Ir al menú de navegación principal Ir al contenido principal Ir al pie de página del sitio

Vol. 17 Núm. 3 (2016)

Investigación

Impacto de la redundancia estructural en el comportamiento sísmico de estructuras de concreto reforzado

  • Arturo Tena
    • ,
  • José Cortés
    • ,
  • Eber Godínez

Arturo Tena
Universidad Autónoma Metropolitana

José Cortés
ICA Ingeniería

Eber Godínez
Universidad Autónoma de Chiapas

DOI: https://doi.org/10.23878/alternativas.v17i3.227

PDF

Resumen

Se presentan los resultados de estudios paramétricos dedicados a evaluar el impacto que tiene el aumentar la redundancia estructural en edificios con base en marcos dúctiles de concreto reforzado (con y sin contravientos) de distintos niveles, al aumentar el número de crujías, utilizando análisis no lineales con carga monótonamente creciente "pushover", y así poder definir o evaluar numéricamente al factor de redundancia (ρ).
Los edificios fueron analizados y diseñados como marcos dúctiles de concreto reforzado conforme a las recomendaciones del apéndice A de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo del Reglamento para las Construcciones del Distrito Federal vigente. Los marcos en estudio tienen las siguientes características: a) marcos con un mismo claro L=7 m y altura de entrepiso H=3.5 m, con alturas de 4, 8, 12 y 16 niveles. Para cada marco antes descrito, se varió el número de crujías de 1, 2, 3 y 4, b) marcos con una altura de entrepiso H=3.5 m y una longitud total fija LTOT=12 m. Los marcos son de 4, 8, 12 y 16 niveles, en los cuales se varió el número de crujías de 1, 2, 3 y 4. Con base en los resultados del presente estudio y de estudios previos reportados en la literatura especializada, se concluye que, en aras de la transparencia en el diseño sismorresistente de marcos dúctiles de concreto reforzado (con o sin contravientos) y otros sistemas estructurales, sí se justifica que la redundancia estructural sea tomada en cuenta directamente en el diseño mediante un factor de reducción por redundancia (ρ), como lo proponen y hacen normas estadounidenses como el ASCE-7 o IBC, y mexicanas como el Manual de Obras Civiles (MOC-2008), en lugar de que se siga asegurando falazmente que en el RCDF, la redundancia estructural es tomada en cuenta indirectamente con los factores de reducción por ductilidad y sobrerresistencia (sin estudios de por medio). Se demuestra que la redundancia afecta de distinta manera la capacidad de deformación y de resistencia, dependiendo las características del sistema estructural empleado.

Palabras clave

redundancia estructural, ductilidad, sobrerresistencia.

