Análisis en La Interacción Dinámica Estructural de un Edificio Residencial de Bucaramanga con Sistemas en Aislación Sísmica Aplicando las Normas NSR-10 y ASCE 7 – 16
Digital
- Autores:
-
Pedrozo-Quintero, Leonardo Andrés
Peña-Martínez, Adolfo
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad de Santander
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Santander
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repositorio.udes.edu.co:001/7845
- Palabra clave:
- Aisladores Sísmicos
Espectro De Diseño
Histerético
Resiliencia
Seísmo
Seismic Isolators
Design Spectrum,
Hysteresis
Earthquake
Resilience
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- Derechos Reservados - Universidad de Santander, 2022
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En los últimos años, se ha extendido la construcción de unidades habitacionales en toda la nación aumentando el número de pisos en proyectos de vivienda, centros comerciales y oficinas, siendo unas de las dinámicas de crecimiento más importantes de la economía, pues es responsable de la generación de empleo y el crecimiento del Producto Interno Bruto (PIB) del país. En ese auge de progreso es necesario dar a conocer la viabilidad significativa que tienen los dispositivos de mitigación de respuesta sísmica, con la capacidad de mejorar la integridad estructural de los incisos con el fin de resguardar la vida y los bienes de las personas que la ocupan, al exponer las bondades que ha tenido esta tecnología en países desarrollados. En este trabajo de investigación se vincula de manera progresiva en la búsqueda de información referente a los tipos de aisladores, así como también teorías de diseño de los dispositivos para implementar a un edificio residencial de Bucaramanga construido en zona de alta sismicidad. Verificando la estructura por un análisis fuerza horizontal equivalente preliminar, un análisis dinámico modal espectral con un análisis dinámico cronológico no lineal en el software ETABS V19®, bajo el estandarte de las normas NSR 10 y ASCE 7-16 diferenciando los resultados para obtener una comparación de modo cuantitativo de la respuesta sísmica derivada entre el modelo con aisladores y el modelo convencional.In Colombia, it is traditional to hear that telluric movements only occur in the seismic nests of the santandereana area without perceiving the potential for them to occur in any part of the region, given that the country is located between three tectonic plates: Pacific, Nazca and Caribbean. In recent years, the construction of housing units has spread throughout the nation, increasing the number of floors in housing projects, shopping centers and offices, being one of the most important growth dynamics of the economy, since it is responsible for the generation of employment and the growth of the country's Gross Domestic Product (GDP). In this progress boom, it is necessary to make known the significant viability of seismic response mitigation devices, with the ability to improve the structural integrity of the buildings to protect the life and property of the people who occupy them, by exposing the benefits that this technology has had in developed countries. In this research, work is linked progressively in the search for information regarding the types of insulators, as well as design theories of the devices to implement a residential building in Bucaramanga built in a high seismicity zone. Verifying the structure by a preliminary equivalent horizontal force analysis, a spectral modal dynamic analysis with a nonlinear chronological dynamic analysis in ETABS V19® software, under the standard of the NSR 10 and ASCE 7-16 norms, differentiating the results to obtain a quantitative comparison of the seismic response derived between the model with isolators and the conventional model.PregradoIngeniero(a) Civil1.Introducción 29 2.Planteamiento del Problema 33 3.Justificación 36 4.Objetivos 38 4.1Objetivo General 38 4.2Objetivos Específicos 38 4.3Objetivos de Desarrollo Sostenible 38 5.Marco Teórico 39 5.1Uso de Sistemas de Control Sísmico Panorama Mundial 43 5.2Tipos de Sistemas de Protección Sísmica 50 5.2.1 Aislador Elastomérico Convencional 51 5.2.2 Aislador Elastomérico de Bajo Amortiguamiento (LDR) 52 5.2.3 Aislador Elastoméricos de Alto Amortiguamiento (HDRB) 54 5.2.4 Aislador Elastomérico con Núcleo de Plomo (LRB). 