ejemplo e corrección de proyecto física 2

1. DEPARTAMENTO DE CIENCIAS UPN-TFISICA
ESQUEMA DE INFORME DE PROYECTO DE CURSO
ASPECTOS GENERALES
1. Título: “COMPARACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE UNA ESTRUCTURA CON
AISLAMIENTO EN LA BASE Y OTRA NO”
2. Integrantes:
3. Duración del proyecto
10 de Abril al 3 de Julio del 2018
4. Cronograma de ejecución del proyecto
ETAPAS FECHA DE INICIO FECHA DE TERMINO DEDICACION SEMANAL (Hrs)
Elección del
tema.
10 de Abril 15 de Abril 3
Recopilación
de
información
23 de Abril 21 de Mayo 3
Construcción
de maqueta
4 de Junio 2 de Julio 3
TOTAL 27Hrs.
Apellidos y Nombres
Pérez Uribe Arroyo, Franco Sebastián
Galarreta Culquicante, Brayan Pool
Floreano Alfaro, Anthony
Erika M. Sánchez Maqui

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5. Distribución de actividades de Proyecto Total
ACTIVIDAD RESPONSABLE FECHA DE
ENTREGA
AUTOEVALUACION
(CUMPLIO/NO CUMPLIO)
OBSERVACI
ONES
Búsqueda de
información
teórica
Galarreta
Culquicante,
Brayan Pool
14/04/18
SÍ CUMPLIO
NINGUNA
Compra de
materiales
Pérez Uribe
Arroyo, Franco
Sebastián
02/05/18
SÍ CUMPLIO
NINGUNA
Finalización
de maqueta
Floreano Alfaro,
Anthony
10/05/18
SÍ CUMPLIO
NINGUNA
Elaboración
del informe y
diapositivas
Erika M. Sánchez
Maqui
30/05/18
SÍ CUMPLIO
NINGUNA

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1. RESUMEN (objetivos, métodos y resultados) citar
El presente proyecto comprende el análisis de una estructura, tanto en el caso que tuviera aislamiento en la base, como si
no lo tuviera. Este proyecto contemplará un análisis comparativo entre los dos diseños y sus respectivos comportamientos
ante un evento sísmico.
Uno de los problemas reales es el hecho que los sismos existen y el hombre se ha preocupado en hacer las construcciones
cada vez más resistentes a la energía destructiva que traen estos sismos, es por eso, que hay muchos estudios acerca de
cómo se puede disminuir este poder destructivo y una de estas herramientas es los disipadores sísmicos, que consigue
canalizar y minimizar esta energía.
El empleo de aisladores sísmicos en estructuras es una aplicación de la ingeniería civil que busca proteger las estructuras
y sus contenidos de los efectos de los movimientos sísmicos. Su aplicación en el Perú esta apenas en sus inicios, sin
embargo ya muchos países, tales como Chile, Japón y los Estados Unidos poseen normas y disposiciones relevantes al
empleo de estos mecanismos aisladores. Su empleo ha garantizado ser una forma muy efectiva de prevenir los efectos
devastadores de los terremotos.
Asimismo nuestro país se ubica en una zona de alta sismicidad, es por ello que todas las estructuras que se construyen
deben estar preparadas para los sismos que podrían ocurrir. Para esto, la ingeniería sismo-resistente se plantea como
objetivo la preservación de la vida de los usuarios de las estructuras, y, en la medida de lo posible, de los bienes materiales.
Conforme avanza la tecnología, aparecen nuevas técnicas para la protección de los edificios. Una de estas técnicas es el
aislamiento basal, que consiste en crear una interface entre el suelo y la estructura, y permite evitar prácticamente todo el
daño al edificio y sus contenidos, garantizando el resguardo de la vida y de los bienes materiales.

