Análisis paramétrico de Push-over en marcos de madera con rótulas plásticas autocentrantes
En la presente tesis se analizan marcos de madera con rótulas en sus uniones. El modelo conceptual de dichas rótulas ha sido propuesto en esta investigación y está compuesto por un par de disipadores friccionales más un cable postensado dispuesto a lo largo del elemento a unir. Los elementos friccio...
| Autor Principal: | Orellana Isla, Fabián Enrique |
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| Formato: | Thesis |
| Idioma: | Spanish / Castilian |
| Publicado: |
Universidad Católica de la Santísima Concepción
2016
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| Materias: | |
| Acceso en línea: |
http://repositoriodigital.ucsc.cl/handle/25022009/905 |
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| Sumario: |
En la presente tesis se analizan marcos de madera con rótulas en sus uniones. El modelo conceptual de dichas rótulas ha sido propuesto en esta investigación y está compuesto por un par de disipadores friccionales más un cable postensado dispuesto a lo largo del elemento a unir. Los elementos friccionales permiten limitar la capacidad de momento que la rótula transmite a las partes unidas, así como también disipar la energía producto de deformaciones que superan el límite de elasticidad de la unión. El cable postensado le proporciona a la unión un momento restitutivo, dándole así capacidad autocentrante, permitiendo eliminar toda la deformación plástica una vez retiradas las cargas externas.
Para evaluar el desempeño de las estructuras ante cargas sísmicas, existen diversas metodologías que tienen su base en el cálculo estático no lineal incremental, (o push-over) y en el cálculo dinámico no lineal (Peralta, 2012). Por medio del método denominado capacidad por demanda, el cual considera que la capacidad de la estructura a partir del análisis de push-over, se puede aproximar la respuesta no lineal de estructuras sometidas a cargas dinámicas de sismo.
Como objetivo principal de esta investigación, se busca determinar los parámetros de las rótulas plásticas, conducentes a un desempeño óptimos de esta. Dicho desempeño óptimo fue cuantificado por medio de la determinación del factor de reducción de la respuesta teórico, Rt. Este parámetro, corresponde a la relación entre la fuerza de corte basal que se alcanza en una estructura lineal elástica, en relación a la correspondiente a similar estructura, pero considerando comportamiento plástico. En esta investigación, el comportamiento plástico se ha asumido concentrado en las rótulas plásticas, permaneciendo la estructura de madera en rango lineal.
Para lograr el objetivo anterior, se realizó una serie de análisis de push-over a marcos de madera implementando la rótula plástica propuesta en esta tesis en sus uniones, variando los parámetros de éstas. Como input, se consideró un vector de cargas laterales de piso de
IV
magnitud monótona creciente, cuyo patrón es el indicado en la NCh433 Of 1996, para el método estático análisis sísmico. Las secciones de vigas y columnas fueron obtenidas para cada marco analizado, por medio del diseño estático basado en la misma norma, considerando los parámetros resistentes de madera (tipo de madera), de acuerdo a la NCh1198. Por medio de análisis de push-over, se determinó en cada caso estudiado, la magnitud del vector de carga laterales (equivalente al corte basal), necesaria para alcanzar la capacidad última del marco con rótulas plásticas. Finalmente, se determinó el factor de reducción de la respuesta Rt, como el cociente entre el corte basal de diseño obtenido para el marco sin rótulas platicas (sin reducir por el factor R de la NCh433), y el corte basal máximo obtenido para el marco con rótulas plásticas.
La inclusión de las rótulas en los marcos analizados permitió obtener en algunos de los casos analizados valores de Rt, mayores al indicado en la NCh433. Esto último sugiere la posibilidad de realizar diseños con factores de reducción de la respuesta mayores a los señalados en la NCh433. En estos diseños, usando la rótula propuesta, no sólo la madera no incursionaría en rango inelástico, sino que una vez terminado el evento sísmico, el sistema quedaría sin deformaciones permanentes. Además, al diseñar con fuerzas sismicas más bajas habría una implicancia directa en la reducción de las dimensiones de las secciones transversales de vigas y columnas, lo cual podría compensar en parte o por completo, el costo adicional de incorporar la rótula plática propuestas. |
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