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GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA Trabajo de Fin de Grado ESTUDIO DE MODELOS SÍSMICOS EN LAS EDIFICACIONES AUTOR: D. JAVIER DÍAZ LORCA TUTOR: D. GONZALO BALADRÓN GAITERO CONSULTOR: D. GENNER VILLARREAL CASTRO

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Estudio de Modelos Sísmicos en Las Edificaciones

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GRADO EN INGENIERA MECNICATrabajo de Fin de GradoESTUDIO DE MODELOS SSMICOS EN LAS EDIFICACIONES AUTOR: D. JAVIER DAZ LORCATUTOR: D. GONZALO BALADRN GAITEROCONULTOR: D. GENNER VILLARREAL CATROTRABAJO FINAL DE CARRERA: ESTUDIO DE MODELOS SSMICOS ENLAS EDIFICACIONES E! "re#en$eTrabajoFina! deGado%TFG&'a#idorea!i(ado"orD. JAVIERDAZLORCA) *on e! obje$i+o de ob$ener e! T,$-!o Grado en .e*/ni*a) "or !a Uni+er#idad de Le0n.La dire**i0nde! TFG'a #ido!!e+ada a *abo"or D. GONZALOBALADRNGAITERO 1 !a *on#-!$or,a in$erna*iona! "or D. GENNER VILLARREAL CATRO. Le0n)no+ie2brede!3453V B del Tutor del TFC V B de la Of!"a T#!"!aD. Gon(a!o Ba!adr0n Gai$ero D. 666666666666666666666El Autor del TFGD. Ja+ier D,a( Lor*aRESUMENE#$e $rabajo 'a #ido de#arro!!ado *on e! obje$i+o de ob$ener !a Ti$-!a*i0n de Grado en.e*/ni*a "or !a Uni+er#idad de Le0n. Tiene *o2o "ro"0#i$o abordar !a 2ode!a*i0n de -naedi7i*a*i0n #-#*e"$ib!e de #-7rir 7en02eno #,#2i*o. e 'a $ra$ado de abordar e! $e2a bajo -na2e$odo!o8,a de an/!i#i# ba#ada en !a *o2"ara*i0n en$re !o# re#-!$ado# ob$enido# en *ada -node!o##ie$e2ode!o#!!e+ado#a*aboa!o!ar8ode! $rabajo. Vario#'an#ido!o#/2bi$o#-$i!i(ado# *o2o *on$ra#$e en$re !o# 2ode!o# de#$a*ando) de#"!a(a2ien$o#) e#7-er(o#) 2a#a#"ar$i*i"a$i+a# 1"eriodo# de !o# "rin*i"a!e# 2odo# de +ibra*i0n. Cada -node !o# *a",$-!o#) 2an$iene -na e#$r-*$-ra #i2i!ar) ini*i/ndo#e *on-nain$rod-**i0n 9-e $ra$a de e:"!i*ar e! a!*an*e de! *a",$-!o 1 *en$rar a9-e!!o# a#"e*$o# $;*ni*o#9-e#e'an*on#iderado2/#in$ere#an$e#"ara#-ade*-ada*o2"re#i0n. ) #o7$=are 9-e 'a #ido -$i!i(ado en $odo e! $rabajo "or #er-n "ro8ra2a *on*ebido en #- *rea*i0n "ara e#$e $i"o de e#$ado# de *ar8a obje$o de! $rabajo%'$$":??===.*#iber@e!e1.*o2?&. En*ada*a",$-!o1a7or2adedia8ra2ade7!-jo) #e'ain*!-ido-nbre+ede$a!!adode!o# "rin*i"a!e# "a#o# 9-e#e'an!!e+adoa*abo"ara!a2ode!a*i0n den$ro de! "ro8ra2a. E+iden$e2en$e e#$a e:"!i*a*i0n no e# #-7i*ien$e "ara2ode!ar !a e#$r-*$-ra "or a!8-ien 9-e no *ono(*a e! "ro8ra2a) "ero #i in+i$a a $odo 9-e $en8a*ono*i2ien$o# #obre ;!) a $ra$ar de "ar$i*i"ar de! $rabajo 2ode!ando #- "ro"ia e#$r-*$-ra 1"oder *o2"robar #-# re#-!$ado# 7ina!e# *on!o# 2o#$rado# a! 7ina! de *ada *a",$-!o.A8rade*er,a a $odoa9-e! 9-e a#, !o'a8a 1en*-en$re a!8-na di7eren*ia ore9-iera dea*!ara*i0n o "or #-"-e#$o ob#er+e errore# ) 9-e 2e !o "on8a en *ono*i2ien$o 1 $en8a2o#o"or$-nidad en e#e *a#o de deba$ir 1 *on$ra#$ar o"inione# % jdia!A-ni!eon.e#& .E! B!$i2o "-n$o de *ada *a",$-!o $iene *o2o obje$i+o 2o#$rar en 7or2a$o de $ab!a# 18r/7i*a# !o# re#-!$ado# de!a 2ode!a*i0nrea!i(ada. 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E#"e*$ra! ,#2i*a) #indejar de2en*ionar a!"adre de di*'o 2;$odo. .a-ri*eBio$%5L4JG5LDJ&) de#arro!!0e!*on*e"$odeE#"e*$rodeRe#"-e#$a en #- $e#i# do*$ora! de 5LF3. Grado en Ingeniera Mecnica$%&"a9(3 EeAL E.I.5.ode!a*i0n de !a e#$r-*$-ra.En!aeje*-*i0nenA$(,*/od# -0+11*-11 0+001-*0+0071720+*-37*2 0+*77-&,/od# 70+0,-412 0+02*40+00010,0+**31*2 0+*777--Grado en Ingeniera Mecnica$%&"a-)7/od# ,0+07-2*&0+0003-*0+01,0470+**3&-1 0+**&,13En !a Tab!a I. 3) "-ede *o2"robar#e *o2o en e! 2odo I "ara !a dire**i0n #,#2i*a M 1en e! 2odo J "ara !a dire**i0n #,#2i*a N) #e *-2"!e *on e! 2,ni2o re9-erido de !a 2a#a de"ar$i*i"a*i0n .oda!) L4R.Con*!