Evaluación comparativa de la respuesta sísmica del pabellón de ingeniería de la UAC, sin y con aisladores de base y amortiguadores de fluido viscoso sometidos a vibraciones aleatorias

Abstract

El sismo es un fenómeno natural que produce gran destrucción en cualquier zona, los desastres son dependientes de su intensidad y magnitud; mitigar este efecto en cualquier estructura es campo de acción de la Ingeniería Civil a nivel mundial. El Perú es parte del Cinturón de Fuego del Pacífico, debido al fenómeno de subducción entre las placas tectónicas de Nazca y Sudamericana, además presenta una sismicidad por fallas geológicas corticales, por tal razón, está expuesto a movimientos sísmicos que ocasionan daño estructural y pérdida de vidas. En la presente tesis se hace uso del análisis dinámico tiempo historia “Fast no lineal”, para los controladores sísmicos empleados (aislador elastomérico con núcleo de plomo y disipador de fluido viscoso), utilizando el software ETABS-2017 al bloque “B” del pabellón de la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad Andina del Cusco (UAC), sometido a 7 sismos reales, ocurridos en lugares con idéntica zona sísmica, los que fueron debidamente escalados; sismos sintéticos de comportamiento armónico y aceleraciones espectrales de la (Norma E.030 Diseño Sismorresistente, 2018) Diseño Sismorresistente. La estructura es analizada dinámicamente en tres condiciones Base Fija, Base Aislada y Base Aislada con Amortiguamiento Viscoso. Para el análisis de la estructura con base fija se utiliza la Norma E.030 Diseño Sismorresistente, (2018, para la estructura con base aislada, se utiliza la Norma E.031 Aislamiento Sismico, (2019) Aislamiento Sísmico, y para la estructura con Base Aislada y Amortiguamiento Viscoso, se utiliza como complemento Norma UBC 97, (1997), con el objetivo de comparar la respuesta sísmica de la estructura de base aislada y estructura de base aislada con amortiguador viscoso, respecto de la estructura de base fija, llegando a determinar su periodo natural de vibración de la estructura de base fija en 0.653s en la dirección Y-Y, mientras que en el eje X-X es de 0.49s; Para la estructura aislada y aislada incorporada con amortiguamiento viscoso se determinó un periodo natural de vibración de 2.89s en la dirección Y-Y y en el eje X-X es de 2.76s. La respuesta de la estructura en términos de fuerzas cortantes se ven reducidas para la estructura con base aislada hasta en un 82.66% en el eje “Y” y 84.97% para el eje “X”. Para la estructura de base aislada incorporada con amortiguamiento viscoso en la base, se reduce hasta en un 77.15% en el eje “Y” y 84.92% en el eje “X” respecto de base fija. El desplazamiento absoluto del sistema de base aislada aumenta en un 1499.79% en el eje “X” y 1208.80% en el eje “Y” y en la estructura con aisladores con amortiguador viscoso, aumenta en 1499.79% en el eje “X” y 1120.61% en el eje “Y” respecto a la estructura de base fija correspondiente al primer nivel de entrepiso. En relación con los desplazamientos relativos, el modelo de base aislada disminuye hasta en un 80.76% en el eje “X” y 70.66% en el eje “Y”; y para el modelo con aisladores incorporado con amortiguador viscoso, disminuye hasta en un 81.11% en el eje “X” y 62.87% en el eje “Y”. Llegando a la conclusión principal que la mejor respuesta sísmica la tiene el sistema de base aislada sin complemento alguno. El factor de Amortiguamiento para la estructura de Base Fija es de 4.67% en el Eje “X” y de 5.01% en el eje “Y”, en la estructura de Base Aislada es de 14.55% en el eje “X” y de 15.36% en el eje “Y” y en la Estructura de Base Aislada Amortiguada es de 14.45% en el eje “X” y de 15.08% en el eje “Y“.

The earthquake is a natural phenomenon that produces great destruction in populated areas where the knowledge of vibration control is insipient, disasters are axis and 62.87% on the “Y” axis. Reaching the main conclusion that the best seismic response is the isolated base system without any complement. dependent on their intensity and magnitude; Mitigating this effect in any structure is the field of action of Civil Engineering worldwide. Peru is part of the Pacific Ring of Fire, due to the subduction phenomenon between the Nazca and South American tectonic plates, it also presents seismicity due to cortical geological faults, for this reason, it is exposed to seismic movements that cause structural damage and loss of lives. In this thesis, the dynamic analysis time history “Fast non-linear” is used for the seismic controllers used (elastomeric isolator with lead core and viscous fluid dissipator), using the ETABS-2017 software to block “B” of the pavilion from the Faculty of Engineering and Architecture of the Andean University of Cusco (UAC), subjected to 7 real earthquakes, which occurred in places with the same seismic zone, which were duly scaled; Synthetic earthquakes with harmonic behavior and spectral accelerations of (Norma E.030 Diseño Sismorresistente, 2018) Seismic-resistant Design. The structure is dynamically analyzed in three conditions Fixed Base, Insulated Base and Insulated Base with Viscous Damping. For the analysis of the structure with a fixed base, (Norma E.030 Diseño Sismorresistente, 2018) is used, for the structure with an isolated base, (Norma E.031 Aislamiento Sismico, 2019)Seismic Isolation is used, and for the structure with an Insulated Base and Viscous Damping, is used as a complement (Norma UBC 97, 1997), with the objective of comparing the seismic response of the isolated base structure and the isolated base structure with viscous damper, with respect to the fixed base structure, determining its Natural period of vibration of the fixed base structure at 0.653s in the YY direction, for the isolated and isolated structure incorporated with viscous damping, a natural period of vibration of 2.89s was determined in the YY direction. The response of the structure in terms of shear forces is reduced for the structure with insulated base up to 82.97% in the “Y“ axis and 88.30% for the “X“ axis. For the insulated base structure incorporated with viscous damping in the base, it is reduced up to 82.88% in the “Y” axis and 88.39% in the “X” axis compared to the fixed base. The absolute displacement of the insulated base system increases by 1499.79% in the “X” axis and 1208.80% in the “Y” axis and in the structure with viscous damper insulators, it increases by 1546.31% in the “X” axis and 1120.61% on the “Y” axis with respect to the fixed base structure corresponding to the first mezzanine level. In relation to the relative displacements, the isolated base model decreases up to 80.76% in the “X” axis and 70.66% in the “Y” axis; and for the model with insulators incorporated with viscous damper, it decreases up to 81.11% on the “X”