Efecto de flexibilidad vertical en edificios mayores a 30 años

Abstract

El diseño de edificios en Chile y el mundo se basa esencialmente en la consideración de dos componentes horizontales del sismo, mediante análisis modal espectral. Adicionalmente, en algunos casos particulares en que se requiere el diseño vertical, se obtiene un espectro de diseño en esta dirección a partir de una modificación del horizontal. Esto se basa en la consideración de que las estructuras poseen rigidez suficiente en la dirección vertical, con lo que no existe amplificación de esta componente de aceleraciones o se encuentra indirectamente considerada debido a factores de seguridad. Algunos estudios han mostrado que, para periodos cortos, rango en el que se encuentran los modos predominantes en la dirección vertical, la relación entre las aceleraciones horizontales y verticales puede no necesariamente ser la de reducción. Esto es especialmente relevante para edificios altos, puesto que produce flexibilización en la vertical. En el presente trabajo de título se estudia este efecto en edificios mayores a 30 pisos. Para esto, se analizan 12 edificios chilenos que cumplen con esta característica, a través del modelo computacional. Mediante análisis tiempo-historia con sismos adecuados a suelo y zona sísmica de los edificios, se obtienen las respuestas de desplazamiento y aceleración en la base y el piso superior, considerando la componente vertical del sismo. Además, se determina que existe amplificación en las frecuencias predominantes verticales resultando máximo promedio de 2. Por otra parte, se calcula la armadura de refuerzo de los muros de ascensores de la base y el primer piso sobre nivel de terreno. Esto permite determinar que la variación de esfuerzos al considerar la demanda vertical no tiene mayor influencia en el diseño, pues la cuantía mínima cumple con las solicitaciones en todos los casos. Solo en el caso de los edificios más altos en estudio (Edificio 2 y Edificio 3), se tiene un factor de utilización más cercano a 1. Por último, se obtiene de los modelos computacionales el nivel de rotación de losas existente en el primer y último pisos de cada edificio para todos los sismos considerados en el análisis, incluyendo la componente vertical. Como resultado, se alcanzan rotaciones máximas fuera del plano de 0.5°, lo que produce desniveles de planta de hasta 20 cm.