-i2o# 9-e e! an/!i#i# $iene e! #-7i*ien$e nB2ero de 2odo# ne*e#ario# "ara 8aran$i(ar !a"re*i#i0n ne*e#aria.Ta2bi;n en e#$e *a#o !a $ab!a no# "ro"or*iona $a2bi;n -na i2"or$an$e in7or2a*i0n)*o2o #on !o# "eriodo# de +ibra*i0n de !a e#$r-*$-ra. Ve2o# *o2o #- "ri2er "eriodo e# de4)JDI #e8-ndo#.TaHla 4, 3@Re&Atro de deABlaDaIe"toA del Ce"tro de MaAa Bor BAo e" dre!!o"eA Br"!BaleA MDECSTO/?O6tp6tCase U@ U? U- /@ /? /-!#x) !#x) mm mm mm 6adians 6adians 6adians'!567 4D0'LA'I'/58 &&+3-7,42+,*7&2, 0 0 0-0+000,7&'!567 4D0'LA'I'/57 3+14,*273,+,&02- 0 0 00+000&,-'!5673D0'LA'I'/584-+312&412+&20,2* 0 0 0-0+000742'!5673D0'LA'I'/57 2+&*20*&33+,*02-2 0 0 00+0004*,'!567 2D0'LA'I'/5832+404411 1+,73&2 0 0 0-0+000&2*'!567 2D0'LA'I'/57 1+770-&12&+2&44*7 0 0 00+0003&,'!567 1D0'LA'I'/581&+4&,4211+00*--1 0 0 0-0+0002-3'!567 1D0'LA'I'/57 0+,10,3*13+---1*1 0 0 00+00017*TaHla 4, 4@Re&Atro de derFaA e"treBAo MDECSTO/? O6tp6tCase U@ U? A(iBiC%) Di .eri4a!#x) !#x) mm mm mm'!567 4 D0'LA'I'/58 &&+3-7,42+,*7&2,*+0&&2** 3300 >$>>2+('!567 4 D0'LA'I'/57 3+14,*273,+,&02-4+*&***, 3300 >$>>%)>'!5673 D0'LA'I'/584-+312&412+&20,2*13+*0,13 3300 >$>>(2%'!5673 D0'LA'I'/57 2+&*20*&33+,*02-2,+-3&7-& 3300 >$>>2*2'!567 2 D0'LA'I'/5832+404411 1+,73&21-+*4&** 3300 >$>>)%('!567 2 D0'LA'I'/57 1+770-&12&+2&44*11+&,,30 3300 >$>>')%Grado en Ingeniera Mecnica$%&"a-)97 -'!567 1 D0'LA'I'/581&+4&,4211+00*--11&+4&,421 4300 >$>>')$>>'%, Grado en Ingeniera Mecnica$%&"a--)Ana!i(ando !a# $ab!a# de de#"!a(a2ien$o# en !a 2ode!a*i0n din/2i*a e#"e*$ra!) .DEC 1!o# da$o# de de#"!a(a2ien$o# ob$enido# en !a $ab!a Tab!a 3. D)Tab!a 3. L) *orre#"ondien$e# a!a 2ode!a*i0n e#$/$i*a .EC) "ode2o# e:$raer !a# #i8-ien$e# *on*!-#ione#. Lo# de#"!a(a2ien$o# ab#o!-$o# "or "i#o# #on #i8ni7i*a$i+a2en$e in7eriore#. $%C-B4-C4 'I'/5 8 %)$)*C-D2 'I'/5 7 2'$(( Ana!i(ando !o# re#-!$ado# de e#7-er(o# ob$enido# en e! 2ode!o .DEC *on !o# de! 2ode!o .EC) Tab!a I. K) e:$rae2o# !a# #i8-ien$e# *on*!-#ione#.TaHla 4, '@TaHla !oIBaratFareAuIe" de eAfuerDoA e"tre loA I#todoA MEC VA MDECMEC 5s M.EC'I'/5 8 'I'/5 7ESUE/-O MECM.EC MECM.ECA8IL 2 !.3 1&+** ,+44 12+17 11+,&C56!A.!02!.3 *+1- &+44 *+33 10+10/+ 9L0C!562 !./3 24+0- 1&+&- 21+03 23+44 La# *o!-2na# obje$o de 2/:i2o# e#7-er(o#) "r/*$i*a2en$e *oin*iden en a2bo#2ode!o#. La Bni*a di7eren*ia #e "rod-*e en e! e#7-er(o a:ia! de! #i#2o dire**i0n M)"a#ando de !a *o!-2na AF de! .EC) a !a *o!-2naAI de! .DEC. La# di7eren*ia# en$re !o# +a!ore# de !o# e#7-er(o# en !a dire**i0n N de !o# do# 2ode!o#"ode2o#*on#iderar!ano#i8ni7i*a$i+a) noa#, en!o#de!adire**i0nM. C-ando#ede7inieron !a# 7-er(a# #,#2i*a# e#$/$i*a# e9-i+a!en$e# en 7-n*i0n de !a e*-a*i0n EC53L.) %*or$an$e Ba#a!& #e ado"$0 -n +a!or R de D. En *a2bio) *-ando 'e2o# ob$enido e!Fa*$or de E#*a!a "ara e! */!*-!o de E#"e*$ro de Re#"-e#$a en A*e!era*i0n) ECI. I) #e-$i!i(0 -n +a!or de R^D "ara e! #i#2o en dire**i0n M 1 de R^K "ara e! #i#2o en !adire**i0n N. E+iden$e2en$e) en e#$e "-n$o no# da2o# *-en$a 9-e no #e 'a ado"$ado -n2i#2o*ri$erio9-e"er2i$aj-#$i7i*ar -nan/!i#i# ri8-ro#o) "or $an$o#e"ro*edea*on$in-a*i0n a re"rod-*ir e! */!*-!o de .EC a"!i*ando -n +a!or de R de K "ara e!#i#2o N.Grado en Ingeniera Mecnica$%&"a--.I.F.5 Re"rod-**i0n de! .EC *on +a!ore# de R i8-a!e# a !o# de! .DEC.Na9-e en e! #en$ido M)#e'aado"$ado -n+a!orde R^D)*o2o#e 'a'e*'oene!.DEC) no# !i2i$a2o# en e#$e #en$ido a re*ordar !o# +a!ore# de !a# 7-er(a# e#$/$i*a# ob$enida#.(=-)C./Ps(=0,4.1.2,4648.18893.634=110.13T4i= Pi$ hi5=1

