PROTECCION SISMICA DE ESTRUCTURAS EN CHILE:
        PASADO,
        PASADO PRESENTE Y FUTURO




              Juan C. de ...
Presentación

              Protección    • Sismo del Maule: una Oportunidad?
               Sísmica      • Conceptos bási...
A los muchos estudiantes que ha hecho posible consolidar esta línea
     de investigación en los pasados 15 años en Chile ...
sísmico




        7 cm/año




12/07/2010                   4
El problema sísmico
               INTERSISMICO




              COSISMICO   -   POSTSISMICO

 12/07/2010                ...
Terremoto del Maule




12/07/2010            PROTECCION SISMICA   6
Intensidad y deslizamiento (USGS, Mw=8.8)




             ⊕ Curico




12/07/2010              PROTECCION SISMICA   7
Geometría SAR




12/07/2010      PROTECCION SISMICA   8
Interferometría




12/07/2010        PROTECCION SISMICA   9
Interferometría USGS-PUC)
                USGS-




                                           Alos_path_118




         ...
Levantamiento de la costa




12/07/2010            PROTECCION SISMICA   11
Estadísticas del terremoto

                   Hechos                  Chile                 Haiti

        Magnitud, Mw
 ...
El problema sísmico
                            Fases de un Registro de Aceleración




                                  ...
Ejemplo:
Ejemplo: Curicó




12/07/2010        PROTECCION SISMICA   14
Comparación
Comparación con NCh 433




12/07/2010          PROTECCION SISMICA   15
Mapa de amenaza sísmica de Chile (-1995)
                                 (-

                                            ...
Estructuras convencionales




12/07/2010           PROTECCION SISMICA   17
Normativa sísmica de Chile (NCh 433, Of. 96)
                           (NCh




     Nivel I        • Resistan sin daños ...
Fallas estructurales y no-estructurales
                       no-




12/07/2010             PROTECCION SISMICA   19
Falla en flexo-compresión de muros
         flexo-




12/07/2010            PROTECCION SISMICA   20
Estructuras protegidas sísmicamente




12/07/2010           PROTECCION SISMICA   21
Concepto de disipación de energía
                                           AMS




  Disipador




12/07/2010           ...
Conceptos de disipación de energía
                         Ve
                         1.2

                          1  ...
Conceptos de disipación de energía

             Melipilla EW compatible con NCh2745 (suelo 2, zona II) , To=2s ξo=5%


  ...
Conceptos de disipación de energía

                                       4

               ducción de respuesta         ...
metálicos




12/07/2010               PROTECCION SISMICA   26 09
                                                 11
Alternativa para edificios de plantas libres


                      Disipación metálica o friccional




12/07/2010      ...
Sistema UC-Shape
        UC-
                                            6
                                               ...
Dispositivo UC-Shape
            UC-




12/07/2010             PROTECCION SISMICA   29
Edificio Titanium
PROYECTO: DISIPACION DE ENERGIA TORRE TITANIUM


UBICACIÓN:      Comuna Vitacura, Santiago, Chile


DESC...
Esquema de SRV



           sector 1                             sector 2
       (CP40-CP52 = 4)                      (CP...
Reducción de Respuesta
                                60



                                50



                       ...
Simulación Titanium




12/07/2010            PROTECCION SISMICA   33
Sistemas de disipación de energía

           Dirección Transversal                                    Dirección Longitudi...
Montaje de disipadores
Alternativas para edificios de muros
                                                 Disipador Metálico UFP




        A...
Alternativas para edificios de muros




                  Disipador Metálico UFP




12/07/2010                PROTECCION...
Alternativas para edificios de muros



                                            Dinteles con
                         ...
Dinteles




12/07/2010   PROTECCION SISMICA   39
Cu




         Typical Copper Cyclic behavior                  Typical steel Cyclic behavior

     • Material dúctil y ma...
Cu-
Cu-ADAS




Cu‐ADAS Dissipator (ADAS: Adding Damping And Stiffness)
 12/07/2010                                 PROTEC...
Cu-
  Cu-ADAS
EARTHQUAKES & THE COPPER INDUSTRY
COPPER ADVANTAGES FOR ENERGY DISSIPATION




