estructura con disipadores
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Estructura Con DisipadoresTRANSCRIPT
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Msc. Ricardo Oviedo Sarmiento
DISEO DE EDIFICACIONES DE CONCRETO ARMADO
MODELAMIENTO,ANLISIS Y DISEO SISMORRESISTENTE DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO
ARMADO
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Como ya se mencion anteriormente, este dispositivo solo depende
de la velocidad para controlar la respuesta dinmica de la
estructura. Para poder lograr esto, en la modelacin (empleando el
software Etabs V.2015) se debe considerar la rigidez del sistema con
un valor muy alto.
Dnde:
E : Coeficiente de Elasticidad del Acero.
A : rea de la seccin del brazo metlico.
L : Longitud del brazo metlico.
Es importante que este perfil metlico tenga un rea (A)
significativa, esto para minimizar las deflexiones elsticas en el
brazo y maximizar las del disipador, logrando de esta manera
que el dispositivo se active completamente ante una excitacin
ssmica.
RIGIDEZ DEL DISPOSITIVO K(RIGIDEZ DEL BRAZO METLICO)
=
Es as que la rigidez que se debe tomar para la modelacin es la del
brazo metlico (que conecta al dispositivo a la estructura). Esto
debido a que la rigidez axial de este es mucho mayor a la del
disipador. La rigidez de este brazo se calcula con la siguieren
ecuacin:
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Longitud del brazo metlico
Se inicia la interaccin considerando un perfil metlico estndar
HSS o PiPE STD, en el presente caso se parti de un perfil del tipo
HSS 7.50 x 0.50
Las propiedades de ese perfil son las siguientes:
Propiedades del perfil HSS 7.50 x 0.50
Con los datos del perfil y la geometra de la
estructura, se procede a definir la rigidez del sistema:
Dnde:
E Acero = 29 000 ksi = 20.4 x 10E6 t/m2
rea(A) = 10.3 in2 = 66.45 x 10E-4 m2
Longitud(L) = 5.09 metros =
=
20.4 1062 66.45 10
42
5.09
RIGIDEZ DEL DISPOSITIVO K(RIGIDEZ DEL BRAZO METLICO)
=
= 26651.23 Tn/m2
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Coeficiente de amortiguamiento
Para dispositivos no-lineales se puede emplear
la siguiente ecuacin extrada del Fema 274
Dnde:
H Amortiguamiento viscoso de la estructura
C: Coeficiente de amortiguamiento del disipador j
: Masa del nivel i
ngulo de inclinacin del disipador j
Desplazamiento TH en el nivel i
rj: Desplazamiento TH relativo entre ambos extremos del disipador j en la direccin horizontal
A : Amplitud del desplazamiento mximo Th (desplazamiento Th desde el techo hasta la base)
: Frecuencia angular
: Parmetro lambda
El parmetro es dependiente del valor del exponente de velocidad (); El FEMA 274 nos facilita la siguiente tabla
Tabla N 1.Valores de respecto al exponente de velocidad ()
CLCULO DE LAS PROPIEDADES DEL DISIPADOR
= C
1+ cos1+
21 2 2
Se calcula en base a la deriva objetivo
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CLCULO DE LAS PROPIEDADES DEL DISIPADOR
Donde la deriva mxima () es la obtenida delanlisis esttico no lineal(Pushover).; posteriormente, se
determina el amortiguamiento efectivo () despejandola siguiente ecuacin.
Donde o es el amortiguamiento inherente de laestructura que usualmente se fija en 5% para
estructuras de concreto armado.
Descontando el amortiguamiento inherente se
obtiene el amortiguamiento viscoso que se requiere.
=
= 2.31 0.41l n( o
2.31 0.41l n(
= 5%
Como primer paso se determina el FACTOR DE RESPUESTA
(B)mediante el cociente
Para nuestro caso tenemos
=
=
0.0071
0.0020= 3.55
Del anlisis TH con el sismo de Lima 66,la deriva mxima obtenida fue de 0.0071
Del anlisis dinmico no lineal(TH) sedetermino que la deriva objetivo seria de 0.002 con
ello se evitara la formacin de la primera rotula en una
columna
3.55 = 2.31 0.41l n( 5
2.31 0.41l n( = 90.06%
Conociendo el valor del factor de
respuesta(B),podremos determinar el valor delamortiguamiento efectivo ()
El amortiguamiento Viscoso ser:
= 5% = 90.06% 5% = 85 90%
20% < < 40%
= 40%
Coef. de amortiguamiento Amortiguamiento efect.
Sin embargo tomando en consideracin que:
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Amplitud
Valores de respecto al exponente de velocidad
Clculos realizados para obtener el coeficiente de
amortiguamiento
CLCULO DE LAS PROPIEDADES DEL DISIPADOR
Clculos realizados para obtener el Desplazamiento relativo (rj
Clculos realizados para obtener el Desplazamiento relativo (rj
C = 2
1 2 ( 2
(1+ cos1+
C=14.568 /
Clculo del coef. de amortiguamiento
:
Cj= 14.568 tn*s/m
K= 26651.23 Ton/m2
= 0.5 C =0.40 2 0.050610.5 12.5920.5 ( 0.011
3.5(0.0053
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CREACIN DE LOS DISIPADORES
EN EL SOFTWARE
Los disipadores se modelan en el programa como elementos Link
Las propiedades sern asignadas en el eje local 1(U1) del disipador pues este trabaja solo en su plano axial
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CREACIN DE LOS DISIPADORES
EN EL SOFTWARE
Asignamos las propiedades de rigidez, coeficiente de amortiguamiento y exponente de amortiguamiento
Asignaremos los dispositivos de forma diagonal en nuestro prtico
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RESULTADOS OBTENIDOS
COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
5
Comportamiento del edificio sin disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
Comportamiento del edificio con disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
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RESULTADOS OBTENIDOS
COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
10
Comportamiento del edificio sin disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
Comportamiento del edificio con disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
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RESULTADOS OBTENIDOS
COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
15
Comportamiento del edificio sin disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
Comportamiento del edificio sin disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
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RESULTADOS OBTENIDOS
COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
19.80
Comportamiento del edificio sin disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
Comportamiento del edificio sin disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
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RESULTADOS OBTENIDOS
COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
21
Comportamiento del edificio sin disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
Comportamiento del edificio sin disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
-
RESULTADOS OBTENIDOS
COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
21.58
Comportamiento del edificio sin disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
Comportamiento del edificio sin disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
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Comportamiento del edificio con disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
(40 seg. de iniciado el sismo)
Comportamiento del edificio con disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
(30 seg. de iniciado el sismo)
RESULTADOS OBTENIDOS
COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
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Comportamiento del edificio con disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
(60 seg. de iniciado el sismo)
Comportamiento del edificio con disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
(50 seg. de iniciado el sismo)
RESULTADOS OBTENIDOS
COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA
Comportamiento del edificio con disipadoresAnlisis Dinmico Tiempo Historia No lineal
(65.64 seg. de iniciado el sismo)
Fin del sismo no se
registran rotulas
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Msc. Ricardo Oviedo Sarmiento