P5h5(41=235,98. 4,3235,98. 4,3+222,156. 7,6+222,156. 10,9+213,34. 14.2110.13=14.13T42=222,156. 7,6235,98. 4,3+222,156. 7,6+222,156. 10,9+213,34. 14.2110.13=24.98T43=222,156. 10.9235,98. 4,3+222,156. 7,6+222,156. 10,9+213,34.14.2110.13=35.81T44=213,34. 14.2235,98. 4,3+222,156. 7,6+222,156. 10,9+213,34. 14.2 110.13=43.79TGrado en Ingeniera Mecnica$%&"a--'e "ro*ede a *on$in-a*i0n a re#o!+er !a# 7-er(a# e#$/$i*a# #,#2i*a# en !a dire**i0n N )*on e! *oe7i*ien$e R 2odi7i*ado .(=-)C./Ps(=0,4.1.2,4648.16893.634=146.84T4i= Pi$ hi5=1

P5h5(41=235,98. 4,3235,98. 4,3+222,156. 7,6+222,156. 10,9+213,34. 14.2146.84=18.2733T42=222,156. 7,6235,98. 4,3+222,156. 7,6+222,156. 10,9+213,34.14.2146.84=30.40T43=222,156. 10.9235,98. 4,3+222,156. 7,6+222,156. 10,9+213,34.14.2146.84=43.6T44=213,34.14.2235,98. 4,3+222,156.7,6+222,156.10,9+213,34. 14.2146.84=54.55TOb$enida# !a# n-e+a# 7-er(a# #,#2i*a# N) #e 2ode!a 1 ana!i(a n-e+a2en$e !aedi7i*a*i0n) re*o8iendo en !a# $ab!a# Tab!a I. C 1 Tab!a I. L !o# re#-!$ado# 7ina!e# de e#7-er(o#1 de#"!a(a2ien$o#) re#"e*$i+a2en$e.Grado en Ingeniera Mecnica$%&"a--(TaHla 4, (@TaHla de deABlaDaIe"toA K derFaA MECQ adaBtada a loA "ueFoA FaloreA de RSTO/? O6tp6tCase U@ U? A(iBiC%) Di .eri4a!#x) !#x) mm mm mm'!567 4D0'LA'I'/58100+--4,33-0+-&7,-*1-+-22*&4 33000+00&0372-'!567 4D0'LA'I'/57 -0+,121&3-,+2&77***+1&11&2 33000+0027730,'!5673D0'LA'I'/58 ,4+041,7*-0+&-04212&+4-3014 33000+00771-0-'!5673D0'LA'I'/57 -0+-*134&*+10--471&+44-40& 33000+004-,073'!567 2D0'LA'I'/58 &,+&7,,-&-0+40211230+77130& 33000+00*324-4'!567 2D0'LA'I'/57 -0+4*-0343+--024220+17*037 33000+00-114,-'!567 1D0'LA'I'/58 27+,07&--0+20137127+,07&- 43000+00-4--,7'!567 1D0'LA'I'/57 -0+24,72323+4,120&23+4,120& 43000+00&4-07&TaHla4,7@TaHla!oIBaratFadederFaAe"treloAI#todoAMECKMDECoHte"doABaradfere"teAFaloreA deR.eri4as MEC .eri4as MEC.eri4as M.ECO6tp6tCase /#E,F/#E* /#E,F/=E,/#E,F/=E*Te#t0+00&0372- 0+00&0372- 0+00274D0'LA'I'/580+0027730, 0+002234,3 0+001&0D0'LA'I'/570+00771-0- 0+00771-0- 0+00421D0'LA'I'/580+004-,073 0+0037*4& 0+002-2D0'LA'I'/570+00*324-4 0+00*324-4 0+00&14D0'LA'I'/580+00-114,- 0+004*-&14 0+003&1D0'LA'I'/570+00-4--,7 0+00-42-&3 0+003&*D0'LA'I'/580+00&4-07& 0+0044&,*- 0+0031,D0'LA'I'/57 e "-eden a"re*iar di7eren*ia# #i8ni7i*a$i+a# de deri+a# en !a# *o2bina*ione# N) en$re !o# .EC *on R1^K 1 R1^D. 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E#$a di#$an*ia no #er/ 2enor de 3?F de !a #-2a de !o# de#"!a(a2ien$o2/:i2ode *ada -na de !a# edi7i*a*ione# ni 2enor 9-e Fj4.44I%'GJ44&Y # k F ) $odo 2edidoen *en$,2e$ro#. %'& e# !a di#$an*ia *on#iderada "ara e+a!-ar !a j-n$a.Grado en Ingeniera Mecnica$%&"a-47 I.F An/!i#i# de E#7-er(o# en !a E#$r-*$-ra.E#7-er(o# A:i!e# 2/:i2o# en a2ba# dire**ione#.F&ura ., '@ReBreAe"ta!E" del BErt!o !o" I%NIoA eAfuerDoA aNaleA 1Al" 42 e" el AuBueAto SAIo C F&ura ., (@ReBreAe"ta!E" del BErt!o !o" I%NIoA eAfuerDoA aNaleA 1Al" -2 e" el AuBueAto SAIo 5Grado en Ingeniera Mecnica$%&"a-49E#7-er(o# *or$an$e# en !a# do# dire**ione# "rin*i"a!e#.F&ura ., 7@ReBreAe"ta!E" del BErt!o !o" I%NIoA eAfuerDoA Corta"teA 1Al" 32 e" el AuBueAto SAIo C F&ura ., 9@ReBreAe"ta!E" del BErt!o !o" I%NIoA eAfuerDoA Corta"teA 1Al" C2 e" el AuBueAto SAIo C Grado en Ingeniera Mecnica$%&"a-.)