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An�lisis estructural y reforzamiento por medio de muros resistentes al corte en el edificio no.27 del instituto de lenguas de la universidad t�cnica de Manab�
Structural analysis and reinforcement by means of shear-resistant walls in building no.27 of the language institute of the technical university of Manab�
An�lise estrutural e refor�o por meio de paredes resistentes ao cisalhamento no edif�cio n� 27 do instituto de l�nguas da universidade t�cnica de Manab�
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Correspondencia: ysanclemente7154@utm.edu.ec
Ciencias T�cnicas y Aplicadas
Art�culo de Investigaci�n
* Recibido: 23 de septiembre de 2022 *Aceptado: 18 de octubre de 2022 * Publicado: 30 de noviembre de 2022
I. Universidad T�cnica de Manab�, Portoviejo, Ecuador.
II. Universidad T�cnica de Manab�, Portoviejo, Ecuador.
III. M�ster en Ciencias de la Ingenier�a, Menci�n Estructura, Profesor de Tiempo Completo de la Escuela de Ingenier�a Civil de la Facultad de Ciencias Matem�ticas, F�sicas y Qu�micas de la Universidad T�cnica de Manab�, Especialista en C�lculos de Hormig�n, Especialista en C�lculos Estructurales, Portoviejo, Ecuador.
Resumen
En el presente trabajo se realiz� una comparaci�n del an�lisis s�smico al edificio No. 27 del Instituto de lenguas de la Universidad T�cnica de Manab� modelado con y sin muros estructurales usando los espectros de dise�o que plantea la norma ecuatoriana de construcci�n (NEC-2015) y el espectro de respuesta del sismo del 16 de abril. El principal objetivo de la investigaci�n es proponer una alternativa para el reforzamiento de la estructura debido a que se sufrieron afectaciones por el sismo del 16 de abril del 2016. Para cumplir con el objetivo de la investigaci�n se modelo en el software Etabs y se analizaron las propiedades din�micas de las estructuras con el fin de evaluar los desplazamientos de piso. Se ejecutaron dos an�lisis s�smicos, el est�tico y din�mico (modal espectral) se emple� el espectro de dise�o que plantea la norma correspondiente a un suelo tipo �D� y adem�s el espectro del sismo del 16 de abril con el fin de comprobar si el reforzamiento que implementamos nos da un mejor comportamiento al momento de ejecutarlo por medio de las especificaciones t�cnicas ya establecidas en las normas actuales. De esta investigaci�n se puede concluir que: i) La estructura sin reforzamiento en sus modos de vibraciones representa falencias, se evidencio por el an�lisis que el segundo modo presenta torsi�n, el principal indicador que la estructura carece de rigidez. ii) La estructura con los muros de cortes presenta una mayor rigidez, erradicando los problemas de torsi�n, adicional su cuarto modo de vibraci�n cumple con el 90% de la distribuci�n de la masa. iii) El periodo natural de la estructura reforzada con muros presento un valor de 0.18 s, demostrando que se redujo en m�s del 50% en comparaci�n con la estructura sin reforzamiento que presento un valor de 0.46 s. iv) Se establece que el reforzamiento con muros de corte se desempe�� de manera satisfactoria con los est�ndares establecidos por la Norma Ecuatoriana de la Construcci�n en lo relacionado a los porcentajes de participaci�n de masa y los desplazamientos de piso.
Palabras claves: Espectros de dise�o; Desplazamientos de piso; An�lisis s�smico; An�lisis modal espectral; Periodo natural; Rigidez lateral.
