Reacondicionamiento sísmico de edificios de hormigón armado con el primer piso blando, mediante disipadores de energíaaplicación a la República Dominicana

Resumen

La presente Tesis propone una nueva solución para el reacondicionamiento sísmico de un tipo particular de edificaciones existentes consistente en pórticos de hormigón armado con un primer piso blando y muros de mampostería como elementos de cierre y particiones interiores en los pisos superiores. La nueva solución se basa en el empleo de disipadores de energía de tipo histerético y con ella se consigue acercar el comportamiento sísmico de este tipo de estructuras al de las estructuras con aislamiento de base. El piso blando es una configuración estructural inadecuada desde el punto de vista sísmico, responsable del mayor número de colapsos de edificios frente a terremotos severos ocurridos en el pasado, lo que hace que los edificios con piso blando representen una cuestión de gran preocupación, especialmente en las regiones de alta sismicidad como la República Dominicana. La solución investigada combina la adicción de disipadores histeréticos de energía con el refuerzo de las columnas de la primera planta (en caso de ser necesario). Los dispositivos de disipación de energía son nuevas tecnologías capaces de reducir los desplazamientos relativos entre plantas y de incrementar la resistencia de los edificios. La Tesis propone también una metodología de cálculo para este tipo de estructuras basada en el balance energético, que proporciona la resistencia, rigidez y capacidad de disipación de energía requerida a los disipadores para que el edificio en su conjunto pueda resistir el terremoto de diseño sin exceder la deriva máxima impuesta para la primera planta. La resistencia requerida por los disipadores depende de la resistencia de las columnas del primer piso, lo que da lugar a múltiples soluciones y permite optimizar la solución. El método propuesto para el dimensionado de los disipadores toma en cuenta la contribución de la deformación elástica de las plantas superiores a la energía de vibración elástica, y proporciona una formula simple para determinar la resistencia necesaria en esas plantas para garantizar que las mismas se mantienen elásticas. En esta Tesis se diseñan varios prototipos de estructuras representativas de edificios existentes de 3, 6 y 9 plantas de acuerdo con los códigos de construcción de la RD, y posteriormente se desarrollan los modelos numéricos correspondientes a esos edificios. Los modelos fueron reacondicionados con la solución propuesta por el autor de esta Tesis, y utilizando un código para el Análisis Dinámico no lineal de Estructuras en dos dimensiones (IDARC-2D), se llevaron a cabo múltiples análisis dinámicos directos en régimen no lineal para evaluar el desempeño sísmico de las estructuras reacondicionadas y para validar el procedimiento desarrollado. Los resultados obtenidos muestran que la solución propuesta protege satisfactoriamente la estructura existente y que además previene el daño frente a terremotos más severos asociados a periodos de retorno de 2475 años tanto en la primera planta con en las plantas superiores.