                             ...
Ventajas de los sistemas histeréticos


                 Disipan                       No requieren,             Muy bajos...
Disipación viscosa




                                          Disipación viscosa




12/07/2010           PROTECCION SI...
Disipación viscosa


                                      Disipación viscosa




12/07/2010           PROTECCION SISMICA ...
Disipación viscosa


                                   Orificios cilíndricos
                                   perforado...
Disipación viscosa




12/07/2010           PROTECCION SISMICA   47
PRODUCCIÓN / DISPOSITIVOS / DAMP-UC

Disipación viscosa
Estudio numérico de varias cabezas        Fuerza = C x (Vel)α




...
PRODUCCIÓN / DISPOSITIVOS / DAMP-UC

Disipación viscosa


Ventajas del coeficiente α < 1




12/07/2010                   ...
Ventajas de los sistemas viscosos




                                                                                  Du...
Concepto de aislamiento de masa


                                          AMS




12/07/2010           PROTECCION SISMIC...
Edificios de altura intermedia




                       Aisladores sísmicos




12/07/2010              PROTECCION SISMI...
Edificios altos

                                       AMS tipo péndulo




12/07/2010        PROTECCION SISMICA         ...
Edificio Parque Araucano

                   PROYECTO: AMS EDIFICIO PARQUE ARAUCANO

                   UBICACIÓN:     Com...
PRODUCCIÓN / DISPOSITIVOS / MRDA-UC

Modelamiento multifísico
Estudio N é i
E t di Numérico
       Modelación electromagné...
Análisis
Análisis multifísico de disipadores MR

• Marco teórico:
                                                        ...
Modelo de flujo




12/07/2010        PROTECCION SISMICA   57
Relación constitutiva MR


      – Constitutivas obtenidas




      – Fuerza máxima = 83.71 [ton]


12/07/2010           ...
Edificio Parque Araucano

                                                               150




                         ...
Edificio Parque Araucano

               10


                5
                                                          ...
Ventajas de los AMS




                                                                                Durabilidad
      ...
Concepto de aislamiento sísmico




    La estructura vibra SIN AISLACION BASAL
               EDIFICIO y la deformación p...
Concepto de aislamiento sísmico




12/07/2010           PROTECCION SISMICA   63
Concepto de aislamiento sísmico


                            1.2                                                     1.2
...
Desplazamientos medidos y espectros

                                                                           Movimiento...
Dispositivos de aislamiento sísmico




12/07/2010            PROTECCION SISMICA   66 09
Deformación (cm)
                             -32   -24     -16         -8    0            8        16          24        ...
Comportamiento de estructuras protegidas




                                            09



12/07/2010           PROTEC...
Terremoto del Maule: Valores espectrales

                Estación         PGA(horiz.)       PGA(vert.)   PGD(horiz)
     ...
Hospital Militar, Placa Técnica



                            PROYECTO: AISLAMIENTO SISMICO HOSPITAL MILITAR

           ...
Hosmil:
Hosmil: Edificio de Hospitalización (no aislado)




                                                        09
12...
Muelle Coronel


                     PROYECTO MUELLE CORONEL

                     UBICACIÓN:     Puerto Coronel


      ...
Muelle Coronel (parte no aislada)




                                                 09
12/07/2010             PROTECCIO...
Campus Clínico, San Carlos de Apoquindo

Etapa 1: aislada




Etapa 2: no aislada




  12/07/2010          PROTECCION SIS...
Campus Clínico, San Carlos de Apoquindo




12/07/2010           PROTECCION SISMICA   75
Centro de Justicia




                                               09
12/07/2010           PROTECCION SISMICA   76
ACHS Santiago




12/07/2010      PROTECCION SISMICA   77 09
                                        11
ACHS Viña




12/07/2010   PROTECCION SISMICA   78 09
                                     11
Edificio VULCO S.A.