Abstract
In the present work, a comparison of the seismic analysis of building No. 27 of the Institute of Languages of the Technical University of Manab� was made, modeled with and without structural walls using the design spectra proposed by the Ecuadorian construction standard (NEC-2015) and the response spectrum of the April 16 earthquake. The main objective of the investigation is to propose an alternative for the reinforcement of the structure due to the fact that it was affected by the earthquake of April 16, 2016. To meet the objective of the investigation, the model was used in the Etabs software and the dynamic properties of structures in order to evaluate floor displacements. Two seismic analyzes were carried out, the static and dynamic (spectral modal), the design spectrum established by the norm corresponding to a type "D" soil was used, and also the spectrum of the earthquake of April 16 in order to verify if the reinforcement that we implement gives us a better behavior when executing it through the technical specifications already established in the current standards. From this investigation it can be concluded that: i) The structure without reinforcement in its vibration modes represents shortcomings, it was evidenced by the analysis that the second mode presents torsion, the main indicator that the structure lacks rigidity. ii) The structure with the shear walls presents greater rigidity, eradicating torsion problems, additionally its fourth mode of vibration complies with 90% of the mass distribution. iii) The natural period of the structure reinforced with walls presented a value of 0.18 s, demonstrating that it was reduced by more than 50% compared to the structure without reinforcement, which presented a value of 0.46 s. iv) It is established that the reinforcement with shear walls performed satisfactorily with the standards established by the Ecuadorian Construction Standard in relation to percentages of mass participation and floor displacements.
Keywords: Design spectra; floor displacements; seismic analysis; Spectral modal analysis; Calendar period; Lateral stiffness.
Resumo
No presente trabalho, foi feita uma compara��o da an�lise s�smica do edif�cio n� 27 do Instituto de L�nguas da Universidade T�cnica de Manab�, modelado com e sem paredes estruturais usando os espectros de projeto propostos pelo padr�o de constru��o equatoriano (NEC -2015) e o espectro de resposta do terremoto de 16 de abril. O principal objetivo da investiga��o � propor uma alternativa para o refor�o da estrutura devido ao fato de ter sido afetada pelo terremoto de 16 de abril de 2016. Para atender ao objetivo da investiga��o, o modelo foi utilizado no software Etabs e as propriedades din�micas de estruturas para avaliar deslocamentos de piso. Foram realizadas duas an�lises s�smicas, a est�tica e a din�mica (modal espectral), utilizou-se o espectro de projeto estabelecido pela norma correspondente a um solo tipo "D", e tamb�m o espectro do terremoto de 16 de abril para verificar se o o refor�o que implementamos nos d� um melhor comportamento ao execut�-lo atrav�s das especifica��es t�cnicas j� estabelecidas nas normas vigentes. Desta investiga��o pode-se concluir que: i) A estrutura sem armadura em seus modos de vibra��o representa defici�ncias, ficou evidenciado pela an�lise que o segundo modo apresenta tor��o, principal indicador de que a estrutura carece de rigidez. ii) A estrutura com as paredes de cisalhamento apresenta maior rigidez, erradicando problemas de tor��o, al�m disso seu quarto modo de vibra��o atende a 90% da distribui��o de massa. iii) O per�odo natural da estrutura refor�ada com paredes apresentou um valor de 0,18 s, demonstrando que foi reduzido em mais de 50% em rela��o � estrutura sem armadura, que apresentou um valor de 0,46 s. iv) Fica estabelecido que a armadura com paredes de cisalhamento atendeu satisfatoriamente aos padr�es estabelecidos pela Norma Equatoriana de Constru��o em rela��o aos percentuais de participa��o de massa e deslocamentos de piso.
Palavras-chave: Espectros de projeto; deslocamentos de piso; an�lise s�smica; An�lise modal espectral; Per�odo do calend�rio; Rigidez lateral.
Introducci�n
En nuestro entorno a lo largo de la historia se han visto involucradas u afectadas m�ltiples edificaciones, debido a la alta peligrosidad s�smica de nuestro pa�s. La mayor�a del territorio del Ecuador se encuentra ubicado en una zona de alto peligro s�smico, la vulnerabilidad o susceptibilidad al da�o de muchas edificaciones que tienen un alto grado de exposici�n por estar en su mayor�a situadas en ciudades con alta peligrosidad s�smica como las ciudades costeras. (Garc�a Vinces, Palacios Rodr�guez, Mendoza Palacios, & Rodr�guez Sol�rzano, 2021)
A base del sismo producido el 16 de abril del 2016, el terremoto de subducci�n con magnitud registrada de Mw 7.8, la ciudad de Portoviejo presento m�ltiples afectaciones, entre esas afectaciones se vieron involucrados los edificios de la Universidad T�cnica de Manab�, entre los edificios de la universidad esta �l No. 27 del Instituto de Lenguas, aunque solo se ve�an afectaciones en elementos de mamposter�a, cabe recalcar que elementos estructurales no presentaron ninguna afectaci�n, se debe tener presente que esta edificaci�n se encuentra ubicada sobre un suelo tipo �D� correspondiente a un suelo blando siendo este vulnerable a sufrir licuaci�n, este edificio tambi�n fue dise�ado con normas antiguas, pues su construcci�n fue elaborada antes del 2015.
