Sistemas modernos de_proteccion_sismica (1)

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Sistemas modernos de_proteccion_sismica (1)

  1. 1. Maestría en Ingeniería Civil – Mención en Estructuras Sistemas de Protección Sísmica de Edificios
  2. 2. Aisladores de Base Disipadores de Energía Masas Sintonizadas Sistemas Pasivos Aisladores Activos Aisladores Semi-Activos Masas Sintonizadas Semi-Activas Sistemas Híbridos Masas Activas Arriostres Activos Control Adaptivo Sistemas Activos Sistemas de Protección Sísmica
  3. 3. SISTEMAS PASIVOS EstructuraExcitación Respuesta EstructuraExcitación Respuesta SP ESTRUCTURA CONVENCIONAL ESTRUCTURA CON SISTEMA PASIVO
  4. 4. SISTEMAS ACTIVOS EstructuraExcitación Respuesta Actuadores Sensores Controlador Sensores Los sensores instalados en la estructura miden las excitaciones externas y la respuesta dinámica de la estructura. Los procesadores en tiempo real procesan la información proveniente de los sensores, y calculan las fuerzas de necesarias basándose en un algoritmo de control.
  5. 5. SISTEMAS HÍBRIDOS EstructuraExcitación Respuesta Sensores Controlador Sensores Actuadores SP
  6. 6. SISTEMAS ACTIVOS E HIBRIDOS
  7. 7. Masa Activa Arriostres y Tendones Activos SISTEMAS ACTIVOS
  8. 8. MASA SINTONIZADA ACTIVA Masas Activas: Princ. 4Ton, Sec. 1TonKYOBASHI SEIWA BLDG
  9. 9. OSCILADOR HÍBRIDO Landmark Tower, Yokohama, Japón
  10. 10. OSCILADOR HÍBRIDO Shinjuku Park Tower, Tokyo, Japón
  11. 11. DISIPADOR MAGNETO-REOLOGICO
  12. 12. SISTEMAS PASIVOS
  13. 13. SISTEMAS PASIVOS Aisladores de Base Disipadores de Energía. Masas Sintonizadas
  14. 14. AISLADORES DE BASE
  15. 15. AISLADORES ELASTOMÉRICOS Caucho natural Caucho con núcleo de plomo Caucho de alto amortiguamiento
  16. 16. LRB
  17. 17. AISLADORES DESLIZANTES Electricitè de France, EERC Combinado, TASS Elástico Friccionante, Pendular Friccionante (FPS)
  18. 18. Friction Pendulum System FPS
  19. 19. DISIPADORES DE ENERGÍA
  20. 20. DISIPADORES HISTERÉTICOS  Metálicos (Flexión, Torsión, Corte, Extrusión)  Friccionantes DISIPADORES VISCOELASTICOS  Sólidos Viscoelásticos  Fluidos Viscoelásticos
  21. 21. CURVAS DE HISTÉRESIS
  22. 22. DISIPADORES DE ENERGÍA Disipadores de Fluido Viscoso
  23. 23. Disipador Nippon Steel
  24. 24. AISLADOR + DISIPADOR
  25. 25. Base Teórica del Aislamiento de Base
  26. 26. Sistema aislado de 2 gdl )()( bssbss uukuucum   )()( gbbgbbbbs uukuucumum  
  27. 27. Ecuación del movimiento (Desp. Relativos) guMrKvvCvM                                                              :matricialformaEn donde 1 0 0 0 0 0 baselaac/restructuraladeDespl. sueloalc/rbaseladeDespl. bs s ss b s b s b s b s b s s ss bss gbb mmM u Mm mm v v k k v v c c v v Mm mm uuv uuv g
  28. 28. Ordenes de magnitud y parámetros estructurales • mb < ms • s = ( ks/ms )1/2 >> b = ( kb /M )1/2 •  = ( b/s )2 = O(10-2) •  = ms/M < 1 • s = cs/(2mss) = O( ) •  b = cb/(2Mb) = O( )
  29. 29. Modos y frecuencias de vibración        1 1  φ                   1 11 2   φ *2/1 2 )1/( ss  *2/1 1 )1( bb  
  30. 30. Ecuación del movimiento (Coordenadas modales) ggsss ggbbb b s uuqqq uuqqq (t)q(t)q tv tv t   2 22 2 2 * 2 * 2 11 * 1 * 1 2211 2 2 :clásicoientoamortiguamAsumiendo )( )( )( :scoordenadadeCambio           mφφ mrφ mφφ mrφ φφv T T 1 T 1 T 1  
  31. 31. Factores de participación ínfima.esl)estructura(def.2mododeliónparticipacLa completa.eso)aislamient(def.1mododeliónparticipacLa pequeño.muyesy1Por tantopequeño.muyes entoncesseparadas,bienestánysfrecuencialasSi 1 21 sb 22 2 2 1        mφφ mrφ mφφ mrφ T T 1 T 1 T 1
  32. 32. Modo estructural y excitación sísmica sísmica.excitaciónlaaortogonalnteprácticameeslestructura modoelquesignificaquelo,0quetienese modos)losdeidad(ortogonal0comoEntonces, 1 0 1 esto)(aislamienmodoprimerEl 1 0 vectorelporadacaracterizestásísmicaexcitaciónLa 2 12 1                         mrφ mφφ rφ r T T  gg uu 
