Excitación dinámica de un edificio para estimar amplificación por torsión

Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

EXCITACIÓN DINÁMICA DE UN EDIFICIO PARA ESTIMAR AMPLIFICACIÓN POR TORSIÓN
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Jaime De la Colina Martínez y Jesús Valdés González

RESUMEN Se presentan estimaciones de los factores de amplificación dinámica (α o Ax) para el cálculo del momento de torsión en el diseño estático de edificios, a partir de resultados experimentales. Las pruebas serealizaron en un edificio de concreto reforzado de cuatro niveles sin excentricidad accidental, el cual se excita dinámicamente mediante un excitador mecánico. Los resultados muestran como la respuesta torsional del edificio depende de la relación de frecuencias de la excitación y las del edificio. Las estimaciones de los factores resultan congruentes a las que establecen algunos reglamentos parael caso estudiado. ABSTRACT This article presents estimations of the dynamic amplification factors (α or Ax) used to estimate the torsional moment under static building design, using experimental results. The tests were conducted on a four story concrete building without accidental eccentricity subjected to forced vibration caused by an eccentric-mass mechanic exciter. Results show how thetorsional response of the building depends on the relation between the building and excitation frequencies. The made estimations are in accordance to some codes for the studied case. INTRODUCCIÓN El análisis dinámico debe ser preferido para el diseño sísmico de edificios y otras estructuras en lugar de los estáticos. Sin embargo, algunos reglamentos y recomendaciones de diseño actuales (ICC, 2006; DDF,2004; ACNBC, 2005 y BSSC, 2003) permiten análisis y diseños estáticos. En el caso de edificios torsionalmente desbalanceados, el diseño estático usualmente requiere incorporar el efecto de la inercia rotacional de la losa y el del amortiguamiento a través del uso de un factor de amplificación (α o Ax) para estimar las fuerzas laterales que un análisis dinámico proporcionaría. Las ecuacionescomúnmente usadas para referir a este factor se expresan en términos de dos excentricidades de diseño, como sigue:

ed 1 = αes + β b = αes + ea ed 2 = δes − β b = δes − ea

(1a) (1b)

donde α es el factor de amplificación que incrementa le excentricidad de piso (natural o inherente) es y δ es un factor para reducir es. El factor β se usa para estimar la excentricidad accidental en términos de ladimensión en planta del edificio normal a la dirección del movimiento sísmico, b. Estas excentricidades se combinan con las fuerzas cortantes de entrepiso estáticas (V) para obtener aproximaciones a los momentos de torsión de piso que se pudieran obtener de un análisis dinámico (Mdin). Note en estas ecuaciones tradicionales que la amplificación se aplica a la excentricidad natural, aun cuando no hayrazón para descartar la amplificación de la excentricidad accidental. Después de todo, ambas excentricidades (es y ea) dan lugar a una excentricidad total. Las fuerzas cortantes y los momentos de torsión amplificados (Md) se combinan en cada piso para estimar las fuerzas en los elementos resistentes a carga lateral. Para el diseño de un elemento estructural dado, la selección de una excentricidadde diseño (ed1 o ed2) se basa en la combinación de V y Md que causa la mayor fuerza lateral en el elemento.

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Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Ingeniería, Cerro de Coatepec, s/n Ciudad Universitaria, Toluca, Méx. C.P. 50130. jcolina@uaemex.mx, jvaldes@uaemex.mx

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XVI Congreso Nacional de Ingeniería Estructural

Veracruz, Ver., 2008

Es interesante observar porlo que se refiere al factor α, que algunos reglamentos de diseño especifican distintos valores: IBC (2006): α = 1.0; MCBC (2004): α = 1.5; NBCC (2005): α = 1.5. También hay una diferencia importante entre la norma ASCE 7-05 (ASCE, 2005) y las recomendaciones NEHRP (BSSC, 2003). Mientras en ASCE 7-05 y el IBC (2006) el factor de amplificación Ax aplica sólo a la excentricidad accidental ea, en...