Estimación de excentricidades accidentales en edificaciones geométricamente irregulares debido a la variabilidad de cargas ocupacionales mediante el método Monte Carlo

Abstract

En la ingeniería estructural, es fundamental representar correctamente el comportamiento de los edificios y considerar los factores que pueden modificar su respuesta ante diferentes solicitaciones. Uno de los aspectos más relevantes es la incertidumbre de la ubicación de las cargas vivas, tanto en planta como en altura. Esta variabilidad puede ubicar al centro de masa en un lugar fuera de lo previsto y, por tanto, generar efectos torsionales. Con el propósito de simplificar dicho aspecto, las normas nacionales e internacionales la incluyen dentro de un término denominado la excentricidad accidental. La presente tesis tiene como objetivo estimar de forma más realista las excentricidades accidentales originadas por la variación de la carga viva por desocupación. Para ello, se analizan edificaciones de concreto armado con plantas geométricamente irregulares y de uso mixto, aplicando el método probabilístico de Monte Carlo. Este enfoque requiere generar múltiples modelos estructurales que contemplen diferentes escenarios de carga. En total, se evalúan ocho escenarios de desocupación de carga viva en planta, cuatro alternancias de carga en altura y tres tipologías estructurales, obteniéndose 96 modelos matemáticos. Los resultados muestran que la alternancia de carga en altura tiene una influencia mínima sobre la excentricidad accidental, e incluso con reducciones en algunos escenarios. En cambio, la desocupación de carga viva en planta presenta mayor efecto, alcanzando su valor máximo en el escenario SIPC-A0-D5 con una excentricidad de 1.81 %. No obstante, ninguno de los casos analizados supera el límite del 5 % establecido por la norma E.030.

In structural engineering, it is essential to accurately represent the behavior of buildings and to consider the factors that may modify their response under different load conditions. One of the most relevant aspects is the uncertainty associated with the location of live loads, both in plan and in height. This variability can shift the center of mass from its expected position and, consequently, generate torsional effects. To simplify this phenomenon, national and international codes include it within a term known as accidental eccentricity. This thesis aims to provide a more realistic estimation of accidental eccentricities caused by variations in live load due to occupancy reduction. For this purpose, reinforced concrete buildings with geometrically irregular floor plans and mixed use are analyzed using the probabilistic Monte Carlo method. This approach requires generating multiple structural models that account for different load scenarios. In total, eight live load reduction scenarios in plan, four load alternation configurations in height, and three structural typologies are evaluated, resulting in 96 mathematical models. The results show that the alternation of load in height has a minimal influence on accidental eccentricity and even leads to reductions in some cases. In contrast, the reduction of live load in plan has a greater effect, reaching its maximum value in scenario SIPC-A0-D5, with an eccentricity of 1.81%. Nevertheless, none of the analyzed cases exceed the 5% limit established by the E.030 code.