El prop�sito de este trabajo es realizar un an�lisis s�smico usando los espectros de dise�o que plantea la norma ecuatoriana de construcci�n (NEC-2015) y el espectro de respuesta del sismo del 16 de abril. Para realizar el an�lisis se emplear� el software Etabs, en el mismo que se modelara la estructura con y sin muros estructurales, se analizara la estructura, se evaluaran los esfuerzos globales, desplazamientos de piso, adem�s se evaluaran las propiedades din�micas: periodos, modos y porcentajes de masa participantes, con el objetivo de comparar la variaci�n de los resultados, para reconocer si es viables y necesaria la implementaci�n de los muros en el edificio.
Los muros de cortes son elementos estructurales hechos de hormig�n armado capaces de soportar cargas verticales y horizontales (Garc�a Vinces et al., 2021). Las estructuras tienen una mayor capacidad para soportar cargas verticales, debido a esto los muros de corte son un implemento muy pr�ctico para soportar cargas horizontales. Estas cargas horizontales producen oscilaciones horizontales en las estructuras que se trasmiten como cargas inerciales. El Ecuador se caracteriza por tener zonas con actividad s�smica alta, por lo tanto, es muy com�n y acertada la aplicaci�n de muros de corte en las estructuras para brindar un reforzamiento adecuado y que sean capaces de soportar la actividad s�smica. (Palacios Rodr�guez, Zevallos Loor, Garc�a Vinces, Villacreses Viteri, & Men�ndez Men�ndez, 2019)
Los muros de cortes son elementos que reaccionan de buena forma ya que hacen que la edificaci�n responda factiblemente ante un sismo moderado debido a que puede absorber mayor cantidad de energ�a que un sistema convencional de marcos. (Cede�o Avellaneda, 2017)
El muro que se utilizar� en la modelaci�n ser� un muro de corte, esto debido a que los muros de corte trabajan para fuerzas gravitatorias al igual que para fuerzas horizontales producidas por viento y sismo; no siendo as� el caso de muro de carga que solamente trabaja para cargas gravitatorias. (Pati�o Serrate, 2018)
Marco te�rico
An�lisis estructural
En Ecuador hay muchos edificios est�n ubicados en zonas de alta actividad s�smica que no cumplen con los requerimientos de dise�o sismo resistente que exige el c�digo actual de la NEC, tradicionalmente el an�lisis de estructuras sismo-resistente se ha basado en el m�todo de dise�o basado en fuerzas (DBF) principalmente porque todas las normas del mundo se basan en este m�todo, pero consta con algunas deficiencias en algunos t�picos de dise�o. (Supe Camino, 2015)
Al momento de analizar estructuras existen m�ltiples m�todos que demuestran gran funcionalidad, una herramienta frecuentemente usada para evaluar el comportamiento de las estructuras frente a cargas horizontales es el an�lisis est�tico no lineal de carga incremental, el as� llamado pushover analysis (PA). En este an�lisis se consideran dos variables de control que son el desplazamiento en el techo de la estructura, δ, y el contante en la base V, que dependen de las fuerzas aplicadas. (Vargas Alzate, 2013)
Rehabilitaci�n s�smica de construcciones existentes
En la actualidad, existen muchos edificios que son vulnerables y podr�an resultar da�ados ante la presencia de un sismo, por eso se acepta generalmente que la denominaci�n �rehabilitaci�n s�smica� se aplica en los casos de construcciones existentes que no cumplen con los criterios modernos de seguridad o desempe�o, de modo que se implementan mejoras en forma preventiva. En los casos en que la estructura ha sido da�ada por un sismo, y su seguridad se ve comprometida, se usa normalmente el t�rmino �reparaci�n� para designar el proceso destinado a recuperar un cierto nivel de seguridad. (Garc�a Vinces et al., 2021)
Adicionalmente, es muy relevante recalcar que, aunque el proceso de rehabilitaci�n se basa en gran parte en aspectos estructurales, existen algunos factores que pueden condicionar el proyecto y deben examinarse, estas son el costo de la rehabilitaci�n, limitaciones funcionales y est�tica del edificio, interferencia con algunas instalaciones, entre otro. Es muy factible modificar favorablemente propiedades estructurales tales como resistencia, ductilidad, rigidez, regularidad estructural, entre otro.
