Evaluación de la inclusión de aisladores friccionales en el comportamiento dinámico de edificio de 10 pisos de madera contralaminada

Abstract

En las últimas décadas el mundo se ha interesado en realizar edificaciones más amigables con el medio ambiente, de esta forma ayudar a cumplir con las metas 9 y 11 establecidas por la ONU para el año 2030 y una de las soluciones más atractivas que se han desarrollado para cumplir este fin son los paneles de madera contralaminada o CLT por sus siglas en inglés, Cross Laminated Timber. El objetivo de esta memoria es determinar la factibilidad de realizar edificaciones de mediana altura utilizando estos paneles en un país altamente sísmico como lo es Chile, para ello se evaluó y comparó la respuesta dinámica que tuvo una estructura construida a base de madera contralaminada de base fija versus una estructura de las mismas características pero que incluyó aisladores basales tipo friccional o FPS por sus siglas en inglés, Friction Pendulum System, comparando parámetros como los periodos, esfuerzos, desplazamientos, entre otros. El fin de incorporar aislación basal tipo friccional es disminuir las solicitaciones sísmicas a las que estará sometido el edificio, permitiendo así un diseño menos solicitante, sobre todo en cuanto a las uniones, las cuales son el principal punto de falla en este sistema de construcción. Para lograr esto se revisó el estado del arte actual sobre paneles CLT y aisladores friccionales. Posteriormente, se desarrolló el diseño y modelado del edificio con base fija, y en un posterior análisis se incorporó aislación basal, obteniendo la respuesta dinámica de ambas estructuras para así analizar las diferencias y mejoras que podría implicar la incorporación del FPS. El incluir aislación sísmica en la estructura efectivamente ayuda a aumentar los periodos de está, siendo el de base fija igual a 0,401 [s] y 0,436 [s] en los ejes x e y respectivamente, mientras que con la aislación basal aumento a 2,693 [s] y 2,700 [s], además, permitió reducir los esfuerzos a los que está sometido el edificio de 10 niveles, pasando de tener un corte basal sobre el mínimo en el caso de la estructura fija, al corte mínimo en la estructura con aislación basal.

In the last decades, the world has been more interested in making structures more environmentally friendlier, this way helping to achieve with goals 9 and 11 stablished for ONU for year 2030 one of the more attractive solutions that has developed to achieve this goal as cross laminated timber or CLT. The objective of this report is determinate the feasibility of making mid-rise structure using CLT panels in a highly seismic country like Chile, for this, the dynamic response of a structure built with a base of cross laminated timber was evaluated and compared to a structure with the same characteristics but that included friction pendulum system or FPS insulators comparing parameters such as periods, stress, drift, among others. The purpose of incorporating frictional pendulum system insulators is to reduce the seismic stresses that the building will be subjected, thus allowing a less hysteretic demanding design, especially in terms of joints, which are the principal point of failure in this construction system. To achieve this, the current state of art about CLT panels and frictional insulators was reviewed. Subsequently, the design and modelling of a structure with a fixed base was developed, and in a subsequent analysis baseline isolation was incorporated, obtaining the dynamic response of both structures to analyze the difference and improvements that the incorporation of FPS could imply. Including seismic isolation in the structure helps to increase the periods, being the fixed base one equal to 0.401 [s] and 0.436 [s] in X and Y axis respectively., while with basal isolation increases to 2.693 [s] and 2.700 [s] respectively, also, it allowed to reduce the stress to which the 10 level build is subjected, going from having a basal cut of more than the minimum in the case of the fixed structure, to the minimum shear in the isolated structure