Publicación:
Análisis comparativo de la respuesta dinámica entre una estructura sísmicamente aislada con aisladores LRB (LEAD RUBBER BEARING) Vs una estructura convencional

Página de artículo simple
dc.contributor.advisorCorrea M, Rafael Antoniospa
dc.contributor.authorMarín Lagos, Edgar Camilospa
dc.date.accessioned2019-10-04T21:38:57Zspa
dc.date.available2019-10-04T21:38:57Zspa
dc.date.issued2019-06-13spa
dc.description197 p.spa
dc.description.abstractEl aislamiento sísmico de base es una de las alternativas sismo-resistentes más eficientes a la hora de reducir los efectos de la acción sísmica sobre las estructuras, consiste en el desacoplamiento de la estructura en 2 secciones superestructura y subestructura mediante un sistema de aislamiento conformado por dispositivos de gran rigidez vertical pero con la rigidez horizontal necesaria para acomodar los desplazamientos y disipar la energía proveniente de la acción sísmica. En la presente investigación se desarrolla el análisis comparativo de la respuesta sísmica del bloque correspondiente a urgencias y quirófanos de una estructura hospitalaria implementando un sistema de aislación sísmica con aisladores elastómericos con núcleo de plomo LRB, contrastando los resultados con la misma estructura sin el sistema de aislación y así determinar las ventajas del aislamiento de base frente a una estructura construida bajo una metodología sismo-resistente tradicional. Se presenta el estado del arte y la base teórica referente a los tipos de aisladores, así como también el diseño de los dispositivos de aislación el cual está regido bajo el Design of Seismic Isolated Structures (Naeim & Kelly, 1999) y el LRFD-Based Analysis and Design Procedures for Bridge Bearings and Seismic Isolators (Constantinou, 2011), el marco normativo del diseño fue el (ASCE-7, 2016). El análisis de las estructuras fue llevado a cabo mediante análisis dinámico modal espectral y análisis dinámico cronológico no lineal, las variables de comparación empleadas fueron las derivas de piso, aceleraciones del último piso, desplazamientos de pisos, desplazamientos en la base y cortantes sísmicos basales, no se considera no linealidad en los elementos de la superestructura. Para el análisis y modelamiento se utilizó el programa ETABS v.2016, teniendo como base los planos estructurales existentes de la estructura de interés.spa
dc.description.abstractSeismic base isolation is one of the most efficient earthquake-resistant alternatives to reduce the effects of seismic action on structures, consisting of decoupling the structure in 2 sections superstructure and substructure through an insulation system consisting of devices with high vertical rigidity but with the necessary horizontal rigidity for the displacements that dissipate the energy coming from the seismic action. In the present investigation, the comparative analysis of the seismic response of the block corresponding to emergencies and operating rooms of a hospital structure is developed by implementing a seismic isolation system with lead plug Bearing isolators LRB, contrasting the results with the same structure without the system of insulation and thus determine the advantages of base insulation against a structure built under a traditional seismic-resistant methodology. It presents the state of the art and the theoretical basis regarding the types of isolators, as well as the design of the insulation devices which is governed by the Design of Seismic Isolated Structures (Naeim & Kelly, 1999) and the LRFD-Based Analysis and Design Procedures for Bridge Bearings and Seismic Isolators (Constantinou, 2011), the normative framework of the design was the ASCE-2016. The analysis of the structures was carried out by dynamic response spectrum analysis and non-linear response history analyisis NLRHA, the comparison variables used were floor drifts, last floor accelerations, floor displacements, displacements at the base and baseline seismic shear. For the analysis and modeling, the ETABS v.2016 program was used, based on the existing structural plans of the structure of interest.eng
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.degreenameIngeniero(a) Civilspa
dc.description.tableofcontents1. INTRODUCCION ..................................................................................................... - 26 - 2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................. - 28 - 3. JUSTIFICACION....................................................................................................... - 31 - 4. OBJETIVOS............................................................................................................... - 32 - 4.1 Objetivo general ..................................................................................................... - 32 - 4.2 Objetivos específicos .............................................................................................. - 32 - 5 ESTADO DEL ARTE.................................................................................................... - 33 - 5.1 Aislación de base en Estados Unidos ......................................................................... - 33 - 5.2 Aislación de base en Japón ........................................................................................ - 36 - 5.3 Aislacion de base en Europa ...................................................................................... - 38 - 5.4 Aislación sísmica en Nueva Zelanda ......................................................................... - 39 - 5.5 Aislación sísmica en Colombia .................................................................................. - 40 - 5.6 Sismo y sus efectos en las estructuras ........................................................................ - 48 - 5.7 Sistemas de disipación de energía pasiva ................................................................... - 49 - 5.8 Aisladores sísmicos de base ....................................................................................... - 49 - 5.9 Tipos de Aisladores sísmicos de Base ....................................................................... - 50 - 5.9.1 Aislador elastomérico de bajo amortiguamiento LDRB ................................. - 51 - 5.9.2 Aislador elastomérico con núcleo de plomo LRB .......................................... - 52 - 5.9.3 Aislador elastomérico de alto amortiguamiento HDRB ................................. - 53 - 5.9.4 Aisladores friccionales deslizantes ..................................................................... - 54 - 5.9.5 Sistemas de péndulo friccionante (FPS) ............................................................. - 55 - 6 MARCO CONCEPTUAL ............................................................................................. - 57 - 6.1 Método de análisis estático fuerza horizontal equivalente FHE ................................ - 57 - 6.1.2 Periodo fundamental de vibración ...................................................................... - 58 - 6.1.3 Fuerzas sísmicas horizontales equivalentes ........................................................ - 60 - 6.2 Análisis dinámico modal espectral ............................................................................. - 60 - 6.2.1 Número de modos de vibración .......................................................................... - 63 - 6.2.2 Calculo del cortante modal en la base ................................................................. - 63 - 6.2.3 Efectos direccionales. .......................................................................................... - 64 - 6.2.4 Torsión ................................................................................................................ - 64 - 6.3 Análisis dinámico cronológico no lineal (NLRHA, Nolinear Response History Analysis) ............................................................................................................................... - 64 - 6.4 Base teórica de la aislación sísmica ........................................................................ - 67 - 6.4 Modelamiento de aislador sismico como un modelo bilineal .................................... - 70 - 6.5 Características mecánicas de los aisladores de núcleo de plomo ............................... - 72 - 6.6 Diseño y dimensionamiento de un aislador LRB ....................................................... - 73 - 6.6.1 Procedimiento de diseño LRB ............................................................................ - 74 - 6.6.2 Detalles del aislador y cálculos de estabilidad y seguridad al pandeo ................ - 80 - 6.6.3 Estabilidad y pandeo ........................................................................................... - 84 - 7. ........................................................................................................................................... - 85 - 7. MARCO NORMATIVO .................................................................................................. - 86 - 8. METODOLOGIA ...................................................................................................... - 87 - 9. MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE BASE FIJA ................................. - 89 - 9.1 Características de diseño de la estructura y materiales .............................................. - 89 - 9.2 Definición de parámetros iniciales de Etabs ........................................................... - 89 - 9.3 Modelamiento columnas......................................................................................... - 95 - 9.4 Modelamiento vigas ............................................................................................... - 97 - 9.5 Modelamiento placa de piso Metaldeck ................................................................. - 99 - 9.6 Redistribución de la estructura hospitalaria .......................................................... - 104 - 9.6.1 Modelo bloque A ............................................................................................... - 105 - 9.6.2 Modelo bloque B ............................................................................................... - 107 - 9.7 Análisis de carga estática ...................................................................................... - 108 - 9.7.1 Cargas muertas sobre impuestas ....................................................................... - 109 - 9.7.2 Carga viva ......................................................................................................... - 109 - 10. PARAMETROS DE ANALISIS SISMICO DEL PROYECTO ............................. - 112 - 10.1 Zona de amenaza sísmica .................................................................................. - 112 - 10.2 Coeficientes aceleración (Aa) y velocidad (Av) pico efectiva para ESPECTRO DE DISEÑO - 113 - 10.3 Tipo de perfil del suelo ..................................................................................... - 116 - 10.4 Coeficientes de amplificación de la aceleración en la zona de periodos cortos e intermedios Fa y Fv ............................................................................................................ - 116 - 10.5 Grupo de uso y coeficiente de importancia I .................................................... - 117 - 11. DETERMINACION DEL ESPECTRO DE DISEÑO NSR-10 Y EL ESPECTRO OBJETIVO PARA EL DISEÑO DE LOS AISLADORES (MCER) ASCE-7-2016 ............. - 119 - 11.1 Construcción del espectro elástico de diseño (DBE) ........................................ - 119 - 11.2 Construcción espectro MCER ........................................................................... - 122 - 12. ANALISIS SISMICO DE LA ESTRUCTURA DE BASE FIJA ............................ - 125 - 12.1 Consideraciones del análisis estructural. .......................................................... - 125 - 12.1.1 Fuente de masa .......................................................................................... - 125 - 12.1.2 Efectos ortogonales de acción sísmica ...................................................... - 125 - 12.1.3 Diafragma rígido ........................................................................................ - 125 - 12.1.4 Torsión accidental ...................................................................................... - 125 - 12.1.5 Rigidez lateral y deriva máxima ..................................................................... - 126 - 12.2 Análisis Estático: Fuerza Horizontal Equivalente FHE. ................................... - 126 - 12.2.1 Asignación efecto P-Delta en Etabs. ......................................................... - 126 - 12.2.2 Determinación de los modos de vibración mediante análisis modal espectral. .. - 127 - 12.2.3 Periodo para el análisis FHE ..................................................................... - 131 - 13 DISEÑO PRELIMINAR DE LOS AISLADORES ELASTOMERICOS LRB ...... - 136 - 13.1 Consideraciones para el diseño de los aisladores sísmicos ............................... - 136 - 13.2 Diseño aisladores LRB ..................................................................................... - 137 - 13.2.1 Propiedades mecánicas para el modelamiento bilineal ............................. - 137 - 13.2.2 Dimensiones del aislador ........................................................................... - 142 - 13.2.3 Estabilidad y pandeo .................................................................................. - 143 - 14 MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA AISLADA Y AISLADORES ......... - 146 - 15. PARAMETROS PARA EL ANALISIS DINAMICO CRONOLOGICO NO LINEAL (NLRHA) ................................................................................................................................ - 150 - 15.1 Selección de acelerogramas .............................................................................. - 150 - 15.1.1 Criterios de selección de acelerogramas .................................................... - 150 - 15.1.2 Acelerogramas obtenidos PEER ................................................................ - 152 - 15.2 Escalado de acelerogramas ............................................................................... - 159 - 15.3 Revisión del Escalamiento según la NSR-10 .................................................... - 160 - 16 Analisis comparativo entre la estructura aislada y fija. ............................................ - 165 - 16.1 Modos de vibración........................................................................................... - 166 - 16.2 Aumento del periodo de vibración .................................................................... - 167 - 16.3 Cortante basal.................................................................................................... - 168 - 16.4 Derivas de piso .................................................................................................. - 171 - 16.5 Aceleraciones en el último piso ........................................................................ - 178 - 16.6 Desplazamientos en la base .............................................................................. - 181 - 17. CONCLUSIONES ................................................................................................... - 184 - 18. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... - 187 - 19. ANEXOS .................................................................................................................. - 190 - 19.1 Diseño aislador Lower bound properties diseño final. ..................................... - 190 - 19.1.1 Dimensiones del aislador ........................................................................... - 192 - 19.1.2 Estabilidad y pandeo .................................................................................. - 194 - 19.2 Detalle aisladores .............................................................................................. - 196 -spa
dc.description.versionEj. 1spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.localT 20.19 M174aspa
dc.identifier.urihttps://repositorio.udes.edu.co/handle/001/3812spa
dc.language.isospaspa
dc.publisherBucaramanga : Universidad de Santander, 2019spa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríaspa
dc.publisher.programIngeniería Civilspa
dc.relation.referencesAlcaldia de Bogotá. (4 de OCTUBRE de 2018). INSTITUTO DISTRITAL DE GESTION DE RIESGOS Y CAMBIO CLIMATICO. Obtenido de INSTITUTO DISTRITAL DE GESTION DE RIESGOS Y CAMBIO CLIMATICO: http://www.idiger.gov.co/rsismicospa
dc.relation.referencesASCE-7. (2016). Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures. Reston: American Society of Civil Engineers.spa
dc.relation.referencesBetancour Suarez, N., Galvis Lopez, F., & Rosillo Guerrero , L. (2014). Experiencias Sobre Aislamiento Sismico en Colombia. VI Congreso ACHE (págs. 3-10). Madrid: Asociación Española de Ingenieria Estructural.spa
dc.relation.referencesBuilding Center Of Japan. (1992). Earthquake Resistant Construction Using Base Isolation. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 8.spa
