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Análisis estructural y económico de un edificio de 30 pisos, Libro PDF

Análisis estructural y económico de un edificio de 30 pisos, Libro PDF1

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hojas: 157
Contenido:

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TABLA DE CONTENIDO

Página

INTRODUCCIÓN 18

1. OBJETIVOS 22

1.1. OBJETIVO GENERAL 22

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 22

2. EVOLUCIÓN Y ESTADO DEL ARTE 23

3. MARCO TEÓRICO 31

3.1. FILOSOFÍA DEL DISEÑO SÍSMICO 31

3.2. EVOLUCIÓN DEL DISEÑO SÍSMICO 32

3.3. BASES DEL DISEÑO SÍSMICO DE AISLACIÓN DE BASE 33

3.4. SISTEMAS DE PROTECCIÓN SÍSMICA 34

3.4.1. Sistemas activos 35

3.4.2. Sistemas pasivos 36

3.4.2.1. Aisladores sísmicos 36

3.4.2.1.1. Apoyos Elastoméricos 37

3.4.2.1.2. Apoyos Deslizantes 38

3.4.2.2. Disipadores de energía 38

3.4.2.2.1. Disipadores Histerético 38

3.4.2.2.2. Disipadores Viscoelásticos 38

3.4.2.3. Osciladores resonantes 39

3.4.3. Sistemas híbridos 40

3.4.4. Sistemas Semi-activos 41

3.4.5 Aisladores sísmicos de base 42

3.4.5.1. Comportamiento de los aisladores sísmicos de base 43

3.5 CONTROL SÍSMICO EN LAS ESTRUCTURAS 43

5.5.1. Disipación de energía 43

5.5.2. Mecanismo y experimentación de los sistemas de disipación de energía 43

3.5.3. Análisis sísmico estático para edificios

con aislamiento sísmico de base 44

3.6. HIGH DAMPING MULTI RUBBER BEARING (MRB HD-HS) 45

3.6.1. Soporte de caucho de alto amortiguamiento 45

3.6.2 Mecanismo de Generación de Amortiguamiento del HDR 47

3.7 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DEL AISLADOR SÍSMICO 49

3.8 ECUACIONES Y TERMINOLOGÍA 51

3.9. COSTOS DEL SISTEMA DE AISLAMIENTO DE BASE 58

3.9.1. Costos de los aisladores 58

3.9.2. Ahorro 59

3.10. APORTE SÍSMICO 59

4. METODOLOGÍA 61

5. RESULTADOS 65

5.1. ESTRUCTURA SIN AISLADOR 65

5.1.1. Descripción de modelos 65

5.1.1.1 Datos del modelo Taipei 23 65

5.1.1.2. Datos del modelo Torre del Laguito 68

5.1.1.3. Datos del modelo Prototipo 71

5.1.2. Cálculo del periodo de las estructuras 74

5.1.3. Cálculo de la aceleración espectral 74

5.1.4. Cálculo del cortante basal 75

5.1.5. Cálculo del cortante basal de diseño 75

5.1.6. Análisis de las fuerzas de viento 75

5.1.7. Análisis de Viento vs Análisis Sísmico 76

5.1.8. Análisis sísmico y determinación de derivas 78

5.1.9. Cantidades de Material 81

5.2 ESTRUCTURA CON AISLADOR 81

5.2.1. Descripción de modelos 82

5.2.1.1. Taipei 82

5.2.1.2. Torre del Laguito 82

