Estructura Con Disipadores

Msc. Ricardo Oviedo Sarmiento

DISEO DE EDIFICACIONES DE CONCRETO ARMADO

MODELAMIENTO,ANLISIS Y DISEO SISMORRESISTENTE DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO

ARMADO

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:

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

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


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:

Amplitud

Valores de respecto al exponente de velocidad

Clculos realizados para obtener el coeficiente de

amortiguamiento


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

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

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

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



10





15





19.80





21





21.58




(40 seg. de iniciado el sismo)












(65.64 seg. de iniciado el sismo)

Fin del sismo no se

registran rotulas

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