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”

Abstract

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.