5.2.1.3. Prototipo 83

5.2.2. Calculo del periodo de las estructuras 83

5.2.3. Calculo de la aceleración espectral 84

5.2.4. Calculo del cortante basal 87

5.2.5. Calculo del cortante basal de diseño 87

5.2.6. Análisis de Viento 89

5.2.7. Análisis de Viento vs Análisis Sísmico 90

5.2.8. Análisis Sísmico y Determinación de Derivas 91

5.2.9. Cantidades de material 98

5.3. DISEÑO DE AISLADORES 99

5.3.1. Datos básicos de los modelos 99

5.3.2. Especificaciones del Código UBC 100

5.3.3. Cargas de Diseño 100

6. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 104

6.1 COMPARACIÓN DE ALTERNATIVAS 104

6.1.1 Alternativas 104

6.1.2. Resultados por modelo 108

6.1.2.1. Periodo de la estructura 108

6.1.2.2. Cortante basal en la estructura 109

6.2. ANÁLISIS DE CANTIDADES 111

6.2.1. Cantidad de concreto. (M3) 111

6.2.2. Cantidad de acero (KG) 112

6.2.3. Peso de las estructuras 113

6.2.4. Cortante Basal 114

6.3. ANÁLISIS ECONÓMICO 115

6.3.1 Análisis económico de los costos de construcción de las

Estructuras sin incluir los costos de cimentación, mampostería,

Instalaciones y acabados 115

6.3.2 Análisis económico de los costos de construcción de las

Estructuras incluyendo los costos de cimentación, mampostería,

Instalaciones y acabados 119

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 123

8. BIBLIOGRAFÍA 125

ANEXOS 127

TABLA 1. PAÍSES CON ESTRUCTURAS AISLADAS SÍSMICAMENTE 26

TABLA 2. PERIODO DE LA ESTRUCTURA 74

TABLA 3. PERIODO DE DISEÑO DE LA ESTRUCTURA 74

TABLA 4. ACELERACIÓN ESPECTRAL 74

TABLA 5.CORTANTE BASAL 75

TABLA 6.CORTANTE BASAL DE DISEÑO 75

TABLA 7.FUERZAS DE VIENTO 76

TABLA 8.CANTIDAD DE CONCRETO MODELOS EMPOTRADOS (M3) 81

TABLA 9.CANTIDAD DE ACERO MODELOS EMPOTRADOS (KG) 81

TABLA 10.PERIODO DE LAS ESTRUCTURAS AISLADAS 84

TABLA 11. CORRELACION ENTRE ESPECTROS 84

TABLA 12. ACELERACIÓN ESPECTRAL PARA MODELOS

AISLADOS 86

TABLA 13. CORTANTE BASAL PARA MODELOS AISLADOS 87

TABLA 14. CORTANTE BASAL DE DISEÑO

PARA MODELOS AISLADOS 87

TABLA 15. FUERZAS DE VIENTO PARA MODELOS AISLADOS 89

TABLA 16. CANTIDAD DE CONCRETO MODELOS AISLADOS (M3) 98

TABLA 17. CANTIDAD DE ACERO MODELOS AISLADOS (KG) 98

TABLA 18. DATOS BÁSICOS PARA EL DISEÑO DE AISLADORES 99

TABLA 19. ESPECIFICACIONES UBC

PARA EL DISEÑO DE AISLADORES 100

TABLA 20. CARGAS DE DISEÑO TAIPÉI 23 101

TABLA 21. CARGAS DE DISEÑO TORRE DEL LAGUITO 102

TABLA 22. CARGAS DE DISEÑO PROTOTIPO 103

TABLA 23. ALTERNATIVA DE AISLAMIENTO TAIPÉI 23 105

TABLA 24 ALTERNATIVA DE AISLAMIENTO TORRE DEL LAGUITO 106

