Análisis estático no lineal (Push Over) de los talleres de la Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica y de la Facultad de Ingeniería en Sistemas Electrónica e Industrial, con aisladores sísmicos, ubicadas en el campus Huachi de la Universidad Técnica de Ambato
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Date
2022
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica. Maestría en Ingeniería Civil con Mención en Estructuras Metálicas
Abstract
This research work presents a comparative analysis of the structural behavior of a
conventional structure and another with the implementation of seismic isolators, which
are devices that allow the building to deform elastically and dissipate energy during
the occurrence of earthquakes of considerable magnitude.
The structures analyzed were the workshops of the faculties of: Civil and Mechanical
Engineering and Systems, Electronics and Industrial Engineering and they are
classified as special according to the Ecuadorian Construction Standard (NEC 2015),
and present a structural system of special earthquake resistant gantries made of hot
rolled steel with stiffening diagonals, they are also used as laboratories for the
production area and as a higher education center.xxiii
As a first study, a linear analysis of the structures was performed to verify their current
state by analyzing their vibration period, displacements and permissible drifts, then a
non-linear static analysis was performed to determine their seismic performance, and
then the isolation system was pre-dimensioned. It was designed taking as a priority the
ASCE/SEI 7-10 standard, the dead loads of the building plus 30 percent of the live
load above the isolation system and based on the information provided by the
manufacturer. It should be taken into account that there are a large number of options
of anti-seismic devices to improve the performance and behavior of a structure; in this
case study, the lead core elastomeric isolator (LRB) was chosen. Subsequently, all the
established limits such as drifts, shear and displacements were verified, taking into
account the provisions of the Ecuadorian Construction Standard.
For the workshop of the Faculty of Civil and Mechanical Engineering with isolated
base, the floor drifts were reduced by 64 percent compared to the structure without
isolation, for the basal shear and horizontal displacements a reduction of 73 and 51
percent respectively, likewise for the workshop of the Faculty of Systems, Electronics
and Industrial Engineering the floor drifts, shear and displacement were reduced by
69, 74 and 63 percent respectively.
Description
Este trabajo de investigación presenta un análisis comparativo del comportamiento
estructural de una estructura convencional y otra con la implementación de aisladores
sísmicos, los cuales son dispositivos que permiten al edificio deformarse elásticamente
y disipar la energía durante la ocurrencia de sismos de magnitudes considerables.
Las estructuras analizadas fueron los talleres de las facultades de: Ingeniería Civil y
Mecánica e Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial y se clasifican como
especiales de acuerdo con la Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC 2015), y
presentan un sistema estructural de pórticos especiales sismos resistentes de acero
laminado en caliente con diagonales rigidizadores, además son utilizadas como
laboratorios para el área de producción y como centro de educación superior.
Como primer estudio se realizó el análisis lineal de las estructuras para verificar su
estado actual analizando su periodo de vibración, desplazamientos y derivasxxi
permisibles, luego se realizó el análisis estático no lineal con el fin de determinar su
desempeño sísmico, para luego pasar a predimensionar el sistema de aislación. Se
diseñó tomando como prioridad la norma ASCE/SEI 7-10, las cargas muertas del
edificio más un 30 por ciento de la carga viva que se encuentra por encima del sistema
de aislamiento y en base a la información que proporciona el fabricante. Se debe tomar
en cuenta que existe una gran cantidad de opciones de dispositivos anti sísmicos para
el mejoramiento del desempeño y el comportamiento de una estructura, en este caso
de estudio se optó por el aislador elastomérico de núcleo de plomo (LRB).
Posteriormente se verificaron todos los límites establecidos como son las derivas,
cortantes y desplazamientos tomando en cuenta las disposiciones de la Norma
Ecuatoriana de la Construcción.
Para el taller de la Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica con base aislada las derivas
de piso se redujeron en un 64 por ciento a comparación de la estructura sin aislamiento,
para el cortante basal y desplazamientos horizontales una reducción del 73 y 51 por
ciento respectivamente, de la misma forma para el taller de la Facultad de Ingeniería
en Sistemas, Electrónica e Industrial las derivas de piso, el cortante y el
desplazamiento se redujeron en un 69, 74 y 63 por ciento respectivamente.
Keywords
ANÁLISIS SÍSMICO, AISLADORES SÍSMICOS, COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL, CORTANTE BASAL, DESEMPEÑO SÍSMICO, DERIVAS DE PISO, ESPECTRO DE DISEÑO, RIESGO SÍSMICO, SISMO MÁXIMO, VULNERABILIDAD SÍSMICA