Tutor 1

Piscal Arévalo, Carlos Mario

Resumen

El aislamiento sísmico de un edificio consiste básicamente en separar la superestructura del suelo con el objetivo de evitar transmitir el movimiento entre estos. Esta condición resultante ideal debido a que no se puede realizar dicha separación sin un intermediario, como lo son los aisladores sísmicos, que permiten reducir la rigidez total de la estructura y prolongar el periodo fundamental de la misma. En Colombia, no existe actualmente una normativa que permitir diseñar e implementar aisladores sísmicos, por tal motivo en esta investigación se implementan las normas americanas ASCE 7-10 y ASCE 7-16 que estipulan el comportamiento y consideraciones necesarias para el diseño de una estructura aislada . Asimismo, esta normatividad está dirigida principalmente para edificaciones indispensables o las pertenecientes al grupo de importancia IV de acuerdo con NSR-10, se estima que para las edificaciones residenciales esta es una situación desfavorable. Por tal razón, se pretenden evaluar aspectos técnicos y económicos de la implementación de aislamiento de base para Colombia en un edificio perteneciente al grupo de importancia I, con una configuración específica y compararlo con el sistema tradicional en concreto reforzado. De acuerdo con lo anterior, se realizó el modelamiento y diseño estructural de un edificio con cada configuración estructural (aislado y con base fija) teniendo en cuenta las características principales de cada sistema constructivo, luego se cuantificó el material empleado para la superestructura, encontrando un volumen de concreto de 0, 11𝑚3 y 10,64 kg de acero por 𝑚2 de construcción para la edificación de base fija, de igual manera se obtuvo un volumen de concreto de 0,17𝑚3 y 18,60 kg de acero por 𝑚2 de construcción para base aislada. Posteriormente, se operaron estas cantidades con su respectivo valor unitario encontrando un costo de $ 513.853.657,35 millones para el edificio con base fija y de $ 804.233.665,42 millones para el edificio aislado, únicamente para la superestructura. Se encontró que el costo total incluyendo costos aproximados de acabados, mampostería y demás materiales para la edificación con base fija es de $ 6.426.000.000,00 y de $ 7.926.988.008,07 para la edificación aislada, teniendo en cuenta en esta última el precio de los aisladores de 10.000 USD por unidad para un costo del sistema de aislamiento de $ 1.210.608.000,00. Se determina que para la estructura con base aislada las cantidades de material se incrementan debido a requisitos más exigentes como deriva, coeficiente de disipación de energía, nivel de amenaza, entre otros. En consecuencia, para el edificio estudiado la implementación de aislamiento de base genera un incremento en el costo de la superestructura y en el costo total de aproximadamente 57% y 23% respectivamente. Sin embargo, el diseño de la estructura con base aislada se hizo considerando aspectos de ocupación inmediata que garantizarían menores daños, tanto en elementos estructurales como no estructurales, ante un evento sísmico, esto respecto a una edificación con base fija; lo que podría resultar determinante para decidir acerca de la aplicación de la técnica. Además, este proyecto sirve de apoyo y complemento a otro en desarrollo, titulado: evaluación del costo directo de implementar aislamiento de base en edificaciones de uso indispensable en Colombia, realizado por el semillero de investigación en ingeniería sísmica aplicada al diseño estructural (ISADE), en donde se evalúan condiciones similares a las presentadas en este documento, para tratar de aportar a la elaboración de la futura norma colombiana de aislamiento sísmico. Las dos investigaciones pertenecen al macroproyecto de la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad de La Salle (VRIT), titulado: Bases para el desarrollo de la primera norma que regirá el diseño de edificaciones con aislamiento sísmico en Colombia realizado por el semillero de investigación en ingeniería sísmica aplicada al diseño estructural (ISADE), en donde se evalúan condiciones similares a las presentadas en este documento, para tratar de aportar a la elaboración de la futura norma colombiana de aislamiento sísmico. Las dos investigaciones pertenecen al macroproyecto de la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad de La Salle (VRIT), titulado: Bases para el desarrollo de la primera norma que regirá el diseño de edificaciones con aislamiento sísmico en Colombia realizado por el semillero de investigación en ingeniería sísmica aplicada al diseño estructural (ISADE), en donde se evalúan condiciones similares a las presentadas en este documento, para tratar de aportar a la elaboración de la futura norma colombiana de aislamiento sísmico. Las dos investigaciones pertenecen al macroproyecto de la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad de La Salle (VRIT), titulado: Bases para el desarrollo de la primera norma que regirá el diseño de edificaciones con aislamiento sísmico en Colombia.