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I. FASE: PLAN DE PROYECTO
2. REALIDAD PROBLEMÁTICA:
A lo largo de la historia, el hombre siempre ha querido disminuir el riesgo de los fenómenos
naturales hacia su persona y la sociedad que lo rodea. Varios de estos desastres naturales como
los huaycos, aludes y explosiones volcánicas son casi incontrolables; pero los sismos son los más
comunes, ya que casi la mitad de las grandes ciudades del mundo están ubicadas en zonas
proclives a estos. Algunos de los pensamientos más preocupantes en una comunidad es que
nunca se sabe cuándo azotará un terremoto, de qué clase será, ni cuáles serán los edificios más
afectados; a pesar de esto, actualmente los sismos se pueden prevenir de manera tan efectiva al
punto de casi no sentirlos, gracias a unos dispositivos llamados aisladores sísmicos de los cuales
se hablará más detalladamente a continuación.
Los aisladores sísmicos son dispositivos que generalmente se instalan en el nivel más bajo de la
edificación con el fin de absorber, de forma parcial, la energía impuesta por el sismo antes de que
sea transmitida a la superestructura. Este tipo de protección antisísmica está muy difundida en
Japón, Nueva Zelanda, Francia (donde empezó a introducirse hace 35 años) y últimamente en
Chile.
En conclusión, los aisladores sísmicos son los dispositivos que más expectativas tiene en la
actualidad para toda sociedad que ya cuenta o no con estos; además, está tecnología a
comparación con los sistemas antisísmicos convencionales tiene ventajas abismales, a esto yo le
digo un gran ejemplo del ingenio aplicado al campo de la edificación.
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Será mucha la diferencia entre las estructuras que cuentan con aisladores sísmicos en sus bases
con las que son construidas sin estos, ante un evento sísmico?
4. FORMULACION DE LA HIPOTESIS
Las estructuras demostraran un comportamiento distinto entre sí, ya que el hecho de una contar
con aisladores sísmicos influirá mucho en la reducción del movimiento, caso contrario de la que no
cuenta con estos.

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5. OBJETIVOS (debe de mostrar claramente lo que quiero decir)
5.1. Generales
Evaluar el efecto de un disipador sísmico en una estructura a escala ante la simulación de
un invento sísmico.
5.2. Específicos
Comparar el comportamiento dinámico de dos estructuras, una con aislamiento en las
bases y otra no, para la obtención de resultados y su interpretación.
Utilizar sensores de movimiento para estudiar la dinámica de dichas estructuras ante la
simulación del movimiento de un evento sísmico.
6. ANTECEDENTES (van casos de proyectos similares al nuestro)
El concepto de aislación sísmica ha sido desarrollado desde hace más de 100 años; en sus inicios
fue usado sobre puentes (principios del año 1970) y en edificios (finales del año 1970) sin embargo,
recién en los últimos 40 años se ha ido difundiendo para ser aplicado de forma práctica y sólo en
los últimos 15 años su aplicación se ha ido incrementando de forma exponencial por el buen
desempeño que presentaron los pocos edificios aislados ante los sismos.
En el año 1909 J.A. Calantarients del Reino Unido le escribió una carta al Director del servicio
sismológico de Chile, en la cual, afirmaba que un edificio esencial podía construirse en un país
sísmico con total seguridad si es que había una junta entre la base de la estructura y el suelo
rellena de un material fino (arena, mica o talco) que le permitiese deslizarse durante el evento
sísmico; esto hace que las fuerzas horizontales transmitidas a la estructura se reduzcan y como
consecuencia no colapse. A lo que el investigador hacía referencia era un concepto primitivo de
aislación sísmica.
El inglés John Milne, quien fue profesor de Ingeniería de Minas en la Universidad de Tokyo entre
1876 y 1895, realizó varios experimentos de aislación sísmica: instrumentaba una estructura
aislada sísmicamente y la sometía a un movimiento sísmico. En 1885 escribió un reporte
describiendo su primer experimento a la Asociación Británica de Avance de la Ciencia. En ese
primer experimento, la estructura estaba construida sobre unas esferas de deslizamiento de 10
pulgadas de diámetro; sin embargo, aparentemente el edificio no tenía un buen desempeño frente

