Año 2020
Artículo 1.-
ESTRUCTURAS CON CARTELAS LINEALES DE HORMIGÓN ARMADO Y NUEVAS FUNCIONES DE CEINCI-LAB
Roberto Aguiar, Alejandro Bonilla.
Resumen
Se presenta el cálculo de las funciones de forma que conducen al cálculo de la matriz de rigidez de un elemento con cartelas lineales de hormigón armado. El desarrollo numérico está orientado a tres casos, a saber: i) Viga con cartela considerada como un solo elemento; ii) Cartela a la izquierda con sección constante; iii) Sección constante y cartela a la derecha. De esta manera el Proyectista Estructural tiene dos opciones para realizar el análisis estático o sísmico; la primera sin considerar nudo en la mitad de la viga; y la segunda considerando nudo en la mitad de la viga.
Luego se presentan tablas de cálculo para determinar los elementos de la matriz de flexibilidad y de rigidez de una viga con dos cartelas lineales, para los casos indicados. Finalmente se indican las nuevas funciones del sistema de computación CEINCI-LAB para el análisis estático y dinámico de estructuras de hormigón armado con cartelas.
Artículo 2.-
Pannillo Gino, Vielma Estefanía, Ocanto Willians, Vielma Juan.
Resumen
La presente investigación tiene como objetivo fundamental desarrollar un programa, capaz de analizar y chequear el diseño de conexiones metálicas de tipo End-Plate 4E y 8ES basándose en la norma ANSI/AISC 358-16; bajo cuatro tipos distintos de nodos dependiendo de su ubicación dentro de una estructura de acero y además realiza el estudio del comportamiento de la estructuras con conexiones 4E, mediante el análisis estático y dinámico plano. La ejecución de este programa titulado Bolted End-plate Connections “BEC” se llevó a cabo mediante un lenguaje de programación y a su vez la interfaz gráfica de usuario, que además incluye los espectros de diseño propuesto en la norma COVENIN 1756:2001 y la microzonificación sísmica de acuerdo al proyecto de ordenanza para edificaciones sismorresistentes, Barquisimeto, Venezuela. Los resultados obtenidos en el programa “BEC” fueron comparados con distintas referencias, con diferencias bastantes bajas y con ello la aceptación de los mismos.
Artículo 3.-
NUEVAS FUNCIONES DEL SISTEMA CEINCI-LAB PARA ANÁLISIS SÍSMICO ESPACIAL DE ESTRUCTURAS IRREGULARES
Brian Cagua, Julia Pilatasig, Roberto Aguiar.
Resumen
Manteniendo el objetivo didáctico del sistema de computación CEINCI-LAB, en este artículo se presentan nuevas funciones que facilitan el análisis sísmico espacial de una estructura irregular en planta y elevación, genera el dibujo en tres dimensiones de la estructura, la entrada de datos de las secciones de sus elementos en estructuras conformadas solo por vigas y columnas con secciones únicas.
Realizar el cálculo de la matriz de rigidez en coordenadas de piso, es uno de los aspectos más importantes y complicados del análisis sísmico y es por ello por lo que se ejemplificará el análisis plano y espacial de una estructura irregular.
Artículo 4.-
ARMADO MEDIANTE VOLUMEN DE INTERACCIÓN Y DIAGRAMA MOMENTO CURVATURA.
Patricio Palacios
Resumen
El presente estudio busca un diseño basado en resistencia y desempeño de columnas de hormigón armado con secciones cuadrangulares mediante una interfaz gráfica elaborada en Matlab.
Se determinan los diagramas de interacción en el plano y una superficie de interacción en el primer cuadrante de la sección analizada, con el fin de determinar las capacidades nominales dl elemento estructural.
Se analiza diferentes modelos de discretización para la obtención del diagrama momento-curvatura de secciones cuadrangulares de hormigón armado, incluida la establecida en el ASCE41-17, donde se busca establecer el modelo que permita obtener resultados adecuados en cuanto al desempeño de dichas secciones.
Para realizar el análisis que determina el desempeño de la sección, fueron planteados límites de deformación y controles de daño para los materiales, estableciendo una condición de servicio donde no se comprometa la seguridad de la estructura.
