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Metodología para el análisis dinámico de edificios sometidos a acciones sísmicas

Metodología para el análisis dinámico de edificios sometidos a acciones sísmicas, con incorporación del efecto de los elementos no estructurales y desarrollo de herramienta software con modelo BIM

El objetivo de este proyecto de I+D+i consiste en el desarrollo de un método de análisis dinámico de edificios sometidos a acciones sísmicas que incluya el efecto de los elementos constructivos empleados en los cerramientos y particiones de un edificio y su implementación en una herramienta informática de diseño y cálculo que satisfaga los criterios de productividad y seguridad exigibles para el proyecto de estructuras de edificación. Por tanto, mantendrá los tiempos de computación dentro de un rango admisible para su utilización en estudios de arquitectura e ingeniería.

Este proyecto ha sido desarrollado por CYPE, con la colaboración del Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE) de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), estando financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

La herramienta informática incluye:

  • La posibilidad de considerar diferentes normas sísmicas, nacionales e internacionales, con su correspondiente selección de parámetros para la generación del espectro sísmico de diseño a aplicar.
  • La generación automática del modelo dinámico de la estructura, incluyendo el efecto de los elementos no estructurales (cerramientos y particiones) y la posibilidad de considerar varios modelos de comportamiento del edificio correspondientes a diferentes situaciones o estados de los cerramientos y particiones.
  • Análisis modal espectral de los modelos generados: condensación estática y dinámica, cálculo de modos y frecuencias naturales de vibración (autovectores y autovalores), expansión modal y obtención de los coeficientes de participación para las diferentes direcciones de análisis.
  • La generación de listados completos de justificación del método de cálculo utilizado, verificando que se satisfacen los criterios normativos relativos a sismo de normativas nacionales e internacionales.
  • Una interfaz de introducción de datos que permita la importación de datos desde el modelo BIM a la herramienta de análisis.
  • La consideración de diferentes requisitos y disposiciones de armado para los elementos estructurales, en función del criterio de ductilidad asignado a los mismos, como puede ser el refuerzo de zonas críticas.
  • La incorporación del diseño por capacidad en el análisis sísmico, requisito contemplado en la gran mayoría de las normas. El programa realizará comprobaciones en pilares, vigas y zonas nodales con el fin de asegurar que las plastificaciones se producirían en puntos de la estructura correspondientes a mecanismos globales de rotura dúctiles.
  • La comprobación de un cortante sísmico mínimo en la base de la estructura, para controlar que el cortante basal dinámico máximo (combinación de los cortantes modales) sea mayor o igual que un determinado porcentaje, estipulado por la norma, del cortante basal estático correspondiente.
  • La implementación de un método de cálculo para los esfuerzos correspondientes a las combinaciones modales.

Actualmente no existen en el mercado herramientas informáticas para el cálculo estructural de edificios que integren la posibilidad de considerar de forma sencilla los cerramientos y particiones, a pesar de que se ha demostrado que tienen consecuencias directas sobre la estabilidad, rigidez y seguridad del edificio ante un terremoto. Puesto que la herramienta informática del presente proyecto de I+D+i sí que los integra, manteniendo los tiempos de computación en un valor admisible, su incorporación en los proyectos de edificación incrementará la calidad de éstos y la seguridad de sus ocupantes, pudiéndose evitar lamentables pérdidas tanto materiales como humanas tras un terremoto.

Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE) CDTI FEDER
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