IV CONGRESO ASOCIACIÓN DE INGENIEROS CIVILES ESTRUCTURALES: “REPLICAS”1

DISPOSITIVOS ANTISISMICOS

Ing. Chapoñán Carranza Luis Enrique

03-06-2015, LIMA

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IV CONGRESO ASOCIACIÓN DE INGENIEROS CIVILES ESTRUCTURALES: “REPLICAS”

A I S L A M I E N T O S I S M I C O

En un edificio convencional sin aislación, la estructura vibra como consecuencia del movimiento del suelo. Si esta vibración excede un cierto nivel, se produce un daño en la estructura y sus contenidos. Pero en el edifico aislado se independiza la estructura del suelo de fundación mediante dispositivos especial de modo que el movimiento ocasionado por las ondas sísmicas no sea transmitido a la estructura.

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EDIFICIO SIN DISIPACION EDIFICIO CON DISIPACION

EDIFICIO SIN AMS EDIFICIO CON AMS

La estructura vibra y la deformación produce daño

Las masa contrarresta el movimiento

1. Que es un AMS?

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1. Que es un AMS?

• La eficiencia del AMS depende de la excitación.

• El edificio filtra el sismo Se sintoniza a una frecuencia fundamental del edificio medida en terreno

• No siempre se sintoniza al primer modo (i.e. sintonizar a modos acoplados)

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1. Que es un AMS?

Bolas de acero para regular la sintonía con el período principal del

edificio

Control de sintonía

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1. Que es un AMS?

Tipo de AMS

AMS pendular

VentajasBajo impacto arquitectónico

Aplicable a Rehabilitación Estructural

No requiere mantención

Alta durabilidad

Bajo costo (0.3UF/m2)

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2. Aplicabilidad

EDIFICIOS ALTURA MEDIA

EDIFICIOS GRAN ALTURA

TIPO DE SOLUCIONES PARA EDIFICIOS CON

SISTEMA AMS

Despl.RequeridoDespl.Vertical

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4. AMS - A: Concepto

Tipo de AMS

AMS sobre aisladores

CaracterísticasPeríodos 0 - 0.9 segundos

Desplazamientos de masa de hasta 50 cm

Capacidad restitutiva provista por aisladores

Agrega amortiguamiento a la masa

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4. AMS - A

Períodos bajos

Períodos medios

Altura Edificio + Desplazamiento

Estabilidad vs. Costo

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5. Concepto AMS - A+D

Tipo de AMS

AMS sobre aisladores y deslizadores

CaracterísticasPeríodos 1 - 2.5 segundos

Desplazamientos de masa de hasta 1 m

Aisladores proveen rigidez y amortiguamiento

Deslizadores soportan peso de AMS y proveen amortiguamiento

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Amortiguador de Masa Sintonizada

Taipéi 101

Taipei 101, (508 m)

Taipei – Taiwan, 2004

AMS (1)

Peso: 730 ton

Frecuencia: 0.14 - 0.15 Hz

Reducción viento: 37%

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Aislamiento Sísmico: El Concepto

•

Edificio Tradicional Edificio Aislado

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A I S L A M I E N T O B A S A L

La aislación basal o aislación sísmica es una técnica de diseño sismorresistente, en la cual con la introducción en la estructura de un

elemento de apoyo de alta flexibilidad, logra un grado de desacoplamiento de los movimientos del suelo inducidos por un sismo.

En algunos

disminución de la energía de entrada en la supraestructura.

Edificio sin aislación basal Edificio con aislación basal

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Posición centrada

Posición desplazada

a

a

b

b

P O S I B I L I D A D DE I N T A L A C I O N E S

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La forma de la curvatura del FPS es lenticular esférico

Al ser la curva más acentuada en un lente que en una esfera el grado de acción del deslizador es mayor y por ende es más óptimo para la disipación de cargas.

C O N C E P T O

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AceroPlaca deslizante

teflón

elastómero

Mecanismo de limitaciónde las deformaciones

S I S T E M A S F R I C C I O N A L E S

A P A R A T O D E F R I C C I Ó N P U R A

En estos tipos de apoyos, las fuerzas horizontales de rozamiento se oponen al movimiento y logran disipar energía. La característica fundamental es que este tipo de aislador carece de fuerzas restitutivas, ocasionando con ello que cuando la estructura sea solicitada sísmicamente se producirán desplazamientos remanenetes que serán inevitables.

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D I S E Ñ O

-Generales: Cantidad, peso estructura, carga máxima y

mínima en su vida útil.

-Particulares: Valor amortiguamiento,

desplazamiento, fricción, conexión aisladores

Permite diseñar. Consta en calcular la rigidez, el periodo de tiempo, radio de curvatura, las

dimensiones.

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Aislación Sísmica: El Concepto• La disociación se obtiene a través de dispositivos

llamados Aisladores, los que reducen las aceleraciones que se transmiten a la superestructura la cual funciona como cuerpo rígido.

• La Aislación Sísmica tiene los siguientes resultados:

• Evitar completamente daños estructurales y no estructurales

• Evitar el daño o perdida de funcionalidad de los equipos que se encuentran al interior del edificio, mejorando así su continuidad operativa

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Aislamiento Sísmico: Dispositivos

• Aisladores Elastoméricos

AISLADORES ELASTOMÉRICOS

AISLADORES ELASTOMÉRICOS CON NÚCLEO DE PLOMO

-Ensayo-Solarino

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Aislamiento Sísmico: Dispositivos

• Aislador de Péndulo Friccional- Periodo no depende

de la masa de la estructura

- Elimina la rotación

- Menor costo que aisladores

elastoméricos

- Menor tiempo de fabricación

PÉNDULOSFRICCIONALES L’Aquila

Ensayo

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Aislamiento Sísmico: Dispositivos

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La colocación de los PFS son principalmente en los extremos, es decir, perimetral y algunos en su núcleo con el fin de dar una distribuciòn

equitativa para un mejor funcionamiento del sistema.

Sistema de fundaciòn basal en base a pendulos

friccionales.

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AISLADORES DE BASE FPS

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Aislación Sísmica: Beneficios• -Disminuye hasta en un 80% la aceleración que se percibe

dentro de la estructura posibilitando un ahorro en la misma.

• -Asegura la continuidad operativa del Edificio.

• -Disminuye al mínimo la probabilidad de daño en elementos estructurales y no estructurales.

• Especialmente utilizadas en:

• Oficinas, hospitales públicos y privados, data centers, puertos, aeropuertos, viviendas, etc.

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Disipación Sísmica: El concepto

• -Focaliza la disipación de energía del sismo en elementos diseñados para este propósito.

• -Permite manejar la respuesta de un edificio frente a un sismo.

• -Aumenta la capacidad de absorción de energía de la estructura.

Dispositivos = Aumentar la oferta

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Disipación Sísmica: Dispositivos

Amortiguadores Viscosos

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Disipación Sísmica: Dispositivos

- Trasladar el centro de rigidez de manera de acercarlo al centro de gravedad, eliminando torsión.