Diseño de un edificio aporticado con amortiguadores de fluido-viscoso en disposición diagonal

La presente investigación muestra las características de los sistemas de protección sísmica por amortiguamiento, dando énfasis a los de fluido-viscoso. Luego expone una metodología de diseño para estructuras con sistemas de amortiguamiento enfocada en el desempeño y fundamentada en las disposiciones del ASCE (American Society of Civil Engineers), el FEMA (Federal Emergency Management Agency) y el ACI (American Concrete Institute). Con el propósito de ilustrar la metodología, se seleccionó una estructura aporticada de 7 niveles con 730 m2 de área techada por nivel, cuya deriva (10 ‰) superaba el límite permitido por la norma NTE E-030 (7 ‰). Para cumplir satisfactoriamente con este límite se incluyó un sistema de amortiguamiento de fluido-viscoso. Como objetivo de diseño se fijó la reducción del daño a nivel moderado frente a un sismo raro (500 años de retorno). La estrategia se orienta a mantener la deriva por debajo de 5.8 ‰, valor propuesto por el HAZUS (Methodology for Estimating Potential Losses from Disasters). Con el sistema de amortiguamiento fluido-viscoso se logró incrementar el amortiguamiento al 23% y reducir la deriva a 5.8 ‰. Como parte del trabajo se diseñan las columnas adyacentes a los dispositivos y el brazo metálico. Los resultados de la evaluación económica basada en ratios y precios propuestos por el fabricante indican que el costo del sistema de amortiguamiento de fluido-viscoso en esta estructura y para este nivel de desempeño, está alrededor de los 30 $/m2 y la incidencia en el costo total del proyecto bordea el 7%.Tesi

Desempeño sísmico de un edificio de concreto armado con disipadores de energía viscosos, Trujillo 2019

RESUMEN La presente investigación con el fin de evaluar el desempeño sísmico muestra las características de los sistemas de protección sísmica por amortiguamiento, dando mayor énfasis a los de fluido-viscoso. Luego se expone una metodología de diseño para estructuras con sistemas de amortiguamiento enfocada en el desempeño y fundamentada en las disposiciones del ASCE (American Society of Civil Engineers), el FEMA (Federal Emergency Management Agency), el ATC-40 (Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings) y la NTP (Norma Técnica Peruana). Con el propósito de ilustrar la metodología, se seleccionó un edificio de concreto armado de 9 niveles CON SISTEMA CONVENSIONAL (SIN AMORTIGUADORES) con 375.00 m2 de área techada por nivel, cuya deriva inelástica alcanza un valor de (9.11‰) superando al límite máximo permitido por la norma E-030 (7‰) asociado a un daño severo. Para cumplir satisfactoriamente con este límite se incluyó al sistema disipadores de fluido-viscoso. Como objetivo de diseño se fijó la reducción del daño a ocupación inmediata frente a un sismo severo (475 años de retorno). La estrategia se orienta a mantener la deriva por debajo de 4.30 ‰, valor propuesto por el HAZUS (Methodology for Estimating Potential Losses from Disasters). Con la incorporación de los disipadores fluido-viscoso en arreglo Chevron se logró incrementar el amortiguamiento entre un 30% a 40% y para la configuración elegida se logró reducir la deriva a 4.10 ‰ en dirección al eje X y un 3.80 ‰ en la dirección Y. Los dispositivos lograron disipar hasta un 74.45% de la energía producida por el sismo, lo que resulta muy favorable ya que estos disipadores son capaces de disipar hasta un 80%. Como parte del trabajo se diseñó las vigas y columnas con el propósito de realizar el análisis no lineal estático (PUSHOVER), con ello se determinó el punto de desempeño en el cual el edificio con la incorporación de disipadores alcanza un desempeño de ocupación inmediata ante un sismo máximo con un periodo de retorno de 975 años aproximadamente.ABSTRACT The present investigation in order to evaluate the seismic performance shows the characteristics of the seismic protection systems by damping, giving greater emphasis to those of viscous fluid. Then, a design methodology will be exposed for structures with performance-focused damping systems and based on the provisions of the ASCE (American Society of Civil Engineers), FEMA (Federal Emergency Management Agency), ATC-40 (Evaluation and Seismic Adaptation of Concrete Buildings) and NTP (Peruvian technical standard). In order to illustrate the methodology, a 9-level reinforced concrete building WITH CONVENSIONAL SYSTEM (WITHOUT SHOCK ABSORBERS) with 375.00 m2 of roofed area per level was selected, whose inelastic drift reaches a value of (9.11 ‰) exceeding the maximum allowed limit by the norm E-030 (7 ‰) associated with a severe damage. To successfully meet this limit, system was included, the fluid-viscous heatsinks. As a design objective, damage reduction was fixed immediate occupation in the face of a severe earthquake (475 years of return). The strategy is aimed at keeping the drift below 4.30 ‰, a value proposed by HAZUS (Methodology for Estimating Potential Losses from Disasters). With the incorporation of the fluid-viscous heatsinks in Chevron arrangement, the damping was increased between 30% and 40% and for the chosen configuration the drift was reduced to 4.10 ‰ in the direction of the X axis and 3.80 ‰ in the Y direction. As part of the work, the beams and columns were designed with the purpose of performing the static nonlinear analysis (PUSHOVER), thereby determining the performance point at which the building with the incorporation of heatsinks achieves an immediate occupation performance in the face of a maximum earthquake with a return period of approximately 975 years

