Evaluación del coeficiente de disipación de energía R en edificaciones de concreto reforzado con disipadores de energía viscosos ubicados en zona de amenaza sísmica alta

Abstract

Viscous fluid dampers are a seismic protection alternative that improve the dynamic performance of buildings under seismic events. These devices concentrate their actions mechanism (movement of the fluid inside) to dissipate seismic energy which get into the building and to reduce the level of damage to the main structure. The viscous fluid dampers improve the dynamic behavior of buildings by the increment of the viscous damping, which rise energy dissipation in the structures.

Taking into account that the Colombian Design Code (NSR-10) reports only R coefficient of conventional structures, whose values are not related directly to buildings with energy-dissipation systems, in this investigation the energy dissipation coefficient R of 5 reinforced concrete frame devices is found out in different structures heights: 4, 8, 12, 16 and 20 floors. The analysis and design of the buildings was carried out in accordance with the NSR-10 regulations and the parameters for structures with energy dissipation systems included in the ASCE 7-16 document. The R coefficient is determined from the inelastic behavior of buildings with energy-dissipation devices obtained by using a proposed method of non-linear response history analysis. This procedure was validated using pushover analysis as a reference, but the difference, is that the proposed method considers the velocity-dependent response of the damping devices.

This work contributes in research related to seismic protection systems in order to promote their use in Colombia.

Los disipadores de energía de fluido viscosos son una alternativa de protección sísmica que busca mejorar el desempeño dinámico de la edificación frente a un evento sísmico. Estos dispositivos tienen como propósito concentrar en su mecanismo de acción (movimiento del fluido en su interior) la disipación de la energía que ingresa al sistema y reducir el daño de los elementos de la estructura principal. El aporte que proporcionan estos dispositivos en el comportamiento dinámico de una edificación se basa en el aumento del amortiguamiento viscoso, con el cual se genera un mecanismo adicional de disipación de energía en la estructura.

Teniendo en cuenta que el reglamento NSR-10 solo contempla coeficientes R de estructuras convencionales, cuyos valores no se pueden asociar directamente a la capacidad de disipación de energía de una edificación que incluye sistemas de protección sísmica, en la presente investigación se determina el coeficiente de disipación de energía R en 5 edificaciones de pórticos en concreto reforzado con disipadores viscosos, las cuales presentan diferentes alturas: 4, 8, 12, 16 y 20 pisos. El análisis y diseño de las edificaciones se desarrolló de acuerdo con el reglamento NSR-10 y los parámetros establecidos para estructuras con sistemas de disipación descritos en el documento ASCE 7-16. El cálculo del coeficiente R se determina a partir del comportamiento inelástico de las edificaciones con disipadores viscosos, obtenido por medio de una metodología de análisis dinámico cronológico no lineal propuesta. Dicho procedimiento es validado tomando como referencia el método de análisis no lineal estático de plastificación progresiva pero que, a diferencia de este último, incluye la respuesta dinámica de los disipadores de energía viscosos.

Este trabajo busca contribuir en el desarrollo de las investigaciones relacionadas a sistemas de protección sísmica para promover su uso en Colombia.