12/07/2010            PROTECCION SISMICA   79 09
                                              11
Estimación de desplazamientos



                              D(East/West) ~ 9 cm (medición)
ACHS Viña                   ...
Validación de desplazamientos



                                      D(East/West) ~ 7-10 cm? (marca)
HOSMIL             ...
Otros ejemplos




12/07/2010       PROTECCION SISMICA   82 09
                                         11
Puentes




12/07/2010   PROTECCION SISMICA   83 09
                                     11
Edificio Santiago (post-sismo)
                  (post-
Drift Y (o/oo) ‐ Llay‐Llay Y


        Edificio Santiago (post-sismo)
                          (post-                  7....
E-ELT




                                       86
12/07/2010   PROTECCION SISMICA   86
E-ELT

                                           Telescope Top Level



ESO Telescope Model
                             ...
Análisis
Análisis multifísico de disipadores viscosos


•   Objetivo: Modelos numéricos capaces de representar el comporta...
Navier-
Navier-Stokes
Conservación de masa, momentum y energía; compresibilidad e interacción 
C         ió d             ...
Modelo
•   Movimiento armónico del pistón, dominio deformable.




•   Se obtiene campo de velocidades, presiones y temper...
Orificio anular




12/07/2010        PROTECCION SISMICA   91
Orificios cilíndricos




12/07/2010              PROTECCION SISMICA   92
Conclusiones generales

   Las soluciones de protección sísmica desarrolladas íntegramente en Chile
fueron sometidas y pro...
Conclusiones generales

   Algunas ideas para la normativa nacional:

i.
i Caracterizar el movimiento sísmico haciéndolo c...
Muchas Gracias!




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12/07/2010   PROTECCION SISMICA   96
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2010 07 10 Juan Carlos De La Llera

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"Protección Sísmica de Estructuras en Chile: Pasado, presente y futuro"

Presentación del profesor Juan Carlos de la Llera (Facultad de Ingeniería - PUC) del día 10.07.2010 en el ciclo de conferencias "Tecnología para la Reconstrucción", organizado por la Escuela de Arquitectura
de la Universidad de Talca.

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2010 07 10 Juan Carlos De La Llera

