Diseño de un edificio de concreto armado de 7 niveles

Abstract

En este trabajo se desarrolló el análisis y diseño estructural de un edificio de vivienda de siete pisos y un sótano ubicado en Lima, sobre un suelo con 40 ton/m2 de presión admisible y luego se estudió su respuesta a dos acelerogramas peruanos de sismos recientes. El sistema estructural del edificio es de muros, columnas y vigas de concreto armado sobre una cimentación de zapatas aisladas y conectadas. Los sistemas de techos son aligerado prefabricado y losas macizas. Para el análisis estructural se desarrolló un modelo tridimensional con todos los muros, columnas y vigas. Los techos se representaron por diafragmas rígidos y para su análisis individual se usaron modelos separados. Se obtuvieron valores de 5 y 3‰ de deriva bajo las solicitaciones de la NTE-030. Para la dirección flexible, las dimensiones de las columnas se definieron por criterios de rigidez y no de capacidad de carga; su diseño por fuerza cortante fue cubierto ampliamente por los estribos mínimos. El peralte importante de las columnas (1 m) permitió cumplir el requisito de columna fuerte / viga débil (ΣMnc > 1.4 ΣMnv) sin usar acero adicional. La fuerza cortante de diseño en las placas se obtuvo usando los valores del análisis y factores de amplificación cercanos a 1.2; aún así, esta demanda fue cubierta con el acero mínimo distribuido. Los acelerogramas obtenidos en los terremotos de mayo-1970 y agosto-2007, presentaron valores pico similares (0.1g y 0.07g) pero diferente contenido de frecuencias (3.4Hz y 1.3Hz de frecuencia fundamental). Estas señales fueron escaladas a 0.2g para hacerlas representativas de nuestros sismos frecuentes (45 años de período de retorno en la costa peruana). Al estudiar la respuesta del edificio a las señales escaladas, se encontró que las mayores solicitaciones correspondían al acelerograma de agosto-2007 debido a la notoria diferencia en el contenido de frecuencias en la zona de períodos del edificio. Para esta señal se encontró que el edificio alcanzaría una deriva máxima del orden de 9 y 3 ‰ en cada dirección. En cuanto a la resistencia lateral, los resultados indican que para la dirección flexible, la demanda de resistencia de estas señales es 5 veces superior a la cortante global de diseño. Sin embargo la demanda sobre el elemento mas esforzado fue 3 veces superior a la capacidad instalada. Esta menor diferencia en los elementos se atribuye a la sobrerresistencia que todos los elementos adquieren en el proceso de diseño. Es muy probable que el edificio diseñado en este trabajo tenga incursiones inelásticas en un movimiento sísmico con aceleración del orden de 0.2g.