Análisis de las riostras de pandeo restringido para el control de la respuesta sísmica de estructuras

Abstract

El objetivo de esta tesis es estudiar la eficiencia de las riostras de pandeo restringido (BRB) para mejorar la respuesta sísmica en edificaciones. En el primer y segundo capítulo se presenta información acerca del comportamiento estructural de las riostras, sus componentes, así como las ventajas y desventajas de su uso. En el tercer capítulo se presenta información acerca de diferentes configuraciones de las BRB, así como los ensayos experimentales que deben llevarse a cabo para diseñar una estructura con BRB bajo protocolos de carga establecidos. En el cuarto capítulo se presentan las características físicas y geométricas de sistemas aporticados estudiados, de baja y de mediana altura, con BRB. Además, se explican los códigos de diseño relacionados a su modelamiento y los procedimientos de análisis estructural empleados. En el quinto capítulo se estudia la respuesta sísmica de las estructuras propuestas con BRB de distintas características. Estas fueron analizadas con el software ETABS mediante el análisis tiempo-historia, con registros sísmicos reales y modificados, y el análisis no lineal estático (pushover). Finalmente, se obtienen resultados de las fuerzas cortantes en columnas, los desplazamientos por piso y el comportamiento histerético de las riostras. En conclusión, su implementación demuestra un mejor comportamiento en estructuras flexibles y una reducción significativa en las acciones aplicadas sobre la estructura. Además, su similar resistencia a la tracción y a la compresión permite soportar sucesivos ciclos de carga y descarga, manteniendo los otros elementos estructurales en el rango lineal.

The purpose of this research is to study the efficiency of buckling restrained braces (BRB) to improve the seismic response of buildings. In the first and the second chapter, information is made available about the structural behavior of the braces, their components, as well as advantages and disadvantages of their use. In the third chapter, information about possible configurations of the BRB is presented, as well as the experimental tests that must be carried out to design a structure with BRB under established loading protocols. The fourth chapter presents the physical and geometric characteristics of low and medium height framed systems studied with BRB. Additionally, the design codes related to their modeling and the applied methods of structural analysis are explained. In the fifth chapter, the seismic response of the structures with different buckling restrained braces is studied. They were analyzed with the software ETABS using time-history analysis, with real and modified matched seismic records, and nonlinear static (pushover) analysis. Finally, results of the shear forces in columns, the story drifts and the hysteretic behavior of the braces are obtained. In conclusion, their implementation shows a better behavior in flexible structures, and a reduction in the actions applied to the structure. Their similar tensile and compression resistance allows them to withstand several loading and unloading cycles while maintaining the other structural elements in the linear range.