Influencia de la interacción dinámica suelo-estructura en pórticos de concreto con disipadores viscosos incorporados
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Date
2021
Authors
Director
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Publisher
Pontificia Universidad Javeriana Cali
Abstract
Las edificaciones indispensables, como lo son los hospitales, centros de comunicación, autopistas, puentes, entre otras, juegan un papel importante en la sociedad. Estas edificaciones son vitales, especialmente después de un desastre natural. Ellas deben permanecer en funcionamiento después de un evento significativo para proveer servicios esenciales a la comunidad. En Colombia, una significativa parte de la población se encuentra en zona de amenaza sísmica media y alta, por lo que los sismos son los eventos a los que se debe tener la mayor preparación. Por lo anterior, durante la etapa de diseño estructural y rehabilitación, la implementación de sistemas de control resulta atractiva para disipar la respuesta dinámica proveniente de sismos. Bajo eventos sísmicos, la respuesta de la estructura puede verse alterada por la interacción entre la estructura y el suelo subyacente. En este trabajo de grado, se evaluó la influencia en la respuesta dinámica a través de simulación numérica al incluir los efectos de la interacción suelo estructura en pórticos resistentes a momento de concreto reforzado con incorporación de sistemas de disipación de energía del tipo de fluido viscoso. Para este análisis, se seleccionaron siete registros sísmicos, considerando su contenido frecuencial y su distancia a la sismofuente. Estos registros se emparejaron los espectros objetivo correspondientes de las normativas considerándolo en una zona de amenaza sísmica alta. De manera similar, el perfil de suelo usado para el análisis se correlaciona con la misma zona de amenaza sísmica. Las estructuras analizadas corresponden a edificaciones indispensables, es decir, de importancia alta, modeladas como pórticos resistentes a momento de concreto reforzado en dos dimensiones. El análisis se desarrolló para cuatro pórticos con configuraciones de luces y cantidad de pisos diferentes a los cuales se les incorporan los disipadores de fluido viscoso. Dos casos son estudiados: considerando y no considerando los efectos de la interacción suelo-estructura (ISE). Los resultados de esta investigación mostraron un incremento apreciable en la respuesta dinámica en términos de desplazamiento, deriva de entrepisos, cortante en la base, cuando se consideró la interacción suelo estructura (ISE).
Description
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Essential facilities, such as hospitals, communication systems, highways, bridges, among others, play a significant role in a community. These facilities are vital, especially after the occurrence of a natural hazard. They must remain functional after a significant event to provide essential services to the community. In Colombia, a significant part of the population live in a medium or high seismic hazard zone. Therefore, earthquakes are the events for which the greatest preparation must be made. The implementation of control systems during the structural design and rehabilitation stages enables an attractive manner for this type of structure to dissipate the dynamic response under major disturbance events. Under seismic events, the structure's response can be altered by the interaction between the structure and the soil underneath. In this thesis, the influence on the dynamic response is evaluated through numerical simulation by including the effects of soil-structure interaction in a reinforced concrete moment resistant frame with viscous fluid-type energy dissipation systems. For this analysis, seven ground motion records were selected for the analysis, considering their frequency content and source. These records are matched to the corresponding building codes design response spectrums considering areas prone to high seismicity. Similarly, the soil profiles used for the analysis correlates with the same seismic hazard zone. The analyzed structures correspond to essential facilities of high importance modeled as a two-dimensional reinforced concrete moment resistant frame. The analysis is performed on four different frame buildings with different number of bays and stories implementing viscous dampers. Two cases are studied: implementing and neglecting the effects of the soil-structure interaction (SSI). The results for the case-study show a significant increase in the dynamic response in terms of displacement, inter-story drift, and base shear when considering SSI.
Keywords
Sistemas de disipación de energía, Análisis no lineal