Estrategia de rehabilitaci�n
La planificaci�n de manera adecuada permite cumplir los objetivos planteados, dando soluci�n a los problemas encontrados mediante un an�lisis estructural. Las estrategias de rehabilitaci�n pueden clasificarse de m�ltiples formas, como pueden ser: modificaci�n local de componentes estructurales, reducci�n de masa, refuerzo global de la estructura, rigidizaci�n global de la estructura, ente otros. En esta investigaci�n se pondr� en pr�ctica como estrategia de rehabilitaci�n la rigidizaci�n global de la estructura.
En la ilustraci�n 1 y 2 se puede observar que el edificio ha sufrido mejoras de fachada post terremoto, adicional a esto se puede observar que el mismo presenta grandes problemas de humedad y de continuidad del centroide de sus columnas en su eje principal.
Figura 1: Vista frontal del edificio.
Figura 2: Vista trasera del edificio, se puede presenciar que el edificio ya presenta algunos saneamientos en la fachada.
La rigidizaci�n global de la estructura, esta soluci�n es aplicable cuando las deficiencias se originan en desplazamientos laterales excesivos y los componentes cr�ticos no disponen de adecuada ductilidad para resistir las deformaciones as� originadas (Garc�a Vinces et al., 2021). En esta investigaci�n conviene modificar el sistema estructural, incorporando muros de corte, que ayuden a incrementar la rigidez lateral.
Muros de corte
Los muros estructurales de concreto reforzado son sistemas ampliamente utilizados en el proyecto de edificaciones sismo resistentes. Sus caracter�sticas resaltan de elevada rigidez y ductilidad le permiten resistir de forma muy eficiente las cargas laterales debidas a las acciones s�smicas y de viento, limitando los desplazamientos laterales de la estructura y permitiendo gran disipaci�n de energ�a en las zonas dise�adas para tal fin. (Brice�o & Carreras, 2013)
Por su naturaleza, las estructuras tienen mayor facilidad para soportar cargas verticales, es por eso que los muros de corte son una gran ayuda para soportar cargas horizontales. Su caracter�stica radica en que su ancho es mucho menor que las otras dos direcciones. Siendo as�, proporcionan una alta rigidez en la direcci�n paralela a la cara del muro, por lo tanto, son capaces de soportar los esfuerzos cortantes producidos por cargas horizontales como son vientos y sismos. Estas cargas horizontales producen oscilaciones horizontales en las estructuras que se transmiten como fuerzas inerciales. (Maldoado Mora & Dur�n Fern�ndez, 2013)
Los modelados adecuados deben disponer de simetr�a en la colocaci�n de los muros en planta para evitar efectos de torsi�n producidos por cambios de rigidez, as� como una baja presencia de vanos o aberturas que influyan en la respuesta estructural de la edificaci�n.
Figura 3: Reforzamiento aplicando muros de corte en un edificio de hormig�n armado
Materiales y m�todos
An�lisis est�tico
El an�lisis est�tico consiste en someter a la estructura ante cargas horizontales distribuidas a lo alto del edificio. Las demandas a las que se somete est�n determinadas por una fuerza asociada a la demanda espectral correspondiente al periodo fundamental de la estructura. (Presichi, 2007)
La Norma Ecuatoriana de la Construcci�n �NEC-15� en su secci�n 4.5.1. indica que para el c�lculo de estructuras regulares tanto en planta como en elevaci�n se podr�n aplicar procedimientos est�ticos que aportan la deducci�n de las fuerzas laterales. Para todas las estructuras, la aplicaci�n del m�todo est�tico basado en fuerzas se considerar� como un requisito m�nimo.