55 5.2.5 Aislador de Péndulo Friccional (FPS) 57 5.3Dispositivos de Disipación de Energía 59 5.3.1 Amortiguadores de Fricción 59 5.3.2 Amortiguadores de Fricción de Pall 60 5.3.3 Amortiguadores Viscoelásticos 61 5.3.4 Amortiguadores de Fluido Viscoso 62 5.3.5 Amortiguadores Metálicos de Fluencia 64 6.Marco Conceptual 65 6.1Modelo Dinámico de la Estructura Aislada 65 6.2Incorporación Dinámica de la Aislación Sísmica 67 6.3Modelo Lineal en Aislación 68 6.4Modelo no Lineal 70 6.5Metodologías de Diseño Sísmico 72 6.5.1 Antecedentes Históricos Método Estático Lineal o Estático Equivalente 72 6.6Método de Análisis Estático Fuerza Horizontal Equivalente 74 6.6.1 Período Fundamental de la Estructura 76 6.6.2 Fuerzas Sísmicas Horizontales Equivalentes 78 6.6.3 Análisis de la Estructura 79 6.7Análisis Estático no lineal 80 6.7.1 Historia del Método y su Evolución Normativa 80 6.8Procedimiento del Análisis Estático no Lineal 83 6.8.1 Requisitos Para Diseños Estructurales según la NSR-10 84 6.8.2 Resistencia Efectiva a la Fluencia y Periodo Efectivo 85 6.8.3 Desplazamiento Objetivo 86 6.8.4 Deriva de Piso 87 6.8.5 Resistencia de los Elementos 88 6.8.6 Distribución de las Fuerzas Sísmicas de Diseño 88 6.8.7 Fuerza y Deformación Requeridas Para el Elemento 88 6.8.8 Elementos 88 6.9Análisis Dinámico Modal Espectral 89 6.9.1 Obtención de los Modos de Vibración 92 6.9.2 Respuesta Espectral Modal 92 6.9.3 Respuesta Total 92 6.9.4 Ajustes de Resultados 92 6.9.5 Evaluación de las Derivas 93 6.9.6 Fuerzas de Diseño en los Elementos 93 6.9.7 Diseño de Elementos Estructurales 93 6.10Análisis Dinámico Cronológico no Lineal (NLRHA) 93 6.11Requerimientos de Diseño Sísmico Para Estructuras Aisladas Según la ASCE/SEI 7-16 96 6.11.1 Factor de Importancia 97 6.12Procedimiento de la Fuerza Lateral Equivalente Según el ASCE 7-16 97 6.12.1 Desplazamiento Para Diseño de Sistema de Aislación 97 6.12.2 Periodo Efectivo en el Desplazamiento Máximo 97 6.12.3 Desplazamiento Total Máximo 98 6.12.4 Fuerzas Laterales Mínimas Para Diseño 99 6.12.5 Elementos Estructurales Arriba del Sistema de Aislación 100 6.12.6 Límite de Derivas 100 6.13Procedimiento Análisis Dinámicos (RSA y NLTHA) Para Estructuras Aisladas Sísmicamente Según la ASCE-7-16. 101 6.13.1 Desplazamientos de Diseño Para Sistema de Aislación 101 6.13.2 Desplazamiento Máximo Para Métodos Dinámicos 102 6.13.3 Fuerzas Laterales Mínimas de Diseño 102 6.13.4 Límite de derivas Para ASCE-7-16 104 6.14Evaluación y Diseño de Sistemas de Aislación 104 6.14.1 Modelamiento de Aisladores Elastoméricos LRB de Goma Natural con Núcleo de Plomo 104 6.15Diseño de Aisladores LRB con Núcleo de Plomo 106 6.16Objetivo del diseño Sísmico en Edificaciones 108 7.Marco Normativo de Diseño de Sistemas de Aislamiento Sísmico 109 8.Estado del Arte 110 9.Metodología 116 9.1Información del Inciso de Estudio 116 9.2Digitalización 117 9.3Selección de Sistemas de Aislación 117 9.4Métodos de Análisis Para el Inciso 117 9.5Análisis de Resultado 118 9.6Método de Diseño de Edificaciones Según reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10) 118 9.7Método de Diseño Sísmico Para Estructuras Aisladas Sísmicamente Según ASCE/SEI 7-16 120 10.Estudio del Caso 126 10.1Ubicación Geográfica 126 10.2Caracterización Estructural del Edificio 127 10.3Sistema Estructural 132 10.4Modelamiento Estructural Convencional con Base Fija Edificio Residencial Ramírez Ruiz 132 10.5 Descripción de Variables Para Análisis Estáticos y Dinámicos 133 10.6Procedimiento Computacional del Estudio del Caso Base Fija 134 10.7Descripción de Elementos Estructurales 137 10.8Modelamiento de Columnas 138 10.9 Modelamiento Vigas 141 10.10 Modelamiento Losas 142 10.9Parámetros de Carga Estática 142 10.10Parámetros de Análisis Sísmico del Proyecto 144 10.11Análisis Base Fija Fuerza Lateral Equivalente 146 10.12Análisis Modal Espectral 154 10.12.1 Masa de la Estructura 156 10.12.2 Cortante Basal 156 10.13Análisis Estructural con Sistemas Avanzados de Aislación Sísmica 159 10.13.1 Diseño Inicial de los Aisladores Elastomericos LRB 160 10.13.2 Factores de Modificación de Propiedades en el ASCE/SEI 7 (2017) 161 10.13.3 Cálculo de Dimensiones del Aislador 167 10.13.4 Calculo Para la Estabilidad y Pandeo 169 10.14Modelamiento de la Estructura con Aisladores 170 10.15Criterios Para el Análisis Dinámico Cronológico no Lineal 173 10.16Estudio del Escalamiento Según la NSR-10 y ASCE 7-16 186 10.17Resultados Entre la Estructura Aislada y Fija 188 10.17.1 Reacción en la Base 190 10.18Resultados Derivas Base Aislada 195 10.19Cálculos Preliminares de Aisladores con la Marca Bridgestone 199 11.Conclusiones 202 12.Recomendaciones 204 Referencias Bibliografía 205 Apéndices 209223 papplication/pdfUniversidad de SantanderT 20.22 P261aRepositorio Digital Universidad de Santanderhttps://repositorio.udes.edu.cohttps://repositorio.udes.edu.co/handle/001/7845spaUniversidad de SantanderFacultad de IngenieríaBucaramanga, ColombiaIngeniería Civil© Federación Internacional de Sociedades de la Cruz Roja y media Luna Roja. 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