Villalobos-Soto, Christian

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    Influencia del comportamiento inelástico de pórticos especiales de hormigón armado en la respuesta sísmica de componentes no estructurales
    (2016) Villalobos-Soto, Christian; Suárez, Luis E.; College of Engineering; Martínez-Cruzado, José A.; López-Rodríguez, Ricardo R.; Department of Civil Engineering; Huérfano, Víctor
    Se ha demostrado que considerar la respuesta sísmica de los componentes no estructurales de un edificio es de vital importancia, ya que en muchas ocasiones edificios bien diseñados sobreviven el sismo pero su funcionamiento se ve impedido por la falla de estos componentes. También en instalaciones especiales como hospitales y plantas nucleares, estos constituyen un gran porcentaje del costo total de la edificación, la cual es de gran importancia que continúe en funcionamiento luego de una catástrofe. Es por esto que el enfoque principal de esta investigación fue contribuir al mejor entendimiento de la demanda debido a sismos fuertes en elementos no estructurales. En especial se consideró la aceleración absoluta producida en equipos sensitivos a la aceleración, como por ejemplo equipos en cuartos de máquinas. La forma cómo se calcula la respuesta sísmica de equipos y componentes no estructurales varía, dependiendo si estos sistemas pueden considerarse como rígidos o flexibles. Para llevar a cabo este estudio, se modelaron cinco edificios como pórticos en dos dimensiones y se analizaron y diseñaron con el programa SAP2000, los cuales varían en sus dimensiones, tanto de altura como en los tamaños de sus tramos. A cada uno de los edificios se le realizó un análisis de historial en el tiempo (“time history analysis”) tanto lineal como no lineal, con el objetivo de poder observar el efecto que tiene el considerar la no linealidad de un edificio cuando se generan los espectros de piso. También se quiso ver cómo es la distribución de las aceleraciones absolutas por pisos. En este proyecto no se sometieron las estructuras a diferentes terremotos sino que se generó un terremoto artificial compatible con el espectro de diseño del código IBC-09 de la ciudad donde se localiza la estructura. Se supuso que la estructura está localizada en San Juan, Puerto Rico. El método utilizado para generar el terremoto artificial se basa en la Transformada Wavelet Continua que ha sido implementado en un código de Matlab llamado ArtifQuakeLetII. Para el análisis no lineal con el programa SAP2000, a cada pórtico se le instalaron resortes dentro del largo plástico del elemento estructural (vigas y columnas) a los cuales se le asignaron las propiedades no lineales de cada grado de libertad. En este caso se le asignaron a los resortes las propiedades de momento-rotación del elemento estructural generados con el código de Matlab llamado CUMBIA (Montejo y Kowalsky, 2007). También se utilizaron los parámetros del Análisis Histerético de Pivote para considerar el efecto que tiene una carga cíclica en la disipación de energía de la sección. Al realizar este estudio se comprobó que la distribución de las aceleraciones absolutas máximas de piso varía para cada edificio, ya que los cinco edificios mostraron comportamientos distintos. Por otro lado, los resultados demostraron que no es posible encontrar un patrón entre las respuestas lineales y no lineales con sólo variar el amortiguamiento. Por ende, estimar las aceleraciones absolutas de piso no lineales aproximándolas con un análisis lineal dado un valor de amortiguamiento no es viable. Se encontró que las recomendaciones del ASCE 7-05 para el cómputo de las aceleraciones absolutas máximas sobreestiman de gran manera sus valores. Relacionado a los espectros de piso, se encontró que los picos se generan en los periodos naturales de los modos principales de la estructura. Este comportamiento se observó para el caso lineal y el no lineal. También el comportamiento de estos picos es distinto para cada uno de los pisos de un edificio, ya que depende de los modos del edificio y, por ende, de la magnitud de la aceleración absoluta máxima en ese piso a causa del sismo. Por último, las funciones de transferencia obtenidas mediante un análisis no lineal muestran que los modos superiores influyen más en la respuesta de aceleraciones del edificio, comparado con el caso lineal.