Propuesta de diseño de un centro de interpretación de residuos como aporte a la cultura del reciclaje en Cajamarca, 2018

RESUMEN El presente proyecto de tesis tuvo como propósito determinar las actividades con aporte a la cultura de reciclaje en la ciudad de Cajamarca. En donde propone implementar un Centro de Interpretación de Residuos que utilice las características de lineamientos de diseño espacial de acuerdo a las actividades educativas, culturales y de reciclaje. La necesidad de la propuesta de un Centro de Interpretación de Residuos surge a raíz de la carencia de una cultura de reciclaje sólida y el incremento de la contaminación por residuos sólidos en la ciudad de Cajamarca, así como también la falta de un centro de educación en el manejo de residuos sólidos, esta infraestructura es ideal para conseguir la implementación y desarrollo de una cultura de reciclaje, que traerá consigo la preservación del medio ambiente, en un ambiente adecuado para cada actividad. El Centro de Interpretación de Residuos estará compuesto por criterios de diseño espacial que son los Espacios educativos, Espacios culturales y Espacios de talleres los cuales a su vez tienen cualidades espaciales y tipos de escalas, estas características tienen concordancia con las Actividades en base al aporte a la Cultura de reciclaje, como son actividad educativa, actividad cultural y actividad práctica. A la vez se analizaron tres casos arquitectónicos de Centros de Interpretación de Residuos, como muestra de buenas prácticas, de los cuales se logró recopilar información teórica importante en cuanto a las actividades que se desglosan de la Cultura de reciclaje, las cuales determinan parámetros arquitectónicos en cuanto a los tipos de escala que intervienen en la constitución de espacios educativos, culturales y de talleres en un Centro de Interpretación de Residuos para la ciudad de Cajamarca, con la finalidad de lograr un centro funcional para la mencionada actividad y que armonice con el contexto del distrito de Jesús. El análisis de estos tres casos permitió validar cuales son los criterios de diseño espacial para el diseño de un Centro de Interpretación de Residuos como aporte a la Cultura de reciclaje para la ciudad de Cajamarca. PALABRAS CLAVE: criterios de diseño espacial, cultura de reciclaje, espacios, actividad

Comportamiento sísmico de puentes atirantados y disipación de la energía adicional: un estado del conocimiento

Esta monografía presenta los últimos avances y novedades en materia de comportamiento sísmico de puentes de tirantes de gran luz.Postprint (published version

Proyecto de reforzamiento estructural del edificio multifamiliar Los Rosales de 10 niveles con disipadores de fluido viscoso

