Evaluación del proyecto estructural y optimización del diseño con disipadores de energía viscosos Taylor para una edificación esencial de 6 pisos

Abstract

En el presente trabajo de investigación se desarrolló la evaluación y optimización del diseño estructural de una edificación esencial de 6 pisos ubicada en la ciudad de Chiclayo. El edificio en estudio demostró presentar irregularidad torsional en el eje Y-Y y superar el valor máximo fijado por la norma peruana de diseño sismo resistente para el control de derivas (7 ‰). Se procedió a optimizar el diseño, reestructurando (para corregir la torsión) e implementando disipadores de energía viscosos para lograr un mejor desempeño en la estructura. Con la reestructuración se logró corregir la irregularidad torsional; en el diseño resultante se obtuvo una deriva máxima de 3.56‰ y 7.33 ‰ en el eje XX y YY respectivamente. Para el diseño de los disipadores de energía se analizó la estructura nuevamente, esta vez siguiendo las recomendaciones de ASCE 7-10, empleando un análisis tiempo historia y seleccionando el sismo de Moquegua 2001 como sismo de diseño; bajo estas nuevas condiciones el edificio sin disipadores presento una deriva máxima de 9.71 ‰ en el eje Y-Y y de 3.37 ‰ en el eje X-X. Se decidió implementar disipadores de energía viscosos solo en el eje Y-Y, por ser el más flexible y por presentar una deriva máxima superior a la permitida. Se calculó el amortiguamiento viscoso que el edifico requería para llegar a una deriva objetivo de 7‰, obteniéndose que solo se necesitaba de un amortiguamiento adicional de 10.37%, sin embargo debido a las recomendaciones del fabricante los disipadores se diseñaron con un amortiguamiento viscoso objetivo de 20%. Se planteó un arreglo doble diagonal con 3 pares de disipadores de energía por piso, ubicados en los 5 primeros niveles del edificio, se analizó el comportamiento histérico de cada uno de los dispositivos, donde se pudo observar que 3 de ellos no aportaban significativamente en el incremento del amortiguamiento y en la reducción de derivas, por lo que se optimizo el diseño empleando solo una diagonal en lugar de dos en los pórticos donde se mostraba este comportamiento. Las derivas que se obtuvieron en el eje YY luego de implementar los disipadores de energía fueron menores de 7.00‰ llegándose a un valor máximo de 5.94 ‰ . Las fuerzas máximas desarrolladas en los disipadores fueron del orden de entre 46 a 72tn; los resultados obtenidos indican que con el empleo de estos dispositivos se logró reducir los desplazamientos en los centros de masa, las derivas de entrepiso, las fuerzas axiales, cortantes y momentos flectores en los elementos estructurales así como las velocidades y aceleraciones en cada uno de los niveles.