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a cargas de viento así que volvió a realizar el ensayo varias veces hasta que determinó que para
esferas de diámetro de ¼ de pulgada la estructura se volvía estable para cargas de viento.
En el último siglo se han buscado diversos mecanismos que sirvan para desacoplar a la estructura
del suelo con el objetivo de reducir las fuerzas y como consecuencia los daños. En 1996 James
M. Kelly da a conocer tres ejemplos de los primeros edificios aislados. Dos de ellos fueron
construidos sobre esferas: un edificio en Sevastopol, Ucrania y un edificio de cinco pisos en
México; y el tercero, un edificio de cuatro pisos para el observatorio sismológico del estado de
Beijing sobre una capa de arena.
En 1992, Eisenberg, describe a un edificio construido en 1959 en Ashkhabad, Turkmenistán, el
cual, estaba suspendido por cables. En 1969 se construyó el primer edificio aislado con bloques
de caucho: la escuela Pestalozzi de tres pisos hecha de concreto en Skopje, Yugoslavia.
A finales de la década de los 70’ unos pocos edificios aislados fueron construidos en Japón. Fue
el inicio del desarrollo de los SREI (Steel reinforced elastomer isolator), en los cuales, se vulcanizan
las capas de caucho y las placas de acero intercaladas con el fin de aumentar la rigidez vertical.
Hasta el año 1985 sólo tres proyectos habían sido completados. Entre 1985 y 1994, durante el
boom de la economía japonesa, el número de edificios aislados empezó a incrementarse a razón
de 10 edificios por año.
En 1978 se construyó en viaducto de Toetoe en North Island, en Nueva Zelanda. Fue la primera
estructura con aisladores sísmicos hechos con capas intercaladas de caucho y acero con un núcleo
de plomo en el centro para que ayude a disipar la energía. Este tipo de aisladores llamados LRB
(Lead Rubber Bearing) son de amplio uso actualmente.
Un pequeño número de edificios aislados fueron construidos en nueva Zelanda e Italia
principalmente por ser muy importantes. En 1981 se terminó el primer edificio aislado con LRB:
Edificio William Clayton en Wellington, Nueva Zelanda.
El primer edificio aislado en los Estados Unidos es Foothills Communities Law and Justice Center
(FCLJC) ubicado en el Rancho Cucamonga, Los Ángeles. Esteedificio construido a inicios de 1984
y terminado a mediados de 1985 fue hecho sobre aisladores elaborados con caucho de alto
amortiguamiento natural. El mismo sistema de aisladores de alto amortiguamiento fue empleado
en el Fire Command and Control Facility (FCCF).
7. FUNDAMENTO TEORICO

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Existen diversos tipos de sistemas de aislación basal, cada uno con sus características
propias en cuanto a sus mecanismos de acción, materiales que lo componen, costos de
implementación, estudios teóricos acerca de ellos y tipos de estructuras en donde es más
conveniente usar. Todos ellos buscan el mismo fin, desacoplar la estructura del movimiento
del suelo, pero en este trabajo de tesis se decidió estudiar estos sistemas de aislación:
 Aisladores elastoméricos.
 Aisladores deslizantes.
Las razones que fundamentan esta decisión son que:
 El respaldo teórico y experimental que existe en estos sistemas, existen estudios
de importantes autores y universidades que permiten contar con datos confiables
y comprobados. Además estos estudios y experimentaciones se vienen realizando
hace ya bastantes años.
 Muchos de los otros mecanismos combinan las características tanto de los
aisladores elastoméricos y fricciónales, por lo tanto entendiendo los principios de
éstos, será más fácil comprender los mecanismos de acción de otros sistemas, ya
que tienen un fundamento común.
 La mayoría de los edificios aislados en el mundo están sobre algún tipo de estos
aisladores, existiendo parámetros de comportamiento. Ellos han demostrado
proporcionar un buen desempeño sísmico en las estructuras en que se han
implementado, visto tanto en los sismos de Northridge (Los Ángeles, 1994) y Kobe
(Kobe, 1995), mostrando las bondades de esta alternativas en cuanto a aumentar
considerablemente el nivel de seguridad para las estructura, las personas y la
operabilidad después de un sismo.
 En Chile son los sistemas en los cuales existen estudios y mayor conocimiento, ya
que son lo que presentan condiciones acorde con las características del país y del
tipo de estructuración que se emplea, es más los edificios aislados que se han
hecho en el país se han construido esencialmente con aisladores elastoméricos
convencionales y con núcleo de plomo.
AISLADOR ELASTOMÉRICO.
Los aisladores elastoméricos están conformados por láminas de caucho natural
intercaladas con placas de acero, las cuales son vulcanizadas entre sí. Gracias a
su composición, se logra obtener un gran desplazamiento horizontal y una alta
rigidez vertical. Estos dispositivos son fabricados a medida para cada proyecto,