./:i2o# E#7-er(o# F!e*$ore# en !a e#$r-*$-ra en !a# do# dire**ione# "rin*i"a!e#.F&ura ., -)@ReBreAe"ta!E" del BErt!o !o" I%NIoA eAfuerDoA Fle!toreA 1Al" 32 e" el AuBueAto SAIo C ,F&ura ., --@ReBreAe"ta!E" del BErt!o !o" I%NIoA eAfuerDoA Fle!toreA 1Al" C2 e" el AuBueAto SAIo CGrado en Ingeniera Mecnica$%&"a-.-e re#-2e a *on$in-a*i0n !o# "rin*i"a!e# e#7-er(o# ob$enido# en e! an/!i#i# de! 2ode!o1 9-e -no a -no #e 'an ido re"re#en$ando en !a# 8r/7i*a# an$eriore#.TaHla ., /-@TaHla reAuIe" de loA I%NIoA eAfuerDoA e" la eAtru!tura e" laA dre!!o"eA Br"!BaleA C@50L0/0.!5'I'/5 A8IL 2!.3 C56!A.!0 2!.39L0C!56 2!.+/3C-A4 'I'/5 8 +$+,C-A1 'I'/5 7 %>$(>C-B3-C3 'I'/5 8 *$'+C-C2 'I'/5 7 %>$*,C-B3-C3 'I'/5 8 %*$))C-C2 'I'/5 7 2'$>'ere*o8ena*on$in-a*i0n!a$ab!are#-2en*o2"ara$i+oen$re!o#e#7-er(o#2/:i2o#en.DEC 1 .DEIEZATaHla ., //@TaHla !oIBaratFa de eAfuerDoA I%NIoA e"tre MDEC K MDEISE:A, >T"@I?M.EC5s M.EISE-A'I'/5 8 'I'/5 7ESUE/-O M.ECM.EISE-A M.ECM.EISE-AA8IL 2 !.3 ,+44 7+7, 11+,& 10+4C56!A.!02!.3 &+44 -+37 10+10 10+-1/+ 9L0C!562 !./3 1&+&- 1-+4* 23+44 22+*1 Con*!-#ione# de! an/!i#i# de e#7-er(o# en$re !o# do# 2ode!o# e#"e*$ra!e# rea!i(ado#. 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De -na "ar$e $ene2o# -na #eEa! rea! ob$enida "or #i#208ra7o %.DTOC& 1 deo$ra -na #eEa! e!aborada 2edian$e 'erra2ien$a# 2a$e2/$i*a# a "ar$ir de *on#iderar !o#2/:i2o#+a!ore#dea*e!era*i0n"ara-nde$er2inadoa*e!er08ra7o#obreedi7i*a*ione#dedi+er#o# "eriodo#.E#$ere#-!$adono#de2-e#$ra!a*a-$e!a*on!a9-e#edebe$rabajara!a'oradede$er2inar !a #eEa! de en$rada "ara n-e#$ro an/!i#i# 1 !o di7,*i! de !a e!abora*i0n de -na #eEa!e#"e*$ra!. Grado en Ingeniera Mecnica$%&"a-(4Lo !aborio#o) a! $ra$ar#e de #eEa! Tie2"o Oi#$oria) en e! $ra$a2ien$o de !o# "ar/2e$ro#de de#"!a(a2ien$o de!o# 5K +;r$i*e# %I "or "i#o&1 #i *on#idera2o# !a# "e9-eEa# di7eren*ia#ob#er+ada# en$re !o# de#"!a(a2ien$o# de a2bo# 2ode!o#) no# !!e+a a "en#ar 9-e en e! 2ode!o.DTOC) #e *-2"!e e! re9-i#i$o de Irre8-!aridad Tor#iona!.No ob#$an$e #e *o2"robar/) "ara !o# do# "i#o# *on da$o# 2/# e:$re2o# ob#er+ado#en e! an/!i#i#.DEC) #i *-2"!e e! re9-i#i$o.TaHla','@TaHlareAuIe"!oIBara!E"Irre&ulardadTorAo"al I%NIae"ladre!!E"del AAIoC@MDT=CPISOS [email protected] 5E/TICES PISOS G SISMO @ (mm)A( .( .% A%.ESPL @ AH.ESPL @ AH.ESPL@ AH.ESPL@ AHI'5 1 13+-*-1&+477-13+011&+477&&13+0100411+2*4%+$)'*)11+2*4%+$)'*)M.ECI'5 121+,&172 2&+,-21,+3& 2&+,-2 1,+3&4 1-+*4 22$() 1-+*422$()*)Co2o #e 'ab,a "re+i#$o) !o# "or*en$aje# de di#$or#i0n ob$enido# #on in7eriore# a! F4R1 no e#$/n 2-1 a!ejado# de !o# de! 2ode!o .DTOC.I8-a!2en$e en e! eje NTaHla',(@TaHlareAuIe"!oIBara!E"Irre&ulardadTorAo"al I%NIae"ladre!!E"del AAIoC@MDT=CPISOS [email protected] 5E/TICES PISOS G SISMO ? %2 2&A( .( .% A%.ESPL @ AH.ESPL @ AH.ESPL@ AH.ESPL@ AHI'5 43&+-*0 3&+3&3 -0+*44 40+,40 %($('> 40+,40 I%($('>3&+3&3 0+*44M.ECI'5 43,+,&02- 32+&0&*1-+3303 47+171- 2%$(%$>>'(>40+002,1 0+004240+00271>$>>(+* *+2,- 2'$>+*Ene#$e*a#o+e2o#*o2oe! re9-i#i$ode!airre8-!aridad#e*-2"!een$odo#!o#+;r$i*e#de! "i#o5. e'ae!e8idoe#$e"i#o"or'aber #idoe! de2a1ore#+a!ore#en!o#2ode!o# an$eriore#. i !o# *o2"ara2o# *on !o# re#-!$ado# de! 2ode!o TO r,8ido) +ere2o# 9-e!o# +a!ore# 2/:i2o# e:"eri2en$an -n in*re2en$o de FJR) "a#ando de -n 5CR a! 3F R.Grado en Ingeniera Mecnica $%&"a -99TaHla (, -)@TaHla reAuIe" de Irre&ulardad TorAo"al e" el $Ao - dre!!E" 5PISOS [email protected] 5E/TICES PISOS G SISMO ? (mm)A( .( .