El compendio de todos los análisis realizados se resume en una interfaz gráfica elaborada en el programa Matlab, esta presenta una facilidad de ingreso de datos con el fin de obtener resultados de forma rápida y confiable.
Artículo 5.-
DOS MODELOS NUMÉRICOS DE ANÁLISIS SÍSMICO DE ESTRUCTURAS CON ELEMENTOS DE ENLACE
Roberto Aguiar, Jorge Romero, Carlos Frau, Daniel Quiroga.
Resumen
Se presenta la estructura analizada mediante elementos de enlace con la
condición de apoyo empotrado – empotrado, y el segundo modelo con el elemento
de enlace apoyado – apoyado. Para esto se muestra las consideraciones al tener
este tipo de apoyos, en el cálculo de la matriz de rigidez lateral de la estructura y
para el cálculo de las fuerzas en los elementos. Se indican algunas nuevas
funciones de CIENCI-LAB para diferentes condiciones de apoyo en elementos.
Artículo 6.-
Eber Godínez, Heriberto Villafuerte, Arturo Tena, Oscar González.
Resumen
Se presenta un estudio en que se evalúa el impacto económico derivado de
la aplicación de las nuevas Normas Técnicas Complementarias para Diseño y
Construcción de Estructuras de Concreto (NTCC-17) referente al cálculo de
rigideces efectivas a flexión (EIe) en elementos estructurales de concreto reforzado.
A pesar de que desde la versión de las NTCC de 2004 (NTCC-04) se especifica el
criterio que debe considerarse cuando se apliquen métodos de análisis elástico para
el análisis sísmico, algunos sondeos entre diseñadores de la Ciudad de México y
algunos Estados de la República Mexicana indicaron que se siguen prácticas
diversas para la definición de EIe. Se analizaron y diseñaron modelos de marcos
planos considerando las siguientes variantes en la definición de EIe: 1) uso de
secciones gruesas, 2) uso de las hipótesis de las NTCC-04 (EIe =0.5 EIg en vigas y
EIe = EIg en columnas), 3) uso de las hipótesis de las NTCC-17 (EIe =0.5 EIg en vigas
y EIe =0.7 EIg en columnas). Los marcos planos cuentan con tres, seis, nueve, 12 y
15 niveles y se ubicaron para su diseño en la zona del lago de la Ciudad de México.
Para la evaluación del impacto económico derivado de la aplicación de la nueva
propuesta de las NTCC se definieron tres conceptos: a) costo asociado al concreto,
b) costo asociado al acero de refuerzo y, c) costo asociado a la cimbra. Del conjunto
de resultados se concluye que, para las estructuras estudiadas, no se detectan
diferencias significativas en las cantidades de materiales, y por consiguiente en el
costo total, de los diseños realizados conforme a la nueva versión de las NTCC
respecto a los realizados con base en la versión de 2004.
Artículo 7.-
Brian Cagua, Julia Pilatasig y Ana Gabriela Haro.
Resumen
El tema de vigas de acople y la investigación de su comportamiento
estructural con diferentes relaciones de aspecto (longitud/peralte) es limitado.
Este artículo expone el análisis del comportamiento de las vigas de acople con
diferentes relaciones de aspecto (0.50, 1.0, 1.5, …, 5.0). Se emplea modelos de
elementos finitos para determinar desplazamientos, calcular esfuerzos principales
y de corte en el mecanismo de falla determinado en base a una rotación máxima
de la viga de 0.02 rad. El propósito de este artículo es ser base de estudios más
avanzados que son necesarios para la región dada su susceptibilidad a
terremotos.
Artículo 8.-
Eric Fernando Espinosa Cazarín y Amador Terán Gilmore.
Resumen
El 15 de diciembre de 2017 fue publicada la versión actual de las
Normas Técnicas Complementarias del Reglamento de Construcciones para
el Distrito Federal. Para evaluar la estabilidad global y capacidad de
deformación de edificios de mampostería confinada de mediana altura
analizados y diseñados con dichas normas, se lleva a cabo una serie de
analisis estáticos no lineales. Con base en los resultados de estos análisis,
se discute la pertinencia de algunos de los nuevos requisitos técnicos
vigentes en la Ciudad de México para el diseño de estructuras de
mampostería confinada de mediana altura.