An�lisis din�mico
Con el pasar el tiempo los edificios han aumentado su altura e irregularidades, en estos casos m�ltiples an�lisis resultan poco acertados, en este caso se debe aplicar otro tipo de an�lisis como el din�mico. El an�lisis din�mico da una mejor aproximaci�n del comportamiento real de las estructuras, pues incorpora informaci�n ignorada o indirecta considerada en el an�lisis est�tico. La diferencia entre el m�todo est�tico y el din�mico consiste en la manera de considerar el posible comportamiento inel�stico y la forma en que se define la excitaci�n s�smica de dise�o. (Presichi, 2007)
Se determinar� el espectro de dise�o en aceleraci�n Sa (T) a partir del PGA (aceleraci�n s�smica m�xima del terreno). Este m�todo debe aplicarse de manera obligatoria en todo tipo de estructuras irregulares.
Descripci�n de la estructura
El edificio que se analiza en esta investigaci�n se encuentra situado en los previos de la Universidad T�cnica de Manab�, este edificio est� situado sobre un suelo tipo �D�. el edificio consta con tres pisos de altura con una superficie de 243.20 m2. La altura de piso t�pica y constante es de 3.50 m. La ilustraci�n 4 muestra una vista en planta del edificio. Se analizar�n dos estructuras de las cuales una es el edificio sin elementos rigidizaros extras y otra con reforzamientos de muros de corte, posteriormente se eval�an la variaci�n que presentan los resultados de esfuerzos de cortes, momentos y desplazamientos de piso todo esto aplicando el espectro de respuesta del sismo del 16 de abril y los espectros de dise�o de la NEC-15.
Figura 4: Elevaci�n del edificio eje X
Los modelos matem�ticos fueron realizados en el software Etabs, en la ilustraci�n 5 se muestra una vista tridimensional, las dimensiones de los elementos geom�tricos fueron obtenidos in situ, por falta de datos se recurri� a trabajar con los valores m�nimos establecidos en la NEC-15.
Figura 5: Vista en 3D del modelo estructural sin la inclusi�n de los muros.
Figura 6: Vista en 3D del modelo estructural con muros.
En las edificaciones planteadas se aplicaron cargas gravitacionales y cargas s�smicas, en lo que corresponde a las cargas gravitaciones se consideran la carga permanente (peso propio y sobrecarga), en lo que corresponde a cargas s�smicas se trabaja con el espectro de dise�o establecido por la NEC-15 y con los espectros de respuesta del sismo del 16 de abril.
Para este caso se escogieron datos establecidos por la NEC-15 teniendo presente que el edificio est� ubicado en la regi�n costa del pa�s, se considera una zona s�smica VI, el suelo del edificio cumple con las caracter�sticas de un suelo tipo D, el coeficiente de importancia al tratarse de un instituto educativo es 1.3, en la tabla 1 y 2 se ilustran datos correspondientes al espectro de dise�o.
Figura 7: Par�metros s�smicos de la estructura.
Zona s�smica |
VI |
Factor de zona s�smica |
0.50 |
Factor de importancia tipo de uso o destino (Instituci�n educativa) I |
1.30 |
Provincia de la costa (Manab�) h |
1.80 |
Factor de reducci�n de resistencia R |
5.00 |
Irregularidad en planta jp |
1.00 |
Irregularidad en elevaci�n je |
1.00 |
Figura 8: Par�metros dependientes del tipo de suelo y la ubicaci�n geogr�fica de la estructura.
Tipo de suelo |
D |
Fa |
1.12 |
Fd |
1.11 |
Fs |
1.40 |
Altura m�xima hn en metros |
10.50 |
Diferencia de los modelos a analizar
Estructuralmente se puede observar que un modelo va a presentar un comportamiento m�s r�gido por la implementaci�n de los muros de corte, se debe tener presente que compararan los dos modelos en lo que corresponde al cumplimiento de la NEC-15 y adicionalmente se aplicaran los espectros de dise�o para el tipo de suelo D establecido en las normas, a su vez se implementara el espectro de dise�o del sismo de 16 de abril para realizar el an�lisis modal espectral.
Teniendo como resultado dos an�lisis modales, las estructuras ser�n analizadas en el software Etabs, con el objetivo de evaluar los desplazamientos de piso y los esfuerzos globales que presenten las estructuras, con la finalidad de indicar si es necesario y viable el reforzamiento de la edificaci�n.