  1. 1. PROTECCION SISMICA DE ESTRUCTURAS EN CHILE: PASADO, PASADO PRESENTE Y FUTURO Juan C. de la Llera Ciclo: Tecnología para la Reconstrucción
  2. 2. Presentación Protección  • Sismo del Maule: una Oportunidad? Sísmica • Conceptos básicos de protección Conceptos básicos de protección • Filosofía de la ingeniería sísmica  Pasado • Desarrollo de los SRV Desarrollo de los SRV • Disipación de Energía Presente • Aislamiento sísmico • Nuevas tendencias en P.S. Futuro • Nuevos proyectos  Conclusiones • Pasado, Presente y Futuro de la I.S. 12/07/2010 2
  3. 3. A los muchos estudiantes que ha hecho posible consolidar esta línea de investigación en los pasados 15 años en Chile … A los profesionales de SIRVE S.A. quienes han permitido llevar este sueño a la práctica… A los arquitectos, colegas i l it t l ingenieros estructurales, y constructores que i t t l t t han colaborado con nosotros en el desarrollo de soluciones con SRV en sus proyectos… Y a los propietarios y mandantes que han creído en esta innovación… 12/07/2010 3
  4. 4. sísmico 7 cm/año 12/07/2010 4
  5. 5. El problema sísmico INTERSISMICO COSISMICO - POSTSISMICO 12/07/2010 5
  6. 6. Terremoto del Maule 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 6
  7. 7. Intensidad y deslizamiento (USGS, Mw=8.8) ⊕ Curico 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 7
  8. 8. Geometría SAR 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 8
  9. 9. Interferometría 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 9
  10. 10. Interferometría USGS-PUC) USGS- Alos_path_118 Alos_path_119 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 10
  11. 11. Levantamiento de la costa 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 11
  12. 12. Estadísticas del terremoto Hechos Chile Haiti Magnitud, Mw Magnitud Mw 8.8 88 7.0 70 Máxima intensidad ~ VIII‐IX ~ IX Área de falla (km2) de falla 80 000 km2 80,000 km 600 km2 600 km Máximo desliz. (metros) ~14 5 Desliz. promed. (metros) Desliz. promed. (metros) 7 2 Desliz. promed. x area 560,000 1,200 Muertes 577 222570 Damnificados 800000 1300000 Pérdidas ~30 B. US$ (18% PIB) ~ 14 B. US$ (2 PIB) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 12
  13. 13. El problema sísmico Fases de un Registro de Aceleración Onda de Corte Onda de Compresión Onda-P Onda-S Onda Superficial S perficial 12/07/2010 13
  14. 14. Ejemplo: Ejemplo: Curicó 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 14
  15. 15. Comparación Comparación con NCh 433 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 15
  16. 16. Mapa de amenaza sísmica de Chile (-1995) (- 0.3 0.3 0.56 0.48 0.34 0.44 0.4 0.48 0.4 0.56 0.44 0.36 0.3 P(A > Ao | T = 50 años) = 0.1 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 16
  17. 17. Estructuras convencionales 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 17
  18. 18. Normativa sísmica de Chile (NCh 433, Of. 96) (NCh Nivel I • Resistan sin daños movimientos sísmicos de  intensidad moderada  • Limiten los daños en elementos no  Nivel II Nivel II estructurales durante sismos de mediana  intensidad d d • Aunque presenten daños, eviten el colapso Aunque presenten daños, eviten el colapso  Nivel III Ni l III durante sismos de intensidad  excepcionalmente severa 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 18
  19. 19. Fallas estructurales y no-estructurales no- 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 19
  20. 20. Falla en flexo-compresión de muros flexo- 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 20
  21. 21. Estructuras protegidas sísmicamente 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 21
  22. 22. Concepto de disipación de energía AMS Disipador 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 22
  23. 23. Conceptos de disipación de energía Ve 1.2 1 NCh 2745-03 Seismic Load (W/g) 0.8 0.6 Β ≈ 1.5 - 2 0.4 S 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Period (s) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 23
