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Título : Análisis técnico económico del coeficiente de reducción de respuesta estructural con aplicación y comparación en sistemas aporticados de estructuras metálicas
Autor : Cañizares Ortega, Freddy Fernando
Jácome Guanopatín, Ángel Patricio
Palabras clave : ANÁLISIS LINEAL
ANÁLISIS NO LINEAL
DEMANDA – CAPACIDAD
DISEÑO SISMORRESISTENTE
DUCTILIDAD
ESPECTRO REDUCIDO
ESPECTRO DE RESPUESTA
FACTOR R
PUSHOVER
RESPUESTA SÍSMICA
Fecha de publicación : sep-2022
Editorial : Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica. Maestría en Ingeniería Civil con Mención en Estructuras Metálicas
Resumen : In this degree work, the analysis and calculation of the seismic reduction factor for a structure with special moment frames (PEM or SMF) composed of four different mathematical models where the seismic reduction factor changes with values of R=8, 6, 4, 5 and 3. 5 and 3; performing the dynamic linear structural analysis of the four models, each structure changes according to the demand required by the seismic forces, determining that the lower the value of R the larger sections are required in the structure, in spite of the above, the fundamental vibration period of the structures was maintained for R= 8, 6 and 4. 5, while for the factor R=3 the period is slightly reduced resulting in a stiffer structure, as the seismic response factor is reduced, more robust sections are required to provide more weight to the structure to meet the demand. An economic analysis was performed with the sections obtained, which shows that the lower the R value, the structure requires a higher weight and therefore influences a higher cost, so the structure with the lowest cost is the structure with an R=8. Additionally, a pseudo-static non-linear analysis was determined to determine the structural performance of each of the four models using the ATC-40 and FEMA- 440 methods, highlighting that the models maintain the same architectural and geometric configuration but with different sections in certain elements that required a higher geometry as the R value decreases, after obtaining the results of the static non-linear analysis, the performance point was determined using the ASCE 41-17 and FEMA 440 (2005) methodology, resulting in the R=8, 6, 4. 5 and 3 for 475 years has a performance level in X and Y of immediate occupancy. For the determination of the structural response factor, the methodology proposed by Dr. Aguiar 2006 was followed, which is similar to that of ATC-19 (1995), where the ductility, resistance and redundancy factor is determined, data that are collected from the performance point obtained for the elastic design spectrum with a return period of 475 years, the structural response factors R obtained establish that the average range is between 6 and 7.5, on the other hand the structure that presents greater capacity and performance is the one that was designed with R=4. 5 so having extremely rigid sections does not guarantee stability and ductility in a structure, finally a high level of performance (immediate occupation) and seismic energy dissipation capacity is established in the structure designed with a R=6 where its value is similar and slightly lower than 4.5, so it is concluded that for a structure of special steel composite moment frames a design with a structural response factor equal to 6 should be sought.
Descripción : En el presente trabajo de titulación se realizó el análisis y cálculo del factor de reducción sísmica para una estructura con pórticos especiales a momentos (PEM o SMF) compuestos, a partir de dicha estructura se realizó cuatro diferentes modelos matemáticos donde se cambia el factor de reducción sísmica con valores de R=8, 6, 4.5 y 3; realizando el análisis estructural lineal dinámico de los cuatro modelos, cada estructura cambia en función de la demanda que requieren las fuerzas sísmicas determinando que en cuanto menor es el valor de R se requieren mayores secciones en la estructura, a pesar de lo anotado el periodo de vibración fundamental de las estructuras se mantuvo para R= 8, 6 y 4.5, mientras que para el factor R=3 el periodo se reduce ligeramente resultando una estructura más rígida, a medida que se reduce el factor de respuesta sísmica es necesario secciones más robustas que aporten mayor peso a la estructura para suplir la demanda. Se realizó un análisis económico con las secciones obtenidas, el cual refleja que a menor valor de R la estructura requiere un mayor peso y por ende influye en un mayor costo, por lo que la estructura con menor costo es la estructura con un R=8. Adicionalmente se determinó un análisis no lineal pseudo estático para determinar mediante el método de la ATC-40 y FEMA-440 el desempeño estructural de cada uno de los cuatro modelos, destacando que los modelos mantienen la misma configuración arquitectónica y geométrica pero con secciones diferentes en ciertos elementos que requerían una mayor geometría según diminuye el valor de R, al obtener los resultados del análisis no lineal estático se procedió a buscar el punto de desempeño con la metodología del ASCE 41-17 y FEMA 440 (2005) dando como resultado que el R=8, 6, 4.5 y 3 para 475 años tiene un nivel de desempeño en X y Y de ocupación inmediata. Para la determinación del factor de respuesta estructural se siguió la metodología planteada por el Dr. Aguiar 2006 que es similar a la del ATC-19 (1995), donde se determina el factor de ductilidad, resistencia y redundancia, datos que se recogen a partir del punto de desempeño obtenido para el espectro de diseño elástico con un periodo de retorno de 475 años, los factores de respuesta estructural R obtenidos nos establecen que el rango promedio está entre 6 y 7.5, por otra parte la estructura que presenta mayor capacidad y desempeño es la que fue diseñada con R=4.5 por lo que tener secciones extremadamente rígidas tampoco garantizan la estabilidad y ductilidad en una estructura, finalmente se establece un alto nivel desempeño (ocupación inmediata) y capacidad de disipación de energía sísmica en la estructura diseñada con un R=6 donde su valor es similar y ligeramente inferior al de 4.5, por lo que se concluye que para una estructura de pórticos especiales a momento compuestos en acero se debería buscar un diseño con un factor de respuesta estructural igual a 6.
URI : https://repositorio.uta.edu.ec/jspui/handle/123456789/36767
Aparece en las colecciones: Maestría en Ingeniería Civil con Mención en Estructuras Metálicas

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