El proyecto, comprende el estudio de reforzamiento estructural de un edificio existente de 10 niveles con disipadores de Fluido Viscoso incorporado en ambas direcciones, El sistema estructural predominante de la edificación en la dirección “X” y “Y” es Muros Estructurales, las placas toman los mayores esfuerzos de la edificación, La cimentación está dado por una platea con una profundidad de desplante de 3.00m un peralte de 0.60m. para controlar el asentamiento. La edificación sin disipadores no cumple la deriva permisible, teniendo un desplazamiento de (0.010 - 0.013) y de acuerdo a la norma peruana sismorresistente NTE E.030, el máximo es de 0.007. Se estudia la configuración de arreglos de disipador: en diagonal. Asimismo, Se implementó en el modelo virtual disipadores de energía viscosos para lograr un mejor desempeño de la estructura mediante los registros tiempo Historia del REDACIS (Red Nacional de Acelerográfos del CISMID). Para poder modelar los disipadores, se realizó un análisis no lineal tiempo historia (FNA), se examinan las respuestas de la estructura empleando disipadores no lineales con exponente α = 0.5, establecido en la Normativa ASCE 7-10 En base a conceptos de energía se presentan las expresiones para calcular el amortiguamiento efectivo necesario de una edificación. Los resultados obtenidos, en el modelo virtual indican que con el empleo de estos dispositivos se puede lograr reducir los desplazamientos en los centros de masa, las derivas de entrepiso, las fuerzas axiales, cortantes y momentos flectores en los elementos estructurales en cada uno de los niveles. En el modelo virtual cumple con los límites de distorsiones de entrepiso de acuerdo a nuestra normativa. Se obtuvieron reducciones promedio en la dirección “X” de 36.43% para los desplazamientos espectrales máximos y de 31% para las fuerzas espectrales en la base de la estructura. Se optó por disipadores Taylor Devices, el total de 3 por cada dirección XX-YY, siendo un total de disipadores de 6 por nivel, ubicados en las esquinas de la estructura, donde presentan mayores aceleraciones.The project comprises the study of structural reinforcement of an existing 10-level building with viscous fluid dissipators incorporated in both directions. The predominant structural system of the building in the ""X"" and ""Y"" direction is Structural Walls, the plates take The major efforts of the building, The foundation is given by a platea with a depth of shame of 3.00m a cant of 0.60m. To control the settlement. The building without sinks does not comply with the allowable drift, having a displacement of (0.010 - 0.013) and according to the Peruvian norm NTS E.030 earthquake resistant, the maximum is 0.007. The configuration of heatsink arrangements is studied diagonally. Also, viscous energy dissipators were implemented in the virtual model to achieve a better performance of the structure through the time history records of the REDACIS (National Accelerator Network of CISMID). In order to be able to model the dissipators, we performed a nonlinear time history analysis (FNA),we examine the structure responses using nonlinear dissipators with exponent α = 0.5, established in the ASCE 7-10 Based on energy concepts, expressions are used to calculate the necessary effective damping of a building. The results obtained in the virtual model indicate that with the use of these devices it is possible to reduce the displacements in the centers of mass, the drifts of mezzanine, the axial forces, cutting and bending moments in the structural elements in each one of the Levels. In the virtual model meets the limits of distortions of mezzanine according to our regulations. Average reductions in the ""X"" direction of 36.43% were obtained for the maximum spectral displacements and 31% for the spectral forces at the base of the structure. Taylor Devices dissipators were chosen, the total of 3 for each XX-YY direction, being a total of 6 heaters per level, located in the corners of the structure, where they present greater accelerations.Tesi

Análisis del Reforzamiento de Edificaciones de Concreto Armado con Disipadores de Fluido Viscoelásticos en la Ciudad de Huancayo

La presente investigación tuvo como problema general: ¿Cuáles son los resultados del análisis del reforzamiento de edificaciones de concreto armado con disipadores de fluido viscoelásticos en la ciudad de Huancayo?, el objetivo general fue: “Determinar los resultados del análisis del reforzamiento de edificaciones de concreto armado con disipadores de fluido viscoelásticos en la ciudad de Huancayo” y la hipótesis general fue: “Los resultados del análisis del reforzamiento de las edificaciones de concreto armado, con disipadores de fluido viscoelásticos en la ciudad de Huancayo, disminuyen las derivas máximas.”. El método general de investigación es el Científico, como métodos específicos es analítico - sintético, inductivo – deductivo y con un enfoque cuantitativo. El tipo de investigación es Aplicada, de nivel Descriptivo – Explicativo y de diseño No Experimental. La población está conformada por las edificaciones de concreto armado mayores a 8 pisos construidos en ciudad de Huancayo. El tipo de muestreo es el no aleatorio o dirigido, se eligió dos edificaciones de concreto armado: Edificación 1 de 10 pisos ubicada en la Cooperativa el Centenario, y la edificación 2 de 10 pisos ubicada en la intersección de la Av. Centenario y el Pasaje San Antonio en el distrito de Huancayo. La conclusión principal fue: Los resultados del análisis del reforzamiento de las edificaciones de concreto con disipadores de fluido viscoelásticos disminuyen las derivas máximas donde se obtuvo en la EDIFICACIÓN 1 un 35.59% (0.0085 a 0.0055) en la dirección X y un 34.77% (0.0097 a 0.0063) en la dirección Y, en la EDIFICACIÓN 2 un 27.41% (0.0084 a 0.0061) en la dirección X y un 69.25% (0.0136 a 0.0042) en la dirección Y.Tesi