Resultados
Edificaci�n sin muros de corte
Figura 9: Participaci�n modal de masas.
Figura 10: Desplazamientos y esfuerzos globales.
Part. de masa |
Modo 1 |
Modo 2 |
Modo 3 |
Modo 4 |
Modo 5 |
Modo 6 |
Modo 7 |
Modo 8 |
Periodo (seg) |
0.46 |
0.41 |
0.37 |
0.17 |
0.17 |
0.15 |
0.08 |
0.08 |
UX |
0 |
0.23 |
0.52 |
0.14 |
0 |
0.02 |
0.08 |
0 |
UY |
0.76 |
0 |
0 |
0 |
0.14 |
0 |
0 |
0.09 |
RZ |
0 |
0.53 |
0.23 |
0.02 |
0 |
0.13 |
0.01 |
0 |
Suma UX |
0 |
0.23 |
0.75 |
0.89 |
0.89 |
0.91 |
0.99 |
0.99 |
Suma UY |
0.76 |
0.76 |
0.76 |
0.76 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
1 |
Sismo X e Y |
NEC-15 |
Sismo 16A |
Derivas de Piso Max |
1.17% |
1.61% |
En la estructura analizada se observ� que tiene un periodo natural de 0.46 segundos este valor est� reflejado en la tabla 3, se evidencias adem�s las propiedades din�micas de la estructura, modos naturales de vibraci�n y los porcentajes de participaci�n de masa.
Se pudo evidenciar que la edificaci�n en su primer modo de vibraci�n tiende a desplazarse en el sentido Y, el segundo modo de vibraci�n presenta torsi�n, lo que representa que la estructura necesita una mayor rigidez. Se puede a�adir que la estructura cumple en el quinto modo de vibraci�n al presentar un porcentaje mayor al 90% seg�n lo establecido por la NEC-15.
La tabla 4 refleja los resultados de los desplazamientos de piso, estos resultados se obtienen al aplicar el an�lisis modal espectral empleando el espectro de dise�o establecido por la NEC-15 para el tipo de suelo tipo D y el espectro de dise�o del sismo del 16A, se puede observar que el espectro del sismo del 16 de abril arroja valores mayores a los obtenidos por el espectro de la NEC-15, la deriva de piso es un valor muy elevado al tratarse de una instituci�n educativa, esta deriva refleja que la estructura presentara da�os en paredes y losa.
(a) (b)
Figura 11: Deriva de piso el�stica, (a) Deriva de piso del espectro NEC-15 (b) Deriva de piso del espectro sismo 16A
La ilustraci�n 7 refleja de manera m�s real los desplazamientos de piso, como se observa el espectro del sismo del 16A arroja un desplazamiento mayor, representando un valor de deriva inel�stica de 1.61% < 2%.
Estructura con muros de corte
Figura 12: Participaci�n modal de masas.
Figura 13: Desplazamientos y esfuerzos globales.
Part. de masa |
Modo 1 |
Modo 2 |
Modo 3 |
Modo 4 |
Modo 5 |
Modo 6 |
Periodo (seg) |
0.18 |
0.17 |
0.12 |
0.05 |
0.05 |
0.03 |
UX |
0.74 |
0 |
0 |
0.21 |
0 |
0 |
UY |
0 |
0.76 |
0 |
0 |
0.20 |
0 |
RZ |
0 |
0 |
0.76 |
0 |
0 |
0.20 |
Suma UX |
0.74 |
0.74 |
0.74 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
Suma UY |
0 |
0.76 |
0.76 |
0.76 |
0.95 |
0.95 |
Sismo X e Y |
NEC-15 |
Sismo 16A |
Derivas de Piso Max |
0.17% |
0.06% |
Se obtuvieron los resultados del an�lisis din�mico para la estructura reforzada con muros de corte, estos resultados est�n reflejados en la tabla 5, al estar reforzada con muros de cortes la estructura presenta mayor rigidez, por eso se obtuvo un periodo de natural de 0.18 segundos, adem�s se pueden evidenciar los dem�s modos naturales de vibraci�n y los porcentajes de participaci�n de masa.