  24. 24. Conceptos de disipación de energía Melipilla EW compatible con NCh2745 (suelo 2, zona II) , To=2s ξo=5% 0.4 04 Espectro NCh2745 0.35 Melipilla compatible 0.3 0.6 0.6 06 06 0.6 0.6 0.25 ξd 0.2 0.5 05 0.5 05 05 0.5 05 0.5 0.15 0.1 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.05 0 05 0.1 0.1 0.1 0.1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Ωd 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 24
  25. 25. Conceptos de disipación de energía 4 ducción de respuesta Desplazamiento 3.5 3 Aceleración e 2.5 2 Red 1.5 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Razón de amortiguamiento, ξ 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 25
  26. 26. metálicos 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 26 09 11
  27. 27. Alternativa para edificios de plantas libres Disipación metálica o friccional 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 27
  28. 28. Sistema UC-Shape UC- 6 UFP001 UFP ANSYS 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 15 10 5 F (ton) 0 -5 -10 -15 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 δ (cm) Desplazamiento (cm) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 28
  29. 29. Dispositivo UC-Shape UC- 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 29
  30. 30. Edificio Titanium PROYECTO: DISIPACION DE ENERGIA TORRE TITANIUM UBICACIÓN: Comuna Vitacura, Santiago, Chile DESCRIPCION: Edificio de 52 pisos y 7 subterráneos (aproximadamente 190 m de altura). El proyecto de disipación de energía contempla la incorporación de 45 disipadores metálicos en el edificio los cuales producirán reducciones de hasta un 40% en las deformaciones dinámicas de la estructura en dirección transversal. 09 11
  31. 31. Esquema de SRV sector 1 sector 2 (CP40-CP52 = 4) (CP22-CP52) = 10 sector B sector A (CP15-CP51 = 12) (CP12-CP51 = 13) ( ) Disipadores longitudinales sector 3 Disipadores transversales (CP22-CP40) = 6 () Distribución de disipadores
  32. 32. Reducción de Respuesta 60 50 40 30 Piso 20 10 0 original c/UFP -10 - 0 2 4 6 Drift Y x 10 -3
  33. 33. Simulación Titanium 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 33
  34. 34. Sistemas de disipación de energía Dirección Transversal Dirección Longitudinal c/UFP s/UFP 0.000 0 000 0.001 0 001 0.002 0 002 0.003 0 003 0.004 0 004 0.005 0 005 0.006 0 006 0.000 0 000 0.001 0 001 0.002 0 002 0.003 0 003 0.004 0 004 0.005 0 005 0.006 0 006 Deformación de entrepiso Deformación de entrepiso
  35. 35. Montaje de disipadores
  36. 36. Alternativas para edificios de muros Disipador Metálico UFP Acoplamiento de muros 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 36
  37. 37. Alternativas para edificios de muros Disipador Metálico UFP 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 37
  38. 38. Alternativas para edificios de muros Dinteles con disipadores metálicos ADAS 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 38
  39. 39. Dinteles 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 39
  40. 40. Cu Typical Copper Cyclic behavior Typical steel Cyclic behavior • Material dúctil y maleable; excelente capacidad de deformación Material dúctil y maleable; excelente de deformación • Endurecimiento cinemático e isotrópico • Aumenta disipación de energía con ciclos constantes de deformación p g • Funciona en pequeñas deformaciones 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 40
  41. 41. Cu- Cu-ADAS Cu‐ADAS Dissipator (ADAS: Adding Damping And Stiffness) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 41
  42. 42. Cu- Cu-ADAS EARTHQUAKES & THE COPPER INDUSTRY COPPER ADVANTAGES FOR ENERGY DISSIPATION • Resistente a corrosión a corrosión • Reciclabilidad – desarrollo sustentable • Estéticamente atractivo 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 42
  43. 43. Ventajas de los sistemas histeréticos Disipan  No requieren,  Muy bajos,  Alta Sencillo,  miento Costos ontaje bilidad ención energía en  salvo en  0.15‐0.25  soldadura deformaciones  deformaciones ambientes  ambientes UF/m2 Mo Funcionam C Durab pequeñas Mante agresivos 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 43
  44. 44. Disipación viscosa Disipación viscosa 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 44