Evaluación del desempeño sísmico en el rango inelástico de una estructura esencial de concreto armado con disipadores de fluido viscoso

El uso de dispositivos disipadores de energía ha ido aumentando en los últimos años pues no solo contribuyen a lograr los principales objetivos de la ingeniería sismorresistente, tales como la reducción de los daños materiales y pérdidas humanas, sino también evitar la interrupción de los servicios e incrementar las posibilidades de reparación futura de la estructura. Es por ello que la presente investigación pretende aportar al conocimiento sobre el comportamiento sísmico de estructuras de concreto armado con dispositivos de protección sísmica mediante el estudio del comportamiento inelástico de una estructura con disipadores de fluido viscoso. Para ello, se realiza la evaluación del comportamiento no lineal de un hospital de concreto armado ubicado en Moquegua, al cual se le instalan disipadores de fluido viscoso a fin de reducir las derivas de entrepiso y mejorar el nivel de desempeño frente a solicitaciones sísmicas severas. En ese sentido, se realiza el modelo matemático del hospital, previamente diseñado, en el software SAP2000 e introducen las propiedades inelásticas de elementos como rótulas plásticas y disipadores, utilizando los diagramas momento-curvatura para cada sección. Además, se evalúa la calificación del nivel de desempeño logrado con los disipadores en comparación a la configuración original. Al respecto, los resultados de la evaluación señalan que los amortiguadores disipan un 75% de la energía de entrada en la dirección X y un 67% para la dirección Y. En cuanto a las derivas, los amortiguadores logran reducirlas en un 74% en la dirección X y un 75% para la dirección Y, alcanzando una deriva máxima de 3.36 ‰ en el entrepiso 1 para la dirección Y. En ese sentido, se demuestra la eficacia de los dispositivos disipadores de energía en la reducción de daños frente a solicitaciones sísmicas y la importancia de la noción del desempeño inelástico de la estructura y la ductilidad en el análisis no lineal de las estructuras

Evaluación del desempeño estructural del mega laboratorio clínico universitario de salud humana y propuesta de mejora con sistemas de protección sísmica de disipadores de energía sísmica

El estudio se ha desarrollado considerando la información del “Proyecto de Creación del Servicio de Mega Laboratorio Clínico Universitario de Salud Humana en Altura para la formación profesional e investigación en la Universidad Nacional del Altiplano-Puno”; para tal efecto se tuvo como objetivo general evaluar el desempeño estructural del Mega laboratorio clínico universitario de salud humana de la UNAP con una propuesta de sistemas de protección sísmica con DFV. En cuanto a la metodología de la investigación el estudio es de enfoque cuantitativo con diseño descriptivo transversal; el objeto de estudio fue la estructura de los sectores A, B, C, D, E y E-F del Mega laboratorio clínico universitario de salud humana; los materiales en evaluación fueron: concreto, acero, Disipador Fluido Viscoso (DFV) y se usó los programas Software: SeismoSignal v.4.3.0, SeismoMatch v.1.3.0 y Programa ETABS 2016 v.16.2.0. Se realizó la evaluación de derivas, desplazamientos, amortiguamiento efectivo y aceleraciones comparando el modelo estructural sin y con DFV. El estudio inició con un análisis ADME, establecido en el RNE, luego el análisis ADLTH con lo cual se planteó y se propuso los objetivos de desempeño para posteriormente realizar el análisis ADNLTH FNA con DFV. Se tiene como resultados: en los sectores A, B, C, D, E y E-F aplicando DFV se redujo la deriva máxima de piso en un 37.19%, 45.41%, 34.21%, 41.55%, 51.37% y 37.13% respectivamente; siguiendo la metodología del Comité VISION 2000 –SEAOC y utilizando los dispositivos DFV se obtuvo la deriva máxima es de 4.62‰ y 4.60‰ en el sector C y D en el eje “X” y “Y” respetivamente; bajo todas las solicitaciones tiempo historia. Como conclusión, se presenta la propuesta de mejora con sistemas DFV no lineal (α=0.5) para los todos los sectores, se empleó 88 DFV con un coeficiente de amortiguamiento: C=80 al 280 Ton-s/m y con capacidad de fuerza axial de: 50 a 150 ton.Tesi

