Tesis Ingeniería Civil

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Examinando Tesis Ingeniería Civil por Materia "ANALISIS DINAMICO"

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    Aplicación del método directo basado en desplazamientos a un sistema de marcos de hormigón armado y comparación con la práctica Chilena
    (Universidad de Valparaíso, 2014-07) Soto Barceló, Jean Carlos; Morales Gómez, Alejandro
    De acuerdo al análisis no-lineal tiempo-historia realizado a la estructura diseñada, según los métodos DBF y DDBD, se puede concluir lo siguiente: La demanda de desplazamiento, obtenida de acuerdo al Decreto Supremo N°61 (OS W61 ), no fue superada por los desplazamientos inducidos por los registros, para ningún método en estudio; en éste sentido, el OS W61 entrega una buena aproximación a los desplazamientos esperados siendo incluso conservador para el caso estudiado. Las demandas de desplazamientos máximos obtenidas son bastante similares entre los métodos estudiados, resultando un poco mayor para el método DDBD. Estas diferencias se pueden asociar a que la estructura resultante a diseñar con el método DDBD es levemente más flexible que la diseñada con el método DBF. Para el caso en estudio, las cuantías de refuerzo obtenidas al aplicar el diseño DBF resultan ser el doble que las obtenidas del diseño DDBD. Por lo tanto, al ser dos estructuras de idénticas dimensiones, se infiere que el desempeño no depende de la cantidad de refuerzo. El método de diseño DDBD admite un buen control de deformaciones laterales de piso, esto se puede concluir al ver las Figuras 5.5 y 5.6, en las cuales se aprecia como los desplazamientos de diseño en ningún caso son sobrepasados por los desplazamientos demandados por la estructura, no ocurre la misma situación con los drifts de diseño mostrados en las Figuras 5. 7 y 5.6, ya que estos son sobrepasados para el registro de Concepción en las dos direcciones de análisis. Esto se puede asociar al no incluir la influencia de los modos superiores en el diseño. Si bien es cierto el desempeño de la estructura resulta similar, al aplicar ambas metodologías, el método DDBD es más racional, en el sentido que el objetivo del diseño es lograr cierto nivel de desplazamiento (o deformaciones de entrepiso) siendo las cuantías y dimensiones resultantes consecuencia de éste objetivo. Por otro lado, el método DBF no considera como parte del diseño el desplazamiento esperado, es más, el espectro de pseudo-aceleraciones de diseño no es consistente con el espectro de desplazamientos máximos (ambos del OS W61 ).
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    Comparación de la Respuesta Sísmica de una Estructura Industrial de Acero con Sistemas ADAS, BRB y Arriostramiento Convencional
    (Universidad de Valparaíso, 2018-12) Burgos Fuentes, Diego Matías; Morales Gómez, Alejandro
    1) Los resultados obtenidos de los análisis dinámicos en el sistema convencional mostraron la relevancia de la conexión entre las diagonales para arriostramientos en forma de “X”. El desempeño sísmico, en términos de desplazamientos y aceleraciones, es muy diferente. Los mejores resultados se obtienen al conectar las diagonales ya que con esto se aumenta la resistencia al pandeo de la misma y la rigidez de la estructura. Al comparar el sistema estructural convencional con los que incorporan el sistema ADAS y B.R.B queda en evidencia la indeseable distribución de las deformaciones laterales del sistema convencional. En este sistema las deformaciones se concentran en el primer piso provocando un mecanismo de piso blanco. Por otro lado, los sistemas ADAS y B.R.B permiten una distribución más uniforme de las deformaciones a lo alto de la estructura lo que, en definitiva, implica menores daños (deformaciones de entrepiso). Las aceleraciones de piso, generalmente asociadas al daño del contenido de una estructura, también fueron abordadas en este estudio. Bajo este criterio el uso de B.R.B y dispositivos ADAS reduce considerablemente las aceleraciones, en comparación a los sistemas convencionales. Nótese, además, que el sistema convencional es más rígido lo que explicaría en parte este fenómeno. Respecto a las deformaciones residuales que presentan los sistemas, tantos los sistemas convencionales como el sistema B.R.B presentan deformaciones de entrepiso menores al 0,005 de altura de piso. Este valor es típicamente asociado en la literatura a un nivel de daño reparable. Respecto al sistema ADAS, las deformaciones remanentes son mayores, llegando incluso a valores cercanos al 0,008 de altura de piso; si bien es cierto es un valor alto, la deformación se concentra en el dispositivo que es fácil de reemplazar. 2) Los resultados obtenidos en el análisis cuasi estático demuestran que el amortiguamiento viscoso o histerético de una estructura con dispositivos ADAS o B.R.B. aumentan considerablemente alcanzando aproximadamente el doble de amortiguamiento que el sistema convencional. Ante esto, se tiene que la incorporación de estos mecanismos pasivos son métodos eficientes para la disipación de energía, permitiendo mejorar la respuesta sísmica de una estructura industrial de acero. 3) Finalmente, como futuros trabajos, sería interesante analizar cada uno de los sistemas presentados en este estudio haciendo variaciones en la rigidez, su distribución de la misma en altura, deformaciones y cortes de activación, etc. En definitiva, un estudio paramétrico que permita optimizar cada uno de ellos.