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de acuerdo a la rigidez horizontal, rigidez vertical, desplazamiento, capacidad de
carga y capacidad de amortiguamiento requerida.
El comportamiento de los aisladores elastoméricos depende de la amplitud de la
deformación a la que son sometidos y, en menor grado, de la temperatura, el
envejecimiento y la frecuencia del movimiento. Existen varios tipos de apoyos
elastoméricos, entre ellos se encuentran los apoyos de goma natural (NRB,
Natural Rubber Bearing), los apoyos de goma de bajo amortiguamiento (LDRB,
Low-Damping Rubber Bearing) y alto amortiguamiento (HDRB, High-Damping
Rubber Bearing), y los apoyos de goma con núcleo de plomo (LRB, Lead-plug
Rubber Bearing).
5.1.1. A. E. DE ALTO AMORTIGUAMIENTO (HDRB).
Los HDRB son aisladores elastoméricos cuyas láminas de elastómeros son
fabricados adicionando elementos como carbón, aceites y resinas, con el fin de
aumentar el amortiguamiento de la goma hasta niveles cercanos al 10-15%. Los
aisladores tipo HDRB presentan mayor sensibilidad a cambios de temperatura y
frecuencia que los aisladores tipo LDRB y LRB. A su vez, los aisladores HDRB
presentan una mayor rigidez para los primeros ciclos de carga, que generalmente
se estabiliza luego del tercer ciclo de carga. Estos dispositivos, al igual que los
dispositivos tipo LRB, combinan la flexibilidad y disipación de energía en un solo
elemento, con la característica de ser, relativamente, de fácil fabricación.
5.1.2. A. E. DE BAJO AMORTIGUAMIENTO (LDRB).
Este tipo de dispositivos son los más simples dentro de los aisladores
elastoméricos. Los aisladores tipo LDRB presentan bajo amortiguamiento (2-5%
como máximo), por lo que generalmente se utilizan en conjunto con disipadores
de energía que proveen amortiguamiento adicional al sistema. Estos dispositivos
presentan la ventaja de ser fáciles de fabricar. La Figura 26 muestra una vista de
un corte de un aislador elastoFigura 26. Aislador tipo LDRB. mérico tipo LDRB.
5.1.3. A. E. CON NÚCLEO DE PLOMO.

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Los aisladores con núcleo de plomo (LRB) son aisladores elastoméricos similares a los
LDRB pero poseen un núcleo de plomo, ubicado en el centro del aislador, que permite
aumentar el nivel de amortiguamiento del sistema hasta niveles cercanos al 25-30%. Al
deformarse lateralmente el aislador durante la acción de un sismo, el núcleo de plomo
fluye, incurriendo en deformaciones plásticas, y disipando energía en forma de calor. Al
término de la acción sísmica, la goma del aislador retorna la estructura a su posición
original, mientras el núcleo de plomo recristaliza. De esta forma el sistema queda listo
para un nuevo evento sísmico. La Figura X muestra los componentes de un aislador
elastomérico tipo LRB.
5.1.4. AISLADORES DESLIZANTES
Los aisladores deslizantes o también llamados deslizadores friccionales utilizan una superficie de deslizamiento,
típicamente de acero inoxidable, sobre la que desliza una placa de acero revestida de Politetra Fluoro Etileno
(PTFE) sobre la que se soporta la estructura. La superficie de deslizamiento permite el movimiento horizontal de la
estructura de manera independiente del suelo. Este sistema disipa energía por medio de las fuerzas de rozamiento
que se generan durante un sismo. El coeficiente de fricción del aislador depende de variables tales como la
temperatura de trabajo, la presión de contacto, la velocidad de movimiento, el estado de las superficies de contacto
(limpieza, rugosidad, etc.) y el envejecimiento.
5.1.5. APOYOS DESLIZANTES PLANOS
Generalmente deben ser acompañados por mecanismos o sistemas restitutivos (típicamente
aisladores elastoméricos con o sin núcleo de plomo)
que regresen la estructura a su posición original luego
de un sismo. Adicionalmente, estos sistemas
requieren de mayor mantención y cuidado, ya que
cualquier modificación en las superficies deslizantes
puede resultar en un coeficiente de fricción distinto al
de diseño. Por otro lado, están los apoyos deslizantes
planos que son los aisladores deslizantes más
simples. Consisten básicamente en dos superficies,
una adherida a la estructura y la otra a la fundación,
que poseen un bajo coeficiente de roce, permitiendo
los movimientos horizontales y la resistencia de las
cargas verticales. Poseen, generalmente, una capa
de un material elastomérico con el fin de facilitar el
movimiento del deslizador en caso de sismos. Por lo general, las superficies deslizantes son de
acero inoxidable pulida espejo y de un material polimérico de baja fricción. Este tipo de aislación
puede requerir de disipadores de energía adicionales. A fin de prevenir deformaciones residuales
luego de un evento sísmico, se debe proveer de sistemas restitutivos (típicamente aisladores
elastoméricos o con núcleo de plomo) que reponen la estructura a su posición original.

