Análisis no lineal de edificio residencial de hormigón armado construido sin detallado sísmico

Abstract

Due to the latent risk that exists in seismically active areas such as Puerto Rico, which is located on the border between the North American and Caribbean plates, it is important to be aware of the performance of the most susceptible structures on the island in case of a major seismic event. This project is focused on non-linear analysis under seismic loads of a type of structure considered common on the island. For this, two buildings for public residential use were selected, both of two located in the city of Mayagüez and designed in 1962. This analysis is representative for at least 39 three-story buildings and 27 two-story buildings that house an estimated population of 576 families, all located in the Rafael Hernández public housing complex. Two both structures were analyzed under the maximum seismic demand expected for the south-west area of Puerto Rico through a design response spectrum that was proposed based on the estimated characteristics of the existing faults in the region. Considering changes in seismic design standards from the date these structures were designed to the present, it would be expected that both buildings will not meet current seismic design requirements, especially at the level of reinforcement detail, therefore, the focus of this study was not based on verifying the compliance of the structures with the current design codes, but verifying if they would collapse under the action of an earthquake that generates the maximum intensity expected in the south-west area of Puerto Rico. For this purpose, the Capacity Spectrum and non-linear dynamic analysis methods were used and in both cases the results indicated that the buildings analyzed would collapse under the maximum expected seismic demand. As a solution to prevent the collapse of both buildings, a rehabilitation method was proposed, consisting of “bracings ” of steel in an inverted V shape in both directions.

Debido al riesgo latente que existe en zonas sísmicamente activas como Puerto Rico, localizado en el límite entre las placas de Norte América y el Caribe, es importante tener conciencia del desempeño de las estructuras más susceptibles de la isla en caso de un evento sísmico de gran intensidad. El presente proyecto está enfocado en el análisis no lineal bajo cargas sísmicas de un tipo de estructura considerada común en la isla, para esto fueron seleccionados dos edificios de uso residencial público localizados en la ciudad de Mayagüez y diseñados en 1962. El análisis es representativo para al menos 39 edificios de tres niveles y 27 edificios de dos niveles que albergan una población estimada de 576 familias, todos ubicados en el residencial público Rafael Hernández. Las dos estructuras fueron analizadas bajo la demanda sísmica máxima esperada para el área sur-oeste de Puerto Rico a través de un espectro de respuesta de diseño que fue propuesto en base a las características estimadas de las fallas existentes en la región. Si se consideran los cambios en las normas de diseño sismorresistente desde la fecha en que se diseñaron estas estructuras hasta la actualidad, se esperaría que ambos edificios no cumplan con los requerimientos de diseño sísmico actual, especialmente a nivel de detallado de refuerzo, por lo tanto, el enfoque de este estudio no se basó en verificar el cumplimiento de las estructuras con los códigos de diseño actual, sino verificar si estas colapsarían bajo la acción de un sismo que genere la intensidad máxima esperada en el área sur-oeste de Puerto Rico. Para este propósito, se utilizaron los métodos Espectro de Capacidad y análisis dinámico no lineal y en ambos casos los resultados indicaron que los edificios analizados colapsarían ante la demanda sísmica máxima esperada. Como solución para prevenir el colapso de ambos edificios se propuso un método de rehabilitación compuesto por “bracings” de acero en forma de V invertida en ambas direcciones.