En diferencia a la estructura sin reforzamiento, esta no presenta torsi�n en el modo dos de vibraci�n, en este caso el modo 1 y 2 son de traslaci�n en los sentidos X, Y. Se evidencia que en el cuarto modo de vibraci�n la estructura cumple con m�s del 90% de distribuci�n de la masa como lo plantea la NEC-15.
En la tabla 6 se puede ver que la deriva de piso dio un resultado menor en comparaci�n con las derivas de piso del edificio sin los muros de corte, adicional a esto se puede ver que se obtuvo un resultado mayor con el espectro de dise�o de la NEC-15 para suelo tipo D en comparaci�n con el espectro de dise�o del sismo del 16A, en los desplazamientos laterales se puede aportar que ambos cumplen con lo especificado por la NEC-15.
(a) (b)
Figura 14: Deriva de piso el�stica edificio rigidizado con muros de corte, (a) Deriva de piso del espectro NEC-15 (b) Deriva de piso del espectro sismo 16�
La ilustraci�n 8 demuestra de una forma m�s pr�ctica los desplazamientos de piso, se observa la disminuci�n considerable de las derivas debido al reforzamiento de la edificaci�n, se puede evidenciar que el espectro de dise�o de la NEC-15 arroja un desplazamiento mayor, representando un valor de deriva inel�stica de 0.17% < 2%.
Presupuesto del reforzamiento
Este literal refleja el gasto de la propuesta de los muros de corte, la tabla 7, muestra detalles de los rubros y el precio total de la propuesta.
Presupuesto de obra
Figura 15: Presupuesto del reforzamiento con muros de corte
Rubro |
Descripci�n |
Unidad |
Cantidad |
P/Unitario |
P/Total |
1 |
Excavaci�n manual |
m3 |
32.40 |
10.39 |
336.64 |
2 |
Picado de pared |
m2 |
168.00 |
0.50 |
84.00 |
3 |
Hormig�n simple fc=280 kg/cm2 |
m3 |
50.40 |
283.67 |
14296.97 |
4 |
Acero de refuerzo Fy=4200 kg/cm2 |
Kg |
1870.41 |
2.08 |
3890.45 |
|
Total sin IVA |
18608.05 |
|||
IVA 12% |
2232.97 |
||||
Total con IVA |
20841.02 |
La tabla 7 contiene los rubros y valores que referencian la construcci�n de los 8 muros de corte con los que se refuerza la estructura, esta tabla arroja un valor total aproximado de $20841.02 (d�lares de los Estados Unidos de Am�rica).
Conclusiones
� La estructura sin reforzamiento en sus modos de vibraciones representa falencias, se evidencio por el an�lisis que el segundo modo presenta torsi�n, el principal indicador que la estructura carece de rigidez.
� La estructura con los muros de cortes presenta una mayor rigidez, erradicando los problemas de torsi�n, adicional su cuarto modo de vibraci�n cumple con el 90% de la distribuci�n de la masa.
� El periodo natural de la estructura reforzada con muros presento un valor de 0.18 s, demostrando que se redujo en m�s del 50% en comparaci�n con la estructura sin reforzamiento que presento un valor de 0.46 s.
� Se establece que el reforzamiento con muros de corte se desempe�� de manera satisfactoria con los est�ndares establecidos por la Norma Ecuatoriana de la Construcci�n en lo relacionado a los porcentajes de participaci�n de masa y los desplazamientos de piso.
Recomendaciones
� Se recomienda realizar un an�lisis m�s completo donde se pueda abarcar datos de la cimentaci�n para evidenciar si la estructura presenta hundimiento por el incremento del peso de la estructura al agregar los muros de corte.
� En lo referente al reforzamiento con muros de corte es una opci�n totalmente viable, debido a que estos aportan la rigidez necesaria que necesita el edificio, adem�s que esta t�cnica ya se ha utilizado antes en otro edificio de la Universidad T�cnica de Manab�.
Referencias
1. Brice�o, A., & Carreras, N. (2013). An�lisis y dise�o de muros estructurales de concreto, considerando las experiencias de los terremotos de Chile 2010 y Nueva Zelanda 2011, 165.
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