Optimización estructural de un edificio con marcos de concreto reforzado, utilizando el método de capacidad espectral, comparando los resultados de la modelación con plasticidad concentrada y distribuida

Abstract

A 5 story concrete frame building analysis and design were perform following the static method described in CSCR 2010/14 (CFIA, 2016) and satisfy all requirements for concrete structures in section 8 of CSCR 2010/14 (CFIA, 2016) and ACI 318-14 (ACI, 2014). Two models were proposed, in rst model the inelastic drifts were checked, also the earthquake resistant capacity, on the other hand, the second model was optimized in terms of reduction of cross section, which initially was cheked to earthquake resistant capacity only, and later drifts were veri ed with a capacity spectrum method with nonlinear static analysis, using Sap2000 and Seismostruct. Resulted in a 13,76% reduction in concrete and 9,17% reduction in reinforcing steel, in second and optimized model. Both models develop the ductility for which they were designed, with mean intrinsic ductility of 10,16 for the rst model and 7,30 for the second model. A mean overstrenght factor of 3,92 for the rst model and 3,51 for the second model were reached, by relating the maximum base shear on the capacity curve to the static design shear.

Se realiza el análisis y diseño de un edi ficio de 5 niveles a base de marcos de concreto reforzado, según el método estático indicado en el CSCR 2010/14 (CFIA, 2016) y cumpliendo con los requisitos para concreto reforzado, tanto de la sección 8 del CSCR 2010/14 (CFIA, 2016) como la norma ACI 318-14 (ACI, 2014). Se planteó dos modelos, el primero cumple tanto requisitos de derivas inelásticas como capacidad sismo-resistente, por otro lado, un modelo optimizado en términos de reducción de secciones transversales de sus elementos, el cual inicialmente solo cumple con los requisitos de capacidad sismo-resistente, no así con las derivas in elásticas, las cuales son verificadas mediante el método de capacidad espectral con análisis estático no lineal, utilizando los programas Sap2000 y Seismostruct. Se encuentra un ahorro del 13,76% en concreto y del 9,17% en acero para el modelo optimizado. Ambos modelos se encuentran en un punto de desempeño adecuado, alejados de los estados límites que establecen las derivas inelásticas y el nivel de desempeño de seguridad de vida. Ambos modelos desarrollan la ductilidad para la cual fueron diseñados, se obtienen valores de ductilidad global intrínseca promedio de 10,16 para el primero modelo y de 7,30 para el segundo modelo. Se encuentran valores de sobrerresistencia promedio de 3,92 para el primer modelo y de 3,51 para el segundo modelo, según el cortante máximo de la curva de capacidad y el cortante de diseño determinado por el método estático.