplazamientos de diseo aproximados al desplazamiento mximo esperado.

1.1.1. Determinacin del Periodo

Se trabajar con la rigidez inicial del modelo, que se consigue analizando la estructura pero sin

considerar las secciones agrietadas. Del anlisis modal realizado por el mtodo de los Eigen Vectores con el

Sap2000 se obtienen los periodos caractersticos, en la Tabla 1-1 se puede observar los periodos y los

porcentajes de participacin de masa modal para el modelo considerando las secciones agrietadas (rigidez

efectiva) y secciones no agrietadas (rigidez inicial). Comparando ambos modelos se puede apreciar cmo se

obtienen valores menores cuando se utilizan secciones no agrietadas, siendo el edificio ms rgido para la

misma distribucin de masa.

El periodo fundamental para el modelo con secciones no agrietadas en la direccin X es igual a

1.69s, y en la direccin Y el periodo fundamental correspondiente es de 1.56s.

En la Tabla 1-2 se presentan los periodos, las frecuencias, y los valores de las aceleraciones

espectrales para cada periodo.

1.1.2. Espectro Ssmico de Diseo

Se trabajara directamente con el espectro elstico, es decir sin dividir por el factor ( ) del

anlisis modal de respuesta espectral (espectro inelstico). Entonces los desplazamientos se obtendrn

directamente del programa, sin la necesidad de usar el factor de multiplicacin de deflexin ().

En la Figura 1-1 se puede observar el espectro de diseo elstico, el cual se usar a lo largo de esta

publicacin.