Análisis y diseño sísmico comparativo entre aisladores LRB y disipadores histeréticos aplicados en un edificio hospitalario

Abstract

La normativa sismorresistente actual indica a todas las edificaciones hospitalarias ubicadas en la zona 4 y 3 del territorio peruano a utilizar necesariamente un sistema de aislamiento de base en su estructura sin dar opción al uso de otro tipo de dispositivos sísmicos dentro de su estructuración. Por tal motivo, este estudio consiste en realizar un análisis comparativo de un edificio hospitalario aplicando dos tipos de sistemas de protección sísmica de manera independiente los cuales están conformados por un aislamiento de base con aisladores Lead Rubber Bearing (LRB) y un sistema con disipadores histeréticos como son los Shear Link Bozzo (SLB) dentro de un suelo blando utilizando la normativa vigente. Por medio de un análisis dinámico modal espectral, un análisis Analisis No Lineal Tiempo Historia (ANLTH) y un comparativo de costos a nivel de estructuras en cada uno de los edificios se obtuvieron respuestas como modos de vibración, derivas inelásticas, desplazamientos, aceleraciones, energía disipada y el costo a nivel de estructuras. El estudio muestra un buen comportamiento en los elementos estructurales al momento del uso de disipadores de energía Shear Link Bozzo siendo económicamente más barato, aproximadamente un 50%, en comparación al costo de un edificio donde se ha utilizado aisladores LRB, sin embargo debido a sus altas aceleraciones el uso de los disipadores generaría daños en los elementos no estructurales los cuales deben ser considerados si desea aplicarse este tipo de dispositivos sísmicos. Finalmente se hacen recomendaciones para futuras investigaciones a partir de los resultados obtenidos en el presente trabajo.

The current seismic code oblige all hospital buildings located in zone 4 and 3 of the Peruvian territory to necessarily use a basic isolation system in their structure without giving the option of using other types of seismic devices within their structure. That is why the present research work consists of carrying out a comparative analysis of a hospital building applying two types of seismic protection systems independently, which are made up of a base isolation with Lead Rubber Bearing isolators and a system with hysteretic dissipators such as the Shear Link Bozzo (SLB) within a soft ground using current regulations. Through a spectral modal dynamic analysis, a non-linear time-history analysis and a comparison of costs at the structure level in each of the buildings, answers such as vibration modes, inelastic drifts, displacements, accelerations, dissipated energy and the cost were obtained at the level of structures. The study shows a good behavior in the structural elements when using Shear Link Bozzo energy dissipators, being economically cheaper, approximately 50%, compared to the cost of a building where LRB insulators have been used, however due to their High accelerations, the use of heat sinks would cause damage to non-structural elements, which must be considered if you want to apply this type of seismic devices. Finally, recommendations for future research are made based on the results obtained in this work.