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Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://hdl.handle.net/10872/21770

Título : Utilización de disipadores de energía en edificaciones de baja altura
Autor : Tovar Natera, Carolina del Valle
Palabras clave : FAUASCENSO
FAU
disipadores de energía metálicos
estructuras con amortiguadores
ingeniería sismorresistente
control estructural
ensayos pseudo-estáticos
Fecha de publicación : 14-Jul-2022
Resumen : Resumen. Uno de los principales retos de la Ingeniería Estructural y Sismorresistente ha sido el desarrollar nuevos conceptos y tecnología con el fin de minimizar el daño que producen los terremotos en las estructuras. Por ello, han sido desarrollados en décadas recientes diversos dispositivos para la protección estructural, uno de ellos corresponde a los disipadores de energía, cuyo objetivo es enfocar la disipación de energía durante un terremoto en un sistema especialmente diseñado para ello y así reducir el daño en la estructura. En Venezuela aún no se ha generalizado el uso de disipadores de energía en edificios, quizás debido a que los estudios analíticos y experimentales son sumamente escasos en el país, sumado a los altos costos que implican la adquisición, colocación y mantenimiento de estos dispositivos. El primer objetivo de esta investigación es realizar un estudio analítico para evaluar el efecto de la posición, número y distribución de amortiguadores en la respuesta sísmica y propiedades dinámicas de edificios de baja altura. Para ello se investigan dos tipos de sistemas estructurales sometidos a una familia de sismos, considerando amortiguamiento no-clásico para su análisis, en los que se adoptaron diversas distribuciones para los amortiguadores. Los resultados se presentan en términos de la respuesta máxima obtenida con relación al periodo de vibración de la estructura, el sistema resistente y la colocación de los amortiguadores. De este estudio se concluye que la posición, número y distribución de los amortiguadores tiene gran influencia en la respuesta estructural, pero este efecto es sensible al valor del período fundamental y al tipo de sistema estructural del edificio. Para las estructuras aporticadas de período largo conviene distribuir el amortiguamiento uniformemente en todos los entrepisos, mientras que para las estructuras de muros se obtiene mayor beneficio si el amortiguamiento se concentra en el primer entrepiso. La excitación sísmica tiene una marcada influencia en la respuesta de las estructuras con amortiguadores. Cómo segundo objetivo, se investiga el error que se comete en el cálculo de la respuesta de estructuras con amortiguadores. Con este propósito se comparan dos métodos de análisis, el primero, el método simplificado, es utilizado por defecto en la mayoría de los programas comerciales de análisis estructural. El segundo método, el de integración directa, supone la obtención de una respuesta más exacta para este tipo de estructuras ya que se consideran todas las particularidades que se derivan de su análisis. Se contrastan las respuestas obtenidas por ambos métodos y se estudian los factores que pueden magnificar o reducir el error. En este caso se concluye que cuanto más uniforme sea la distribución del amortiguamiento en el sistema, mayor validez adquiere el método simplificado como método práctico de cálculo para estructuras con amortiguadores ya que el error cometido es pequeño. Finalmente, se concluye esta investigación con el diseño, construcción y evaluación de un disipador de energía metálico para edificaciones de baja altura. En general, el dispositivo cumple con los siguientes requisitos: disipación de energía para un rango de pequeños desplazamientos de entrepiso, fuerza desarrollada y controlada en un rango apropiado, proceso de disipación estable y predecible, factibilidad constructiva y dimensiones manejables, fácil desmontaje y reemplazo una vez dañado. Se proponen dos modelos para la predicción del comportamiento del disipador, un modelo analítico, basado en conceptos de resistencia de materiales, y un modelo numérico, realizado con un programa de elementos finitos. Este último permite estimar el patrón de esfuerzos en cada parte del dispositivo, para así predecir puntos y zonas de falla. Se realiza la evaluación experimental del prototipo, para caracterizar su proceso de disipación de energía, a través de un ensayo pseudo-estático que permite obtener las propiedades mecánicas y el comportamiento histerético del disipador. Luego, se analiza numéricamente el desempeño del disipador dentro de una estructura, que corresponde al modelo de una edificación escolar existente. De esta última etapa se concluye que el modelo numérico del disipador de energía contribuyó a predecir las zonas de daño del dispositivo, mostrando congruencia con el diseño conceptual del mismo. La evaluación experimental del dispositivo mostró un comportamiento histerético estable. El endurecimiento del acero tiene un efecto muy marcado en el comportamiento del dispositivo. El daño observado en el disipador luego de los ensayos realizados fue tal como se había previsto en el diseño conceptual. Se propone un procedimiento de diseño para la inclusión del dispositivo en una estructura, que al ser aplicado en un edificio conduce a reducciones importantes en la respuesta del sistema.
Descripción : Trabajo de Ascenso a la Categoría de Asociado. Trabajo que se presenta para optar al grado de Doctor en Ingeniería Estructural
URI : http://hdl.handle.net/10872/21770
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