Estimacin de parmetros estructurales de un edificio instrumentado con un planteamiento modal

Se presentan las frecuencias naturales de vibracin y los amortiguamientos de un edificio alto derivados de sus registros ssmicos a aplicar una tcnica de identificacin de sistemas basada en un planteamiento modal. De este anlisis se estiman las variaciones que sufren estos parmetros durante los eventos analizados observndose una disminucin significativa de las frecuencias naturales durante los sismos. Adems se evidencia un acoplamiento entre los movimientos de traslacin y torsin. Se detectan modos superiores. Los resultados obtenidos son congruentes con los de dos estudios anteriores donde se aplicaron otras tcnicas de anlisis.la instrumentacin ssmica de edificios aporta informacin experimental til para conocer el comportamiento real de las estructuras. La aplicacin de tcnicas de identificacin de sistemas para analaizar los registros ssmicos permite relacionar los datos experimentales con modelos matemticos para estimar los parmetros estructurales.

El Edificio a analizar es de 14 niveles y se localiza en la zona de suelo blando de la ciudad de mexico, la frecuencia dominante del sitio es de 0.5 Hz. La estructura de concreto compuesta por columnas y losa reticular, muros de concreto y mampostera.La cimentacin es un cajn de concreto desplantado a 3.30 m de profundidad, el cual esta apoyado en 54 pilotes de friccion de seccin triangular de 60 cm de lado y 28 m de longitud, intercalado con 10 pilotes de forma cuadrada de 40 cm de lado y 26 m de longitud.

REGISTROS SISMICOS:

La estructura del edificio fue instr1umentada con acelergrafos

Estudios Previos:En 1995 se analizaron los datos en los dominio del tiempo y frecuencia para determinar las frecuencias y modos naturales de vibracin, amortiguamiento modal. Distorsiones de entrepiso, efectos de torsin e interaccion suelo-estructura en el cual se evidenci daos por cortante.Lo anterior cre la necesidad de realizar un segundo estudio, se ogra un buen resultado con un modelo tridimensional de tres grados de libertad, dos de traslacin y uno de torsin, con el cual se estimaron las frecuencias de los tres primeros modos de vibrar, los amortiguamientos y las excentricidades.

Mtodo de estimacin paramtrica:Se utiliz un programa YI y Mau 1990 especializado en la identificacin de sistemas con multiples seales de entrada y salida de edificios instrumentados. Los parmetros del sistema se determinan con el mtodo de minimos cuadrados dentro de la ventana de tiempo considerada para el analisis paramtrico en el cual el sistema se supone lineal.Los parmetros que se pueden identificar son: frecuencia, friccion de amortiguamiento critico,factores de participacin, configuracin modal, velocidad inicial, desplazamiento inicial para cada modo

Modelo estructural:Para el analisis de parmetros estructurales del edificio se emple un modelo simplificado propuesto por PEREZ et al 1995, donde la estructura esta representada por tres niveles y dos grados de libertad por nivel.

Las seales de salida fueron las historias de aceleracin de respuesta de traslacin y torsin registradas en los tres niveles superiores de la estructura, y como seal de entrada la historia de aceleraciones de traslacin del terrenoRESULTADOS:Con el modelo se realizo la estimacin de los parmetros de los componentes L T y torsin a partir del analisis de los registros de los sismos 93-3,93-11,94-1,94-3 y 95-1

Los parmetros estimados correspondientes a los componentes L y torsin muestran que los movimientos presentan un acoplamiento significativo.

Se observa que la frecuencia disminuye durante cada uno de los eventos ssmicos prueba de un comportamiento no lineal y de una degradacin de rigidez de la estructura. Este hecho es muy evidente con el analisis de los registros de los tres sismos de moderada intensidad que han ocacionado daos en elementos estructurales y en los llamados no estructurales. Despus de ocurrido un sismo se observa una pequea recuperacin de la frecuencia. En los dos ltimos sismos analizados se produjeron las mayores disminuciones de las frecuencias y adems due visible el dao.El programa de cmputo para la estimacin de parmetros de estructuras basado con un planteamiento modal ha mostrado resultados similares a los obtenidos con otros mtodos. Actualmente se est realizando un estudio aplicando este mtodo para analizar con detalle los registros ssmicos del edificio y as determinar las variaciones de las frecuencias naturales de vibracin, fracciones de amortiguamiento crtico, formas modales y factores de participacin modal de la estructura. Con la evaluacin de los estudios realizados y los que estn en proceso se pretende llegar a proponer una estrategia de anlisis de los registros ssmicos de edificios instrumentados que sea eficiente y confiable para estimar los parmetros estructurales, as como para poder evaluar su comportamiento.