Diseño de una edificación para uso residencial de acero estructural sismorresistente mediante la comparación de técnicas constructivas en las juntas viga-columna.

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Title: Diseño de una edificación para uso residencial de acero estructural sismorresistente mediante la comparación de técnicas constructivas en las juntas viga-columna.
Authors: Ramos Hernández, Cristian Alejandro
Yanza Jaramillo, Víctor Israel
Advisor: Santos Benites, Jonnathan Darío
Abstract: This study presents a technical analysis for the design of a 4-story building with a structural system intended for residential use, located in the city of Cuenca, following the Ecuadorian Construction Code (NEC-15). The process began with the structural dimensioning using architectural plans and detailing the variables for the development of the elastic spectrum. It was determined that the fundamental period of the structure is Sa = 0.647g. Subsequently, the loads acting on the structural system were calculated, along with their combinations. A preliminary design was then carried out, selecting IPE 200 profiles for the main beams, tubular profiles with dimensions of 250 x 250 x 6 mm for the columns, and rectangular tubes of 150 x 50 x 4 mm for the secondary beams. Using commercial finite element software (FEM), the required configurations for modeling were defined, and a numerical simulation was performed. The results showed that the demand-to-capacity ratio of several profiles exceeded the maximum allowable value of 1. Therefore, structural members were adjusted to ensure the entire system achieved a demand-to-capacity ratio below 1. An inelastic drift analysis was then performed, revealing that the maximum value occurred along the X-axis on the second floor, with a value of 1.4%, which is within the 2% limit established by NEC-15. Finally, with the design finalized, the beam-column joint under the highest stress was identified. Comparative studies were conducted for bolted and welded connections, determining the most efficient joint that complies with the applicable standards. Additionally, an economic analysis was performed to identify the most cost-effective model for the project conditions.
Translated abstract: El presente trabajo muestra un estudio técnico para el diseño de una edificación de 4 pisos de un sistema estructural destinado para el uso de una vivienda ubicada en la ciudad de Cuenca aplicando la Normativa Ecuatoriana de la Construcción (NEC-15). Se inició con el dimensionamiento de la estructura con ayuda de planos arquitectónicos y se detallaron las variables para el desarrollo del espectro elástico donde se determinó que el periodo fundamental de la estructura es Sa = 0,647g, seguidamente se determinaron las cargas que intervienen en el sistema estructural, así como las combinaciones. Posteriormente. se desarrolló un predimensionamiento de vigas principales con un perfil tipo IPE 200, para las columnas un perfil tubular con dimensiones 250 x 250 x 6 mm y para las vigas secundarias se determinó un tubo rectangular de 150 x 5 0 x 4 mm. Luego mediante el software comercial de elementos finito (MEF) se definieron las configuraciones requeridas para el modelado, se realizó la simulación numérica y se observó que la demanda capacidad de varios perfiles superan el valor máximo de 1. Por lo tanto, se procedió a modificar los miembros estructurales, consiguiendo que todo el sistema experimente una relación demanda capacidad menor que 1. Seguidamente se analizó la deriva inelástica, donde se determinó el valor máximo se encuentra a lo largo del eje X en la planta 2 con un valor de 1,4% mismo que no supera el valor de 2% permitido por la NEC-15. Finalmente, con el diseño ya establecido se determinó la junta viga columna con mayor solicitación, donde se compararon casos de estudio con conexiones empernadas y soldadas, se obtuvo la unión más eficiente que cumple con la normativa aplicada; además se desarrolla un estudio económico para encontrar el modelo que se desempeñe mejor para las condiciones del proyecto.
Keywords: INGENEIRÍA MECÁNICA
DISEÑO SISMORRESISTENTE
ESTRUCTURAS METÁLICAS
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN
SOFTWARER MEF
Issue Date: 2024
URI: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/29491
Language: spa
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