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Examinando Tesis Ingeniería Civil por Materia "AISLACION SISMICA"
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Ítem Análisis de la influencia de la demanda sísmica en la respuesta de edificios hospitalarios con aislación basal(Universidad de Valparaíso, 2022-12) Ibarra González, Eduardo Andrés; González Blacud, Juan CarlosSe propuso un caso de estudio concordante a los edificios hospitalarios de alta complejidad, según las definiciones del Ministerio Público, que son los edificios que justifican la utilización de aislación basal debido a la importancia de estos para la población, esto ya que se usaron para la construcción del caso de estudio edificios que pertenecen a esta categoría en los distintos servicios de salud, donde los números de piso, secciones transversales de las vigas y columnas de hormigón armado, geometría de las plantas y distribución de las columnas son muy similares en los visto en los planos estructurales y memorias de cálculo de edificios hospitalarios mencionados en el capítulo 2. Se analizó y diseñó el caso de estudio propuesto, que fue modelado en Etabs, considerando lo propuesto en las normas sísmicas para edificios con base fija NCh 433 of 1996 Mod. 2012, sobre el efecto del tipo de suelo donde esté ubicada la estructura, mediante la modificación del espectro de diseño de la norma. Del análisis realizado, se tuvo que modificar el caso de estudio para poder cumplir con los límites normativos de los desplazamientos relativos entre piso para los suelos D y E, y para ello se necesitó rigidizar la estructura mediante el aumento de las secciones transversales de las columnas y vigas, lo que indirectamente induce a un aumento económico en la construcción de los edificios que se encuentren ubicados en los suelos mencionados. Por otra parte, se analizó y diseñó una estructura con aislación basal, que posee las mismas secciones que el caso 1, donde los límites de los drift cumplen para todos los tipos de suelos mencionados en la norma NCh 2745 of 2013. En lo relativo a las deformaciones de los aisladores, se comparó las deformaciones máximas obtenidos para cada espectro de diseño con las deformaciones máximas establecidas en la norma de edificios con aislación, donde se verificó que éstas se deforman menos que el máximo normativo y que el máximo del aislador. Comparando el diseño realizado, tanto de la estructura con aislación basal con la de base fija, la mayor diferencia radica en las vigas, ya que las solicitaciones sísmicas en el edificio aislado son menores que en el edificio empotrado, por lo que se usan cuantías de acero longitudinal menores comparados con el edificio con base fija, dando a su vez, cuantías de acero transversal menores en las vigas del edificio aislado que en el empotrado. Pero en el caso de las columnas, estas se mantienen iguales para ambos casos, ya que gobierna el área de acero longitudinal mínimo, y la cuantía transversal por confinamiento. Se realizó un análisis no lineal tiempo – historia modelando la estructura con aislación basal en el software Ruaumoko 2D, considerando las propiedades no lineales de los aisladores utilizados. Usando los registros escogidos, se comparó las curvas de histéresis con los diagramas de momento – curvatura de los elementos de hormigón armado, obteniendo que, en las vigas del primer piso hasta el tercer piso, todas incursionan en el rango no lineal para todos los registros usados, pero en las vigas del cuarto piso, sólo los registros de Kobe 1995, Christchurch 2011 y en menor medida, Maipú 2010 generaron incursiones no lineales. Por otra parte, en las columnas, ninguna incursionó en el rango no lineal, lo que demuestra que es concordante el criterio de columna fuerte – viga débil realizado en el análisis lineal, al diseñar los elementos de hormigón armado mediante marcos intermedios. En lo relativo a los drift entre piso, en la gran mayoría de los registros sobrepasa el límite normativo que es 0,003 para el análisis no lineal tiempo – historia realizado, por lo que se debe rigidizar más la superestructura para poder cumplir con esta condición, ya sea aumentando las secciones transversales de las columnas o agregando muros en el edificio. En cuanto a los aisladores, y según las curvas de histéresis obtenidas para cada registro, los que generan mayores desplazamientos y demandas de corte en los aisladores son los de Concepción 2010, Kobe 1995 y Christchurch 2011, que es concordante con la respuesta esperada observando en los espectros de pseudo –aceleraciones