Trabajo Final de Grado Diseo de un dispositivo

Trabajo Final de Grado Diseño de un dispositivo de aislamiento de tabiques sometidos a acciones sísmicas Autor: Carlos Alberto Piera Moreno Tutor: Ignacio Ferrer Ballester Titulación: Grado en Ingeniería Mecánica Fecha: Enero 2017

Índice 1. Objetivo del proyecto 2. Modelización en elementos finitos de marcos a escala reducida 3. Modelización en elementos finitos de marcos a escala real 4. Resultados 5. Dispositivo de aislamiento sísmico 6. Conclusiones 7. Presupuesto 8. Futuras líneas de investigación

1. Objetivo del proyecto • Diseño y cálculo de un dispositivo de aislamiento sísmico que sea capaz de aislar la tabiquería del resto de la estructura frente a acciones sísmicas, asegurando los requerimientos de servicio de un tabique.

2. Modelización en elementos finitos de marcos a escala reducida Marco de hormigón en vacío • Diseño de rótulas plásticas: FH 1: Cabezas de los pilares y viga FH 3: Bases de los pilares

2. Modelización en elementos finitos de marcos a escala reducida Marco de hormigón con relleno • Rótulas plásticas (FH 1, FH 3) • Ladrillo • Mortero • Barras ficticias

2. Modelización en elementos finitos de marcos a escala reducida Ladrillo • Ladrillo 33 x 16 x 7 cm • Elemento Shell o placa • Cama (canto) • Cabeza (testa)

2. Modelización en elementos finitos de marcos a escala reducida Mortero • Mortero M 5 • 6 elementos de unión (Links) 1 -2 -3 dirección normal 4 -5 -6 dirección transversal • 3 tipos de Links: Interiores Bordes Esquinas

2. Modelización en elementos finitos de marcos a escala reducida • Ladrillo

2. Modelización en elementos finitos de marcos a escala reducida Barras ficticias • Elementos tipo barra • 2 tipos de restricciones: Rod (zonas de unión pilar-viga) Body (pilares y viga)

2. Modelización en elementos finitos de marcos a escala reducida Modelo de elementos finitos • Deformada del marco de hormigón con relleno mediante la técnica de empuje progresivo o Pushover • Despegue en la zona superior derecha e inferior izquierda.

3. Modelización en elementos finitos de marcos a escala real Marco de hormigón en vacío • Diseño de rótulas plásticas (FH 1, FH 3)

3. Modelización en elementos finitos de marcos a escala real Modelo de elementos finitos • Deformada del marco de hormigón con relleno mediante la técnica de empuje progresivo o Push-over • Despegue en la zona superior derecha y inferior izquierda.

4. Resultados Fuerza (k. N) Marcos de hormigón a escala reducida Desplazamiento (mm)

4. Resultados Marcos de hormigón a escala real • Disminución de momento ultimo y rigidez en marco con dispositivo aislante sísmico 90 80 70 60 Fuerza (k. N) • Aumento de rigidez y momento ultimo en marco con relleno 50 Modelo con dispositivo 40 Modelo con relleno 30 modelo real vacio 20 10 0 0 2 4 6 8 Desplazamiento (mm) 10 12 14

5. Dispositivo de aislamiento sísmico •

5. Dispositivo de aislamiento sísmico • Acciones horizontales • Formación de bielas de compresión diagonales • Formación de zonas de tracción

5. Dispositivo de aislamiento sísmico Localización del dispositivo de aislamiento sísmico Dispositivo aislante Ladrillo cerámico

5. Dispositivo de aislamiento sísmico •

6. Conclusiones • La modelización en elementos finitos mayor parte del trabajo • Aumento de momento ultimo en marcos con relleno • Aumento de rigidez en marcos con relleno • Disminución de rigidez y momento ultimo en marco con dispositivo • Correcta localización del dispositivo de aislamiento

