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1. MODELACIÓN ESTRUCTURAL YCOMPORTAMIENTO ECONÓMICODE EDIFICIOS CON AISLAMIENTOSÍSMICO EN LA BASE Presenta: Ing. Raúl González Herrera
2. MODELACIÓN ESTRUCTURAL Y COMPORTAMIENTO ECONÓMICO DEEDIFICIOS CON AISLAMIENTO SÍSMICO EN LA BASE Presenta: Ing. Raúl González Herrera Asesor: Ing. Luis E. Yamín L., MSc Universidad de los Andes. Magister en Ingeniería Civil Bogotá, Junio de 2001
3.JUSTIFICACIÓN • A pesar de haber probado su eficiencia en sismos destructores como Northridge y Kobe, los aisladores sísmicos no han tenido una aceptación generalizada, gran parte de la responsabilidad es el desconocimiento de los mismos, así como también la falta de reglamentación que hay en la materia, pero por sobre todo no existe un estudio económico definitivo que permita comprender en plenitud lasventajas del sistema propuesto.
4. OBJETIVOSModelar analíticamente el aislamiento sísmico de edificios y determinar la conveniencia económica de sistemas de aislamiento en la base, sobre edificios fijos en la base.Analizar los resultados obtenidos experimentalmente en el modelo aislado con los analíticos y los que se obtuvieron en el modelo fijo en la base.
5. DEFINICIÓN Aisladores de base.Basado en el concepto de la reducción de la demanda sísmica en lugar de incrementar la capacidad de resistencia de las estructuras al sismo. Estos sistemas tienen como finalidad aislar la cimentación de la superestructura. Al colocarlos se alarga considerablemente el período fundamental de vibración de la estructura llevándolo a zonas en donde las aceleraciones espectrales son reducidas yconsecuentemente, las fuerzas que producen resultan de menor cuantía. Se debe apuntar, que el mayor beneficio se encuentra en estructuras con períodos del orden de un segundo o un poco menor, o edificios con ciertas características en donde se acentúa la torsión
6. TIPOS DE SISTEMAS DE AISLAMIENTOSistemas basados en elastómeros–Vigas de alto amortiguamiento–Vigas con corazón de plomoSistemas basados endeslizamiento–Sistemas de fricción silenciosa–Sistemas de péndulos de fricción–Sistemas tipo resorteSistemas neumáticos
7. COMPORTAMIENTO DE LOS AISLADORES Los aisladores de base se colocan entre la cimentación y el edificio. Modifican la frecuencia natural del sistema, y/o reducen la transmisibilidad de fuerzas sísmicas de la cimentación a la estructura. Como resultado de un terremoto, elsuelo entre cada uno de los edificios comienza a moverse. Cada edificio responde al movimiento con uno en sentido contrario al actual del suelo debido a la inercia. El edificio sin aislador cambia de forma de un rectángulo a un paralelogramo, lo cual indica que el edificio se está deformando. Por el contrario, el edificio aislado en la base mantiene su forma original, forma rectangular, siendo losaisladores los que se deforman. El edificio con aislamiento en la base escapa de la deformación y daño, lo cual implica que las fuerzas inerciales que actúan sobre éste han sido reducidas.
8. DISEÑO DE AISLADORES DE BASESe diseñaron los aisladores de base conforme a lametodología UBC-97 G 40000 Fb 20000 Mp Fuerza Kg Fpx Aislador exterior Fp -20000 Aislador interior z H -40000 -40 -20 0 20 40 VDesplazamiento (cm) Tipo de Carga Rigidez Rigidez Fuerza de Rigidez Diámetro Altura aislador (Ton) efectiva Inicial Fluencia vertical (cm) (cm) (Ton/m) (Ton/m) (Ton) (Ton/m) A 100 110 790 7.9 1100 60 27 B 200 190 1270 12.7 2800 60 27
9. DISEÑO DE AISLADORES DE BASESe diseñaron los aisladores de base conforme a lametodología UBC-97 100 mm 25 mm 270 mm 2 mm 12 mm 590 mm 600 mm
10. ESTUDIOPARAMÉTRICOMediante el programa NONLIN-3 y con los sismos de México,Loma prieta y Northridge, se obtuvieron las siguientes curvas: z SA (m*s-2) 16 20% m, k M, K 12 kb 10% 8 Mb Cb 5% 4 Vbasal/W 1.8 0 1 2 3 4 5 1.6 Aislado T (s) 1.4 2.0 Empotrado SD (mm) 1.2 1.5 600 20% 1.0 1.0 400 0.8 10% 0.6 5% 2.0 200 0.4 1.5 0.2 1.0 0 1 2 3 4 5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 T T (s)
11. MODELO EXPERIMENTALSe desarrollo en...