obtenidas, donde para el registro de Christchurch, se deforma casi al límite máximo de deformación que posee el aislador antes de fallar, según el fabricante. Esto indica que la norma chilena NCh 2745 of 2013 es lo suficientemente conservadora para garantizar la estabilidad de la estructura en los sismos característicos chilenos, independientes del tipo de suelo en que se ubique la estructura, sin embargo, en registros que se encuentren en tipo de suelos D o E pueden generar incursiones no lineales en la mayoría de las vigas del edificio, pero sin llegar al mecanismo de colapso de éste. Por otro lado, para los sismos estudiados que son producidos en fallas geológicas activas, se amplifica la respuesta en el nivel de aislación y en los elementos estructurales, por lo tanto, para sismos de gran magnitud que se originan en fallas geológicas como las usadas en el análisis no lineal, puede generar un colapso global del edificio, recordando que, si el nivel de aislación supera el límite máximo, entonces la estructura colapsa.Ítem Comparación económica y de desempeño de un edificio habitacional con y sin aislación basal(Universidad de Valparaíso, 2015-11) Rojas Altamirano, Gisselle; Valenzuela Barbosa, JoaquínCon la norma de diseño sísmico de edificios NCh433.Of96 modificada en 2009 y la incorporación de los decretos no60 y no61 se obtienen estructuras más robustas pasando de muros de 20 (cm) a 40 (cm) de espesor resultando una mayor rigidez. Cabe destacar que una estructura tradicional diseñada previa aparición de los decretos, presentaron fallas locales de flexo-compresión con pandeo de las barras y en algunos casos fractura de su enfierradura principal debido a la falta de detallamiento. En este caso dicha deficiencia se ha mejorado, por lo tanto no deberían presentarse fallas de ese tipo. Sin embargo están presentes los desplazamientos relativos entre pisos y aceleraciones que atentan contra el daño no estructural. En contraparte, el edificio aislado implica la realización de obras adicionales para lograr la estabilidad necesaria y así su buen desempeño. La obra de estabilización es lo que presenta en este trabajo mayor dificultad en cuanto a su diseño, ya que se demuestra la alta sensibilidad en la modelación y en consecuencia el descarte del sistema de vigas sobre los aisladores como primera opción debido a las diferencias que se observan en los esfuerzos de corte al considerar o no un doble diafragma. Lo anterior lleva a utilizar finalmente una losa la cual cumple con las expectativas de estabilización. Otra observación importante se relaciona con que aislar un edificio de muros con la estructuración estudiada, muestra una alta flexibilidad e implica la influencia de un modo de vibrar superior, del cual no se esperaba afectase el comportamiento de la estructura, sin embargo al situarse en el peak se identifican deformaciones que no se esperaban, con movimientos en dos direcciones opuestas. La implementación del sistema de aislación lleva a una reducción importante en el corte basal de diseño. La estructura tradicional presenta cortes correspondientes al 16% del peso, mientras que en la estructura aislada está permitido el diseño con un corte mínimo igual al 7% del peso. Esto se traduce en una reducción del corte igual al 63%. Por lo tanto para la estructura convencional es necesaria una sección de muro mayor, además de los detalles de confinamiento y por otra parte la aislación permite una reducción en los espesores de muros y desistir del detallamiento. Según los desplazamientos absolutos se observa una reducción del 56%. Si bien los desplazamientos de la estructura tradicional son mayores que los del edificio aislado, con los desplazamientos de fluencia se logra comprobar que los muros no presentan demanda de ductilidad importante por lo que se mantendrían prácticamente elásticos y así se espera que los daños estructurales sean bajos o bien nulos. En tanto la estructura aislada concentra la mayor cantidad de desplazamiento en el sistema de aislación y con la disminución de los desplazamientos relativos entre los pisos superiores no existiría daño estructural. El cuanto a los desplazamientos relativos entrepisos, los resultados obtenidos muestran una reducción del 29%, lo cual es importante sin embargo en ambas estructuras los valores de este parámetro son bajos y no deberían existir daños no estructurales relevantes. Las aceleraciones que experimenta la estructura tradicional van en aumento de acuerdo a la altura del edificio. En la estructura aislada las aceleraciones se reducen en un 50%, ya que el sistema de aislación absorbe una cantidad de aceleración y así no se transmite totalmente a la estructura. Así la diferencia entre las aceleraciones que se registran en la base y las que se alcanzan en el último nivel del edificio son menores. Además dentro del espectro de aceleraciones según el alto periodo, se ubican en una zona de baja demanda. Esto implica que no existiría daño estructural y posiblemente un menor daño no estructural bajo este parámetro.