Publication: Análisis dinámico no lineal de marcos de madera con conexiones semirrígidas
Date
2018
Authors
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Publisher
Universidad Católica de la Santísima Concepción
Abstract
En esta investigación, se realizaron análisis dinámicos no lineales en marcos de madera de 3, 6, 9 y 12 pisos sometidos a registros sísmicos. En todos los cuadros, se analizaron dos casos: considerando conexiones rígidas y considerando conexiones semirrígidas con capacidad de disipación de energía. Esto con la finalidad de determinar la capacidad de las conexiones para reducir las solicitaciones sísmicas en la estructura al disipar parte de la energía impuesta por el terremoto. Las conexiones fueron caracterizadas utilizando un modelo no-lineal ideado por el profesor guía de esta tesis, el que fue validado experimentalmente (Padilla, 2018). La conexión es capaz de comportarse como rígida mientras no se supere su momento flector de apertura. Una vez alcanzado el umbral anterior la conexión se abre disipando energía con incrementos marginales en el momento flector transmitido entre elementos conectados. Además, tiene la capacidad de auto centrarse, recuperando su forma original sin quedar con deformaciones plásticas permanentes. Se escogió un arquetipo de marco compuesto por dos ejes de columnas unidos por vigas. Las columnas fueron consideradas como elementos continuos en toda la altura del marco, con conexiones en su base a las fundaciones y en encuentro de vigas y columnas. Se asignaron masas al marco considerando peso de losa y sobrecargas sísmicas en un ancho tributario igual a la separación de las columnas. Para definir las dimensiones de los elementos se realizó un análisis modal espectral asumiendo conexiones rígidas, definiendo secciones cuadradas para columnas y rectangulares para vigas. Las secciones de columna se diseñaron escalonadas, esto es, más grandes en la base y más pequeñas en pisos superiores. Las vigas se consideraron de altura fija, pero de mayor ancho en la base, reduciéndose en altura. El diseño de secciones se realizó para el marco de 12 pisos, siendo definidos los demás marcos de menos pisos analizados, a partir de los últimos pisos del marco de 12 pisos. Las propiedades de las conexiones fueron definidas en base a las capacidades de los elementos conectados. Como criterio se consideró que al alcanzar la solicitación que genera el inicio de la apertura de la conexión, ninguno de los elementos superase su capacidad admisible, considerando un factor de seguridad dado. Los resultados de los análisis mostraron que, a excepción de casos puntuales, los marcos con conexiones semirrígidas tuvieron menores aceleraciones de piso y corte basal que la misma estructura con conexiones rígidas. Sin embargo, los desplazamientos laterales y derivas de piso o drift, fueron en la mayoría de los casos superiores en los marcos con conexiones semi-rigidas. Lo anterior permite concluir que la conexión estudiada permite reducir las cargas en la estructura al aumentar su ductilidad, con un costo en el incremento de las deformaciones.
Description
Simposio de Habilitación Profesional presentado a la Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica de la Santísima Concepción para optar al grado académico de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería y al título de Ingeniero Civil