Artículo 9.-
Cesar Camacho y Eber Godínez.
Resumen
Se presenta un estudio en el cual se comparan tres criterios para la
determinación de la fuerza cortante de diseño en columnas de edificios de
concreto reforzado de alta ductilidad. Los criterios considerados son: a) el
estipulado en las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto 2017 (NTCC-17), el cual se basa en
conceptos de diseño por capacidad, b) el propuesto por Park y Paulay (1978),
en el que se considera que no ocurren simultáneamente momentos máximos en
ambos extremos de la columna, sino que en un extremo únicamente se
desarrolla una fracción de la capacidad y, c) el basado en una variante de la
propuesta realizada por Moehle (2014), el cual tiene fundamento en los
resultados de análisis dinámicos no lineales. Se consideran columnas de
edificios de seis, nueve y 12 niveles, ubicados en la zona del lago de la Ciudad
de México. Los resultados obtenidos con cada criterio se comparan con la
historia de fuerzas cortantes obtenidas a partir de análisis dinámicos no lineales
paso a paso. De los resultados obtenidos, se observa que, para el diseño de las
columnas de planta baja y primer nivel, el método de diseño por capacidad
propuesto en las NTCC-17 es el que mejor cubre las demandas observadas. Sin
embargo, este criterio sobreestima las demandas en las columnas de los niveles
superiores. En este caso, el método propuesto por Moehle o el de Park y Paulay
podría resultar más adecuado.
Artículo 10.-
ACCIONES DE EMPOTRAMIENTO PERFECTO EN VIGAS CON CARTELAS LINEALES Y NUEVAS FUNCIONES DE CEINCI-LAB
Roberto Aguiar, Alejandro Bonilla.
Resumen
Se determinan las funciones de forma que conducen al cálculo de las acciones de empotramiento perfecto de vigas de hormigón armado, con cartelas lineales, ante cualquier tipo de carga y se presentan nuevas funciones para el sistema de computación CEINCI-LAB con las cuales se halla el momento y fuerzas de empotramiento perfecto en vigas con cartelas.
Finalmente se realizan dos aplicaciones una para el análisis estático de un pórtico plano y otra para el análisis espacial de estructuras con cartelas. En los dos casos se ilustra el uso de las funciones de CEINCI-LAB
Artículo 11.-
COMPORTAMIENTO EXPERIMENTAL DE MUROS DE MAMPOSTERÍA CON DIFERENTES TIPOS DE INTERFACE
Wilmer E. Castellanos, Gonzalo S. Torrisi, Francisco J. Crisafulli
Resumen
Se realizó un programa experimental con el objetivo de evaluar la influencia del tipo de interface entre el panel de mampostería y los elementos de hormigón armado en la respuesta global y local en muros de mampostería, para lo cual se construyeron tres especímenes con diferente condición de interface denominados pórtico relleno de mampostería (PR), mampostería confinada convencional (MC) y mampostería confinada dentada (MCD, los cuales se ensayaron ante carga lateral cíclica. El diseño de los muros se basó en el reglamento argentino INPRES-CIRSOC 103 parte III. Como resultado de los ensayos se observó que el tipo de interface influyó en el patrón de agrietamiento, en la rigidez inicial y en la resistencia. Se comprobó además que el adecuado diseño de los elementos de hormigón y sus nudos viga-columna permitió un mejor control de la degradación de la resistencia, permitiendo que los muros alcanzaran grandes distorsiones de piso. El patrón de agrietamiento observado en todos los casos confirma que el modelo de la biela de compresión equivalente es aplicable tanto a pórticos rellenos como a muros de mampostería confinada.