% A%.ESPL? AH.ESPL? AH.ESPL? AH.ESPL? AHI'54-4-+002-42+12&-,+427-4*+732,+10*-4*+732-,+10*-42+12&,+427En re!a*i0n a !a dire**i0n N) #e 'a e!e8ido e! "i#o I a! #er e! de 2a1ore# +a!ore# deirre8-!aridad en !o# 2ode!o# an$eriore#.En e#$e *a#o !o# re#-!$ado# arrojan -n *o2"or$a2ien$o 2-*'o 2/# re8-!ar 9-e e! de !adire**i0n N) #iendo e! 2a1or +a!or de -n D.IR) $a2bi;n -n JCR in7erior a! de! 2ode!o r,8ido.Grado en Ingeniera Mecnica $%&"a /))CA$TULO 7* MODELO DINMICO LINEAL COM0N TIEM$O =ISTORIA CONDISI$ADORES DE ENERGA, >MDLT=CDE?5 INTRODUCCIN .DTOCDECon*!-i2o# e#$e$rabajo*one#$e*a",$-!odedi*adoa!o# Di#i"adore# deEner8,adi#"-e#$o# #obre !a# e#$r-*$-ra# #-#*e"$ib!e# de #-7rir -n 7en02eno #,#2i*o. In$ere#an$e 1 a !a +e( *o2"!ejo $e2a e! 9-e #e aborda en e#$e *a",$-!o. Co2"!ejo "or*-an$o e! $e2a en*ierra de de#*ono*ido en !a a"!i*a*i0n in8enieri! e#$r-*$-ra! de 'o1 en d,a)"-e# a "e#ar de !!e+ar 1a +ario# aEo# a"!i*ando e#$a $e*no!o8,a en !a# e#$r-*$-ra#) 'o1 "or 'o1re"re#en$a-nade!a#!,nea#dein+e#$i8a*i0n2/#i2"or$an$e#ene! /2bi$ode! di#eEodeedi7i*a*ione# #o2e$ida# a 7en02eno# #,2i*o#.Ana!i(ando!a#edi7i*a*ione#2oderna#) di#eEada#bajo*on#idera*ione#nor2a$i+a#)"or !o $an$o *-2"!iendo !a# e:i8en*ia# #i#2oGre#i#$en$e# *orre#"ondien$e#) #e 'a ob#er+ado9-e #i bien !a re#"-e#$a re#i#$en$e de !a edi7i*a*i0n "-ede #er +a!orada *o2o de #a$i#7a*$oria)e! *o#$o en !a# re"ara*ione# 1 a*ondi*iona2ien$o de !a *on#$r-**i0n "ara #- n-e+o #er+i*io e#)en a!8-no# *a#o#) #-7i*ien$e2en$e e!e+ado *o2o "ara !!e+ar a *abo #- de#$r-**i0n.E#$a "rob!e2/$i*a *en$ra 2-*'a# de !a# in+e#$i8a*ione# a*$-a!e#) 1 "er#i8-e7-nda2en$a!2en$e "ro"or*ionar a !a e#$r-*$-ra) de !a *a"a*idad de di#i"a*i0n de ener8,a 9-e#ea ade*-ada a !o# ni+e!e# de de2anda e#"erab!e# en !a (ona donde +a1a a e#$ar o*-"ada. i8-iendoa %A@i1a2a) 5LDJ&) !o# "rin*i"io# de "ro1e*$o#i#2orre#i#$en$e #e"-eden*!a#i7i*ar en do# 8rande# *a$e8or,a#. Lo# 9-e #e *en$ran 7-nda2en$a!2en$e en "ro"or*ionar re#i#$en*ia !a$era! a !ae#$r-*$-ra #in a*$-ar #obre #- e7i*ien*ia a !a 'ora de di#i"ar ener8,a. Lo# 9-eb-#*ande!iberada2en$e#o!-*ione# e#$r-*$-ra!e# 12e*ani#2o# a!$a2en$ee7i*a*e# de di#i"a*i0n de ener8,a.Grado en Ingeniera Mecnica $%&"a /)-E! "re#en$e*a",$-!o"re$ende'a*er-nar/"ida+i#i0nde!o#"rin*i"io#9-edeben#er*on#iderado# en -n "ro1e*$o a !a 'ora de ade*-ar e!*o2"or$a2ien$o de !a# e#$r-*$-ra# "ara-na e7i*ien$e ab#or*i0n de ener8,a 1 ) den$ro de !a 7a#e de a"!i*a*i0n "r/*$i*a) !!e+ar a *abo !a2ode!i(a*i0n de n-e#$ro edi7i*io en A< 3444 di#"oniendo di#i"adore# de ener8,a) de 7or2a9-e "oda2o# ob$ener da$o# 9-eno# "er2i$an*o2"araren !o# a#"e*$o#2/#re!e+an$e#)e!*o2"or$a2ien$o de! edi7i*io ) *on !o# di#eEo# !!e+ado# a *abo en *a",$-!o# an$eriore#.3 DIEeO I.ORREITENTE CON DII ][ T12. > ]32$10. 0$[ cosO32$ Lri32]Cd: Coe7i*ien$e de a2or$i8-a2ien$o +i#*o#o e9-i+a!en$eK' 1:Radio de a2or$i8-a2ien$o "ro"or*ionado "or e! #i#$e2a de a2or$i8-a2ien$o.=i: C ?Grado en Ingeniera Mecnica $%&"a /-)DIBUJAR LOS DISI$ADORES DE ENERGA DEFINIDOSQDIS$ONI;NDOLOSEN LAS FAC=ADAS$ARALELAS ALAS DIRECCIONES CGrado en Ingeniera Mecnica $%&"a /--F&ura 7, (, Da&raIa de fluVo utlDado Bara la Iodela!E" del edf!o MDT=CDEGrado en Ingeniera Mecnica $%&"a /-/F.3An/!i#i#de e#7-er(o# en !ae#$r-*$-ra.A! i8-a! 9-e 1a 'i*i;ra2o# ene! *a",$-!o C) #e re"re#en$ana *on$in-a*i0n!o#re#-!$ado# de e#7-er(o# 2/:i2o#) a:ia!e#) *or$an$e# 1 7!e*$ore#) #obre !o# e!e2en$o#re#i#$en$e# 2/# #o!i*i$ado#) *o!