Evaluación del desempeño de edificaciones regulares aporticadas de concreto reforzado con disipadores por fricción, analizados y diseñados por dos metodologías
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Resumen
Los disipadores por fricción son una alternativa de sistemas de protección sísmica, cuya eficiencia ha sido demostrada en diferentes estudios, ya que no solo logran reducir el riesgo de colapso de las edificaciones, sino que además disminuyen los daños que se presentan en los elementos estructurales ante eventos sísmicos extremos. Todo lo anterior se realiza con el fin de reducir los costos de las reparaciones y, de ser posible, permitir la ocupación inmediata de las edificaciones. Sin embargo, pese a las ventajas que ofrecen este tipo de disipadores su implementación a nivel nacional es escasa y aún no hay una reglamentación para su análisis y diseño estructural. En ese sentido, resulta necesario establecer metodologías de diseño de disipadores por fricción para su uso en edificaciones. Dichos procedimientos deben ser acoplados y adaptados a la normatividad para facilitar el acercamiento de profesionales de ingeniería estructural a la aplicación de estos sistemas de control sísmico.
En esta investigación se plantea la aplicación de dos metodologías de diseño de edificaciones de concreto reforzado tipo pórtico con disipadores de fricción. Así, una de ellas se basa en un análisis simplificado, y la otra, se fundamenta en un análisis no lineal estático de plastificación progresiva. Para evaluar la respuesta de las edificaciones diseñadas con estas metodologías, se diseñan tres edificaciones aporticadas con disipadores por fricción de 4, 8 y 12 niveles, ubicados en la ciudad de Cúcuta, Colombia, todos con una configuración regular en planta y en altura.
Posteriormente, por medio del análisis dinámico cronológico no lineal, se analiza el comportamiento de las edificaciones ante diferentes acelerogramas sintéticos compatibles con la amenaza sísmica del lugar, con lo cual se evalúa el desempeño de las estructuras con disipadores diseñadas por las dos metodologías. Para ello, se realiza una comparación de la respuesta estructural de las edificaciones en términos de desplazamiento de techo, cortante basal, estado de plastificación y desplazamientos máximos por piso. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
Friction dampers constitute an alternative seismic protection system whose effectiveness has been demonstrated in numerous studies. These devices not only reduce collapse but also decrease the damage to structural components during severe seismic events, thereby lowering repair costs and, in some cases, allowing for the immediate occupancy of buildings. However, despite their advantages, nowadays there is no nationwide government regulation about damper design and structural analysis, hence their implementation remains limited. Therefore, it is necessary to establish design methodologies for friction dampers for use in buildings. These procedures should be integrated and adapted to current standards to facilitate structural engineering professionals' application of these seismic control systems.
This study proposes the application of two design methodologies for reinforced concrete moment-resisting frame buildings equipped with friction dampers. One methodology is based on a simplified analysis, while the other relies on a nonlinear static analysis (pushover). To evaluate the structural response of buildings designed using these methodologies, three moment-frame structures of 4, 8, and 12 levels with friction dampers are designed. All buildings are located in the city of Cúcuta, Colombia, and present regular configurations in both plan and height.
Subsequently, the behavior of the buildings is analyzed through nonlinear time-history dynamic analysis using different synthetic accelerograms compatible with the seismic hazard of the site. This allows an assessment of the performance of structures equipped with friction dampers designed using both methodologies. For this purpose, the structural response of the buildings is compared in terms of roof displacement, base shear, degree of plasticity, and maximum floor displacements.
Descripción
ilustraciones a color, diagramas
Términos Normalizados
PREVENCION Y PROTECCION FRENTE A LOS SISMOS; Earthquakes - prevention and protection; DISEÑO SISMO RESISTENTE; Earthquake resistant design; CONSTRUCCIONES DE HORMIGON ARMADO; Reinforced concrete construction; FALLAS ESTRUCTURALES; Structural failures; ESTABILIDAD DE ESTRUCTURAS; Structural stability; INGENIERIA DE ESTRUCTURAS; Structural engineering; 690 - Construcción de edificios