TABLA 25. ALTERNATIVA DE AISLAMIENTO PROTOTIPO 107

TABLA 26. CANTIDAD DE CONCRETO MODELOS AISLADOS (M3) 110

TABLA 27. CANTIDAD DE ACERO MODELOS AISLADOS (KG) 110

TABLA 28. COMPARACIÓN ENTRE CANTIDADES DE CONCRETO 111

TABLA 29. COMPARACION ENTRE CANTIDADES DE ACERO 112

TABLA 30. COMPARACION ENTRE PESOS DE LAS ESTRUCTURAS 113

TABLA 31. COMPARACION ENTRE CORTANTES BASALES DE LAS ESTRUCTURAS 114

TABLA 32. PRECIOS UNITARIOS DE CONCRETO Y ACERO 115

TABLA 33. PRECIOS UNITARIOS DE AISLADORES 115

TABLA 34. PRECIOS AISLADORES MODELO TAIPÉI 116

TABLA 35. PRECIOS AISLADORES MODELO TORRE DEL LAGUITO 116

TABLA 36. PRECIOS AISLADORES MODELO PROTOTIPO 116

TABLA 37.COSTO ESTRUCTURAS EMPOTRADAS 117

TABLA 38. COSTO ESTRUCTURAS AISLADAS 117

TABLA 39. AHORRO Y RENTABILIDAD 117

TABLA 40. COSTO TOTAL EDIFICIO TAIPEI-EMPOTRADO 120

TABLA 41. COSTO TOTAL EDIFICIO LAGUITO-EMPOTRADO 120

TABLA 42. COSTO TOTAL EDIFICIO PROTOTIPO-EMPOTRADO 120

TABLA 43. COSTO TOTAL EDIFICIO TAIPEI-AISLADO 121

TABLA 44. COSTO TOTAL EDIFICIO LAGUITO- AISLADO 121

TABLA 45. COSTO TOTAL EDIFICIO PROTOTIPO- AISLADO 121

TABLA 46. REDUCCIÓN TOTAL DE LOS COSTOS DE CONSTRUCCIÓN 122

FIGURA 1. SISMO DE KOBE.1995 24

FIGURA 2. SISMO DE NORTHRIDGE. 1994 25

FIGURA 3. VIADUCTO EL HELICOIDAL 27

FIGURA 4. SISTEMA DE AISLADORES VIADUCTO EL HELICOIDAL 27

FIGURA 5. PUENTE LA ESTAMPILLA 28

FIGURA 6. SISTEMA DE AISLADORES PUENTE LA ESTAMPILLA 28

FIGURA 7. CLINICA COMFANDI 29

FIGURA 8. SISTEMA DE AISLADORES CLINICA COMFANDI 29

FIGURA 9. EDIFICIOS APARTAMENTOS – BOGOTA 30

FIGURA 10. PUENTE GUALANDAY 30

FIGURA 11. ESQUEMA DE LA FILOSOFÍA DEL DISEÑO SÍSMICO 31

FIGURA 12. ESQUEMA DE LA EVOLUCIÓN DEL DISEÑO SÍSMICO 32

FIGURA 13. ESPECTROS DE RESPUESTA 33

FIGURA 14. ESQUEMA DE SISTEMAS DE PROTECCIÓN SÍSMICA 34

FIGURA 15. ESQUEMA DE SISTEMAS ACTIVOS DE PROTECCIÓN SÍSMICA 35

FIGURA 16. ESQUEMA DEL PROCESO DE SISTEMAS DE PROTECCIÓN SÍSMICA 35

FIGURA 17. ESQUEMA DE RESPUESTA FRENTE A SISMOS SEVEROS 37

FIGURA 18. APOYO ELASTOMÉRICO 37

FIGURA 19. DISIPADOR VISCOELÁSTICO 39

FIGURA 20. TMD 39

FIGURA 21. ESQUEMA DE SISTEMAS HÍBRIDOS DE PROTECCIÓN SÍSMICA 40

FIGURA 22. ESQUEMA DE SISTEMAS SEMI- ACTIVOS DE PROTECCIÓN SÍSMICA 41

FIGURA 23. ESQUEMA DE AISLADOR DE BASE (APOYO ELASTOMÉRICO) 42

FIGURA 24. COMPARACIÓN DE LA RESPUESTA DE UN EDIFICIO SIN AISLACIÓN BASAL Y UNO CON AISLACIÓN BASAL 43

FIGURA 25. PARTES DE UN HDR 46

FIGURA 26. DIAGRAMA MODELO DE LOS ELEMENTOS AMORTIGUADORES 48

FIGURA 27. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DEL AISLADOR SÍSMICO 49

