Análisis comparativo de una estructura habitacional con diagonales excéntricas y una estructura sin diagonales excéntricas, ante una solicitación sísmica
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Date
2022-09
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
The main objective of this research work was the comparative analysis of a housing
structure under seismic stress, taking as a reference point the urban area of Ambato,
capital city of the province of Tungurahua, where the building under study is located.
A specialized software was used for the modeling and design of the structure, as well
as the guidelines of the Ecuadorian construction standard NEC-SE-DS 2015 and
ANSI/AISC 360 and 341, respectively. The results obtained were satisfactory with
respect to drifts and deflections, according to the configuration in columns, beams and
diagonals it was not necessary to redesign the sections of the structural elements.
Regarding the analysis, it should be noted that both the structure without eccentric
braced frame and the structure with eccentric braced frame obtained an adequate
behavior, with drifts of less than 2 percent that comply with the stipulations of the
standard, but a notable difference was evidenced in the sections of both columns and
beams, obtaining a 45.88 percent reduction in the weight of the structural elements. In
the structure with eccentric braced frame, the drifts were maintained within the
established limits for this typology according to the NEC with the inclusion of some
diagonals, which helped to improve the behavior, reducing considerably the different
sections of the structural elements, thus lightening the structure, achieving a balance
and avoiding torsional effects in the floor plan, as well as allowing compliance with the maximum floor drifts that limit seismic damage. It was concluded that the structure
with eccentric braced frame presents a better lateral resistance to the action of an
earthquake due to the addition of the diagonals, which are responsible for
redistributing the lateral forces within the building, lightening the structure and
considerably reducing the weight of the elements and the consumption of materials.
Description
El presente trabajo de investigación, tuvo como principal objetivo el análisis
comparativo de una estructural habitacional ante una solicitación sísmica, tomando
como punto de referencia la zona urbana del cantón Ambato, ciudad capital de la
provincia de Tungurahua, en la cual se encuentra ubicado el edificio objeto de estudio.
Para la realización del mismo se utilizó un software especializado para el modelado y
el diseño de la estructura, así como se cumplieron con los lineamientos de la norma
ecuatoriana de construcción NEC-SE-DS 2015 y ANSI/AISC 360 y 341,
respectivamente. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios respecto a derivas y
deflexiones, de acuerdo a la configuración en columnas, vigas y diagonales no fue
necesario el rediseñar las secciones de los elementos estructurales. En cuanto al
análisis cabe señalar que tanto la estructura sin diagonales y la estructura con
diagonales excéntricas obtuvieron un comportamiento adecuado, con unas derivas
inferiores al 2 por ciento que cumplen lo estipulado por la norma, pero se evidenció
una notable diferencia en las secciones tanto de columnas como vigas, obteniendo una
reducción de un 45.88 por ciento en el peso de los elementos estructurales. En la
estructura con diagonales excéntricas se mantuvo las derivas dentro de lo establecido
para esta tipología de acuerdo a la NEC con la inclusión de unas diagonales, las cuales
ayudaron a mejorar el comportamiento, reduciendo de una forma considerable las distintas secciones de los elementos estructurales que la conforman, aligerando así la
estructura logrando un equilibrio y evitando efectos de torsión en planta además
permitiendo cumplir con las derivas máximas de piso que limitan el daño sísmico. Se
pudo concluir que la estructura con diagonales excéntricas presenta una mejor
resistencia lateral ante la acción de un sismo debido a la adición de las diagonales, las
cuales se encargan de redistribuir las fuerzas laterales dentro de la edificación,
aligerando la estructura y reduciendo de una forma considerable el peso de los
elementos y el consumo de materiales.
Keywords
ANÁLISIS COMPARATIVO, AMENAZA SÍSMICA, ANÁLISIS ESTÁTICO, DIAGONALES EXCÉNTRICAS, DISEÑO SÍSMICO, ESTRUCTURA HABITACIONAL, ESTRUCTURA METÁLICA, FUERZAS LATERALES, PGA, SISMICIDAD, SOLICITACIÓN SÍSMICA, ZONAS DISIPATIVAS, ZONA SÍSMICA