7. CONCLUSIONES. (Conclusions)

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1 7. CONCLUSIONES. (Conclusions) El objetivo principal de esta investigación es para el desarrollo del procedimiento del análisis modal pushover basado en la teoría de dinámica estructural, donde el concepto y sus aplicaciones, ofrece un atractivo para el ingeniero estructural en estos tiempos; siendo una herramienta potente y con gran exactitud a la solución exacta, por ello se deberá de considerar en el Reglamento de Construcción de Hermosillo Sonora. También, evaluar la capacidad de mitigación sísmica que nuestros reglamentos consideran en relación a seis sismos históricos [El Centro 1940; Loma Prieta 1989; Parkfield 1966; San Fernando 1971; México 1985; y Laguna Salada 2010], y la importancia de conocer mejor la capacidad de ductilidad de nuestros edificios, pues es el factor que denota que las estructuras no colapsen ante un sismo. La estimación de la demanda del desplazamiento de azotea para un edificio de varios niveles ante varios sismos, determinados por los métodos: Modal Pushover Análisis, UMRHA y NL-RHA. Para la estructura dentro del rango lineal y no lineal, es investigado en el Capítulo 3, donde se tienen las siguientes conclusiones: ESTRUCTURA EN RANGO LINEAL: 1. Cuando se compara los resultados exactos del método riguroso RHA [Análisis en Historial de Respuesta], considerando la primera forma modal, observamos que para edificios bajos de 1 a 3 niveles, esta ofrece los resultados muy aproximados a la respuesta total. 2. La consideración del número de modos con su respectiva contribución modal, igual al número de pisos del sistema, ofrece la solución dinámica exacta; Para edificios bajos [1-3 niveles] la primera forma modal es suficiente, en edificios medianos [4-11 niveles] la consideración de la primer y segunda forma modal es suficiente, en edificios más altos la consideración 149

2 de las formas modales deberá se tal que su participación dinámica este en el 90-95% de su masa. 3. La respuesta elástica del edificio de varios niveles durante el nth- modo, puede ser determinada exactamente por un análisis estático [MPA], con distribución de fuerzas sobre ésta de acuerdo a, donde m es la matriz de masa del edificio y es el nth-modo. 4. El método MPA [Modal Pushover Analysis, por sus siglas en ingles] con aplicación de fuerzas para el primer modo, dentro del rango Elástico Lineal del edificio ofrece resultados exactos en correlación al método riguroso de análisis RHA, en la relación Cortante Basal vs. Desplazamiento de Azotea. Las demandas sísmicas inducidas para los cuatro sismos es exacta para cada una de las soluciones de los métodos MPA y NL-RHA. ESTRUCTURA EN RANGO NO-LINEAL: 1. El método MPA nos permite obtener la curva de la capacidad sísmicaresistente del edificio. 2. Mediante la evaluación de un espectro sísmico en la curva sísmica-resistente de nuestro edificio, podemos tener una evaluación aceptable del grado de demanda en nuestra estructura, y con ellos deducir el rango de demandas sísmica inducida. 3. La formación de articulaciones plásticas y su ubicación para el método MPA, es comparable con la respuesta exacta, en la medida de la consideración de formas modales. 4. La consideración del método UMRHA [análisis modal desacoplado en historial de respuesta] con aplicación de fuerzas, para cada forma modal, ofrece resultados casi exactos al método riguroso NL-RHA. Las consideraciones en los códigos Reglamento de Construcción de Hermosillo Sonora [RCHS], Reglamento de Construcción del Distrito Federal [RCDF] y Manual de Diseño por Sismo de CFE [CFE]; una evaluación cuantitativa entre los tres códigos de 150

3 diseño por sismo; y una evaluación comparativa de los tres códigos vs cinco sismos [El Centro 1940; Loma Prieta 1989; Parkfield 1966; San Fernando 1971; México 1985] históricos, son investigados en el Capítulo 4, donde se tienen las siguientes conclusiones: 1. La clasificación de suelo, regionalización y coeficiente de ductilidad, son iguales para los tres códigos de diseño por sismo; las principales diferencias recaen en: a. Para estructuras dentro del grupo A, en los códigos RCDF y CFE, se incrementa su aceleración espectral en un 50%; mientras para el RCHS solo se incrementa en un 30%, en relación a las estructuras del grupo B. b. Los espectros sísmicos considerados en cada uno de los códigos, varían en coeficiente sísmico máximo; y los periodos Ta y Tb. Mirar siguiente tabla. Aceleración Espectral (max) RCHS RCDF CFE Tipo de Suelo RCHS RCDF CFE Ta/Tb Ta/Tb Ta/Tb I / / /0.6 II /2 0.3/ /1.5 III / / / Para el caso de la comparativa entre los tres códigos, en el caso de los diversos tipos de suelo tenemos: SUELO I: a. El código RCHS ofrece una seguridad más elevada para las estructuras medianas - altas, y se asemeja la seguridad para estructuras bajas con el RCDF, esto en el Grupo B. b. En el grupo de estructuras A, tenemos una semejanza del código RCHS comparable con CFE para estructuras bajas, mientras que se asemeja al código RCDF para estructuras medianas - altas. 151