  33. 33. Factores de amortiguamiento s bs s bbb                              2/1 2/1 2/1 )1()1( a)(estructur2Modo 2 3 1 s)(aisladore1Modo
  34. 34. Respuesta máx. de desplazamientos relativos          bbd b bbV maxbab bbd b bbV maxbas ssd maxbfs S S v S S v Sv        , , , , AisladaBaseconEstructura , FijaBaseconEstructura   
  35. 35. Base Fija Aislada (base) Aislada (estr.)
  36. 36. Coeficiente de cortante basal        bbpabbpaba sspabf s SSC SC m V C      , 1 1, AisladaBaseconEstructura , FijaBaseconEstructura 2/1          
  37. 37. Aislada (estr.) Base Fija
  38. 38. Aplicaciones de Aislamiento Sísmico
  39. 39. Fire Command and Control Facility, California 32 HDR, costo 6% menos
  40. 40. University of Southern California Teaching Hospital 68 LRB, 81 NRB. Funcional luego de Northridge
  41. 41. San Francisco City Hall, California 530 LRB
  42. 42. Oakland City Hall California 110 LRB
  43. 43. Hearst Mining Building UC Berkeley California
  44. 44. U.S. Court of Appeals San Francisco, California 256 FPS
  45. 45. Puente Benicia-Martinez, California FPS
  46. 46. Terminal Internacional SFO, California FPS
  47. 47. Proyecto UNIDO Indonesia
  48. 48. Proyecto UNIDO Indonesia
  49. 49. Proyecto UNIDO Indonesia
  50. 50. Chile
  51. 51. Chile
  52. 52. Chile
  53. 53. DISEÑO PRELIMINAR DE UN EDIFICIO PERUANO CON AISLAMIENTO SÍSMICO Tesis de Javier Zevallos Noviembre 2001
  54. 54. MODELO ESTRUCTURAL
  55. 55. AISLADORES 590 mm 600 mm 272 mm 16.7 mm 25 mm 25 mm 2 mm
  56. 56. ANÁLISIS ESPECTRAL 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Periodo (seg) Pseudo-AceleraciónEspectral(g) Sismo X-X Sismo Y-Y Edificio con Base Fija Edificio con Aislamiento Sísmico
  57. 57. ANÁLISIS ESPECTRAL X-X Desplazamientos relativos a la Base (mm) Desplazamientos de Entrepiso (mm) 17.33 20.13 22.79 24.55 24.39 20.66 12.03 141.88 124.55 104.42 81.63 57.08 32.69 12.03 5.85 7.01 8.27 9.37 9.90 9.40 8.24 58.04 52.19 45.18 36.91 27.54 17.64 8.24 Desplazamiento de la Base = 178.95 mm
  58. 58. ANÁLISIS ESPECTRAL Y-Y 14.11 14.79 14.82 14.12 12.55 10.06 6.61 87.06 72.95 58.16 43.34 29.22 16.67 6.61 Desplazamientos relativos a la Base (mm) Desplazamientos de Entrepiso (mm) 3.92 4.18 4.39 4.53 4.51 4.28 4.17 29.98 26.06 21.88 17.49 12.96 8.45 4.17 Desplazamiento de la Base = 187.01 mm
  59. 59. ANALISIS DE RESPUESTA EN EL TIEMPO Sismo X-X Sismo Y-Y
  60. 60. ESTUDIO TEORICO DEL COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE CONSTRUCCIONES DE VIVIENDA CON AISLAMIENTO DE BASE Tesis de Claudia Guardia y César Sotelo Diciembre 2001
  61. 61. Módulo de Albañilería
  62. 62. Espectro de Pseudoaceleración Norma E-030
  63. 63. Señal sintética de aceleración (E-030)Señal de aceleración generada (Norma) -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Tiempo (segundos) Aceleración(g)
  64. 64. Análisis no lineal - deformaciones Módulo sin aislar Módulo aislado
  65. 65. -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 -0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 Distorsión angular Fuerzacortante(kN) Aislador -15.0 -10.0 -5.0 0.0 5.0 10.0 15.0 -0.0002 -0.0002 -0.0001 -0.0001 0.0000 0.0001 0.0001 0.0002 0.0002 Distorsión angular Fuerzacortante(kN) Muro Módulo aislado -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 -0.006 -0.004 -0.002 0.000 0.002 0.004 0.006 Distorsión angular Fuerzacortante(kN) Análisis no lineal Muro módulo sin aislar
  66. 66. Resumen ELEMENTO PARAMETRO MEDIDO VALORES MÁXIMOS BASE FIJA BASE AISLADA Muro Fuerza cortante resistente(kN) 60 60 9.3 Viga Momento resistente (kN.m) 2.5 2.5 0.7 Columna Momento resistente (kN.m) 1.9 1.9 0.2 Aislador Desplazamiento máximo (mm) 150 -- 90

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