Ítem Estudio de Edificios de Baja Altura de Hormigón Armado Prefabricados con Aislación Basal(Universidad de Valparaíso, 2022-12) Saavedra Pizarro, Javier Ignacio; González Blacud, Juan CarlosDesde los últimos años diferentes sucesos han afectado como sociedad, una crisis social, económica y una sanitaria son parte del panorama actual que atraviesa Chile. La crisis social que vive el país y que se acrecentó con el estallido de 2019, puso en el centro de la discusión un problema que más aqueja a la gente de sectores vulnerables y medios, es la falta de vivienda propia. De acuerdo con cifras de la Cámara Chilena de la Construcción (CChC) con respecto a los datos de la Encuesta de Caracterización Socioeconómica (Casen 2017) del Ministerio de Desarrollo Social, en Chile existe un déficit habitacional superior a las 700.000 viviendas que corresponde a 2.218.809 de personas. De ellas el 58% vive en condiciones de allegamiento y el 42% en viviendas deterioradas que necesitan ser reemplazadas [1]. Existe una alta demanda de viviendas en relación con la oferta de éstas. Para disminuir este déficit, se debe incentivar y promover la construcción de soluciones habitacionales, utilizando diferentes procedimientos constructivos que optimicen los costos e implementen tecnologías que aseguren estructuras seguras ante cualquier evento extraordinario. Un procedimiento constructivo que abarata costos y agiliza el tiempo de construcción es construir con elementos prefabricados [2]. Estos son elementos estructurales como vigas, columnas, paneles de pared y losas, que son producidos en fábrica y luego son transportados al sitio de construcción, donde son erguidos y conectados en su lugar. La rentabilidad y la alta calidad de este método de construcción han dado lugar a su uso generalizado incluidos en países con alta sismicidad como Nueva Zelanda, Japón y Chile [3]. En Chile este método constructivo fue introducido tras el terremoto de 1971, la Unión Soviética donó al país la planta KPD (acrónimo ruso para “gran panel constructivo”) con la cual se fabricaron paneles de hormigón prefabricados con los que se construyeron más de1.600 departamentos de 70 [m²] [4]. En general, la gran mayoría de las viviendas sociales de mediana altura (tres a cinco pisos) que se han edificados durante los últimos años en Chile son edificios sin subterráneo, estructurados por muros resistentes construidos con materiales como el hormigón armado para los edificios de más de tres pisos, y albañilería (ya sea armada o confinada) para edificios de hasta 3 pisos. La distribución de los muros resistentes en la planta por lo general es simétrica y es normal que tenga continuidad vertical. Tienen generalmente entre pisos, losas tradicionales de hormigón armado que cubren la superficial total de la vivienda sin ningún tipo de viga de apoyo intermedio [5]. Si bien en Chile existen edificios habitacionales construidos con elementos prefabricados, específicamente con muros, la restricción normativa, referida a desplazamientos relativos entre pisos provoca que el sistema estructural de los edificios chilenos esté basado en muros de hormigón armado tradicional, ya que ha sido probado su desempeño, en sismos de mayor intensidad ocurridos en el país. Al mismo tiempo, existe una creencia instaurada sobre que los prefabricados no deben ser utilizados en zonas con alto riesgo sísmico [6], se cree también, que la construcción con elementos de hormigón prefabricado es inferior la construcción con elementos hormigón convencional construidos en sitio, debido a que la disipación de energía que tiene es baja. Watanabe (2000) menciona que entre más grande la disipación de energía, más grande es el daño (daño en el hormigón, deformaciones plásticas permanentes de las barras de acero, perdida de rigidez), otros investigadores están tomando en consideración la baja deformación residual ante cargas sísmicas para el diseño, y así asegurar la capacidad de deformación y mayor disipación de energía [3]. La respuesta sísmica de los edificios prefabricados depende en gran medida de las conexiones de los