4 SUELO II: a. El código RCHS tiene una seguridad menor que los códigos RCDF y CFE, para estructuras bajas altas, en el orden de veces para el grupo B. b. En el grupo A, tenemos que la seguridad por los códigos RCDF y CFE, se incrementa en veces. SUELO III: a. El código RCHS tiene una seguridad menor que los códigos RCDF y CFE, para estructuras bajas altas, en el orden de veces para el grupo B. b. En el grupo A, tenemos que la seguridad por los códigos RCDF y CFE, se incrementa en veces. 3. Los elementos mecánicos entre la aplicación de cada uno de los códigos, se muestra directamente a la diferencia de coeficiente de cortante basal. 4. Comparando los espectros sísmicos de los cinco sísmicos en estudio vs los tres códigos, tenemos: que nuestros espectros para diseño sísmicos considerados en nuestros códigos: a. Las ordenadas de nuestros espectros de diseño sísmico, son menores a las ordenadas de estos sismos, para estructuras bajas medianas, mientras que para estructuras altas, estas son superiores. b. Las estructuras bajas medianas diseñadas con estos códigos, bajo la réplica exacta de estos sismos, estas estarían dentro del rango no lineal; incluso para el sismo de San Fernando estructuras bajas colapsarían. c. Si en las estructuras diseñadas con estos códigos, no se hicieran las consideraciones exactas del factor de ductilidad, estas son más propensas a los daños irreversibles ante un sismo o al colapso total. Las descripción del sismo de Laguna Salda [BC] y la zona afectada por el sismo; los acelerogramas, espectros sísmicos, su comparativa con los códigos locales y el desarrollo de la ductilidad; la Demanda del Sismo de Laguna Salada (Mexicali 2010) vs. Capacidad Sísmica-Resistente del Edificio, la aplicación de los análisis estáticos para 152

5 la distribución de fuerzas según FEMA-273 y MPA, son investigados en el Capítulo 5, donde tenemos las siguientes conclusiones: 1. El sismo del pasado 04 de abril del 2010 en Laguna Salda, con magnitud 7.2 en escala de Richter, es el de mayor magnitud desde 1892 o cualquier otro en el siglo El sismo registrado en la estación El Centro- McCabe School, presento aceleraciones en el orden de 0.58 g, mientras que para su espectro sísmico tiene ordenadas de pseudo- aceleración de 2.90 g. 3. El sismo de Laguna Salada, presenta pseudo aceleraciones superiores que las marcadas en los códigos de diseño sísmico de la localidad de Mexicali, RCHS, RCDF y CFE, para estructuras bajas [1 2 niveles]; por ellos muchas edificaciones sufrieron daños en las localidades aledañas, puesto que éstas predominan. 4. A través de la implementación del análisis exacto NL-RHA al edificio en estudio, el cual entra en el grupo de estructuras bajas [1-2 niveles, características de la localidad]; éste entro al rango inelástico con deformaciones y daños permanentes. Tal y como fue el comportamiento de las edificaciones de la localidad. Siendo el factor de ductilidad el que salvo del colapso a gran parte de las estructuras. 5. La implementación de los análisis estáticos no lineales con distribución de fuerzas según FEMA-273 y MPA primer modo, permite evaluar la demanda que el sismo induce en la capacidad sísmica-resistente del edificio, siendo comparables con la solución exacta NL-RHA. En la actualidad, los órganos de seguridad de USA [protección civil, en México], están considerando la aplicación de los análisis estáticos no lineales para la evaluación de edificaciones existentes y para las nuevas, esto con el fin de obtener la capacidad sísmica-resistente de los edificios y a su vez aproximar el sismo que pudiese soportar; esto mediante la distribución de cargas laterales según FEMA-273, ATC-40 y MPA. La aplicación de las tres distribuciones de fuerzas para FEMA-273; MPA primer modo ; 153

6 UMRHA y la solución exacta NL-RHA, son investigados en el Capítulo 6, donde tenemos las siguientes conclusiones: 1. La aplicación de MPA para estructuras en diseño o existentes, proporciona la solución más aproximada a la solución exacta NL-RHA. 2. La formación de plastificaciones, desplazamiento de azotea, distorsión de piso, mediante el método MPA tiende a ser más correcto y aproximado, conforme se consideren más formas modales en su distribución de cargas. 3. La aplicación de los métodos de distribución de fuerzas laterales, para investigar el desplazamiento de azotea en relación al cortante basal, según FEMA-273: 1.- Uniforme; 2.- ELF; y 3.- SRSS. Proporciona resultados aceptables para la obtención de la curva de capacidad sísmica resistente de las edificaciones existentes o nuevas. Comparables con la solución exacta NL-RHA. 4. La demanda sísmica derivada del método UMRHA, con distribución de carga, ofrece resultados muy exactos a la solución exacta, a diferencia que éste tiene una facilidad de manejo y de aplicación, los paquetes de software de análisis estructural [SAP2000]. 154