Estudio Experimental De Aisladores Tipo Pendulo

Estudio Experimental de Aisladores Sísmicos Tipo Péndulo de Fricción en Modelos a Escala Reducida
D. M. Moreno
Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia

L. E. Yamín
Universidad de Los Andes, Bogotá, Colombia

J. C. Reyes
Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia

RESUMEN: Teniendo en cuenta los avances ocurridos en los últimos años en la ingeniería sísmica, se propone la utilizaciónde diferentes tipos de dispositivos para la disminución del nivel de daño que sufren las estructuras durante un evento sísmico. Uno de estos dispositivos es el aislador sísmico tipo Péndulo de Fricción (FPS, por su nombre en inglés, Friction Pendulum System), desarrollado y patentado por Earthquake Protection Systems Inc. La evaluación del comportamiento de estos dispositivos se hace utilizando unmodelo a escala reducida de un edificio metálico y de la superestructura de un puente. Los resultados obtenidos permiten establecer las propiedades del dispositivo y verificar el cumplimiento de las ecuaciones del problema. ABSTRACT: Considering the advances happened in last years in seismic engineering, we propose the use of different types of devices for the decrease of the level of damage thatstructures suffer during a seismic event. One of these devices is the Friction Pendulum System bearing, developed and patented by Earthquake Protection Systems Inc. The evaluation of the behavior of these devices is made using a reduced scale model of a metallic building and another of the superstructure of a bridge. The obtained results allow to establish the properties of the device and toverify the equations of the problem. 1 INTRODUCCIÓN 1.1 Generalidades Para mejorar la seguridad y el comportamiento estructural ante sismos severos se desarrollaron técnicas efectivas y confiables basadas en los sistemas de control de movimiento. Entre los esquemas de control desarrollados, el aislamiento sísmico es una de las alternativas más promisorias. Puede adoptarse tanto para el diseño deestructuras nuevas como para la rehabilitación de estructuras existentes de puentes y edificaciones. El concepto de aislamiento sísmico es sencillo: reducir las fuerzas inducidas por el sismo en una estructura, mediante el incremento de su periodo fundamental o agregando amortiguamiento al sistema o mediante la combinación de estos dos parámetros. Gran parte de los sistemas de aislamiento se incluyenen esta combinación. Aunque el concepto de proteger las estructuras de un movimiento sísmico introduciendo sistemas de aislamiento fue propuesto hace casi un siglo, sólo hasta hace unos años se ha convertido en una estrategia práctica para el diseño sismo resistente de estructuras (Chopra, 2000). En general los aisladores sísmicos tienen cuatro funciones importantes (Skinner, 1993; Kelly, 1997): −Transmitir la carga vertical (p.ej. Carga Muerta), en el caso de un puente, de la superestructura a la infraestructura mientras que ocurren los efectos de creep, retracción de fraguado, retracción por temperatura, etc. (i.e., funcionan de manera similar que un apoyo común de neopreno). − Para aislar la parte apoyada sobre el sistema introduciendo flexibilidad en el plano horizontal o limitando elcortante horizontal que puede ser transmitido. − Suministrar rigidez suficiente para un nivel de cargas bajo, tales como viento, carga viva y sismos menores. − Introducir amortiguamiento adicional en el sistema ya que los desplazamientos relativos a través

de los aisladores pueden controlarse. En algunos casos el amortiguamiento se suministra directamente por los aisladores; en otros casos seinstalan dispositivos adicionales (p.ej. amortiguadores viscosos) que proveen dicho amortiguamiento. Durante un sismo la estructura convencional sin aislamiento sísmico está expuesta a grandes deformaciones que pueden causar daño severo y hasta colapso de la misma, mientras que una estructura aislada vibra casi como un cuerpo rígido con grandes deformaciones o desplazamientos soportados por el...