Artículo 12.-
Gelacio Juárez-Luna, Enrique Tenorio Montero
Resumen
En este artículo se modela el daño en túneles con revestimiento simple y doble como la ocurrencia de articulaciones. El revestimiento primario y secundario se modela con el elemento viga-columna con discontinuidades interiores, desarrollado por Juárez-Luna y Tenorio-Montero (2019). En este elemento, el daño se modela como el desarrollo de articulaciones bajo fuerzas flexionantes, dislocaciones bajo fuerzas cortantes y discontinuidades axiales bajo fuerzas axiales. Este elemento utiliza modelos constitutivos de secciones prismáticas de concreto reforzado para incluir independientemente las capacidades de momento, fuerza cortante y fuerza axial, con base en la mecánica del daño. Este elemento viga-columna con discontinuidades interiores se calibró con una prueba experimental de un túnel con revestimiento simple reportada en la literatura, en el que la curva calculada de la carga contra el desplazamiento es congruente con aquella de la prueba experimental. Ejemplos numéricos de túneles con revestimiento simple y doble se realizaron, mostrado la capacidad de este elemento finito para modelar el daño. En estos ejemplos se calcularon las curvas de cargas de ovalización contra la ovalización, mostrando que la capacidad de carga máxima en el túnel con doble revestimiento es aproximadamente el doble que la capacidad de carga máxima que en el túnel con revestimiento simple, pero el último es más flexible.
Artículo 13.-
INTERACCIÓN SUELO ESTRUCTURA EN EDIFICACIONES CON ZAPATAS AISLADAS
Genner Alvarito Villarreal Castro
Resumen
La presente investigación está orientada a resolver uno de los problemas actuales de la Mecánica Estructural, específicamente, la metodología de cálculo de edificaciones con zapatas aisladas, considerando la flexibilidad de la base de la cimentación.
Se describe la metodología de modelación de edificaciones con zapatas aisladas en condiciones reales del Perú y con la aplicación del programa SAP2000, analizándolo por los cuatro modelos dinámicos elegidos ante la acción sísmica con diversos ángulos de inclinación y considerando la disipación de energía en la base. Asimismo, se modeló la edificación por el programa LIRA y se calculó a través de la Norma Rusa SNIP II-7-81*, cuya comparación de resultados tiene especial interés. También se modeló la misma edificación con ayuda de elementos sólidos espaciales a través del programa COSMOS, cuyos resultados tienen cercanía con los daños estructurales en columnas ocasionados por sismos importantes.
La comparación de resultados indica que el mayor efecto de flexibilidad de la base de fundación se da en el modelo dinámico V.A. Ilichev (sin disipación de energía) y el menor efecto en el modelo dinámico D.D. Barkan – O.A. Savinov. Los resultados de los modelos dinámicos Norma Rusa SNIP 2.02.05-87 (sin disipación y con disipación de energía), A.E. Sargsian y V.A. Ilichev (con disipación de energía) se encuentran entre los dos modelos dinámicos anteriores.
Artículo 14.-
ASPECTOS A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS CON AISLAMIENTO SÍSMICO EN SUELOS FIRMES Y BLANDOS
Arturo Tena Colunga
Resumen
El objetivo fundamental del aislamiento sísmico es desacoplar la respuesta dinámica de la estructura de los movimientos del terreno mediante la introducción de dispositivos especiales, conocidos como aisladores, que se ubican generalmente entre la cimentación y la superestructura en el caso de edificios y de la calzada y las pilas en el caso de puentes, de manera que durante un sismo, la superestructura montada sobre los aisladores se comporte esencialmente como un cuerpo rígido y siga su movimiento, mientras los aisladores absorben los desplazamientos que les demanda el movimiento del terreno de desplante. El aislamiento sísmico ofrece grandes ventajas en el diseño sismorresistente de estructuras desplantadas en terreno firme y roca, donde generalmente se pueden obtener diseños 100% resilientes, pero se deben tomar en cuenta aspectos finos cuando los proyectos se encuentran cercanos a fallas activas. En contraste, la aplicación del aislamiento sísmico en terrenos blandos no ofrece grandes ventajas y puede ser contraproducente si se hace sin estudios detallados del sitio, y si además no se considera la interacción suelo-estructura. Por ello, se presentan sucintamente aspectos a considerar para su aplicación en suelos blandos, donde existen enormes riesgos y retos para garantizar un diseño sismorresistente responsable, ético y resiliente.
Artículo 15.-
Brian Cagua, Roberto Aguiar, Julia Pilatasig, David Mora
Resumen
CEINCI-LAB es un sistema de computación que permite el análisis estático o dinámico de estructuras. En este artículo se presenta la interacción de las funciones de CEINCI-LAB con comandos de OpenSees para el desarrollo del análisis estático no lineal mediante la técnica de Pushover de una estructura de acero. La estructura en análisis es de 6 pisos, con 4 ejes de columnas, además se presenta diferentes mecanismos de reforzamiento estructural en base a diagonales de acero ubicadas en forma de V invertidas y de X de piso a piso.
