Comportamiento sísmico de estructuras con forjados reticulares y disipadores de energía bajo acción simultánea de dos componentes horizontales del terremoto

• Autores: David Galé Lamuela
• Directores de la Tesis: Amadeo Benavent Climent (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jaime Carlos Gálvez Ruiz (presid.), Alberto Fraile (secret.), Francesc Xavier Cahís Carola (voc.), Humberto Amorim Varum (voc.), Jesús Miguel Bairán García (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Mecánica por la Universidad Politécnica de Madrid
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de la construcción
      • Ingeniería de estructuras
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • Esta Tesis investiga el comportamiento sísmico de las estructuras de hormigón armado formadas por forjados reticulares sobre pilares aislados, sin y con disipadores histeréticos de energía, bajo la acción simultánea de las dos componentes horizontales del movimiento del suelo provocado por el terremoto. La metodología aplicada tiene dos enfoques: uno experimental (ensayos dinámicos con mesa sísmica) y otro numérico (cálculos dinámicos directos con modelos de elementos finitos en 3D). El comportamiento se aborda desde las fases iniciales elásticas, hasta el colapso de la estructura. La caracterización del efecto de carga del sismo y la evaluación de la respuesta de la estructura se realiza empleando diferentes parámetros, con especial énfasis en los basados en consideraciones energéticas. Dentro del enfoque experimental, se proyectó en primer lugar un prototipo de estructura con forjador reticulares, siguiendo la normativa española. La estructura se supuso ubicada en Granada (España). De este prototipo se separó una parte y se construyó a escala en el Laboratorio de Estructuras de la Universidad de Granada (espécimen de ensayo). El espécimen se ensayó con una mesa sísmica biaxial bajo la acción de las componentes horizontales X e Y de un terremoto de campo lejano. Estas componentes se aplicaron de forma sucesiva, escaladas en amplitud por un factor que se fue incrementando hasta el colapso de la estructura. El análisis de los resultados permitió describir la evolución de la respuesta en términos de deriva, rotación de arranque de columnas, fuerzas, deformaciones locales y energía que contribuye al daño. Los elementos críticos donde se concentró el daño fueron los arranques de las columnas y la conexión exterior forjado-pilar. La energía introducida en la estructura hasta el colapso bajo la acción simultánea de las dos componentes del terremoto resultó ser muy cercana al valor obtenido en una investigación previa donde se ensayó un espécimen similar ante una única componente del sismo. Los resultados han permitido proponer un valor del factor de comportamiento (q=2) para diseñar este tipo de estructuras mediante los métodos basados en fuerzas. El enfoque numérico tuvo dos partes. En la primera, se desarrolló un modelo de elementos finitos que representaba el espécimen ensayado con la mesa sísmica. El modelo numérico se calibró con los resultados experimentales hasta conseguir un ajuste satisfactorio en términos de historias de desplazamiento y de energía. Con este modelo numérico, se realizó un extenso estudio paramétrico consistente en cálculos dinámicos directos con un amplio conjunto de terremotos históricos, para cuantificar la capacidad límite última de este tipo de estructuras en términos de energía. Como resultado, se han obtenido capacidades últimas de disipación de energía para este tipo de estructuras bajo cargas sísmicas biaxiales y uniaxiales. En la segunda parte, al modelo numérico se le añadieron disipadores de energía dependientes del desplazamiento (histeréticos). Con el nuevo modelo, se llevó a cabo un segundo estudio paramétrico para evaluar la respuesta y cuantificar la capacidad límite última de disipación de energía de las estructuras con forjados reticulares y disipadores histeréticos. Se concluye que la capacidad sísmica última en términos de energía de la estructura se mantiene muy estable independientemente del terremoto considerado. Esto se observa tanto en las estructuras sin disipadores como en las estructuras con disipadores de energía. Se cuantifica también la notable mejora en el comportamiento sísmico debida a la introducción de los disipadores histeréticos.