-2na# AI) BI 1 BI re#"e*$i+a2en$e.F&ura 7, 7,Gr%f!a de I%NIo EAfuerDo ANal Bara la !oluI"a I%A Aol!tadaA4Q SAIo CF&ura 7, 9,Gr%f!a de I%NIo EAfuerDo Corta"teBara la !oluI"a I%A Aol!tadaB4Q SAIo CGrado en Ingeniera Mecnica $%&"a /-3F&ura 7, -), Gr%f!a de I%NIo EAfuerDo Fle!torBara la !oluI"a I%A Aol!tadaB4Q SAIo C ,A !a +i#$a de !o# re#-!$ado#) #e 2-e#$ra a *on$in-a*i0n re#-2en de !o# e#7-er(o# en7or2a$o de $ab!a.TaHla 7, 3, TaHlaReAuIe" de EAfuerDoA MDT=CDE,M.TOISE-A0L0/0.!5'I'/5 A8IL 2!.3C56!A.!02!.39L0C!562!.+/3C-A4 'I'/5 8 %+$%2C-B4 'I'/5 8 %>C-B4 'I'/5 8 )%$,% i 'a*e2o# -na *o2"ara*i0n en$re !o# e#7-er(o# a!*an(ado# en e! 2ode!o TO *o2Bn#in Di#i"adore# de Ener8,a 1 !o# ob$enido# *on e!!o#.TaHla 7, 4,TaHla !oIBaratFa de loA eAfuerDoA MDT=C@C K [email protected] @M.TOC.EGrado en Ingeniera Mecnica $%&"a /-4Tn Q m Tn I mA@IL 4,+&0 17+00CO/TANTE 27+&7 1*LECTO/ 7*+7& &2E# #or"renden$e *o2"robar e! e7e*$oa$en-ador de e#7-er(o# 9-e #obre !o# e!e2en$o#2/# #o!i*i$ado# de !a e#$r-*$-ra $ienen !o# di#"o#i$i+o# de a2or$i8-a2ien$o.F.FAn/!i#i#de de#"!a(a2ien$o# en !ae#$r-*$-ra.Re*o8e2o# a *on$in-a*i0n !o# 2/:i2o# de#"!a(a2ien$o# de !o# *en$ro# de 2a#a# de*ada -na de !a# "!an$a# de !a edi7i*a*i0n. A! i8-a! 9-e 1a 'i*i;ra2o# en an$eriore# *a",$-!o#)#o!o re8i#$ra2o# en 8r/7i*o e! 2/:i2o de#"!a(a2ien$o "rod-*ido en !a *-ar$a "!an$a.F&ura 7, --@DeABlaDaIe"to I%NIo e" el !e"tro de IaAaA de la 4Y Bla"ta, SISMO Ce re*o8e a *on$in-a*i0n !o# de#"!a(a2ien$o# 2/:i2o# en 7or2a$o $ab!a de *ada -node !o# *en$ro# de 2a#a# de !a# *-a$ro "!an$a#. I8-a!2en$e #e a"ro+e*'an !o# da$o# "ara ob$ener!a# deri+a# de *ada "i#o.TaHla 7, .,TaHla reAuIe" de deABlaDaIe"toA >II?K derFaA e" laA !uatro Bla"taA STO/? O6tp6tCase U@ A(iBiC%) Di .eri4a!#x) !#x) mm mmGrado en Ingeniera Mecnica $%&"a /-.'!567 4D0'LA'I'/58 1*+*30 2+31 3300 0+00070'!5673D0'LA'I'/58 17+-20 4+0- 3300 0+00123'!567 2D0'LA'I'/58 13+&-0 -+03 3300 0+001,3'!567 1D0'LA'I'/58 7+&30 7+&3 4300 0+0017&Co2"arando de#"!a(a2ien$o# de e#$e 2ode!o *on e! 2ode!o #in di#i"adore# de ener8,a.TaHla 7,',TaHla !oIBaratFa de deABlaDaIe"toA >II? K derFaA e"tre loA IodeloA MDT=CKMDT=CDEPISO M.TOC.EM.TOC.E M.TEC M.TOCU@ .eri4aU@ U@ .eri4aU@1 1*+*30 0+00070 -&2+-10 -0+002,32 17+-20 0+00123 -43+2-4 -0+004243 13+&-0 0+001,3 -2*+2-0 -0+004724 7+&30 0+0017& -13+-*- -0+0031* Con*!-#ione# a ni+e! de e#7-er(o# 1 de#"!a(a2ien$o# ob$enida# "or !a di#"o#i*i0n en !ae#$r-*$-ra de di#i"adore# de ener8,a. Lo# e#7-er(o# en !o# e!e2en$o# "rin*i"a!e# 2/# #o!i*i$ado# de !a e#$r-*$-ra #e 'an +i#$ored-*ido# en -n KF R "ara e! a:i! 1 -na 2edia F3R "ara *or$an$e 1 7!e*$or. C-ando !o#di#i"adore# de ener8,a $rabajan a *o2"re#i0n) *o!aboran en !a red-**i0n de !o# a:i!e##obre !a e#$r-*$-ra ab#orbiendo "ar$e de !a# *o2"onen$e# de 7-er(a# 8enerada# en ani+e! de "!an$a . En re!a*i0n a !o# *or$an$e# 1 7!e*$ore#) e+iden$e2en$e a! red-*ir !o#de#"!a(a2ien$o# de !o# *en$ro# de 2a#a#) red-*e e#7-er(o# "or *or$an$e 1*on#e*-en$e2en$e !o# 7!e*$ore# Lo# de#"!a(a2ien$o# #er red-*en en -n JCR en !a "ri2era "!an$a 1 -na 2edia de I3Ren e! re#$o . Co2o #e 'ab,a *o2en$ado en !a in$rod-**i0n de! *a",$-!o) !a #i8ni7i*a$i+a red-**i0n dee#7-er(a# 1 de7or2a*ione# #obre !a e#$r-*$-ra !!e+a *on#i8o -na #i8ni7i*a$i+adi#2in-*i0nde! daEo#obre!ae#$r-*$-ra) red-*iendo!o# *o#$o# de!are"ara*i0nGrado en Ingeniera Mecnica $%&"a /-'de#"-;# de -na *a$/#$ro7e #,#2i*a) a "e#ar de! in*re2en$o de *o#$e 9-e e#$o#di#"o#i$i+o# #-"onen en re!a*i0n a e#$r-*$-ra# *on a-#en*ia de e!!o#.Grado en Ingeniera Mecnica $%&"a /-(I ANVLII ENERGgTICO DE LA ETRUCTURA.e "re#en$an a *on$in-a*i0n !a# 8r/7i*a# re#-2en de !a di#$rib-*i0n ener8;$i*a en !aedi7i*a*i0n. Re*orda2o# !a e*-a*i0nECK. 3 de! *a",$-!o K.He+H9+Hp=1ae: Ener8,a de +ibra*i0n e!