elementos prefabricados [3], [7]. Por lo tanto, un mal desempeño de estos edificios ante sismos es atribuido a un mal diseño y/o construcción de las conexiones [6], [8]. En la mayoría de los casos, en estructuras industriales constituidas por marcos el daño se produce en la conexión entre vigas y columnas, sin embargo, en los elementos el daño es muy limitado [7]. Normalmente se utilizan conexiones húmedas para asegurar el comportamiento monolítico de la estructura [9]. Con respecto a edificios habitacionales sociales construidos con paneles prefabricados, no se encontró registro de fallas estructurales en Chile. Entre más simple es el proceso constructivo, más eficiente será la conexión lo que genera un mejor comportamiento sísmico, manteniendo una respuesta similar a un comportamiento lineal-elástico [7]. Lo anterior, se debe a la geometría de este tipo de edificios que son bajos, de no más de cinco pisos, y generalmente de forma rectangular y resultan ser edificios muy rígidos. Sin embargo, dependiendo del tipo de suelo y la zona sísmica donde se emplace el edificio las aceleraciones horizontales y verticales pueden ser relevantes [10]. Lo anteriormente expuesto, fundamenta el estudio de edificios de hormigón armado prefabricado con aislación basal, ya que los aisladores sísmicos podrían ser la clave para eliminar el riesgo de que las conexiones se dañen ante cargas sísmicas, ya que estos aumentan el nivel de seguridad para las personas y la operabilidad de la estructura después del sismo [3]. Asimismo, tras el terremoto del 27 de febrero de 2010 una cantidad significativa de viviendas sociales de mediana altura quedaron dañadas profundamente que al implementar la aislación sísmica pueda significar elevar el estándar de viviendas dándoles una mejor calidad y seguridad estructural [5] Un experimento realizado en Santiago en 1996 a un edificio habitacional de 4 pisos, donde el edificio fue soportado por aisladores sísmicos de goma de alta amortiguación, demostró que el aislamiento fue eficaz en la reducción de las aceleraciones máximas del edificio para intensidades de movimiento pequeñas y se esperaría que, a medida que aumente la no linealidad entre la relación fuerza-desplazamiento, la efectividad del aislamiento aumente [11]. En este trabajo se espera evidenciar que, asegurando las conexiones de los muros de hormigón armado prefabricado se comporten de manera monolítica sin dañarse ante un sismo, y sean así, una alternativa de solución habitacional para las familias chilenas.Ítem Evaluación de la Respuesta Sísmica y el Costo de un Edificio de Hormigón Armado con Base Fija y Aislado con Dispositivos LRB y SMA(Universidad de Valparaíso, 2021) Romero Alfaro, Matías Alejandro; Quintana Gallo, PatricioCon 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.Ítem Propuesta de Rehabilitación Estructural para el Edificio Hucke utilizando Aislación Sísmica(Universidad de Valparaíso, 2016-05) Muñoz lbacache, Aníbal Alejandro; Valenzuela Barbosa, JoaquínPatrimonio Cultural es el conjunto de bienes muebles e inmuebles, materiales e inmateriales, de propiedad de particulares o de instituciones u organismos públicos o semipúblicos que tengan valor excepcional desde el punto de vista de la historia, del arte, de la ciencia y de la cultura y por lo tanto sean dignos de ser considerados y conservados para la nación. UNESCO 1977. Para rehabilitar una estructura con tal valor histórico y patrimonial se debe considerar que esta cumpla con todas las consideraciones y cumplimientos de la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción luego de su acondicionamiento. Que según al titulo n°5 de la construcción Capitulo n°1 De los permisos de edificación y sus trámites artículo 5.1.4.3. Considera que se otorgará permiso para alterar, reparar o reconstruir un edificio, si la intervención cumple con todas las exigencias de la presente Ordenanza y de las normas vigentes presentando planos y especificaciones técnicas identificando las partes que sufran cambios, que se deben demoler y de los elementos estructurales nuevos. En el caso de que la intervención afectara la estructura de la edificación se deberá acompañar lo anterior con la memoria de cálculo y planos de la estructura suscritos por el profesional competente. La mayoría de las veces, para lograr el objetivo de rehabilitación, se opta por agregar un refuerzo estructural a la edificación existente, como un esqueleto de apoyo. Esto usualmente produce una alta intervención y modificación de la arquitectura del edificio que se busca mantener y no necesariamente asegura un buen desempeño de la estructura rehabilitada, ya que los desplazamientos impuestos pueden continuar deteriorando la estructura original a pesar de los refuerzos implementados. Otro efecto que puede producir una intervención estructural, es la redistribución de esfuerzos hacia elementos que no presenten la capacidad necesaria para esto. Como ilustración se presenta la Figura 1.1 que muestra un esquema donde la estructura rehabilitada mediante un esqueleto de refuerzo presenta daños en sus elementos, mientras que el elemento ocupado para reforzar la estructura se mantiene sin daños, por la diferencia en el comportamiento y condición de ambos.