Análisis sísmico estructural comparativo entre edificios empotrados en su base y con aisladores de base tipo elastoméricos y friccionantes, para las microzonas Lacustre y Piedemonte de Bogotá
Comparative structural seismic análisis between fixed base buildings and with isolated at their base elastomeric and friction buildings types for microzones Lacustre and Piedemonte in Bogotá
Citación
Fecha
2022-09-19Autor
Silva Ribón, Hugo Alfredo
Título obtenido
Magíster en Ingeniería Civil
Palabras claves
; terremotos
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Resumen
Este estudio contempló la revisión de la literatura y antecedentes sobre los principios del aislamiento sísmico en la base, para la compresión de los objetivos de este tipo de medida de protección contra los efectos adversos de los terremotos. Se estableció una propuesta de metodología que con miras a definir un procedimiento de diseño por cada tipo de dispositivo según el material y naturaleza del mecanismo de trabajo. Se desarrollaron en total 18 modelos matemáticos, usando cuatro tipos de análisis sísmicos, ELF, RSA, NLSP, THNLA, en las etapas de predimensionamiento, análisis, diseño y verificación de desempeño estructural, se definieron parámetros de comparación o control, para cotejar la eficiencia de los sistemas de aislamiento en 18 modelos matemáticos entre ellos mismos y estructuras empotradas en la base en dos microzonas sísmicas de la ciudad de Bogotá D.C. Los sistemas de aislación reducen efectivamente en comparación a una estructura en base fija, aceleraciones, desplazamientos relativos, cortantes y fuerzas sísmicas por piso y en la base, gracias al aumento del periodo de la edificación y del amortiguamiento, sin embargo, es más efectivo en la microzona Piedemonte C por los efectos locales del tipo de suelo. Luego de la selección del sistema de aislación más conveniente según los resultados y valores de los parámetros de comparación, se realizó el diseño estructural, donde se definieron secciones y refuerzos definitivos de los elementos estructurales y posterior a ello la generación de las propiedades de las rótulas a asignarse para la verificación del desempeño sísmico y comportamiento del diseño estructural, tanto de los modelos con base fija mediante el NLSP, como de los modelos aislados a través de THNLA para ambas microzonas. El desempeño sísmico fue satisfactorio para la microzona Piedemonte C para modelos aislados y con base fija, teniendo presente que el aislado se encuentra en un nivel IO para sismo máximo considerado mientras que el fijo en la base en LS. En la microzona Lacustre 200 el diseño del modelo con base fija no fue satisfactorio para los requisitos de desempeño de la normativa, el modelo en base aislada presenta también un incremento en el desempeño, pero se encontraron alrededor del 0.4% de formación de rótulas en columnas en nivel >CP, lo que indica que hay que ser cuidadosos con las propiedades de los suelos locales, porque los aisladores en suelos blandos tienden a amplificar los efectos de los movimientos del terreno.
This study took a look at the state of the art on the principles of seismic isolation in the base, for the understanding of the principles of this type of protection measure against the adverse effects of earthquakes. A methodology proposal was established that contemplated the design procedure for each type of device according to the material and nature of the work mechanism. A total of 18 mathematical models were developed, using four types of seismic analysis, ELF, RSA, NLSP, THNLA, in predimention’s stage, analysis, design and verification of structural performance, control parameters were defined, to compare the efficiency of the isolation systems in 18 mathematical models between themselves and structures embedded in the base in two seismic microzones of the city of Bogotá D.C. Compared to a fixed base structure, the isolation systems effectively reduce accelerations, relative displacements, shears and seismic forces per floor and at the base, thanks to the increase in the period of the building and the damping, however, it is more effective in the Piedemonte C microzone due to the local effects of soil type. After the selection of the most convenient isolation system according to the results and values of the comparison parameters, the structural design was developed, where definitive sections and reinforcements of the structural elements were defined and after that, the generation of the properties of the hinges. to be assigned for the verification of the seismic performance and behavior of the structural design, both of the fixed base models through the NLSP, and in the isolated models through THNLA for both microzones. The seismic performance was satisfactory for the Piedemonte C microzone for isolated and fixed base models, considering in mind that the isolated model is at an IO level for the maximum considered earthquake while the fixed base is at LS. In the Lacustre 200 microzone, the design of the model with a fixed base was not satisfactory for the performance requirements of the regulations, the model with an isolated base also presented an increase in performance, but around 0.4% formation of hinges in columns was found in level >CP, which indicates that the structural engineer must be proceed carefully with the properties of local soils, because isolators in soft soils tend to amplify the effects of ground movements.
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- Ingeniería Civil [52]