/#$i*a de! #i#$e2a. Re#-!$ado de #-2ar !a# ener8,a# *in;$i*a# 1 !a*on#-2ida d-ran$e !a# de7or2a*ione# en e! ran8o e!/#$i*o de !o# e!e2en$o# de !a e#$r-*$-ra. aD: Ener8,a *on#-2ida "or !a e#$r-*$-ra d-ran$e #- a2or$i8-a2ien$o. Ener8,a Noda!a": Ener8,a *on#-2ida "or !a e#$r-*$-ra d-ran$e #- de7or2a*i0n "!/#$i*a. E#$a ener8,a e# -na2edida re"re#en$a$i+a de !a ener8,a de! daEo #obre !a e#$r-*$-ra.E^ Ener8,a "or e7e*$o de !a a**i0n de #i#2o.A e#$a e*-a*i0n debe #-2ar#e a'ora e! $;r2ino *orre#"ondien$e a !a ab#or*i0n de ener8,a "or!o# di#i"adore# de ener8,a.He+H9+Hp+Hdamper=1F&ura 7, -/,Gr%f!a de dAtrHu!E" e"ert!a e" el edf!o !o" DABadoreA de E"er&GaGrado en Ingeniera Mecnica $%&"a /-7e adj-n$a a *on$in-a*i0n !a 8r/7i*a de ener8,a# 9-e #e ob$-+o en e! 2ode!o .DTOCe "-ede a"re*iar *o2o !a ener8,a ab#orbida a *o#$a de !a de7or2a*i0n de !ae#$r-*$-ra) .oda! Da2"in8) #-"one"r/*$i*a2en$eene! 2ode!o.DTOCe! LDRde!aener8,ai2"-$ en!ae#$r-*$-ra. En*a2bioene! 2ode!o*ondi#i"adore#.DTOCDE) !aener8,a de !o# di#i"adore# a!*an(a e! CJR de !a $o$a! de !a ener8,a i2"-$ ) 9-edando -n 3J Rre#$an$e "ara #er ab#orbida a *o#$a de !a de7or2a*i0n e#$r-*$-ra!) e+iden$e2en$e ) e#$e 3JR*a-#ar/ en !a e#$r-*$-ra -n daEo #i8ni7i*a$i+a2en$e 2a1or 9-e en e! 2ode!o #in di#i"adore#..e "are*e e:*e#i+o e#$a di#$rib-*i0n ener8;$i*a) debido a !a e!e+ada *an$idad de ener8,a 9-eab#orben !o# di#i"adore#) "-e# a "e#ar de !o +en$ajo#o de! re"ar$o ener8;$i*o a !o# di#i"adore#)no e# b-eno 9-e ab#orban -n "or*en$aje $an e!e+ado) 1a 9-e ob!i8ar,a a *on*en$rar 8rande#*an$idade# e#7-er(o# en #-# -nione# *on !a e#$r-*$-ra) !o 9-e no #er,a b-eno de *ara a !o#"o#ib!e# daEo# 9-e di*'a# (ona# "odr,an #-7rir) *on!!e+ando en a!8-no# *a#o# e! "e!i8ro de7-era de #er+i*io de a!8-no# di#i"adore#.Rea!2en$e) !o#*/!*-!o#de!o#di#i"adore#a!a'oradeob$ener#-#"ar/2e$ro#) #eob$-+ieron #-"oniendo -na #o!a *o!-2na de di#i"adore#) "ero #e *re10 o"or$-no di#"oner de$re# "or e9-i!ibrar !o# +ano#.E#$a di#"o#i*i0n e#$r-*$-ra! "-ede #-"oner #erio# "rob!e2a# de'abi$abi!idad) 1 7-n*ionabi!idad de !o# edi7i*io#. E# "or e!!o 9-e #e re"!an$ea !a di#"o#i*i0n*on -na #o!a *o!-2na de di#i"adore# "or +ano) *o2o ini*ia!2en$e #e 'ab,a e#$i2ado en !o#*/!*-!o#.Grado en Ingeniera Mecnica $%&"a /-9En !a Fi8-ra D. 5F "-ede +er#e !a n-e+a di#"o#i*i0n de !o# di#i"adore# en n-e#$ra edi7i*a*i0n.F&ura 7, -3, NueFa dABoA!E" de dABadoreA de e"er&Ga e" u"a Aola !oluI"a Bor fa!Mada,I.5An/!i#i# de re#-!$ado# *on !a n-e+a 2ode!a*i0n e#$r-*$-ra! *on di#i"adore# en-na *o!-2na.Co2"robe2o# *o2o 9-edar,a !a n-e+a di#$rib-*i0n ener8;$i*a.F&ura 7, -4, DAtrHu!E" e"ert!a !o" la dABoA!E" de u"a !oluI"a de dABadoreA Bor fa!MadaGrado en Ingeniera Mecnica $%&"a //)E#$a n-e+a di#$rib-*i0n ener8;$i*a en*on$ra2o# "are*e 2-*'o 2/# e9-i!ibrada)$o2ando -n K4R de ener8,a !o# di#i"adore# "or -n I4R !a e#$r-*$-ra. Vea2o# *02o 9-edan !o# e#7-er(o# 1 !o# de#"!a(a2ien$o#.F&ura 7, -.,DeABlaDaIe"to VA TeIBo del !e"tro de IaAaA del LltIo BAo,A! obje$o de no e:$ender e:*e#i+a2en$e e! e#$-dio) #e re*o8e e! re#-!$ado en e! B!$i2o"i#o. En !a 8r/7i*a #e +e *o2o e! de#"!a(a2ien$o 2/:i2o *on -na *o!-2na de di#i"adore# e#de 3L.D 22. -"erior a !o# 5L.DJ 22 ob$enido# *on !a# $re# *o!