Abstract:
His project analyzes the impact of reduction factors (R) on seismically isolated
structures using two-degree-of-freedom (2DOF) models implemented in OpenSeesPy.
The main objective is to optimize structural design and ensure safe and efficient seismic
performance, addressing uncertainties related to the R-values recommended by
international standards, such as ASCE 7-16.
For this purpose, simplified mathematical models of 1 and 2 degrees of freedom were
developed for structures with and without isolation systems. Nonlinear time-history
analyses were performed using real seismic records to evaluate dynamic responses
such as displacement, forces, and ductility. The study employed elastic response
spectra, direct integration algorithms, and proportional damping to simulate the
structural behavior under seismic loads.
The results demonstrate that isolation systems significantly reduce displacements and
ductility demands in most cases. However, when R-factors exceed certain values,
ductility demands in isolated structures may surpass those of fixed-base structures,
depending on the isolator’s characteristics and the natural period. This highlights the
need for careful design considerations.
It is concluded that seismic isolation is effective in optimizing structural performance,
although its effectiveness diminishes with longer periods or higher R-factors. It is
recommended to extend the analysis with additional seismic records and explore
variations in the stiffness of isolation systems to enhance their design.
Keywords: Seismic isolation, reduction factors, ductility, parametric analysis,
OpenSeesPy
Description:
El presente proyecto analiza el impacto de los factores de reducción de resistencia (R)
en estructuras aisladas sísmicamente, utilizando modelos de dos grados de libertad
(2GDL) implementados en OpenSeesPy. El objetivo principal es optimizar el diseño
estructural y garantizar un desempeño sísmico seguro y eficiente, abordando las
incertidumbres relacionadas con los valores de R recomendados por normativas
internacionales, como la ASCE 7-16.
Para ello, se desarrollaron modelos matemáticos simplificados de 1 y 2 grados de
libertad para estructuras con y sin sistemas de aislamiento. El análisis no lineal tiempohistoria empleó registros sísmicos reales, evaluando respuestas dinámicas como
desplazamiento, fuerzas y ductilidad. El estudio utilizó espectros elásticos, algoritmos
de integración directa y amortiguamiento proporcional para simular el comportamiento
estructural bajo cargas sísmicas.
Los resultados evidencian que los sistemas de aislamiento reducen significativamente
desplazamientos y demandas de ductilidad en la mayoría de los casos. Sin embargo,
cuando los factores R superan ciertos valores, las demandas de ductilidad en
estructuras aisladas pueden ser mayores que en estructuras de base fija, dependiendo
de las características del aislador y el periodo natural. Esto resalta la necesidad de
precaución en el diseño.
Se concluye que el aislamiento sísmico es efectivo para optimizar el desempeño
estructural, aunque su efectividad disminuye en periodos largos o con factores R altos.
Se recomienda ampliar los estudios con más registros sísmicos y explorar variaciones
en la rigidez de los sistemas de aislamiento.
Palabras Clave: Aislamiento sísmico, OpenSeesPy, ductilidad, reducción de
resistencia, análisis no lineal.
