Evaluación de la respuesta de edificios con instrumentación sísmica - Méndez Serrano, Rosalín Del Carmen, (Universidad Tecnológica de Panamá, 2010)
Palabras claves: acelerograma, espectro, amortiguamiento, modelo, función de transferencia, respuesta. En Panamá la instrumentación sísmica de edificios está regulada con carácter legal. La primera disposición apareció en el Reglamento para el diseño estructural en la República de Panamá en el año 1994 (REP-94). Seguidamente, en el 1998 se creó la norma de instrumentación sísmica, con disposiciones, especificaciones y expectativas de estudios sobre los parámetros de diseño sísmico. La versión actual del Reglamento, REP-04, mantiene vigente la disposición de instrumentación sísmica. De acuerdo a la norma de instrumentación sísmica, el ente encargado de manipular la instrumentación y la data obtenida de los registros es la Universidad Tecnológica de Panamá. Habiéndose obtenido una importante cantidad de registros de eventos, desde el año 1998 a la fecha, la Universidad Tecnológica ha estado evaluando dicha data, objeto de presentar recomendaciones. He aquí que la presente investigación forma parte de los estudios realizados en esa dirección. Particularmente se intenta, mediante el procedimiento indicado en la norma de instrumentación sísmica, inferir algunos parámetros dinámicos, tales como amortiguamiento y el periodo; además comparar la respuesta dinámica teórica producida por un modelo matemático con la respuesta real medida: por lo tanto, la investigación combina un análisis teórico con un proceso experimental. Para realizar el trabajo propuesto se seleccionaron cuatro edificios. Tres de ellos se encuentran en la ciudad de Panamá y cuentan con un acelerógrafo en la base y otro en la azotea, lo cual está reglamentado para los casos con más de 15 pisos. El cuarto edificio se encuentra en la ciudad de David y sólo tiene un acelerógrafo en la base, porque tiene menos de 15 pisos. La data de registros sísmicos fue generada con acelerógrafos de registro en tres componentes ortogonales, dos horizontales y una vertical; no obstante, en el estudio sólo se han considerado los registros en componentes horizontales. Se seleccionaron los registros que coincidían con eventos notorios, que también están registrados y publicados en la página WEB del Instituto de Geociencias de la Universidad de Panamá. Para el análisis realizado, el registro de aceleraciones en la base del edificio, se tomó como la excitación de entrada; mientras que, para los edificios altos, el registro en la azotea se consideró como la respuesta dinámica real. A partir de la geometría y propiedades indicadas en los planos, los edificios fueron modelados usando el programa ETABS 9.7.1 como herramienta de análisis. Las losas se modelaron como membranas, los muros como cascarones y el resto de vigas y columnas como miembros reticulares. Todas las fuerzas de gravedad fueron asignadas según las recomendaciones del REP-04, se consideraron cargas vivas, cargas muertas sobre-impuestas y el peso propio de los elementos. Las fuerzas dinámicas fueron introducidas al modelo, a través de un registro de aceleraciones en la base (acelerograma) de los eventos disponibles. Una vez que se asignaron todas las acciones sobre cada estructura, se desarrolló un análisis dinámico "time-history" para obtener la respuesta teórica en la azotea del edificio, a fin de compararla con la respuesta medida por el acelerógrafo instalado. Seguidamente se ajustó el modelo iterativamente, hasta producir periodos similares a los deducidos de la data, para diferentes niveles de amortiguamiento, entre 0.1 y 5%. Mediante una función de transferencia se establece matemáticamente una relación entre la respuesta en la azotea y la excitación en base de la estructura, usando los registros de los eventos disponibles. A partir de esta relación matemática, se puede deducir el periodo y el amortiguamiento. Como hallazgo relevante, se pudo observar que las respuestas (desplazamientos y aceleraciones) teóricas discrepan de los valores reales medidos. Entre los probables factores que pudieran afectar la respuesta se pueden señalar: cargas reales al momento del evento diferentes a las cargas de diseño usadas en los modelos; reservorios de agua en la azotea que afectan el comportamiento dinámico, propiedades de los materiales y elementos diferentes a los supuestos y la confiabilidad de los registros sísmicos, además de la interacción suelo estructura, entre otros. Entre las recomendaciones, se sugiere mantener estricta supervisión y control de la data generada. Obtener registros a campo abierto para que las futuras investigaciones puedan utilizar una excitación en la base libre de la influencia de la interacción suelo-estructura. Orientar investigaciones sobre la influencia de los reservorios de agua en las propiedades mecánicas de la estructura. Extender la instrumentación a niveles intermedios de las estructuras. Realizar un estudio de sensibilidad para determinar qué factores pudieran tener influencia en los resultados de la investigación.