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Título:
Análisis computacional no lineal de estructuras de acero, incorporando aisladores sísmicos de comportamiento lineal y no lineal en su base
Autor:
Peldoza Andrade, Eduardo Javier
Profesor Patrocinante:
Soto Miranda, José
Grado a Optar:
Ingeniero Civil en Obras Civiles - Licenciado en Ciencias de la Ingeniería, mención Obras Civiles
Materia:
estructuras de acero; análisis de estructuras; software
Universidad:
Universidad Austral de Chile
Facultad:
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Escuela:
Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles
Año de Aceptación:
2002
Resumen:
La presente tesis fue realizada en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Austral de Chile, en el período comprendido entre abril de 2000 y marzo de 2002. Su objetivo principal fue la implementación de un modelo matemático que simulara el comportamiento de un aislador sísmico pasivo en el programa de cálculo estructural PLANT, el cual fue creado en 1980 en el Lehrstühl für Stahlbau de Aachen (Alemania). La principal característica de este programa es su capacidad de realizar cálculos considerando la plastificación de las secciones sometidas a grandes deformaciones. Primeramente, se expone la teoría aplicada en el programa para el cálculo de estructuras sometidas a grandes deformaciones y el sistema utilizado para la optimización de los resultados. También se exponen los diferentes modelos matemáticos de aislación sísmica, y se incluye una reseña de los programas estructurales existentes en el mercado. En la elección del modelo matemático de aislación incorporado en PLANT, se optó por el modelo de Wen, debido a la versatilidad de éste para representar diversas variedades de comportamiento elástico o elastoplástico. Otra razón importante fue que este modelo también está incorporado en el programa de cálculo estructural SAP2000, el cual sirvió para la verificación de los resultados obtenidos. La parte experimental fue realizada simultáneamente con los programas PLANT y SAP2000. Se analizaron tres tipos de estructuras: un dispositivo aislador solo, un marco plano de tres pisos hecho de acero y con aislación de base, y una estructura tridimensional de un piso hecha de acero y con aislación de base. Las solicitaciones aplicadas fueron aceleraciones basales correspondientes a una función sinusoidal, el terremoto de Northridge y el terremoto de Valparaíso. En todos los resultados obtenidos con los ejemplos anteriores, la diferencia entre ambos programas no resultó significativa. El programa PLANT no acusó la plastificación de ninguno de los elementos de acero de la estructura montada sobre aisladores, sin embargo se debe tener presente que PLANT está diseñado para considerar la plastificación de una sección debida a esfuerzos de flexión solamente, no incluyendo los esfuerzos de corte, que son precisamente los que producen los mayores daños estructurales durante un terremoto.
Abstract:
The present thesis was carried out at the Faculty of Sciences of the Engineering of the Universidad Austral de Chile, between April of 2000 to March of 2002. Its main goal was the addition of a mathematical model that simulates the behavior of a passive seismic insolator on the program of structural analysis PLANT, which was created in 1980 at the Lehrstühl für Stahlbau of Aachen (Germany). The main feature of this program is its capacity to carry out analysis considering the plastification of a frame section bearing large deformations. At the first place, the theory applied in the program for the calculation of structures subjected to large deformations and the system used for the improvement of the results are stated. The several mathematical models of seismic isolation are also stated, and a review of the another commercial programs for structural analysis is included. In the selection of the mathematical model of isolation to be added in PLANT, it was choosed the Wen’s model, due to its versatility in order to represent many elastic or elastoplastic behaviors. Another important reason was that this model is also incorporate in the program of structural analysis SAP2000, which it was used for the verification of the obtained results. The experimental stage was carried out simultaneously with the programs PLANT and SAP2000. Three kinds of structures were analyzed: a single insolation device, a three-storied steel plane frame with base isolation, and a three-dimensional single - story steel structure with base isolation. Basal accelerations corresponding to a sinusoidal function, the earthquake of Northridge and the earthquake of Valparaíso were applied. In all the results obtained with the previous examples, the difference between both programs was not significant. PLANT didn't accuse the yielding of any of the steel members of the structure over the insolators, however it should keep in mind that PLANT was designed in order to consider yielding due to flextion only, not including the shear stresses, in fact those shear stresses produce the major structural damages during an earthquake.
Palabras Clave:
estructuras de acero; análisis de estructuras; software
Editor:
Universidad Austral de Chile - Sistema de Bibliotecas - Programa Cybertesis
Formato:
text/pdf
Idioma:
es
Copyright:
Peldoza Andrade, Eduardo Javier
Dirección Electrónica:
http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2002/bmfcip381a/doc/bmfcip381a.pdf