-2na# de di#i"adore#) "ero$oda+,a !ejo# de !o# J3 22re8i#$rado# *on e! edi7i*io en a-#en*ia de di#i"adore#.Con#idera2o# 9-ee#$e re#-!$ado#eaj-#$aa-nb-en e9-i!ibriode di#$rib-*i0n ener8;$i*a)!i2i$ando en -n 8rado #-7i*ien$e !a de7or2a*i0n de !a edi7i*a*i0n.Vea2o# a'ora !o# re8i#$ro# de e#7-er(o#.F&ura 7, -',Gr%f!a de eAfuerDoA aNaleA VA teIBoQ e" Au eleIe"to I%A Aol!tadoQ !oluI"a A4Grado en Ingeniera Mecnica $%&"a //-F&ura 7, -(, Gr%f!a de eAfuerDoA !orta"te VA teIBoQ e" Au eleIe"to I%A Aol!tadoQ !oluI"a B4F&ura 7, -7, Gr%f!a de eAfuerDoA fle!tor VA teIBoQ e" Au eleIe"to I%A Aol!tadoQ !oluI"a B4,TaHla 7,(,TaHla reAuIe" !oIBaratFa de eAfuerDoA e"tre loA IodeloA* MDT=C@MDT=CDE3C@MDT=CDE -C, M.TOC @Tn Q mM.TOC.E' "ol6mnas .isi$Tn Q mM.TOC.E$% "ol6mna .isi$Tn I mA@IL 4,+&0 17+00 2&+00CO/TANTE 27+&7 1* 22+,7 LECTO/ 7*+7& &2 -3Grado en Ingeniera Mecnica $%&"a ///A! i8-a! 9-e +i2o# *on !o# de#"!a(a2ien$o#) !o# re#-!$ado# !08i*a2en$e no #on $an#a$i#7a*$orio# *o2o !o# !o8rado# *on !a 2ode!a*i0n de di#i"adore# en $re# *o!-2na#) FC) "ero#-7i*ien$e2en$e b-eno# "ara #i !o# *o2"ara2o# *on !o# a!*an(ado# en e! 2ode!o #indi#i"adore#. Grado en Ingeniera Mecnica $%&"a //3A$TULO 9* ANLISIS ES$ECTRAL 5 ESTTICO DEL MODELO SEG0N NCSE@)/5 INTRODUCCIN E! "re#en$e *a",$-!o $iene *o2o obje$i+o 2o#$rar *ier$a# *on#idera*ione# re7erida# a !anor2a$i+a E#"aEo!a en 2a$eria de *on#$r-**i0n #i#2orre#i#$en$e. E+iden$e2en$e) !a#di7eren$e# *ara*$er,#$i*a# "ro"ia# de! 'e*'o #,#2i*o en$re E#"aEa 1 5s M.ECINCSE>2'I'/5 8 'I'/57ESUE/-OM.EC NCSE>2M.EC EO'>M.EC NCSE>2M.EC EO'>A8IL 2 !.3 14+37 ,+44 14+37 11+,&C56!A.!02!.3 *+37 &+44 13 10+10/+ 9L0C!562 !./3 2-+7* 1&+&- 30+2 23+44En !o# e#7-er(o# re+e!an -na# di7eren*ia# 2-1 i2"or$an$e# en$re a2ba# nor2a$i+a#)*orre#"ondiendo !o# 2a1ore# +a!ore# a !a nor2a E#"aEo!a. E+iden$e2en$e !a de7ini*i0n de !a##e**ione# 1ar2ado# 7ina!e# en!ae#$r-*$-ra #e+ana +er 2-1in7!-en*iado# "or e#$o#re#-!$ado#.En *on#e*-en*ia en !a 2ode!a*i0n e#"e*$ra!) ob$ene2o# !a# #i8-ien$e# *on*!-#ione#. 2MECINCSEI>2STO/? U@ U? 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D4R en !o# "i#o# FS 1 IS.Grado en Ingeniera Mecnica $%&"a /39TaHla 9, ' CoIBara!E" deeAfuerDoA E)3) VA NCSE )/MECIE>'>5s MECINCSE>2'I'/5 8 'I'/5 7ESUE/-O E>'>NCSE>2 E>'>NCSE>2A8IL 2 !.31&+** 17+3712+17 14+13C56!A.!02!.3 *+1- 10+*1 *+33 11+3*/+ 9L0C!562 !./324+0- 31+3221+03 2-+40La# di7eren*ia# en e#7-er(o "are*en red-*ir#e) 2an$eni;ndo#e 2a1ore# !a# de! 2ode!oNCE43.Ene#$e*a#o) !o#di#eEo#7ina!e#de!o#e!e2en$o#e#$r-*$-ra!e#"rin*i"a!e#9-e#eob$endr,an -$i!i(ando a2ba# nor2a# no #er,an 2-1 de#i8-a!e#) a di7eren*ia de !o 9-e o*-rr,a*-ando *o2"ara2o# !o# 2ode!o# e#"e*$ra!e# en e! an$erior "-n$o.TaHla 9, ( CoIBara!E" de eAfuerDoA e"tre loA IodeloA eAt%t!oA K d"%I!oA de la "orIa NCSE)/M.ECINCSE>25s MECINCSE>2'I'/5 8 'I'/5 7ESUE/-O M.EC MEC M.EC MECA8IL 2 !.3 14+37 17+37 14+37 14+13C56!A.!02!.3 *+37 10+*1 13 11+3*/+ 9L0C!562 !./3 2-+7* 31+32 30+2 2-+40En e! *a#o de !a *o2"ara*i0n en$re !o# e#7-er(o# din/2i*o# 1 e#$/$i*o# 2ode!ado# bajo !anor2a E#"aEo!a) #e a"re*ia -n !i8ero in*re2en$o en !o# +a!ore# ne$o# 7ina!e# en e! 2ode!oe#$/$i*o. A! i8-a! 9-e 1a *o2"roba2o# *on !o# de#"!a(a2ien$o#) en e! *a#o de !o# e#7-er(o#!a# di7eren*ia# en$re !o# 2ode!o# e#$/$i*o# 1 din/2i*o# de !a nor2a E#"aEo!a)no 2an$ienen-na# di7eren*ia# 2-1 #i8ni7i*a$i+a#) a di7eren*ia de !o 9-e o*-rre *on en$re a2bo# 2ode!o#*on !a nor2a de