Análisis comparativo del comportamiento sísmico y del presupuesto entre el diseño tradicional y el diseño con la implementación de disipadores de energía de fluido viscoso del Edificio “Residencial Santa Rosa”

El presente trabajo de investigación tuvo como principal objetivo, evaluar comparativamente el comportamiento sísmico y el presupuesto del edificio “Residencial Santa Rosa”, tomando en cuenta el diseño tradicional (modelo 1) y el diseño con la implementación de disipadores de fluido viscoso (modelo 2). A partir de los planos de arquitectura y las especificaciones técnicas brindadas del proyecto se procedió a modelar la estructuración del edificio. Luego de generar el denominado modelo 1 – diseño tradicional, someterlo a un análisis estático y un análisis dinámico modal espectral, y cumpliendo con los valores permisibles de la Norma E.030 (mínima cortante basal y derivas máximas permisibles), se realizó el denominado modelo 2 - diseño con la implementación de disipadores de fluido viscoso, donde se generó un análisis dinámico modal espectral con un espectro de pseudo-aceleraciones usando un factor de reducción R=1, de esta forma se introdujo a la edificación dentro del comportamiento del rango No Lineal (con respecto a materiales). Para el análisis dinámico tiempo - historia la Norma E.030 recomienda el uso de mínimo 3 registros sísmicos representativos, información que se corrigió y escaló al espectro de pseudo-aceleraciones R=1, posteriormente comparando los resultados se eligió el sismo de diseño (Ica 2007-caso 1) verificando las derivas que presentaron mayor porcentaje de similitud con los valores de derivas obtenidas el análisis modal espectral. Se detectó que los valores de derivas de entrepiso hallados en la dirección de análisis X están por encima del valor máximo permisible (0.007), por este motivo se realizó el diseño respectivo de los dispositivos de disipación de energía. Considerando como referencia la Norma ASCE 7-16 capítulo18, los documentos del Comité VISION 2000 y las investigaciones del FEMA-HAZUS se procedió a diseñar y hallar los parámetros de los dispositivos de fluido viscoso para la dirección de análisis X, considerando un valor de deriva objetivo de 0.0042. Posteriormente se pudo cumplir con las exigencias, reduciendo las derivas hasta un 50%, se redujo un 53% los desplazamientos laterales y se logró absorber un 82% de la cortante basal. Optimizando la respuesta sísmica de la edificación. Logrando un amortiguamiento total del 40%. La implementación de estos dispositivos incrementó el presupuesto total de la edificación en un 7.49%, ascendiendo el valor total de la edificación a S/. 3, 050,278.80.The main objective of this research work was to comparatively evaluate the seismic behavior and the budget of the “Residencial Santa Rosa” building, considering the traditional design (model 1) and the design with the implementation of viscous fluid dissipators (model 2). Based on the architectural plans and the technical specifications provided for the project, the structure of the building was modeled. After generating the so-called model 1 - traditional design, submitting it to a static analysis and a dynamic modal spectral analysis, and complying with the permissible values of Standard E.030 (minimum basal shear and maximum permissible drifts), the so-called model was carried out. 2 - design with the implementation of viscous fluid dissipators, where a spectral modal dynamic analysis was generated with a spectrum of pseudo-accelerations using a reduction factor R = 1, in this way it was introduced to the building within the behavior of the range No Linear (with respect to materials). For the dynamic time-history analysis, Standard E.030 recommends the use of at least 3 representative seismic records, information that was corrected and scaled to the spectrum of pseudo-accelerations R = 1, after comparing the results, the design earthquake was chosen (Ica 2007-case 1) verifying the drifts that presented the highest percentage of similarity with the drift values obtained from the spectral modal analysis. It was detected that the mezzanine drift values found in the X analysis direction are above the maximum permissible value (0.007), for this reason the respective design of the energy dissipation devices was carried out. Considering ASCE 7-16 chapter 18, the VISION 2000 Committee documents and the FEMA-HAZUS investigations as a reference, we proceeded to design and find the parameters of viscous fluid devices for the X analysis direction, considering a drift value target of 0.0042. Subsequently, the requirements could be met, reducing drifts by up to 50%, lateral displacements were reduced by 53% and 82% of the basal shear was absorbed. Optimizing the seismic response of the building. Achieving a total damping of 40%. The implementation of these devices increased the total building budget by 7.49%, raising the total value of the building to S /. 3, 050,278.80.Tesi

