Análisis estático de fuerzas horizontales equivalentes comparado con el análisis dinámico modal espectral y cronológico en las edificaciones regulares e irregulares del área metropolitana de Bucaramanga

Abstract

La presente investigación realiza un análisis comparativo de los métodos de análisis sísmico, efectuando un análisis estático y dinámico tanto modal espectral como cronológico a dos edificios de 6 pisos; uno con una configuración estructural regular y otro irregular, ubicados en la ciudad de Bucaramanga. La estructura será de concretó armado con un sistema estructural de pórticos. Se estipula escoger una edificación de 6 niveles tomando como referencia un diseño con las características similares a las estructuras en la ciudad de Bucaramanga, de acuerdo con lo anterior la estructura original es regular en planta por tal motivo se debía ajustar para que su configuración pasara a ser irregular y tener otra con las mismas características exceptuando su irregularidad en planta. Se procede al modelamiento de las dos estructuras mediante el software ETABS, en el que se implementó los diferentes métodos de análisis: Estático Fuerza Horizontal Equivalente (FHE), Dinámico Modal Espectral (DME) y Dinámico Cronológico Tiempo Historia (DTH); cumpliendo con los parámetros establecidos por el reglamento colombiano de construcción sismo resistente NSR-10. Para el análisis estático FHE se utilizaron coeficientes requeridos por el software que dependen de la aceleración horizontal de diseño (Sa) y el exponente (K) relacionados con el periodo fundamental de cada estructura T, en el análisis dinámico DME se empleó el espectro de diseño definido por la NSR-10. Por último, para el análisis dinámico DTH se escogió un grupo de tres acelerogramas representativo de magnitudes similares en Santander gracias a el servicio geológico colombiano, cumpliendo con los criterios de selección de la norma NSR-10. Finalmente se dio paso al análisis escogiendo una columna interior y una viga carguera, donde gráficamente se expusieron los resultados de cortante, momento, axial y derivas, realizando el comparativo entre cada método de análisis utilizado y el tipo de estructura.

This investigation carried out a comparative analysis of the seismic analysis methods by performing static and dynamic analysis, both spectral and chronological, to two 6-story buildings. One of them with a regular structural configuration and the other with an irregular one, located in the city of Bucaramanga. The structure was made of reinforced concrete with a structural system of frames. It was stipulated to choose a building of 6 levels taking as a reference a design with similar characteristics to the structures in the city of Bucaramanga. The original structure had a regular floor. For that reason, it had to be adjusted so that its configuration would become irregular. The aim was to have another configuration with the same characteristics except for its irregularity in the floor. Both structures were modeling by using the Software ETABS, in which different analysis methods were implemented as follows: Horizontal Equivalent static force (FHE), Dynamic Modal Spectral (DME) and Dynamic Chronological Time History (DTH); complying with the parameters established by the Colombian regulation of earthquake-resistant construction NSR-10. For the static FHE analysis, there were used coefficients required by the software that depended on the horizontal design acceleration (Sa) and the exponent (K) related to the fundamental period of each T structure. In the (DME) dynamic analysis, the design spectrum defined by the NSR-10 was used. Lastly, for DTH dynamic analysis, a group of three representative accelerograms of similar magnitudes was selected in Santander due to the Colombian geological service, fulfilling the selection criteria according to the NSR-10 standard. Finally, the analysis was made choosing an interior column and a load beam, where the results of shear, moment, axial and drifts were presented graphically making comparisons between each analysis method used and the type of structure.