Citas

  1. ASCE 7-(2010), “Minimum design loads for buildings and other structures”, ASCE Standard ASCE/SEI 710, American Society of Civil Engineers, ISBN 0-7844-0809-2.
  2. Bertero, R. D. y V. V. Bertero (1999), “Redundancy in earthquake resistant design”, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 125, No. 1, pp. 81-88, enero.
  3. Bruneau, M., C.-M. Uang y A. Whittaker (1998), Ductile design of steel structures, primera edición, McGraw-Hill.
  4. Cortés, J. A. (2012), “Evaluación de factores de reducción por redundancia estructural en el diseño sísmico de marcos dúctiles de concreto reforzado”, Tesis de Maestría, Posgrado en Ingeniería Estructural, División de Ciencias Básicas e Ingeniería, Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, marzo.
  5. CSI-2005 (2005), CSI analysis reference manual for SAP2000, ETABS, and SAFE, Computers and Structures, Inc., Berkeley, California, USA, octubre.
  6. Fallah, A. A., A. S. Moghadam y S. Mohammadzadeh (2009)”, “Reliability index for reinforced concrete frames using nonlinear pushover and dynamic analysis”, International Journal of Advanced Structural Engineering, Vol. 1, No. 2, pp. 135-151.
  7. Feng, Y. S. y F. Moses (1986), “Optimum design, redundancy, and reliability of structural systems”, Computers and Structures, Vol. 24, No. 2, pp. 239–251.
  8. Frangopol, D. M. y J. P. Curley (1987), “Effects of damage and redundancy on structural reliability”, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 113, No. 7, pp. 1533–1549.
  9. Fu, G. y D. M. Frangopol (1990), “Balancing weight, system reliability and redundancy in a multiobjective optimization framework”, Structural Safety, Vol. 7, No. 2–4, pp. 165–175.
  10. Godínez, E.A. (2010), “Estudio del comportamiento de marcos dúctiles de concreto reforzado con contraventeo chevrón”, Tesis de Doctorado, Posgrado en Ingeniería Estructural, División de Ciencias Básicas e Ingeniería, Universidad Autónoma Metropolitana, julio.
  11. Godínez, E. A. y A. Tena (2015), “Redundancia estructural en marcos dúctiles de concreto reforzado con contraventeo metálico tipo chevrón”, Revista Internacional de Ingeniería de Estructuras, Vol. 20, No. 1, pp. 41-70.
  12. Godínez-Domínguez, E. A. y A. Tena-Colunga (2010), “Nonlinear behavior of code-designed reinforced concrete concentric braced frames under lateral loading”, Engineering Structures, Vol. 32, pp. 944-963
  13. Godínez-Domínguez, E. A., A. Tena-Colunga y L. E. Pérez-Rocha (2012), “Case studies on the seismic behavior of reinforced concrete chevron braced framed buildings”, Engineering Structures, Vol. 45, pp. 78–103.
  14. Husain, M. y P. Tsopelas (2004), “Measures of structural redundancy in RC buildings. I: Redundancy Indices”, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 130, No. 11, pp. 1651-1658, noviembre.
  15. Kemp, R. A. (1996), “Inelastic local and lateral buckling in design codes”, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 122, No. 4, abril, pp. 374-382.
  16. MOC-2008 (2009), Manual de diseño de obras civiles, Diseño por sismo, Instituto de Investigaciones Eléctricas, Comisión Federal de Electricidad, noviembre.
  17. NTCCA-04 (2004), “Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones”, Gaceta Oficial del Distrito Federal, Tomo II, No. 103-BIS, octubre.
  18. NTCC-04 (2004), “Normas Técnicas Complementarias para Diseño de Estructuras de Concreto”, Gaceta Oficial del Distrito Federal, Tomo II, No. 103-BIS, octubre.
  19. NTCS-04 (2004), “Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo”, Gaceta Oficial del Distrito Federal, Tomo II, No. 103-BIS, octubre.
  20. Paliou, C., M. Shinozuka y Y.-N. Chen (1990), “Reliability and redundancy of offshore structures”, ASCE Journal of Engineering Mechanics, Vol. 116, No. 2, pp. 359–378.
  21. Park, R., M. J. N. Priestley y W. D. Gill (1982), “Ductility of square-confined concrete columns”, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 108, No. 4, pp. 929-950.
  22. Prakash, V., G. H. Powell y F. Fillipou (1992), “DRAIN-2DX: Base program user guide”, Report No. UBC/SEMM-92/29, Department of Civil Engineering, University of California at Berkeley.
  23. Rodríguez, M. y J. C. Botero (1995), “Comportamiento sísmico de estructuras considerando propiedades mecánicas de aceros de refuerzo mexicanos”, Revista de Ingeniería Sísmica, SMIS, No. 49, pp. 39-50.
  24. Song, S.H. y Y. K. Wen (2000), “Structural redundancy of dual and steel moment frame systems under seismic excitation”, Structural Research Series No. 631, Department of Civil Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, November.
  25. Tena, A. (2010), “Irregularidad estructural y su efecto en la respuesta sísmica de edificios”, Memorias, V Congreso Iberoamericano de Ingeniería Civil en honor del Dr. José Grases, Mérida, Venezuela, CD-ROM pp. 1-57, noviembre.
  26. Tena, A. y J. A. Cortés (2014), “Impacto de la redundancia estructural en el comportamiento sísmico de marcos dúctiles de concreto reforzado”, Revista Internacional de Ingeniería de Estructuras, Vol. 19, No. 1, pp. 1-34.
  27. Tena, A., G. Gatica, L. A. Urbina y L. Victoria (2012), “Impacto de la disposición de vigas secundarias en losas perimetralmente apoyadas en el comportamiento sísmico de edificios diseñados con base en marcos de concreto reforzado”, Revista Internacional de Ingeniería de Estructuras, Vol. 17, No. 1 y 2, pp. 63-85.
  28. Tena-Colunga, A. (2004), “Evaluation of the seismic response of slender, setback RC moment-resisting frame buildings designed according to the seismic guidelines of a modern building code ”,Memorias, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, Canada, Artículo No. 2027, CD-ROM, agosto.
  29. Tena-Colunga, A., H. Correa-Arizmendi, J. L. Luna-Arroyo y G. Gatica-Avilés (2008), “Seismic Behavior of code-designed medium rise special moment-resisting frame RC buildings in soft soils of Mexico City”, Engineering Structures, Vol. 30, No. 12, pp. 3681-3707, doi:10.1016/j.engstruct.2008.05.026.
  30. Tena-Colunga, A., U. Mena-Hernández, L. E. Pérez-Rocha, J. Avilés, M. Ordaz y J. I. Vilar (2009), “Updated seismic design guidelines for buildings of a model code of Mexico”, Earthquake Spectra, Vol. 25, No. 4, pp. 869-898, noviembre, doi: 10.1193/1.3240413.
  31. Tena-Colunga, A. y J. A. Cortés-Benítez (2015), “Assessment of redundancy factors for the seismic design of special moment resisting reinforced concrete frames”, Latin American Journal of Solids and Structures, Vol. 12, No. 12, pp. 2330-2350.
  32. Tsopelas, P. y M. Husain (2004), “Measures of structural redundancy in RC buildings. II: Redundancy response modification factor (RR)”, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 130, No. 11, pp. 16591666, noviembre.
  33. UBC-97 (1997), Uniform Building Code, 1997 edition, International Conference of Building Officials, Whittier, California, Vol. 2.
  34. Wallace, J. y J. Moehle (1989), “BIAX: A computer program for the analysis reinforced concrete sections” Report No. UCB/SEMM-89/12, Department of Civil Engineering, University of California at Berkeley.
  35. Web Berkeley (2010), Página web http://nisee.berkeley.edu/images/servlet/EqiisListQuake, cortesía de National Information Service for Earthquake Engineering (NISEE) de la Universidad de California en Berkeley. Las fotos corresponden a la colección del profesor Karl Steinbrugge.
  36. Whittaker, A., G. Hart y C. Rojahn (1999), “Seismic response modification factors”, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 125, No. 4, pp. 438-444.

Cómo citar

Tena, A., Cortés, J., & Godínez, E. (2017). Impacto de la redundancia estructural en el comportamiento sísmico de estructuras de concreto reforzado. Alternativas, 17(3), 180–197. https://doi.org/10.23878/alternativas.v17i3.227

Descargar cita

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.

Artículos similares

1 2 > >> 

También puede {advancedSearchLink} para este artículo.