Estudio numérico de vibraciones provocadas por el tráfico ferroviario en túneles en el dominio del tiempo: análisis geotécnico, validación experimental y propuesta de soluciones

[Resumen] Esta tesis doctoral desarrolla un modelo numérico tridimensional y bidimensional para el estudio de vibraciones provocadas por el paso ferroviario en túneles con sistemas de vía en placa mediante modelos de elementos finitos formulados en el dominio del tiempo, donde se propone una metodología simplificada tanto para modelos 3D como 2D. Se ha realizado un análisis teórico donde se estudian los principales aspectos geotécnicos que son importantes a la hora de modelizar numéricamente problemas de vibraciones ferroviarias en túneles, tales como: el modelo constitutivo de comportamiento del suelo, el módulo de elasticidad del suelo, el amortiguamiento del terreno, la influencia de la posición del nivel freático y la influencia del coeficiente de empuje al reposo. El modelo desarrollado ha sido validado experimentalmente mediante un vasto número de medidas reales tanto en el interior del túnel como en las edificaciones afectadas, que muestra una aceptable precisión cuando se introduce la carga real que transmite cada rueda, pero mostrando diferencias considerables cuando sólo es aplicada la carga cuasiestática. Para finalizar y con el modelo numérico validado experimentalmente se han estudiado diferentes medidas encaminadas a la reducción de vibraciones, aplicadas tanto en el terreno como en la propia vía, analizando su aplicación e idoneidad.[Resumo] Nesta tese desenvólvese un modelo numérico tridimensional e bidimensional para o estudo das vibracións causadas polo paso ferroviario en túneles con sistemas de vía en placa empregando modelos de elementos finitos formulados no dominio do tempo, onde se propón unha metodoloxía simplificada tanto para modelos 3D como 2D. Realizouse unha análise teórica onde se estudaron os principais aspectos xeotécnicos que son importantes cando son modelados numericamente problemas de vibracións ferroviarias en túneles, como: modelo constitutivo do comportamento do solo, módulo de elasticidade do solo, amortecemento do solo, influencia da posición da capa freática e influencia do coeficiente de presión do solo en repouso. O modelo desenvolvido validouse de xeito experimental por un gran número de medicións reais, tanto no interior do túnel como en edificacions afectadas, mostrando unha precisión aceptable cando se introduce a carga real transmitida por cada roda, pero que mostra diferenzas significativas cando só é aplicada a carga quasi-estática. Por último, e co modelo validado experimentalmente estudiaronse distintas medidas para reducir as vibracións, aplicadas tanto no solo como na propia vía, analizando a súa aplicación e adecuación.[Abstract] In this doctoral thesis a three-dimensional and two-dimensional numerical model for induced vibrations from railway tunnels is developed for slab track systems using finite element models formulated in the time domain, which is proposed as one simplified methodology 3D and 2D models. A theoretical analysis have been performed, where the most important geotechnical aspects have been studied when numerical models are used to study railway vibration problems in tunnels, such as soil constitutive model, elastic modulus of soil, soil damping, influence of water table and influence of the coefficient of earth pressure at rest. The developed model has been validated experimentally for a several number of real measurements both inside the tunnel and in the buildings affected, showing an acceptable accuracy when the real wheel load transmitted is applied, but showing significant differences when only quasi-static load is considerated. Finally and with the model experimentally validated, different measures for reducing vibration have been studied, applied both in the ground and in the railway track, analyzing their application and suitability