Evaluación de la Respuesta Sísmica y el Costo de un Edificio de Hormigón Armado con Base Fija y Aislado con Dispositivos LRB y SMA
Fecha
2021
Autores
Profesor Guía
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Universidad de Valparaíso
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Departamento o Escuela
Escuela de Ingenieria Civil
Determinador
Recolector
Especie
Nota general
Resumen
Con el objeto de evaluar analíticamente el daño en los elementos estructurales críticos y relacionarlo con la respuesta global del sistema, se diseñan los elementos estructurales resistentes a cargas laterales de un edificio de 5 pisos, este se compone de muros de hormigón armado asimétricos (forma de T y L) y muros simétricos (forma rectangular), para el diseño son consideradas las especificaciones de la normativa vigente en Chile NCh433Of.2012 y el Reglamento ACI318-08. Además, se realiza una comparación con el diseño a corte por capacidad y requerimientos de elementos especiales de borde según lo establecido en la normativa reciente ACI318-19. Se observan diferencias importantes en el diseño y cambios de aspecto en los muros para cumplir los requerimientos de dicha normativa.
Se realiza el diseño de un sistema de aislación basal de la estructura siguiendo la normativa chilena NCh2745Of.2013 y la colaboración de la empresa italiana FIPMECANIC quienes proveen información sobre los dispositivos de aislación basal requeridos. Se realizan dos diseños de sistemas de aislación considerando i) dispositivos LRB y Sliders típicos de la tecnología contemporánea y ii) agregando dispositivos auxiliares SMA al diseño anterior. Esto con el propósito no solo de estudiar los privilegios que tiene la aislación basal en la superestructura, además se analiza los resultados y mejoras de implementar dispositivos con memoria de forma (SMA) para subsanar problemas como desplazamientos residuales en el sistema de aislación convencional (LRB y Sliders).
Se lleva a cabo un análisis dinámico inelástico de la estructura de base fija y base aislada utilizando el programa Ruaumoko, considerando un modelo plano del sistema resistente en la dirección Y. Se describe la calibración utilizada para determinar las reglas de histéresis utilizada en la base de los muros y en los distintos tipos de dispositivos que componen la aislación basal implementada. Se realiza un análisis incremental del sistema, concluyéndose que con este método es posible estimar el desplazamiento de fluencia del edificio si la respuesta es similar al primer modo.
Se realiza un análisis dinámico inelástico, utilizando registros de los sismos de Viña del Mar (2010), Concepción Centro (2010), Sylmar (1994), Kobe (1995) y Christchurch (2011). Se evalúa la respuesta global del edificio en términos del valor del desplazamiento de techo en el tiempo, las deformadas de las estructuras en los instantes de máximo desplazamiento de techo y desplazamientos relativos de entrepisos. Se revisa el comportamiento momento – curvatura en la base de los muros y las envolventes de corte y momento.
Se observa que los requerimientos de corte y momento disminuyen considerablemente al implementar los dispositivos de aislación basal, se disminuye drásticamente los desplazamientos relativos del sistema, permitiendo concentrar y absorber desplazamientos y esfuerzos en la interfaz del sistema de aislación basal. Se logra controlar el daño, que afecta a dispositivos de aislación convencionales (LRB), como lo son los desplazamientos residuales mediante la implementación de
materiales con memoria de forma SMA, siendo muy efectivo para el caso de perturbaciones sísmicas impulsivas de gran magnitud (Sylmar y Kobe).
Por último, se efectúa un análisis económico comparativo de los costos asociados a cada sistema estructural estudiado anteriormente, se hacen cotizaciones de los materiales requeridos en empresas locales de la región de Valparaíso y se estiman los costos de los dispositivos de aislación según el criterio de costos entregado por la empresa proveedora de los dispositivos FIPMECANIC.
Se llevan a cabo conclusiones, que hacen referencia a la implementación de dispositivos de aislación basal, estos si bien aumentan los costos iniciales de la obra, pero podría significar una reducción sustancial a largo plazo, evitando problemas de retrofit y reparaciones futuras ante un posible evento sísmico de gran magnitud en el sistema estructural de la superestructura e inoperatividad de esta.
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Auspiciador
Palabras clave
AISLACION SISMICA, PRESUPUESTOS, ANALISIS DINAMICO