  45. 45. Disipación viscosa Disipación viscosa 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 45
  46. 46. Disipación viscosa Orificios cilíndricos perforados en el pistón Cámara con fl id Cá fluido Cilindro Pistón a doble vástago 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 46
  47. 47. Disipación viscosa 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 47
  48. 48. PRODUCCIÓN / DISPOSITIVOS / DAMP-UC Disipación viscosa Estudio numérico de varias cabezas Fuerza = C x (Vel)α Fuerza: 46 Ton Fuerza: 61 Ton Fuerza: 48 Ton Velocidad: 18 cm/s Velocidad: 47 cm/s Velocidad: 18 cm/s Alpha: 0.89 p Alpha: 1.01 p Alpha: 0.64 p 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 48
  49. 49. PRODUCCIÓN / DISPOSITIVOS / DAMP-UC Disipación viscosa Ventajas del coeficiente α < 1 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 49
  50. 50. Ventajas de los sistemas viscosos Durabilidad d Costos s Montaje e Funcionamiento o Mantención n Disipan  Di i Revisión de  R i ió d Cercano a  C Alta Al Uniones  U i energía en  sellos 0.3‐0.4  rotuladas velocidades  UF/m2 pequeñas M D • No altera rigidez del edificio • No aumenta el corte en la estructura (máxima fuerza elástica esta desfasada de la máxima fuerza del disipador) • No es necesario reponer los dispositivos luego de un sismo severo i 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 50
  51. 51. Concepto de aislamiento de masa AMS 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 51
  52. 52. Edificios de altura intermedia Aisladores sísmicos 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 52
  53. 53. Edificios altos AMS tipo péndulo 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 53
  54. 54. Edificio Parque Araucano PROYECTO: AMS EDIFICIO PARQUE ARAUCANO UBICACIÓN: Comuna Las Condes, Santiago, Chile DESCRIPCION: Edificio de 22 pisos y 6 subterráneos (50.000 m2). Estructura mixta de muros (núcleo) y marcos de hormigón armado. Incorporación de un sistema de amortiguamiento de masa sintonizada en el piso mecánico del edificio, consistente en dos AMS de aproximadamente 160 ton cada uno y un disipador magneto-reológico. 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 54 09 11
  55. 55. PRODUCCIÓN / DISPOSITIVOS / MRDA-UC Modelamiento multifísico Estudio N é i E t di Numérico Modelación electromagnética y dinámica de fluida independiente Modelo electromagnético la intensidad del flujo magnético Modelo di á i d fl id M d l dinámica de fluido relaciones fuerza / velocidad o l i f l id d fuerza / desplazamiento Intensidad de flujo magnético 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 55
  56. 56. Análisis Análisis multifísico de disipadores MR • Marco teórico: ρ – Ecuaciones de Maxwell: 1) ∇ ⋅ E = Ecuaciones de Maxwell:       1)                                         (Ley de Gauss)  (Ley de Gauss) ε0 ∇⋅B = 0 2)                                        (Ley de Gauss para Magnetismo) ∂B 3) ∇ × E = − 3)                                        (Ley de Inducción de Faraday) (L d I d ió d F d ) ∂t ∂D ∇×H = J f + 4)                                       (Ley Circuital de Ampère, modificada) ∂t – Fuerzas de Lorentz: F = q (E + v × B) – Ecuación de Navier‐Stokes ρ ∂u ∂t ( + ρ ( u ⋅ ∇ ) u = −∇p + ∇ ⋅ η ( γ ) ∇u + ( ∇u ) + F T ) – Modelo de Bingham, fluido Magneto‐reológico τ = τ0 (H ) sgn( γ ) + ηγ , τ > τ0 (H ) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 56
  57. 57. Modelo de flujo 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 57
  58. 58. Relación constitutiva MR – Constitutivas obtenidas – Fuerza máxima = 83.71 [ton] 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 58
  59. 59. Edificio Parque Araucano 150 100 50 N) amper force F (kN 0 MR-da -50 -100 -150 -15 -10 -5 0 5 10 15 Velocity v (cm/s) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 59
  60. 60. Edificio Parque Araucano 10 5 TMD MR-on/MR-off Max: RMS: m) py,f (cm 0 22% 63% -5 -10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0.6 0.4 0.2 BLDG MR-on/MR-off uy,f (cm) 0 Max: RMS: a S f -0.2 -0.4 bldg+TMD 3% 20% bldg+TMD+MR (off) -0.6 bldg+TMD+MR (on) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Time (s) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 60
