LIBRO DE EDIFICACIONES CON DISIPADORES DE ENERGIA

 PROLOGO:
En los últimos años los investigadores en el área de la mecánica estructural, han ido
incrementando diversos cuidados, con la finalidad que los edificios sean diseñados acorde con
los requerimientos mínimos de fuerza lateral de los códigos de diseño. Recientes sismos han
mostrado que los edificios diseñados y construidos de acuerdo a los códigos más recientes
proveen una buena respuesta, pero el costo de reparación de daños y el tiempo necesario para
implementar estas reparaciones son más grandes que las anticipadas. Diversos esfuerzos en
Estados Unidos, Japón y Rusia, se han centrado en desarrollar criterios de diseño sísmico y
procedimientos para asegurar objetivos específicos de desempeño. El incremento en las
fuerzas de diseño no mejora todos los aspectos del desempeño. Tres técnicas innovadoras han
sido propuestas para usarse individualmente o en combinación, con la finalidad de mejorar el
desempeño sísmico de los edificios: aislamiento sísmico, dispositivos suplementarios de
disipación de energía y control estructural activo o híbrido. Esta investigación está orientada a
la metodología de cálculo de edificaciones con dispositivos pasivos de disipación de energía.
En la actualidad, dicho sistema constructivo se usa con mucha frecuencia en la práctica
y se considera un campo abierto en la investigación sísmica, representando el presente trabajo
un aporte importante en la actualización de los métodos de cálculo de edificaciones con
dispositivos pasivos de disipación de energía.
En la presente investigación se realizó el análisis dinámico no-lineal de un edificio de
concreto armado de 3 pisos, siendo utilizado como soporte informático el programa SAP2000
v.10.0.1. Para obtener las rotulas plásticas se han tomado las secciones de los elementos con
sus áreas especificas de acero de refuerzo longitudinal. Las aceleraciones del registro sísmico
fueron escaladas a 400 Gals.
Después de realizar el análisis dinámico lineal del edificio, el diseño de los disipadores
fue hecho para obtener un amortiguamiento efectivo acorde con las distorsiones de los
requerimientos de la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente E030-2006. Luego, se
procedió a realizar el análisis lineal del edificio con los disipadores no-lineales para obtener la
respuesta con el amortiguamiento adicionado. Como resultado, se obtuvo, que con los
disipadores se puede reducir la fuerza actuante en el edificio; también los desplazamientos,
velocidades y aceleraciones de los entrepisos, y, finalmente, se obtuvo la influencia de los
disipadores en la energía.
La presente investigación consta de una introducción, 4 capítulos, conclusiones y
bibliografía.
En la introducción se fundamenta la actualidad del tema, se formula el objetivo y
problemas de investigación, los aportes científicos y el valor práctico de la investigación.

En el primer capítulo, se analiza el estado del arte en sistemas avanzados de control de
la respuesta dinámica. En una primera parte se describe en forma general los distintos
sistemas avanzados de control estructural ante sismos y, en una segunda parte, se presentan
los dispositivos pasivos de disipación de energía realizados hasta el momento.
En el segundo capítulo, se presenta una discusión más detallada del desempeño de los
dispositivos pasivos y de los sistemas, con énfasis en el desarrollo de modelos matemáticos
apropiados. Se presentan dos mecanismos, el primer mecanismo incorpora ambos, es decir,
los dispositivos histeréticos y los dispositivos viscoelásticos. Incluidos en el primer grupo están
los dispositivos que operan en los principios, tales como la fluencia de metales y los
friccionantes por deslizamiento. El segundo grupo consiste de dispositivos que involucran
deformación de sólidos viscoelásticos o fluidos y aquellos que emplean orificios para el paso de
los fluidos.
En el tercer capítulo, se mencionan las características geométricas del modelo analítico
y las propiedades de los materiales empleados en el análisis. También se describen las
características de los elementos y las hipótesis adoptadas. Se presentan los resultados de los
análisis dinámicos con comportamiento elástico de la estructura y con comportamiento
inelástico de cada uno de los cuatro tipos de disipadores, y con la utilización de un registro
sísmico peruano representativo. Luego con los resultados obtenidos se escoge el disipador con
mejor comportamiento y se realiza un análisis inelástico de la estructura con el tipo de
disipador escogido para tal fin.
En el cuarto capítulo se presentan los requerimientos generales para el diseño de los
disipadores de energía. Se procede luego a seleccionar los criterios del desempeño estructural,
diseñando dispositivos pasivos de disipación de energía a ser utilizados en el modelo. Luego
se procede al análisis del modelo con la inclusión de los disipadores de energía diseñados para
un determinado criterio de desempeño estructural. Finalmente, se presentan los resultados
obtenidos realizando una comparación del comportamiento del modelo con y sin disipadores de
energía.
En las conclusiones se discuten los resultados y las recomendaciones sobre el
comportamiento estructural y los beneficios reportados por los disipadores de energía al
sistema sismorresistente, así como la orientación de las futuras líneas de investigación.
La presente investigación está dirigida a ingenieros civiles, postgraduandos e
investigadores en el área de Mecánica Estructural

BY: Dr. Genner Villarreal Castro
       M.Sc. Ricardo Oviedo Sarmiento


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