Tesis De Ing. Civil

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU ESCUELA DE GRADUADOS

ESTUDIO DEL CONTROL DE ROTULAS PLASTICAS EN PORTICOS DE CONCRETO ARMADO

TESIS

PARA OPTAR EL GRADO DE

MAGISTER EN INGENIERIA CIVIL

Presentado por:

TEODORICO MANUEL FLORES BARRETO

LIMA – PERU 2003

A mi hijo:

KEVIN MANUEL

Con el deseo que este trabajo le sirva de estímulo para su desarrollo personal.

iiAGRADECIMIENTOS

Quiero expresar mi más sincero agradecimiento al Mag. Daniel Quiun Wong, por su asesoramiento así como por todo el apoyo brindado en el desarrollo de este estudio.

A todas las personas que de alguna u otra forma colaboraron en la realización de este estudio, muchas gracias.

iii SUMARIO

En este trabajo, se presenta el estudio del efecto de los modos altos de vibraciónde estructuras de concreto armado en la amplificación de los momentos flexionantes en las columnas, durante una respuesta sísmica. Se buscará cuantificar este efecto para

estructuras aporticadas mediante análisis dinámico inelástico, y proponer valores para su aplicación en el diseño de pórticos de concreto armado. Se incluyen definiciones, consideraciones, procedimientos y modelos analíticospara la repuesta no lineal de estructuras aporticadas, principalmente referente al análisis dinámico inelástico. El modelo utilizado corresponde a 19 estructuras aporticadas de 2 a 20 pisos con igual planta rectangular en todos los pisos, estructurado en base a cuatro pórticos resistentes de cuatro vanos en el sentido longitudinal. Como excitación sísmica se utilizan las dos componentes de tresregistros de sismos, ocurridos en 1966, 1970 y 1974 en Perú, normalizadas a una aceleración máxima igual a 0.4g. Para representar el comportamiento del material se utiliza un modelo bilineal con una pérdida de rigidez de 95% en el segundo tramo, y no se considera pérdida de las propiedades de rigidez como consecuencia de los fenómenos de carga-descarga en las distintas secciones del modelo. Lasrespuestas

sísmicas se obtuvieron a través de un análisis dinámico inelástico, para el cual se utilizó el programa de cómputo DRAIN-2D (15, 24), registrándose la historia de los momentos en el tiempo, para todos los elementos del modelo. Con los resultados obtenidos, se calculan los Factores de Distribución de Momentos (FDM) en los nudos interiores y exteriores de las estructuras aporticadas, secomparan dichos valores con los requerimientos de algunas normas de diseño; se realiza un tratamiento estadístico de la dispersión de los resultados y se proponen valores en función del período fundamental del pórtico, como una propuesta para ser incorporados en la NTE E-060 (27), para su aplicación en el diseño de pórticos resistentes a momento, con el objetivo de tratar de controlar o retardar laformación de rótulas plásticas en las columnas.

iv INDICE DEDICATORIA AGRADECIMIENTOS SUMARIO INDICE i ii iii iv

CAPITULO I: INTRODUCCION 1.1 1.2 1.3 INTRODUCCION OBJETIVOS ORGANIZACIÓN DE LA TESIS

1 1 3 3

CAPITULO II: CONCEPTOS GENERALES PARA EL ANALISIS INELASTICO 2.1 2.2 2.3 INTRODUCCION ANALISIS DE LA RESPUESTA INELASTICA DE ESTRUCTURAS MODELOS DE ANALISIS INELASTICO 2.3.1 2.3.22.3.3 2.3.4 2.4 MODELOS SIMPLES MODELOS DISCRETOS MODELOS POR ELEMENTOS FINITOS MODELOS DE FIBRA

5 5 6 8 9 11 14 14 16 16 17 18 19 20 21 21 22 23 23

MODELOS HISTERETICOS 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 MODELO BILINEAL MODELO DE TAKEDA MODELO DE SINA MODELO DE OTANI MODELO Q-HYST

2.5

MODELOS DE ELEMENTOS INELASTICOS 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4 MODELO DE DOBLE COMPONENTE MODELO DE UNA COMPONENTEMODELO PARABOLICO MODELO DEL ELEMENTO DISCRETO

v

CAPITULO III: 3.1 3.2

MODELO ANALITICO

25 25

INTRODUCCION SUPOSICIONES RESPECTO A LA ESTRUCTURA Y MOVIMIENTO EN LA BASE

26 26 26 27 27 28 28 29 30 30 31 33

3.3

METODO DE RIGIDEZ DIRECTA 3.3.1 3.3.2 GRADOS DE LIBERTAD DE LA ESTRUCTURA MATRIZ DE RIGIDEZ a) Rigidez del Elemento b) Ensamblaje de la Rigidez de la Estructura...