Optimización parametrizada de edificaciones metálicas en la Región Caribe en escenarios de amenaza sísmica baja e intermedia
La presente investigación se enfocó en identificar los elementos y parámetros para el diseño óptimos de un pórtico metálico tipo residencia y oficina en zonas sísmicas bajas e intermedias, específicamente en las ciudades de la región caribe donde se realizó diferentes diseños, hasta escoger el diseñ...
- Autores:
-
Bustamante Fragozo, Aylin Maite
Del Yudice Pimienta, Gabriel Alberto
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Corporación Universidad de la Costa
- Repositorio:
- REDICUC - Repositorio CUC
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/11323/9568
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- Palabra clave:
- Estructuras metálicas
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Diseño
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La presente investigación se enfocó en identificar los elementos y parámetros para el diseño óptimos de un pórtico metálico tipo residencia y oficina en zonas sísmicas bajas e intermedias, específicamente en las ciudades de la región caribe donde se realizó diferentes diseños, hasta escoger el diseño óptimo que beneficie a las comunidades y sectores más necesitados, estableciendo beneficios económicos, sociales y evidenciando una utilidad entre los recursos y la calidad. Esto se llevó a cabo para 72 edificios: 24 de 4 pisos de altura, 24 de 8 pisos de altura y 24 de 12 pisos de altura, repartidos entre vanos de 5, 6, 7.5 y 10 metros, teniendo en cuenta los requisitos mínimos sismorresistentes dependiendo del tipo de zona de amenaza sísmica. Una de las grandes ventajas de las estructuras metálicas es la rapidez con la que se construye, esta eficiencia es una gran ventaja que tiene el acero frente al concreto, por otro lado se pudo concluir que los modelos con riostras representan un mayor ahorro con respecto al peso, ya que el uso de las riostras en ambos sentidos evidenció que en algunos casos el peso puede llegar a disminuir hasta en un 50%; y, teniendo en cuenta variables como el tenor, el peso y el número de piezas, se puede inferir que los modelos óptimos, son aquellos que tienen luces de 6 metros. |
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Esto se llevó a cabo para 72 edificios: 24 de 4 pisos de altura, 24 de 8 pisos de altura y 24 de 12 pisos de altura, repartidos entre vanos de 5, 6, 7.5 y 10 metros, teniendo en cuenta los requisitos mínimos sismorresistentes dependiendo del tipo de zona de amenaza sísmica. Una de las grandes ventajas de las estructuras metálicas es la rapidez con la que se construye, esta eficiencia es una gran ventaja que tiene el acero frente al concreto, por otro lado se pudo concluir que los modelos con riostras representan un mayor ahorro con respecto al peso, ya que el uso de las riostras en ambos sentidos evidenció que en algunos casos el peso puede llegar a disminuir hasta en un 50%; y, teniendo en cuenta variables como el tenor, el peso y el número de piezas, se puede inferir que los modelos óptimos, son aquellos que tienen luces de 6 metros.The present investigation focused on identifying the elements and parameters for the optimal design of a residential and office-type metal frame in low and intermediate seismic zones, specifically in the cities of the Caribbean region where different designs were made, until choosing the optimal design that benefit the most needy communities and sectors, establishing economic and social benefits and evidencing a utility between resources and quality. This was carried out for 72 buildings: 24 with 4 stories high, 24 with 8 stories high and 24 with 12 stories high, divided into spans of 5, 6, 7.5 and 10 meters, taking into account the minimum earthquakeresistant requirements. depending on the type of seismic hazard zone. One of the great advantages of metal structures is the speed with which they are built, this efficiency is a great advantage that steel has over concrete, on the other hand it was concluded that models with braces represent greater savings compared to weight, since the use of the braces in both directions showed that in some cases the weight can decrease