Análisis del comportamiento estructural mediante el uso de aisladores sísmicos y disipadores de energía en un edificio de estructura metálica, aplicando la norma NEC-15
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Date
2022-08
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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
In this project there is the need of understanding the dynamical behavior of the
building, so there are three structural models that are presented, the first model
consisted in an analysis of a conventional building. In the second and third models,
seismic isolators and energy dissipators were incorporated, respectively, taking into
consideration the criteria of the Ecuadorian Construction Standard (NEC 15),
American Society of Civil Engineers (ASCE 7-16, ASCE 41-13), American Institute
of Steel Constructions (AISC 341-16). In the first stage of the analysis, the structure
was analyzed and balanced, applying the recommendations of the NEC-15. Once the
building was stabilized, the analysis of the conventional structure was carried out in
order to determine floor drifts and displacements. Subsequently, the pre-dimensioning
and corresponding design of the base seismic isolators was carried out, which were
considered as elastomeric type devices with a lead core. In the third model, the design
of the energy dissipators was carried out. With the necessary information, the values
were entered into the calculation program to carry out the study of the structuralxv
models. Once the structural model was generated in the software, data from the
accelerograms were entered in order to perform a nonlinear dynamic time-history
analysis, and a complementary nonlinear static analysis was performed. With the
information entered in the software, the results for the first structural model were
obtained, among the main results obtained from the structural package are: the floor
drifts, displacements, displacement diagrams, energy balance diagrams, results of
lateral loads, among others. In the same way, those analyses were developed in the
structural models with the base isolation and energy dissipation devices, which, once
the required results were obtained, a comparative analysis of the structural behavior
was carried out, taking as main parameters of consideration the floor drifts,
displacements obtained and energy balances.
Description
En el presente trabajo de titulación, se requiere conocer el comportamiento dinámico
de una estructura metálica, para lo cual se desarrollaron tres modelos estructurales de
una edificación de nueve pisos de uso no esencial; el primer modelo consistió en un
análisis de una edificación convencional, en el segundo y tercer modelo, se
incorporaron aisladores símicos y disipadores de energía respectivamente, tomando en
consideración criterios de la Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC 15),
American Society of Civil Engineers (ASCE 7-16, ASCE 41-13), American Institute
of Steel Constructions (AISC 341-16). En la primera etapa se efectuó el análisis y
equilibrio de la estructura, aplicando las recomendaciones de la NEC-15. Una vez
estabilizada la edificación se incorporaron y se realizaron los análisis de la estructura
convencional con la finalidad de conocer las derivas de piso y desplazamientos.
Posteriormente se realizó el predimensionamiento y diseño correspondiente de los
aisladores sísmicos de base, los mismos que se consideraron como dispositivos de tipoxiii
elastomérico con núcleo de plomo. En el tercer modelo se realizó el diseño de los
disipadores de energía. Con la información necesaria, se ingresaron los valores al
programa de cálculo, para realizar el estudio de los modelos estructurales. Una vez que
se generó el modelo estructural en el software, se ingresaron datos de los
acelerogramas con la finalidad de realizar un análisis dinámico no lineal tiempo
historia, y de forma complementaria se realizó un análisis estático no lineal. Con la
información ingresada en el programa de cálculo se obtuvieron los resultados para el
primer modelo estructural, entre los resultados principales que se obtuvieron son: las
derivas de piso, desplazamientos, diagramas de desplazamientos, diagramas de
balances de energía, resultados de las cargas laterales, entre otros. De la misma
manera, aquellos análisis se desarrollaron en los modelos estructurales con los
dispositivos de aislamiento de base y disipación de energía, los cuales una vez
obtenidos los resultados requeridos se realizó un análisis comparativo en el
comportamiento estructural, tomando como parámetros principales de consideración
las derivas de piso, desplazamientos obtenidos y balances de energía.
Keywords
ACELEROGRAMA, ACERO, AISLADORES, DERIVA DE PISO, DESPLAZAMIENTO DE ESTRUCTURAS, DISIPADORES DE ENERGÍA, EDIFICIOS, ENERGÍA, ESTRUCTURA METÁLICA, SISMO