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    Evaluación de la respuesta sísmica de elementos no- estructurales (NSC) anclados a edificios de hormigón armado incluyendo la histéresis de la conexión
    (Universidad de Valparaíso, 2020-04) Rojas Faúndez, Diego; Quintana Gallo, Patricio
    Los componentes no-estructurales (non-structural components, NSC) constituyen aproximadamente el 60-70% del costo total de un edificio. Los NSC se pueden dividir en: (1) componentes arquitectónicos; (2) equipos mecánicos y eléctricos y (3) contenido del edificio según su función [2]. Dichos NSC se conectan a estructuras de hormigón armando en su gran mayoría vía pernos de anclaje post-instalados. Estos pernos pueden ser de varios tipos, incluyendo: (a) de expansión; (b) tipo ‘undercut’; y (c) químicos, y dependiendo de la posición en el edificio del NSC que anclan, pueden resultar sometidos a solicitaciones de corte, tensión o una combinación de ambas. En regiones sísmicamente activas, el daño sufrido por NSC durante terremotos destructivos contribuye con la mayor parte a las pérdidas económicas producidas por dichos eventos, alcanzando el 78% de las pérdidas totales estimadas por este concepto en Estados Unidos, por ejemplo [5]. En Chile, el terremoto de Maule de 2010 causó severos daños sobre NSC, destacándose los observados en el Aeropuerto Internacional de Santiago, donde a pesar de no haber daños estructurales, el daño a NSC produjo importantes tiempos de inoperatividad y pérdidas económicas por reparación.
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    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, Patricio
    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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    Evaluación y comparación de la respuesta sísmica de un edificio de hormigón armado diseñado según la norma Chilena vigente y visión 2000
    (Universidad de Valparaíso, 2013-06) Araos Rojas, Sebastián Andrés; Morales Gómez, Alejandro
    Chile es un pais de alta sismicidad. Año a año los edificios y estructuras se ven afectados por sismos de pequeña, mediana o gran intensidad, tanto así, que posee el sismo de mayor severidad y duración del mundo: mayo de 1960 en Valdivia; y otros no tan lejanos, como el de marzo de 1985, ocurrido en la zona central del país y el reciente mega terremoto del 27 de febrero del 2010. Por otro lado, cada evento telúrico que afecta al país nos deja una enseñanza en el diseño sismorresistente de las edificaciones. Estos terremotos producen diferentes fallas en los elementos estructurales diseñados, lo que implica que los ingenieros civiles busquen nuevas formas de diseñarlos para que a futuro se comporten de manera satisfactoria ante un sismo de gran magnitud. En Chile antes del sismo del27 de Febrero del 2010, se utilizaban las disposiciones de la Nch 433 of.96 Mod 2009 "Diseño sísmico de edificaciones (Ref.5), pero debido al daño que presentaron algunas edificaciones fue necesario agregar nuevos antecedentes a la normativa entrando en vigencia el 14 de Febrero del 2011, el reglamento que fija el diseño sísmico de edificios Decreto Supremo N° 61 (Ref.6), el cual viene a reforzar las recomendaciones de la antigua norma, siendo más rigurosa en la clasificación del tipo de suelo, requisitos de diseño; incorporando un espectro de desplazamiento para el cálculo de las deformaciones sísmicas y modifica la elaboración del espectro de diseño. (Ref.3) Además, en la normativa de diseño de elementos de hormigón Armado ACI318- 08 (Ref. 13), se incorpora el nuevo reglamento que fija los requerimientos de diseño y cálculo para el hormigón armado el Decreto Supremo N° 60 (Ref.12), el que viene a reforzar las exigencias para los muros especiales de hormigón armado y los estándares de diseño y cálculo de elementos de hormigón armado. Se agrega a lo anterior, que la mayoría de las metodologías y códigos sísmicos de edificaciones, consideran un solo nivel de amenaza sísmica para el cual la edificación no debería colapsar pero no tienen un esquema de verificación del comportamiento ante sismos más frecuentes pero menos severos. Debido a esto, es que en 1995 un grupo de ingenieros en Estados Unidos, elaboran nuevos criterios de diseño basados en el desempeño que pueda presentar una estructura, proponiendo evaluar el comportamiento de un edificio ante cuatro escenarios sísmicos diferentes, asociándole a cada uno, un nivel de daño. El presente trabajo diseña un edificio según la normativa chilena vigente. Se compara con otro diseño en base a las recomendaciones del documento Visión 2000 (Ref.4), que se basa en la filosofía del diseño por desempeño. Por último, a través de un análisis no lineal se compara ambos diseños evaluando la capacidad de deformación, ductilidad y demanda de esfuerzos internos en los muros.