El diseño sísmico tradicional es el diseño basado en fuerzas (DBF), existe otro diseño sísmico
basado directo basado en desplazamientos (DDBD) propuesto por su principal impulsor
Priestley, M.J.N (2007).
El DDBD a diferencia del DBF considera el daño estructural, con la finalidad de lograr un
mecanismo de falla de la estructura para evitar el colapso.
Es más fácil cuantificar el daño de una estructura a través de desplazamientos que de fuerzas.
De esta manera una estructura para alcanzar un desplazamiento último de diseño, debe lograr
una adecuada ductilidad, es decir la estructura será dañada incursionando en el rango
inelástico.
En la primera parte de esta tesis se presenta las diferencias que existen entre las metodologías
del DDBD y del DBF resaltando algunas bondades del DDBD.
En la segunda parte se presenta un caso de estudio de un edificio dual de 5 niveles que
presenta regularidad tanto en planta como en elevación y se encuentra ubicada en una zona
altamente sísmica cuya aceleración en suelo firme es el 45% de la aceleración de la gravedad.
Luego se aplica las metodologías del DDBD y DBF al caso de estudio, con la finalidad de
comparar sus respuestas de desplazamiento, derivas, diagramas de fuerza cortante y
momentos.
En la tercera parte, usando el programa ETABS, se realiza el Análisis Dinámico Tiempo Historia
(ADTH) para comparar las respuestas de desplazamiento con las metodologías del DDBD, DBF.
Para ello se sometió el modelo estructural a 3 registros sísmicos, cuyos espectros de respuesta
fueron escalados con el espectro de diseño de la norma E.030. Luego se asignaron rótulas
concentradas en posibles zonas de daño considerando los lineamientos del ASCE 41-13.
En la parte final de la tesis se realiza las comparaciones y conclusiones sobre el caso de
estudio. Es importante indicar que el nivel de desempeño sísmico del edificio para la
metodología del DDBD es mayor que para el DBF. Esto se debe a que las derivas del método
DDBD oscilan en el orden de 2% a 2.5% y las derivas del DBF se limitan a 0.7%. Por lo tanto, si comparamos los desplazamientos de ambas metodologías, una estructura diseñada con el
DDBD logrará desplazarse más y debido a ello sufrirá mayor daño.
Es asi que al comparar las fuerzas cortantes basales de cada metodología para el caso de
estudio, se determinó que las cortantes basales obtenidas con el DDBD fueron mayores a las
obtenidas con el DBF. Éstas resistencias obtenidas por el DDBD a diferencia del DBF,
garantizan que la estructura logre los desplazamientos máximos de diseño, porque fueron
obtenidas por un factor de reducción de espectro de desplazamiento que depende del
amortiguamiento y ductilidad del sistema dual.
Asimismo los desplazamientos para el caso de estudio del DDBD resultaron ser mayores a los
desplazamientos del DBF y del ADTH, desmostrando que el nivel de desempeño de la
metodología del DDBD es más exigente debido a que emplea una deriva del 2.5% comparada
con una menor deriva de 0.7% del código sísmico peruano E.030. / The traditional seismic design is the methodologies of Forced Based Design (FBD), there is
another direct displacement based design (DDBD) proposed by Priestley, M.J.N (2007).
The DDBD considers structural damage to achieve a failure mechanism of the structure before
collapse.
It´s easier to quantify damage of a structure with displacements rather than forces. Therefore,
a structure to achieve a inelastic displacement design with good ductility, it is necessary to be
damaged.
The first part of this investigation is about differences between the methodologies of DDBD
and FBD with some DDBD advantages.
In the second part, there is a study case about a dual building 5-story, which is regular in plan
and elevation. The building is located in a seismic zone, which acceleration in firm soil is 45% of
the acceleration of gravity. Then it is applied both methodologies into the study case to
compare its displacements, shear forces and overturning moments.
In the third part the Dynamic Time History Analysis (DTHA) is done, to compare displacements
with DDBD and FBD methodologies. Three accelerograms were used and the magnitude of the
acceleration scaled to be spectrum compatible with design spectrum. Then, using ASCE 41-13
guidelines, the hinge plastics were assigned to structure.
Finally, both methodologies results about study case are compared. It´s important take into
account that the seismic performance level of the building for DDBD is greater than FBD
method. This is due to drifts of DDBD are in the order of 2.0% and 2.5% comparing with FBD
drifts of 0.7%. Therefore, displacements of DDBD is greater than the FBD method.
Shear forces of DDBD result greater than FBD methodology. These strengths of DDBD method
ensures that structure achieves design inelastic displacements, because those strengths were
obtanied due to a displacement spectrum reduction factor which depends of damping and
ductility of the dual system. Also the displacements for the study case for DDBD results to be greater than FBD and DTHA.
In that way it´s proves that the seismic performance level of the building for DDBD is greater
than FBD method. Due to drifts of DDBD which are in the order of 2.0% and 2.5% compared
with little FBD drifts of 0.7%. / Tesis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:123456789/9315 |
| Date | 06 September 2017 |
| Creators | Córdova Shedan, Romel |
| Contributors | Velásquez Vargas, José Martín |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Source | Pontificia Universidad Católica del Perú, Repositorio de Tesis - PUCP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Perú, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/ |
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