Ítem Uso de amortiguadores viscosos e histeréticos en edificios de estructuración mixta de hormigón armado(Universidad de Valparaíso, 2017-08) Benavides Martínez, Juan Erasmo; Morales Gómez, AlejandroChile ante la mirada mundial es considerado como un país altamente propenso a los sismos, así lo dejó en evidencia con los recientes terremotos del Maule 2010 (8.8 Mw), lquique 2014 (8.2 Mw) y Coquimbo 2015 (8.4 Mw). Las infraestructuras del país presentan un alto grado de exposición ante movimientos telúricos severos, de hecho durante el terremoto del Maule, las pérdidas económicas directas alcanzaron aproximadamente los 33 billones de dólares, equivalentes al 15% del PIB de Chile de ese mismo año [1]. Pese a la estadística sísmica del país, el diseño y construcción sismorresistente en los últimos años ha tenido un comportamiento eficaz. "Menos del 1% de los edificios construidos en Chile, en los últimos 25 años, sufrió daños estructurales significativos durante el terremoto del 2010 lo que evidencia que en general el comportamiento de nuestros edificios fue satisfactorio". [Fuente: Ediciones Especiales, EL MERCURIO; Benjamín Navarrete Francisco, Constructor Civil UC 1 Dr. en Ingeniería Universidad Politécnica de Madrid] El terremoto del 2010 marcó un referente en la normativa nacional para el diseño sísmico de infraestructura, edificaciones con sistemas de aislación sísmica y disipación de energía e incluso el desarrollo de diseño sísmico de componentes y sistemas no estructurales. Esto último es de gran importancia, ya que gran parte de las pérdidas económicas y los mayores daños se produjeron no en las estructuras, sino en los contenidos de los edificios (Figura 1.1) tales como, tabiquerías, cielos falsos, ascensores, redes de agua potable, alcantarillado, equipamiento eléctrico y mecánico, etc. En este sentido, la norma vigente más importante es la norma NCh3357 [2] que exige un cambio en el paradigma del diseño y construcción para proteger los contenidos de los edificios para resistir eventos sísmicos severos.Ítem Uso de Amortiguadores Viscosos e Histeréticos en Edificios Estructurados Con Muros de Hormigón Armado(Universidad de Valparaíso, 2017-07) Rocco Rocco, Ricardo; Morales Gómez, AlejandroSi bien existen diversos argumentos teóricos que indican que el amortiguador viscoso con una relación fuerza-velocidad no lineal (alfa<1) es quien tiene el ciclo histerético de mayor contorno, por lo tanto, quien es capaz de disipar mayor cantidad de energía ante los mismos niveles de esfuerzo-deformación. Sin embargo, los resultados de este trabajo mostraron que este modelo es muy inestable numéricamente; es altamente recomendable realizar más análisis tanto con el programa utilizado en este trabajo como con otros, a fin de entender y modelar adecuadamente el fenómeno. - Mediante la implementación de amortiguadores viscosos es posible reducir la respuesta de la estructura desde el punto de vista de las aceleraciones y drifts. Sin embargo, para estructuras de muros como las empleadas en este trabajo, llegar a una razón de amortiguamiento respecto al crítico del orden de 20% (recomendado) es imposible, llegando sólo al 13%. Entendiendo que para llegar al 20% de amortiguamiento es necesario incorporar un dispositivo con capacidad por sobre la capacidad máxima cubierta por los principales desarrolladores de estos dispositivos. Adicionalmente, las solicitaciones generadas por el funcionamiento del amortiguador viscoso, si bien se encuentran fuera de fase con las solicitaciones sísmicas debido a la naturaleza que acciona a estos dispositivos, las eventuales cargas que se generan serían superiores a la resistencia nominal del elemento estructural por lo que sería necesario aumentar la sección de los elementos verticales y en ese concepto se trataría de una estructura diferente a analizar, produciendo una comparación de dos estructuras diferentes.