OpenSees requiere cierto esfuerzo para el ingreso de la geometría de los pórticos de las estructuras, involucrando mayor tiempo cuando trabajamos estructuras de varios pisos, ya que se debe definir cada uno de los nudos que conformarán los elementos, sean estos vigas, columnas o diagonales en el caso de estructuras con reforzamiento e indicar como con estos nudos se forma cada elemento con una propiedad y material particular. Este artículo busca enfatizar las bondades de desarrollar el análisis con la ayuda de estas dos herramientas computacionales. Las nuevas funciones de CEINCI-LAB facilitan el ingreso de estructuras de varios pisos y la creación de nudos en el centro de los vanos para analizar el pórtico reforzado.
Tanto CEINCI-LAB como OpenSees pueden generar este análisis (Pushover) de formar directa sin la interacción entre ellos, sin embargo, al acoplar ciertas funciones de CEINCI-LAB el ingreso de datos y la presentación de resultados se facilita y el usuario puede enfocarse en entender el comportamiento de la estructura sin la complejidad que puede representar la programación en OpenSees.
Artículo 16.-
GENERACIÓN AUTOMÁTICA Y ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS PORTICADAS DE HORMIGÓN ARMADO CON CEINCI-LAB
Julia Pilatasig, Brian Cagua, Roberto Aguiar, Felix Vaca
Resumen
En el Ecuador existe un número representativo de estructuras de hormigón armado de tres pisos con una configuración regular, es importante indicar que muchas de estas edificaciones han sido construidas sin criterio técnico adecuado, es decir, que son informales y en muchos de los casos presentan alta vulnerabilidad ante amenaza sísmica. Esto implica que estas estructuras deben ser analizadas para conocer su comportamiento bajo el sismo de diseño establecido por la Norma Ecuatoriana de Construcción (NEC).
En este artículo se presenta una metodología para la generación automática de estructuras, basada en parámetros aleatorios e información real de levantamientos estructurales que reflejen la realidad de la construcción en nuestro medio, con el propósito de realizar un análisis sísmico simplificado que muestre el comportamiento de las estructuras y en base a estos resultados tomar acciones de reforzamiento u otros. CEINCI-LAB, facilita el desarrollo de esta metodología ya que permite al usuario generar algoritmos para el análisis estructural con diferentes parámetros de estudio.
De la simulación de 200 estructuras de tres pisos creadas con datos aleatorios y 100 casos reales en Quito, con parámetros de suelo tipo D, se observa una correlación entre las derivas y los parámetros de cuantía de columnas (área de columnas en planta baja/área total de construcción), H/T (altura total de la edificación (m)/Periodo fundamental de vibración(s)). Estos parámetros podrían llegar a emplearse, de forma referencial, para tener una idea de las máximas derivas que pueden presentarse en una estructura ante un sismo de diseño.
Artículo 1.-
Análisis de disipadores TADAS utilizados en reforzamiento de hospital Rodríguez Zambrano de Manta
Roberto Aguiar.
Resumen
Tres Bloques Estructurales del Hospital Rodríguez Zambrano, de la ciudad de Manta, fueron reforzados con la incorporación de disipadores de energía TADAS sobre contravientos de acero en forma de V invertida.
En este artículo se presenta el valor que relaciona la rigidez de marco con la rigidez total que incluye contraviento y disipador; también se indica el valor que relaciona la rigidez elástica de la constitutiva del disipador TADAS con relación a la rigidez elástica de la diagonal del contraviento. Parámetros que ayudan a entender como están funcionando los disipadores en la estructura.
Artículo 2.-
Comportamiento no-lineal de estructuras de mampostería de concreto con refuerzo integral
Diego Hidalgo Leiva, Luis Pujades, Sergio Díaz, Yeudy Vargas, Víctor SchmidtDíaz.
