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1. INTRODUCCIÓN.

(Introduction)

En la estimación de la demanda sísmica de los edificios basados en los niveles

de rendimiento que sus elementos ofrecen, para conocer la seguridad que este posea

ante demandas sísmicas y la capacidad al colapso que este desarrolla, esto requiere

de muchas consideraciones explicitas para el comportamiento de la estructura en el

rango inelástico.

Es bien conocido que el método de Análisis No-Lineal en Historias de Respuesta

(NL-RHA), es el procedimiento más riguroso para conocer el comportamiento

estructural bajo demandas sísmicas en rangos No-Lineales. Actualmente, en la práctica

del ingeniero estructural, las nuevas tendencias en el diseño sísmico de las

edificaciones, se están orientando a la estimación de la capacidad sísmica-resistente

de edificio a través de la aplicación de Análisis Estáticos No-Lineales. Para su caso el

ingeniero estructural está usando el Análisis Estático No-Lineal o Análisis Pushover en

FEMA-273 [Federal Emergency Management Agency, BSSC1997], ATC-40 [1996] y FEMA-

356 [BSSC 2000].

La aplicación del Análisis pushover ha sido reconocida como una herramienta

potente e importante para calcular e investigar el desarrollo de los desplazamientos de

azotea en relación al cortante basal inducido, esto mediante la aplicación de fuerzas

laterales equivalentes con incrementos monolíticos y con invariante distribución a

través del desarrollo de toda la altura del edificio; lo que permite desarrollar la

capacidad ultima del edificio ante fuerzas laterales sísmicas. La distribución de fuerzas

y el desplazamiento máximo se basan en la hipótesis del control de la respuesta por el

modo fundamental de la estructura y bajo la conjetura que el modo fundamental no

cambia después de que la estructura alcanza su punto de fluencia.

Es congruente pensar que después que la estructura alcanza el límite de

fluencia, las consideraciones anteriormente mencionadas solo son suposiciones

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aproximadas, pero investigaciones [Saiidi and Sozen, 1981; Miranda, 1991; Lawson et

al, 1994; Kim y D’Amore, 1999; Chopra and Goel, 2001] demuestran la buena

aproximación para la estimación de la demanda sísmica, bajo estas conjeturas.

El procedimiento del Análisis Modal Pushover incluye la contribución de varios

“modos” de vibrar de la estructura, lo cual permite obtener resultados más aproximados

en el comportamiento de la estructura dentro del rango No-Lineal para las demandas

sísmicas, este procedimiento es más simple y con atractivos en el cálculo de las

fuerzas invariantes, siendo este método desarrollado recientemente [Chopra and Goel

2001]. Es razonable su exactitud puesto que en este procedimiento se considera la

distribución invariante de más formas modales en la estructura, para el caso del rango

elástico se ha corroborado la exactitud con el Análisis Modal Espectral (RSA). Sin

embargo, para la aplicación se deberá de tener un extenso conocimiento del

procedimiento para su evaluación y diseño.

1.1 OBJETIVOS

(Objectives)

Los principales objetivos en el desarrollo de este trabajo son:

1.- Presentación de los diferentes procedimientos de análisis para la estimación

de la demanda sísmica.

2.- Evaluar la precisión con la cual el análisis estático no lineal o pushover en

FEMA-273 [BSSC 1997] o MPA [Chopra and Goel 2001] estiman la demanda

sísmica en relación al procedimiento “exacto” NL-RHA.

3.- La evaluación y comparativa de tres diferentes códigos de diseño sísmico.

4.- Evaluación de los espectros sísmicos de diseño en relación a cinco sismos

históricos.

5.- Evaluación de la exactitud del procedimiento MPA en la obtención de los

parámetros de diseño de la estructura, Factor de Ductilidad y Variación de la

rigidez lateral en relación al cortante basal.

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6.- Evaluación de los procedimientos MPA y Análisis Estático No-Lineal (NSA)

con distribución de fuerzas según FEMA-273.

7.- Comparativa entre los espectros sísmicos y el espectro de respuesta del

sismo de Laguna Sala con epicentro Sierra El Mayor el día 04 de abril del 2010.

8.- La consideración del método MPA para su incorporación al Reglamento de

Construcción de Hermosillo, Sonora (RCHS).

1.2 ORGANIZACIÓN DE REPORTE.

(Report Organization)

Primero analizaremos los diversos métodos para estimar la demanda sísmica de

edificaciones de varios grados de libertas (varios niveles), en el rango elásticamente

lineal y también para el rango No-Lineal o inelástico, esto en el Capítulo 2.

En el Capítulo 3, desarrollare la estimación de la demanda sísmica de un

edificio de acero, bajo cuatro sismo [El Centro 1940, Loma Prieta 1989, Parkfield 1966

y San Fernando 1971]. Mediante la aplicación de los métodos MPA, UMRHA y “exacto”

NL-RHA. Demostrando para el caso MPA, la exactitud en relación a la solución “exacta”

NL-RHA, junto con el desarrollo de la curva Cortante Basal vs. Desplazamiento de

Azotea.

En el Capítulo 4, analizare tres códigos de diseño sísmico: CFE 1993,

Reglamento de Construcción de Hermosillo Sonora (RCHS 87) y Reglamento de

Construcción del Distrito Federal (RCDF 1994). Después realizare una comparativa en

la seguridad que proporcionan a nuestra estructura al momento de la aplicación de

alguno de estos métodos en relación a los otros. Por último, mediante la evaluación de

un sistema con un grado de libertad SDF’s, bajo los sismos en estudio, obtendré los

espectros sísmicos, para hacer la comparativa con los espectros de diseño utilizados

en la actualidad en los tres códigos.

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En el Capítulo 5, se presenta dividido en tres partes principales, en la primer

parte se describe el sismo de Laguna Sala, en la segunda parte se presentan los

acelerogramas [registros sísmicos] del sismo, para después realizar una evaluación

comparativa entre el Espectro de Respuesta del Sismo vs. Espectros de Diseño por

los códigos; por último se estudia el desarrollo de Ductilidad vs. Rigidez lateral,

conforme incrementa la demanda sísmica. La última parte, se evalúa la Demanda del

Sismo de Laguna Salada (Mexicali 2010) vs. Capacidad Sísmica-Resistente del

Edificio, esto mediante un análisis no lineal en historial de respuesta (NL-RHA),

Análisis Modal Pushover (MPA primer “modo”) y FEMA-273.

Por ultimo en el Capítulo 6, realizare la descripción del análisis estático no

lineal con distribución de fuerzas FEMA-273, con los procedimientos para la obtención

de las fuerzas equivalentes. Después, realizare una comparativa entre los tres métodos

contemplados en FEMA-273, MPA primer “modo”, UMRHA y NL-RHA “exacto”; para

obtener la exactitud con la cual podemos obtener la demanda sísmica mediante la

aplicación de alguno de estos cinco métodos en relación a la respuesta “exacta”.