Evaluación de edificios de mediana altura en estructura de acero con diagonales excéntricas, concéntricas
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Date
2022-09
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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 purpose of this research project is to use stiffening systems that allow for better
structural performance in the presence of seismic events by comparing structural
energy dissipation systems such as: buildings with concentric diagonals in the form of
x and buildings with eccentric diagonals with a link length of 1 meter in medium-rise
steel buildings considering the mechanical and physical properties of these elements
as well as the implementation and construction advantages.
In this project, two 20-story steel buildings were compared, which have seismic
stiffening systems that were located symmetrically in the structure, for modeling the
ETABS 2016 software was used, applying the Ecuadorian Construction Standard
(NEC-15). ), as well as the verification of compliance with the AISC 341-16 standard,
from which an optimal seismic-resistant structural design was obtained that is within
the permitted parameters.
The use of concentric and eccentric diagonals allows to guarantee the stability in the
structure, to obtain an appropriate structural behavior that allows to be able to minimize the horizontal movements caused by the earthquakes and the wind, it
requires a greater rigidity and stability to the structure.
The result was obtained by using concentric diagonals a vibration period of 2.037
seconds, the inelastic floor drift was 0.0129 mm, likewise the value of static and
dynamic shear were 580.78 and 464.62 respectively, while when using eccentric
diagonals the period of vibration was 1.921 seconds, with inelastic floor deviations of
0.0118 mm, complying with the requirements established by the NEC-15 norm, in the
same way a static shear of 615.868 and a dynamic shear of 492.695.
Additionally, a non-linear static analysis (Pushover) was carried out, where a load
pattern was applied to all the nodes that join the main beams and columns, which is
related to the modal shapes of the first two vibration modes of the steel structure. of
medium height, where from the static capacity curve it was possible to observe that in
the two models used concentric diagonals as well as eccentric diagonals the result is
similar in terms of resistance drops, however compared to the concentric system, the
system of Eccentric diagonals have higher ductility.
Description
El presente proyecto de investigación tiene como finalidad el empleo de sistemas de
rigidización que permitan obtener un mejor desempeño estructural frente a la presencia
de eventos sísmicos mediante la comparación de los sistemas estructurales de
disipación de energía como son: edificios con diagonales concéntricas en forma de x
y edificios con diagonales excéntricas con una longitud de enlace (link) de 1 metro en
edificaciones de acero de mediana altura considerando las propiedades mecánicas y
físicas de estos elementos así como las ventajas de implementación y construcción.
En este proyecto se comparó dos edificaciones de acero de 20 pisos los cuales
presentan sistemas de rigidización sísmica que fueron ubicados de forma simétrica en
la estructura, para el modelamiento se empleó el software ETABS 2016, aplicando la
Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC-15), así como la verificación del
cumplimiento de la norma AISC 341-16, de donde se obtuvo un diseño estructural
sismoresistente óptimo que se encuentra dentro de los parámetros permitidos.
El empleo de diagonales concéntricas y excéntricas permite garantizar la estabilidad
en la estructura, obtener un apropiado comportamiento estructural que permita ser
capaz de minimizar los movimientos horizontales provocados por los sismos y el viento, proporcionando una mayor rigidez y estabilidad a la estructura.
Se obtuvo como resultado al emplear diagonales concéntricas un periodo de vibración
de 2.037 segundos, la deriva de piso inelástica fue de 0.0129 mm, así mismo el valor
del cortante estático y dinámico fueron de 580.78 y 464.62 respectivamente, mientras
que al emplear diagonales excéntricas el periodo de vibración fue de 1.921 segundos,
con derivas de piso inelástica de 0.0118 mm, cumpliendo con los requerimientos
establecidos por la noma NEC-15, de la misma manera se obtuvo un cortante estático
de 615.868 y el cortante dinámico de 492.695 .
Adicionalmente se realizó un análisis estático no lineal (Pushover), en donde se aplicó
un patrón de carga a todos los nudos que unen vigas principales y columnas que se
encuentra relacionado a las formas modales de los dos primeros modos de vibración
de la estructura de acero de mediana altura, en donde de la curva de capacidad estática
se pudo observar que en los dos modelamientos empleado diagonales concéntricas así
como diagonales excéntricas el resultado es similar en cuanto a las caídas de
resistencia, sin embargo comparado con el sistema concéntrico, el sistema de
diagonales excéntricas tiene mayor ductilidad.
Keywords
CAPACIDAD ESTÁTICA, COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL, CORTANTE ESTÁTICO, DIAGONALES CONCÉNTRICAS, DIAGONALES EXCÉNTRICAS, DISIPACIÓN ENERGÉTICA, ESTRUCTURA DE ACERO, FORMAS MODALES, MEDIANA ALTURA, REDUCIR DESPLAZAMIENTO