Resumen
Las estructuras que emplean paredes de mampostería se caracterizan por tener una gran rigidez y capacidad ante cargas paralelas a su plano debido, principalmente, a la gran inercia de algunos elementos que la componen. Bajo condiciones usuales, se dice que los elementos de mampostería, con o sin refuerzo, poseen un comportamiento frágil ante cargas sísmicas, lo cual aumenta su vulnerabilidad. Con el objetivo de modelar el comportamiento inelástico de este tipo de estructuras, se ha empleado un modelo de marco equivalente, en el cual se concentra el comportamiento no lineal en la base del elemento. Se ha desarrollado un modelo de análisis tridimensional de una estructura de dos niveles, la cual posee un diafragma rígido tanto a nivel de entrepiso como en el techo. El diseño estructural cumple con los requisitos definidos en el Código Sísmico de Costa Rica del año 2010. Se han realizado análisis tanto estáticos como dinámicos en el rango no-lineal de manera incremental. Como resultado principal se obtiene que la estructura analizada posee un comportamiento apto bajo las condiciones de demanda sísmica y objetivos de desempeño definidas en la norma de diseño, exhibiendo además una ductilidad intrínseca superior a la definida como ductilidad de diseño.
Artículo 3.-
Mario E. Rodríguez.
Resumen
Para el diseño sismorresistente de estructuras, el Perú cuenta con la nueva Norma E.030 “Diseño Sismorresistente” (E030, 2017), y para concreto armado con la Norma E.060 “Concreto Armado” (E.060, 2009), la cual se encuentra en proceso de revisión. En este trabajo se hace una evaluación crítica de estas normas, haciendo énfasis en lecciones aprendidas en terremotos en Perú (2007), Chile (2010), y México (2017), así como en los nuevos requisitos de diseño sísmico del ACI 318-14 (ACI 318, 2014).
Se muestra que la aplicación de normativas vigentes en Perú en algunos casos llevaría a diseños del lado de la inseguridad. Además, se muestra la importancia no sólo de la resistencia de la estructura ante terremotos, sino también la importancia de la capacidad de deformación lateral de la estructura. Se concluye que es necesario cambios tanto en la norma E.030 como en la norma E.060, con el fin de mejorar la práctica de diseño sismorresistente en el Perú.
Artículo 4.-
Determinación de espectros y sismos para el diseño de Hospital de Quinindé con aisladores sísmicos
Roberto Aguiar, Alicia Rivas-Medina, Evelyn Iza.
Resumen
Se va a construir el Hospital de Quinindé con aisladores sísmicos, por esa razón en el estudio de Peligrosidad Sísmica para el sitio del proyecto se obtienen espectros de riesgo sísmico uniforme, para períodos de retorno de 475, 975 y 2475 años y en cada uno de ellos se alcanza hasta los 5 segundos de período.
Por otra parte, se han seleccionado 18 registros de aceleración del suelo de 6 sismos los mismos que han sido escalados a los espectros de aceleraciones, encontrados en el estudio de Peligrosidad Sísmica.
Artículo 5.-
Propuesta de un método simplificado para el diseño a flexión de nervaduras en losas encasetonadas
Gelacio Juárez Luna, Galet Vinat Díaz Lugo.
Resumen
En este artículo se propone un método aproximado mediante coeficientes para determinar los momentos de diseño en las nervaduras de losas encasetonadas. Estos coeficientes son útiles para el diseño de nervaduras de losas encasetonadas para siete distintos tipos de tableros de losas con distintas relaciones de lados, lado corto entre lado largo, las cuales se obtuvieron del modelado numérico. El mallado para discretizar los modelos de losas encasetonadas se realizó con base en la energía de deformación. El modelado de una losa encasetonada se compara con el modelado de una losa maciza con espesor equivalente, del cual se obtuvo que el segundo proporciona momentos que sobredimensionarían las nervaduras de losas encasetonadas, además se observó que la distribución de momentos en losas encasetonadas presenta una distribución de momentos distinta a la de modelos de losa maciza con espesor equivalente, por lo que no es recomendable el método de losa maciza con espesor equivalente para el análisis de estructuras de losas encasetonadas. Por último, las tablas de coeficientes propuestas en este trabajo se validan con los momentos de las
nervaduras de una losa encasetonada obtenidos numéricamente, por lo que estos
coeficientes se recomiendan para el diseño a flexión de las nervaduras.