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5.1.7. PÉNDULOS FRICCIONALES (FPS, Friction Pendulum System).
Los péndulos friccionales, FPS,
cuentan con un deslizador
articulado ubicado sobre una
superficie cóncava. A diferencia
de los apoyos deslizantes
planos, cuentan con la
característica y ventaja de ser
autocentrantes. Luego de un
movimiento sísmico, la
estructura regresa a su posición
inicial gracias a la geometría de
la superficie y a la fuerza
inducida por la gravedad. En la
Figura X muestra un esquema de
un péndulo friccional de doble
curvatura.
5.1.8. EL SIMULADOR SÍSMICO (o mesa vibratoria)
Es un aparato de ensayos experimentales para probar la resistencia sísmica de
una estructura. Ese aparato de prueba es capaz de imponer vibraciones a
elementos o a modelos de estructuras enteras, reproduciendo el movimiento del
suelo en caso de terremotos.
Por eso los simuladores sísmicos son ampliamente utilizados dentro del campo de
la ingeniería sísmica como herramienta fundamental para investigar la eficacia de
nuevos materiales, dispositivos y técnicas constructivas antisísmicas.

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II. FASE II: EJECUCIÓN DEL PROYECTO
H. DISEÑO:
I. MATERIALES Y EQUIPOS :
MATERIALES EQUIPOS
 MDF para la base  Cortadera de Madera
 Lazo elástico x4  Pistola de Silicona
 Tornillos  Interfaz Looger Pro
 Madera caoba  Sensores de Movimiento con
(Vennier)
 Madera balsa
 Ruedas chicas de plástico
 Desarmador
 Canicas

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J. PRESUPUESTO:
Nombre del recurso Cantidad Costo(soles)
Cartón dúplex MDF para la base
(2 mm de grosor)
3 unidades 24.00
Resortes de metal 4 unidades 4.00
Pistola para silicona 1 unidad 8.00
Silicona 10 barras 5.00
Pegamento super glue 4 unidades 2.40
Cortador de papel o navaja 1 unidad 2.50
Palos de madera 4 unidades 4.80
TOTAL 50.70
Medidas de la maqueta
 La base de abajo tiene 60 x 30
 Cada piso tiene 15cm ancho ×10cmde altura
 Base de la superficie de los aisladores

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III. REFERENCIAS:
 Aisladores sísmicos. Recuperado de https://es.scribd.com/doc/239469535/Proyecto-de-
Tesis-Aisladores-Sismicos
 Contrubución de los aisladores sísmicos. Recuperado de
https://blogs.iadb.org/ciudadessostenibles/2016/10/20/aisladores-sismicos/

 Diario la república, aislador sísmico, técnicas de construcción. Recuperado de
http://larepublica.pe/sociedad/874261-aislador-sismico-lo-ultimo-en-tecnicas-de-
construccion-para-evitar-tragedias
 Disipadores y aisladores sísmicos. Recuperado de
http://estructurando.net/2014/10/14/aisladores-y-disipadores-sismicos/
 Briannunescontrucción principales Aisladores. Recuperado de
https://briannunezconstruccion.wordpress.com/2015/04/11/principales-aisladores/