Descripción Rendimiento Precio Importe unitario Separador homologado 12 0, 06 para pilares. barras 120 0, 81 corrugadas Alambre galvanizado 0, 6 1, 1 para atar Chapa metálica de 50 x 50 cm, 0, 32 48 para encofrado Puntal metálico 0, 099 13, 37 telescópico Agente 0, 4 1, 98 desmoldeante Hormigón HA 1, 05 76, 88 35/B/20/IIa Subtotal materiales: Mano de obra Oficial 1ª 5, 61 18, 1 encofrador. Ayudante 6, 411 16, 94 encofrador. Oficial 1ª 0, 808 18, 1 ferrallista. Ayudante 0, 808 16, 94 ferrallista. Oficial 1ª 0, 433 18, 1 estructurista Ayudante 1, 743 16, 94 estructurista Subtotal mano de obra: Nº de pilares 2 472, 59 Coste Total (€): 0, 72 97, 2 0, 66 15, 36 1, 32 0, 79 80, 72 196, 77 101, 54 108, 6 14, 62 13, 69 7, 84 29, 53 275, 82 945, 18 7. Presupuesto Descripción Rendimiento Precio unitario Tablero de madera 0, 153 37, 5 tratada Estructura soporte para 0, 026 85 encofrado Puntal metálico 0, 089 13, 37 telescópico Agente 0, 1 1, 98 desmoldeante barras 150 0, 81 corrugadas Alambre galvanizado 1, 35 1, 1 para atar Hormigón HA 1, 05 76, 88 -35/F/20/IIa Subtotal materiales: Mano de obra Oficial 1ª 2, 003 18, 1 encofrador. Ayudante 2, 003 16, 94 encofrador. Oficial 1ª 1, 442 18, 1 ferrallista. Ayudante 1, 442 16, 94 ferrallista. Oficial 1ª 0, 409 18, 1 estructurista Ayudante 1, 647 16, 94 estructurista Subtotal mano de obra: Coste Total (€): Descripción Importe 5, 74 2, 21 1, 19 0, 2 121, 5 1, 49 80, 72 214, 3 36, 25 33, 93 26, 1 24, 43 7, 4 27, 9 156, 01 370, 31 Rendimient Precio o unitario Ladrillo cerámico hueco 238 0, 2 33 x 16 x 7 cm, según UNEEN 771 -1. Agua. 0, 005 1, 5 Mortero industrial para 0, 151 29, 5 albañilería, cat egoría M-5 Subtotal materiales: Equipo y maquinaria Mezclador continuo 0, 566 1, 73 con silo Subtotal maquinaria: Mano de obra Oficial 1ª construcció n en 4 17, 24 trabajos de albañilería. Peón ordinario construcció 2, 15 15, 92 n en trabajos de albañilería. Subtotal mano de obra: Coste Total (€): Importe 47, 6 0, 01 4, 45 52, 06 0, 98 68, 96 34, 23 103, 19 156, 23

7. Presupuesto Descripción Importe Pilar de sección rectangular o cuadrada de hormigón armado, de 30 x 30 cm de sección media, realizado con hormigón HA-35/F/20/IIa 945, 18 Viga descolgada, recta, de hormigón armado, de 30 x 30 cm, realizada con hormigón HA-35/F/20/IIa 370, 31 Hoja interior de cerramiento de fachada de 7 cm de espesor, de fábrica de ladrillo cerámico hueco 33 x 16 x 7 cm, recibida con mortero de cemento industrial M-5. 103, 19 Coste Total (€): 1418, 68

8. Futuras líneas de investigación • Realizar ensayos y comprobar resultados en laboratorio ICITECH • Solicitar patente, fabricación y distribución del dispositivo • Realizar ensayo y modelo dinámico (cíclico, efecto de la degradación, duración del sismo) • Realizar modelo no lineal de los ladrillos y añadir mayor numero de Links

Gracias por su atención Diseño de un dispositivo de aislamiento de tabiques sometidos a acciones sísmicas