Resumen en lengua extranjera 1

The seismic isolation of a building basically consists of separating the superstructure from the ground to avoid transmitting the movement between them. This condition is ideal because such separation cannot be performed without an intermediary, such as seismic isolators, which allow to reduce the total rigidity of the structure and prolong the fundamental period of the structure. In Colombia, there is currently no regulations to design and implement seismic isolators, for this reason the American standards ASCE 7-10 and ASCE 7-16 are implemented in this research that stipulate the behavior and considerations necessary for the design of an isolated structure. In addition, this regulation is mainly aimed at indispensable buildings or those belonging to the group of importance IV according to NSR-10, it is estimated that for residential buildings this is an unfavorable situation. For this reason, it is intended to evaluate technical and economic aspects of the implementation of basic isolation for Colombia in a building belonging to the important group I, with a specific configuration and compare it with the traditional system in reinforced concrete. According to the above, the modeling and structural design of a building was carried out with each structural configuration (insulated and fixed-based) taking into account the main characteristics of each construction system, then quantified the material used for the superstructure, finding a concrete volume of 0.11m-3 and 10.64 kg of steel per m-2 of construction for fixed-based building, in the same way, a concrete volume of 0.17m-3 and 18.60 kg of steel per m-2 of construction was obtained for insulated base. Subsequently, these amounts were operated with their respective unit value at a cost of $513’853.657,35 million for the fixed-based building and $804’233.665,42 million for the isolated building, for the superstructure only. The total cost including approximate costs of finishes, masonry and other fixed-based building materials was found to be $6.426’000.000,00 and $7.926’988.008,07 for isolated building, considering in the latter the price of insulators of USD 10,000 per unit for an isolation system cost of $1.210’608.000,00. It is determined that for the insulated-based structure the quantities of material are increased due to more demanding requirements such as drift, energy dissipation coefficient, threat level, among others. Consequently, for the building studied the implementation of base insulation generates an increase in the cost of the superstructure and in the total cost of approximately 57% and 23% respectively. However, the design of the structure with an isolated basis was made considering aspects of immediate occupation that would ensure less damage, both in structural and nonstructural elements, to a seismic event, this with regard to a fixed-based building; which could be decisive in deciding on the application of the technique. In addition, this project supports and complements another in development, entitled: evaluation of the direct cost of implementing basic insulation in buildings of indispensable use in Colombia, carried out by the research hotbed in seismic engineering applied to structural design (ISADE), where conditions similar to those presented in this document are evaluated, to try to contribute to the elaboration of the future Colombian standard of seismic isolation. The two researches belong to the large-scale project of the Vice-Department of Research of the University of La Salle (VRIT), entitled: Bases for the development of the first standard that will govern the design of buildings with seismic isolation in Colombia.

Palabras clave

Aislamiento sísmico, ASCE 7-10, ASCE 7-16, Edificaciones residenciales, Implementación de aislamiento en edificios, Concreto reforzado

Tipo de documento

Trabajo de grado - Pregrado

Licencia Creative Commons

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Fecha de elaboración

2020

Programa académico

Ingeniería Civil

Facultad

Facultad de Ingeniería

Publisher

Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Civil

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