dc.relation.referencesComputers and Structures Inc. CSI. (2016). CSI Analysis Reference Manual for SAP2000,ETABS,SAFE and CSiBridge. Berkeley: Computers and Structures Inc. CSI.spa
dc.relation.referencesConstantinou, M. C. (2011). LRFD-Based Analysis and Design Procedures for Bridges Bearings and Seismic Isolators. Buffalo: Pacific Earthquake Engineering Research Center-California Departmen of Transportation-State University of New York.spa
dc.relation.referencesFEMA-P1052. (2016). NEHRP-2015 Recommended Seismic Provision for New Buildings and Other Structures. Washington D.C.: Building Seismic Safety Council.spa
dc.relation.referencesHolmes Consulting Group Ltd. (2001). Base Isolation of Structures Design Guidelines. Wellington: Holmes Consulting Group Ltd.spa
dc.relation.referencesJara M., J. (1994). Estado Del Arte Sobre Dispositivos Para Reducir Daños Provocados Por Temblores. Revista de Ingeniería Sísmica.spa
dc.relation.referencesK. Chopra, A. (2012). Dinamica de Estructuras. Berkeley: Pearson.spa
dc.relation.referencesKani, N., Takayama, M., & Wada, A. (2006). Performance of Seismically Isolated Buildings in Japan. 8th U.S National Conference on Earthquake Engineering, (págs. 1-10). San Francisco.spa
dc.relation.referencesKorswage Eguren, P. A., Arias Ricse, J. C., & Huaringa Huamani, P. G. (2012). Analisis y Diseño de Estructuras con Aisladores Sismicos del Perú. Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú.spa
dc.relation.referencesMerino, N. M. (2017). Estudio del Comportamiento Estructural al Usar los Diferentes Métodos de Análisis Sismico del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistenten, NSR-10. Medellin: Universidad Eafit.spa
dc.relation.referencesMora, M. A., Villalba , J. D., & Maldonado, E. (2006). Deficiencias, limitaciones, ventajas y desventajas de las metodologías de análisis sísmico no lineal. Revista Ingenierias Universidad de Medellin, 60-61.spa
dc.relation.referencesNaeim, F., & Kelly, J. M. (1999). Design of Seismic Isolated Structures: From Theory to Practice. New York: John Wiley & Sons Inc.spa
dc.relation.referencesNSR-10. (2010). Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10. Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica AIS.-Republica de Colombia.spa
dc.relation.referencesPacific Earthquake Engineering Research Center (PEER). (2019). PEER Ground Motion Database. Obtenido de PEER Ground Motion Database: https://ngawest2.berkeley.edu/spa
dc.relation.referencesPardo , A., & Acevedo, A. B. (2015). Criterios de seleccion de acelerogramas reales para su uso en análisis dinámicos para localidades colombianas. VII Congreso Nacional de Ingenieria Sismica (págs. 154-163). Bogota: Universidad de los Andes-Asociacion Colombiana de Ingenieria Sismic AIS.spa
dc.relation.referencesPinzon Mayorga, N., & Martines Lopez, E. (2014). Estado del Arte y Modelo Didactico-Descriptivo de Amortiguadores y Aisladores Sismicos. Bogota: Tesis de grado para optar por el titulo de Ingeniero Civil, Universidad Católica de Colombia.spa
dc.relation.referencesRamirez, O. M., Constantinou, M. C., Kircher, C. A., Whittaker, A. S., Jhonson, M. W., & Gomez, J. D. (2000). Development and Evaluation of Simplified Procedures for Analysis and Design of Buildings with Passive Energy Dissipation Systems. Multidisciplinary Center For Earthquake Engineering Research.spa
dc.relation.referencesRevista Semana. (11 de 04 de 2017). Revista Semana Sostenible. Obtenido de Revista Semana Sostenible: https://sostenibilidad.semana.com/medio-ambiente/articulo/costo-de-los-desastres-de-origen-natural-en-colombia/37528spa
dc.relation.referencesSuarez Betancour, N., Galvis Lopez, F., & Rosillo Guerrero, L. (2004). Experiencias Sobre Aislamiento Sismico en Colombia. VI Congreso ACHE. Madrid .spa
dc.relation.referencesValerio Z., J. J. (2015). Analisis Comparativo De Un Edificio Fijo En La Base Vs Un Edificio Aislado Utiliando 4 Tipos De Aisladores Sismicos. Barcelona: Escola de Camins UPC Barcelonatech.spa
dc.rightsDerechos Reservados - Universidad de Santander, 2019spa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0)spa
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/spa
dc.subject.proposalRubber bearingsspa
dc.subject.proposalLead plug rubber bearing LRBspa
dc.subject.proposalSeismic isolationspa
dc.subject.proposalResponse spectrum analysisspa
dc.subject.proposalNo linear response history analysis NLRHAspa
dc.subject.proposalAisladores elastómericosspa
dc.subject.proposalAislador elastomérico con núcleo de plomospa
dc.subject.proposalAislamiento sísmicospa
dc.subject.proposalAnálisis dinámico modal espectralspa
dc.subject.proposalAnálisis dinámico cronológico no linealspa
dc.titleAnálisis comparativo de la respuesta dinámica entre una estructura sísmicamente aislada con aisladores LRB (LEAD RUBBER BEARING) Vs una estructura convencionalspa
dc.typeTrabajo de grado - Pregradospa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fspa
dc.type.contentTextspa
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisspa
dc.type.redcolhttps://purl.org/redcol/resource_type/TPspa
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionspa
dspace.entity.typePublication
oaire.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa
oaire.versionhttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaspa
Archivos
Paquete original
Mostrando 1 - 1 de 1
No hay miniatura disponible
Nombre:
Análisis comparativo de la respuesta dinámica entre una estructura sísmicamente aislada con aisladores LRB (LEAD RUBBER BEARING) vs una estructura convencional.pdf
Tamaño:
4.84 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Descargar
Paquete de licencias
Mostrando 1 - 1 de 1
No hay miniatura disponible
Nombre:
license.txt
Tamaño:
59 B
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descripción:
Descargar
Colecciones
ABFA. Trabajos de grado