Modelado, análisis y diseño sísmico de estructuras mediante disipadores de energía SLB

Resumen

Este artículo describe inicialmente aspectos del modelado de estructuras equipadas con disipadores de energía Shear Link Bozzo (SLB) y desarrolla dos procedimientos iterativos de diseño para seleccionar estos dispositivos. Esta metodología se aplica a un edificio prefabricado de hormigón armado de 5 plantas. Los dispositivos de disipación de energía SLB son inicialmente rígidos, pero dúctiles con un rango de fuerzas de fluencia de 36 kN a 900 kN caracterizados por 52 + 52 dispositivos estándar. Además, estos dispositivos se pueden combinar en paralelo dando un rango muy amplio de posibilidades de selección y respuesta estructural correspondiente. Por lo tanto, para simplificar su selección automática, este artículo presenta dos procedimientos: (1) iteración directa y (2) iteración inversa o de fuerza fija. Ambos procedimientos se implementaron en una aplicación automática o “plugin” para el programa ETABS que automatiza su selección para un sistema estructural específico o configuración arquitectónica de estos elementos. Mediante estos dispositivos se puede disipar la energía introducida por un sismo en la estructura, protegiendo a otros elementos estructurales que sufran daños. Los dispositivos de disipación de energía SLB son asequibles para obtener una mejora significativa del rendimiento en la respuesta estructural general. Este trabajo presenta un marco de edificio de hormigón armado prefabricado de cinco pisos, denominado Edificio SLB, que proporciona 4 departamentos por nivel, todos con un piso interior diáfano. El edificio está formado por 11 pilares de sección constante 40x40cm y todas sus vigas tienen bisagras en los extremos. Este edificio fue equipado con 120 pequeños dispositivos SLB mostrando su desempeño para el sismo máximo del código sísmico peruano sin reducción de ductilidad (R = 1) mediante historia temporal no lineal con diez registros sísmicos compatibles con el espectro de suelo S1. En esta estructura, toda la disipación de energía sísmica se concentró en estos dispositivos por lo que no habría daño estructural. Además, los niveles de daño no estructural fueron controlados con la rigidez inicial de estos dispositivos ya que los desplazamientos laterales se redujeron a niveles por debajo del código sísmico peruano (o incluso ocupación inmediata para dispositivos mayores a los proporcionados en este ejemplo). Al mismo tiempo, los niveles de aceleración disminuyen en altura a solo 0,3 gy el coeficiente de cortante base se reduce de casi 1,2 a solo 0,12-0,2 (esto significa un factor R entre 6 y 10 sin daño estructural).