by up to 50%; and, taking into account variables such as tenor, weight and the number of pieces, it can be inferred that the optimal models are those that have spans of 6 meters.Resumen 12 -- Abstract 13 -- 1. Introducción 14 -- 1.1. Planteamiento del problema 16 -- 1.2. Justificación 18 -- 1.3. Objetivos 19 -- 1.3.1. General 19 -- 1.3.2. Específicos 19 -- 2. Marco Teórico 19 -- 2.1. Estructuras Metálicas 19 -- 2.1.1. Estructura Metálica Principal 20 -- 2.1.1.1. Vigas metálicas 20 -- 2.1.1.2. Pilares metálicos o montantes 21 -- 2.1.2. Estructura Metálica Secundaria 21 -- 2.2. Tipos de estructuras metálicas 21 -- 2.2.1. Estructuras Abovedadas 21 -- 2.2.2. Estructuras Entramadas 22 -- 2.2.3. Estructuras Trianguladas 22 -- 2.2.4. Estructuras Colgantes 23 -- 2.2.5. Estructuras Laminares 24 -- 2.2.6. Estructuras Geodésicas 25 -- 2.3. La vida útil del acero 26 -- 2.4. Producción del acero 27 -- 2.5. Desarrollo sustentable 27 -- 2.6. Impactos ambientales provocados por la producción del acero 28 -- 2.7. Comparación entre el hormigón armado y el acero estructural 31 -- 2.7.1. Ventajas del acero estructural frente al hormigón en la construcción 33 -- 2.7.2. Desventajas del acero estructural 35 -- 2.8. Impacto del COVID-19 en el acero 36 -- 2.9. Uso de las estructuras metálicas en Colombia y en la Región Caribe 37 -- 2.10. Ingenieros Civiles y las estructuras metálicas 39 -- 3. Estado del arte 42 -- 3.1. Antecedentes sísmicos 42 -- 3.1.1. Antecedentes sísmicos en el Mundo 42 -- 3.1.2. Antecedentes sísmicos en Suramérica 43 -- 3.1.3. Antecedentes sísmicos en Colombia 45 -- 3.1.4. Antecedentes sísmicos en la Región Caribe de Colombia 46 -- 3.2. Comportamiento de estructuras de acero ante un sismo 46 -- 4. Definición de parámetros y variables de la modelación 56 -- 4.1. Zonificación sísmica 56 -- 4.1.1. Zona de amenaza sísmica baja 56 -- 4.1.2. Zona de amenaza sísmica intermedia 57 -- 4.2. Uso de la edificación 57 -- 4.3. Tipo de suelo 58 -- 4.4. Planta estructural – Luces entre columnas 58 -- 4.5. Numero de niveles 61 -- 4.6. Parámetros externos 61 -- 4.7. Resumen de parámetros y variables 62 -- 5. Procedimiento de modelación 63 -- 5.1. Análisis estructural 67 -- 5.1.1. Análisis de carga 67 -- 5.1.1.1. Carga muerta 67 -- 5.1.2. Asignación de carga 68 -- 5.1.3. Método de análisis 70 -- 5.1.4. Espectro de diseño 70 -- 5.1.4.1. Amenaza baja 71 -- 5.1.4.2. Amenaza intermedia 75 -- 5.2. Modelación 78 -- 5.2.1. Unidades establecidas 79 -- 5.2.2. Materiales 79 -- 5.2.3. Elementos y asignación de apoyos 79 -- 5.2.4. Hipótesis de carga 80 -- 5.2.5. Periodos y aceleraciones según zona 80 -- 5.2.6. Agregar diafragmas rígidos y definir modos de vibración 80 -- 5.3. Requisitos de sismo-resistencia 81 -- 5.3.1. Verificación de periodos y porcentaje de participación de masas 81 -- 5.3.2. Verificación y ajuste del cortante sísmico 81 -- 5.3.3. Chequeo de derivas 82 -- 5.4. Diseño de estructura 82 -- 5.4.1. Combinaciones de carga 82 -- 5.4.2. Normativa de diseño 83 -- 5.4.3. Longitud libre sin arriostrar vigas principales 84 -- 5.4.4. Verificación de elementos asignados bajo la NSR-10 84 -- 6. Análisis de resultados 84 -- 6.1. Comparación entre perfiles combinados y perfiles europeos 88 -- 6.2. Tenor versus luz libre en perfiles combinados (americanos y europeos) 96 -- 6.3. Tenor versus luz libre (Perfiles Europeos) 101 -- 6.4. Tenor (perfiles combinados) vs número de piezas 104 -- 6.5. Diferencia en peso ($) y costo de modelos con perfiles combinados (americanos y europeos) y perfiles europeos 108 -- 6.6. Consideraciones en el diseño arquitectónico en función a la longitud de las vigas. 114 -- 6.7. Verificación de cumplimiento de requisitos estructurales 116 -- 6.8. Consideraciones adicionales en zona de amenaza sísmica intermedia 122 -- 7. Conclusiones 122 -- 8. Referencias 125Ingeniero(a) CivilPregrado150 páginasapplication/pdfspaCorporación Universidad de la CostaCivil y AmbientalBarranquilla, ColombiaIngeniería CivilOptimización parametrizada de edificaciones metálicas en la Región Caribe en escenarios de amenaza sísmica baja e intermediaTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionRegión CaribeAceros Crea. 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