Estudio comparativo para edificación de 5 plantas empleando solución prefabricada y disipadores SLB y solución convencional en zona de sismicidad alta de Perú

Autor: Ramírez Machado, Brain Junior
Přispěvatelé: Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental, Luis Bozzo, Estructuras y Proyectos, Bairán García, Jesús Miguel, Bozzo, Luis
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Popis: Los eventos sísmicos suelen provocar daños a las componentes estructurales y no estructurales de los edificios generando desde pérdidas económicas y funcionales hasta lesiones y muertes. Se puede esperar que, si se aumenta la resistencia o capacidad de los elementos estructurales, los daños producidos podrían minimizarse; a pesar de ello, ocasionalmente no es posible. Por lo cual, se usa procedimientos que puedan modificar la respuesta de la estructura reduciendo la demanda de la misma. Para lograr esto, un método estratégico muy empleado consiste el control pasivo compuesto a disipadores de energía. El Perú está ubicado en una zona de alta sismicidad donde no se controla la autoconstrucción de viviendas de interés social. De manera que, cuenta con numerosas edificaciones precarias realizadas sin ningún criterio técnico. Ante este problema, se requieren sistemas de varios pisos para optimizar servicios y espacios; asimismo, de un sistema estructural que se pueda fabricar masivamente de forma industrial. Esta investigación pretende proyectar, evaluar y optimizar una estructura prefabricada de hormigón armado, de uso residencial, equipada con disipadores sísmicos de energía. Siendo una solución económica y práctica para la protección sísmica de edificios que combina conceptos de prefabricación y un sistema de protección sísmica específico. El proyecto se ha trabajado bajo el asesoramiento del Dr. Luis Bozzo, su plantel de ingenieros estructurales colaboradores y POSTENSA SAC. Este planteamiento busca obtener una estructura segura, económica y funcional cumpliendo los estándares sísmicos normativos vigentes; del mismo modo, promover el uso de materiales prefabricados para la industrialización de la construcción en la región. El objeto de estudio consiste en una estructura flexible de cinco niveles protegida con 80 pequeños dispositivos Shear Link Bozzo. El sistema estructural está conformado por columnas cuadradas, vigas y prelosas prefabricadas postensadas; mientras que el sistema de protección este compuesto por los muros de hormigón desacoplados y los dispositivos SLB. Se consideran diferentes soluciones para optimizar la solución, que consisten en vinculación de las columnas, configuración de muros, dimensiones de sus elementos estructurales y disposición óptima de los disipadores SLB por cada nivel. Se evalúa el desempeño del sistema estructural, realizando análisis dinámico modal espectral y análisis dinámico no lineal en el dominio del tiempo con diez registros sísmicos sintéticos compatibles al espectro de sitio. Se realiza la comparación de la propuesta prefabricada con las bases de sus columnas empotradas y articuladas, en términos de desplazamientos, distorsiones, aceleraciones de diafragma, fuerzas cortantes, entre otros. Se muestra que los parámetros mencionados se reducen sustancialmente con la incorporación de los dispositivos SLB en el edificio. Asimismo, se expone el diseño estructural de los elementos que conforman el proyecto prefabricado y se alcanza la secuencia constructiva con sus respectivas cuantificaciones. Finalmente, se realiza un análisis comparativo técnico económico entre la propuesta prefabricada y un edificio aporticado similar diseñado con crit Seismic events often cause damage to structural and non-structural components of buildings, which may result in economic losses, injuries or deaths. It is expected that, if the strength or capacity of the structural elements is increased, the damages produced could be minimized; however, this is not always possible. Therefore, alternative strategies must be used that can modify the response of the structure, reducing its demand. To achieve this objective, a widely used method consists on using passive control system made up of energy dissipators . Peru is located in a high seismic zone where low-income housing self-construction is not controlled. Thus, it has numerous precarious buildings made without any technical criteria. Given this problem, multi-story systems are required to optimize services and spaces; likewise, of a structural system that can be massively manufactured industrially. This research aims to design, evaluate, and optimize a precast reinforced concrete structure for residential use, equipped with seismic energy dissipators. Being an economical and practical solution for the seismic protection of buildings that combines prefabrication concepts and a specific seismic protection system. The basic proposal of the building has been worked under the advice of the Ph.D. Luis Bozzo together with his staff of collaborating structural engineers and POSTENSA SAC. This approach seeks to obtain a safe, economic, and functional structure complying with the current regulatory seismic standards; likewise, promotes the use of precast materials for the industrialization of construction in the region. The object of this study consists of a structure flexible of five-story protected by 80 small Shear Link Bozzo devices. The structural system is made up of square columns, beams, and post-tensioned precast slabs; while the protection system is made up of decoupled concrete walls and SLB devices. Different solutions are considered to optimize the solution, which consists of alternatives for linking the columns, configuration of walls, dimensions of their structural elements, and optimal arrangement of the SLB dissipators by each level. The structural performance of the system is assessed through spectral modal dynamic analysis and nonlinear time-history analysis with ten synthetic seismic records compatible with the site spectrum. The precast proposal is compared with the bases of its hinged and fixed columns, in terms of displacements, distortions, diaphragm accelerations, shear forces, among others. It is shown that the mentioned parameters are substantially reduced with the incorporation of the SLB devices in the building. Likewise, the structural design of the elements that make up the precast project is exposed and the construction sequence is reached with their respective quantifications. Finally, a technical and economic comparative analysis is carried out between the precast proposal and a similar contributed building designed with conventional criteria, in order to demonstrate the advantages of using the SLB precast building.
Databáze: OpenAIRE
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