GRAFICA 1.VISTA EN 3D MODELO TAIPÉI 66

GRAFICA 2. VISTA EN PLANTA MODELO TAIPÉI 67

GRAFICA 3. VISTA EN 3D MODELO TORRE DEL LAGUITO 69

GRAFICA 4. VISTA EN PLANTA MODELO TORRE DEL LAGUITO 70

GRAFICA 5. VISTA EN 3D MODELO PROTOTIPO 72

GRAFICA 6. VISTA EN PLANTA MODELO PROTOTIPO 73

GRAFICA 7.SISMO VS. VIENTO TAIPÉI 76

GRAFICA 8.SISMO VS. VIENTO TORRE DEL LAGUITO 77

GRAFICA 9.SISMO VS. VIENTO PROTOTIPO 77

GRAFICA 10. DERIVAS TAIPEI 78

GRAFICA 11. DERIVAS TORRE DEL LAGUITO 79

GRAFICA 12. DERIVAS PROTOTIPO 80

GRAFICA 13. COMPARACION DE ESPECTROS DE RESPUESTA 86 GRAFICA 14. COMPARACION DE CORTANTE BASAL TAIPEI 88

GRAFICA 15. COMPARACION DE CORTANTE BASAL

TORRE DEL LAGUITO 88

GRAFICA 16. COMPARACION DE CORTANTE BASAL PROTOTIPO 89

GRAFICA 17. SISMO VS. VIENTO TAIPÉI-AISLADO 90

GRAFICA 18. SISMO VS. VIENTO TORRE DEL LAGUITO-AISLADO 90

GRAFICA 19. SISMO VS. VIENTO PROTOTIPO-AISLADO 91

GRAFICA 20. DERIVAS EN X TAIPÉI AISLADO Y NO AISLADO 92

GRAFICA 21. DERIVAS EN Y TAIPÉI AISLADO Y NO AISLADO 93

GRAFICA 22. DERIVAS EN X TORRE DEL LAGUITO AISLADO Y

NO AISLADO 94

GRAFICA 23. DERIVAS EN Y TORRE DEL LAGUITO AISLADO Y

NO AISLADO 95

GRAFICA 24 .DERIVAS EN X PROTOTIPO AISLADO Y NO AISLADO 96

GRAFICA 25. DERIVAS EN Y PROTOTIPO AISLADO Y NO AISLADO 97

GRAFICA 26. PERIODOS DE CADA ALTERNATIVA POR MODELO 108

GRAFICA 27. CORTANTE BASAL DE CADA ALTERNATIVA POR

MODELO 109 GRAFICA 28. COMPARACIÓN ENTRE CANTIDADES DE CONCRETO 111

GRAFICA 29. COMPARACIÓN ENTRE CANTIDADES DE ACERO 112

GRAFICA 30. COMPARACION ENTRE PESOS DE LAS ESTRUCTURAS 113

GRAFICA 31. COMPARACION ENTRE CORTANTES BASALES DE

LAS ESTRUCTURAS 114

GRAFICA 32. COMPARACIÓN ENTRE COSTOS DE

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS 118

GRAFICA 33. INCREMENTO PROMEDIO DEL COSTO

DE ESTRUCTURAS AISLADAS CON

RESPECTO A INVESTIGACIONES ANTERIORES. 118

GRAFICA 34. AUMENTO PROMEDIO DEL COSTO DE

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS

CON RELACIÓN A INVESTIGACIONES

ANTERIORES. 119

GRAFICA 35. COMPARACIÓN ENTRE COSTOS FINALES

DE CONSTRUCCIÓN. 122

 

 

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