  61. 61. Ventajas de los AMS Durabilidad d Costos Montaje e cionamiento o Permite  Permite No requiere No requiere Cercano a  Cercano a Alta Construcción  Construcción Mantención n regulación  0.3‐0.4  in situ de sintonía UF/m2 M Func • Control de deformaciones en el edificio • Bajo impacto arquitectónico • Simpleza para la sintonía 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 61
  62. 62. Concepto de aislamiento sísmico La estructura vibra SIN AISLACION BASAL EDIFICIO y la deformación produce daño La vibraciónCONreduce entre 6 y 8 veces EDIFICIO se AISLAMIENTO BASAL 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 62
  63. 63. Concepto de aislamiento sísmico 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 63
  64. 64. Concepto de aislamiento sísmico 1.2 1.2 NCh 2745-03 Fuer de dise (W/g) 1 1 NCh 433-96 eño Ve 0.8 0.8 0.6 0.6 R≈6 rza 04 0.4 0.4 R = 2βd 0.2 Vi 0.2 0 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Periodo (s) 09 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 64
  65. 65. Desplazamientos medidos y espectros Movimientos registrados 35 plazamiento (cm) ( 30 25 Pseudo Desp 20 P 15 10 NCh.2745-Suelo I NCh.2745-Suelo II 5 NCh.2745-Suelo III NCh.433-Suelo I NCh.433-Suelo II NCh.433-Suelo III 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Período (s) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 65
  66. 66. Dispositivos de aislamiento sísmico 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 66 09
  67. 67. Deformación (cm) -32 -24 -16 -8 0 8 16 24 32 1) γ = 0.125 Ed = 55 ton·cm 2) γ = 0.25 Ed = 150 ton·cm 8 3) γ = 0.5 Ed = 384 ton·cm 80 N = 3500 kN 4) γ = 0 75 0.75 Ed = 612 ton·cm t 7 δ 6 5) γ = 1 Ed = 999 ton·cm 60 5 6) γ = 1.25 Ed= 1127 ton·cm 4 7) γ = 1.5 Ed = 1422 ton·cm Fuerz de Corte (ton) 3 8) γ = 1.75 Ed = 1722 ton·cm 40 2 1 20 0 za -20 -40 1) γ = 0.125 Ed = 22 ton·cm 2) γ = 0.25 Ed = 59 ton·cm 3) γ = 0.5 Ed = 174 ton·cm -60 4) γ = 0 75 0.75 Ed = 306 ton·cm 5) γ =1 Ed = 499 ton·cm -80 6) γ = 1.25 Ed = 699 ton·cm 7) γ = 1.5 Ed = 898 ton·cm -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 8) γ = 1.75 Ed = 1138 ton·cm Deformación angular, γ
  68. 68. Comportamiento de estructuras protegidas 09 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 68
  69. 69. Terremoto del Maule: Valores espectrales Estación PGA(horiz.) PGA(vert.) PGD(horiz) T=2.0s Ing. Civil  Ing. Civil 0.17g 0.14g 12.4 cm 12.4 cm U.Ch., Stgo.  Est. Metro  0.24g 0.13g 13.9 cm Mirador, Stgo. CRS Maipú,  CRS Maipú 0.56g 0 56g 0.24g 0 24g 22.9 cm 22 9 cm Stgo. Hosp. Tisné,  0.30g 0.28g 20.9 cm RM Hosp. Sótero 0.27g 0.13g 15.9 cm del Río Hosp. Curicó 0.47g 0.20g 18.9 cm Hosp. Valdivia Hosp Valdivia 0.14g 0 14g 0.05g 0 05g 13.9 cm 13 9 cm Viña (Marga‐ 0.35g 0.26g 17.8 cm Marga) Viña (Centro) 0.33g 0.19g 10.2 cm *PGA from RENADIC reports (Universidad de Chile) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 69
  70. 70. Hospital Militar, Placa Técnica PROYECTO: AISLAMIENTO SISMICO HOSPITAL MILITAR UBICACIÓN: Comuna La Reina, Santiago, Chile DESCRIPCION: Edificio de 5 pisos (4 pisos y 1 subterráneo) de 50.000 m2. Proyecto completo de 85.000 m2 Sistema de aislamiento sísmico compuesto 85 000 m2. por 164 aisladores elastoméricos (50 con núcleo de plomo) a nivel del cielo del subterráneo. 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 70 09 11
  71. 71. Hosmil: Hosmil: Edificio de Hospitalización (no aislado) 09 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 71
  72. 72. Muelle Coronel PROYECTO MUELLE CORONEL UBICACIÓN: Puerto Coronel DESCRIPCION: Proyecto contempla el aislamiento sísmico de la plataforma de un muelle de 420m de largo y 37 de ancho, diseñado con pilotes de acero y tablero de hormigón armado El muelle está diseñado para grúas de 1200 armado. ton, una sobrecarga de 2.5 ton/m2 y tránsito de camiones. 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 72 09 11
  73. 73. Muelle Coronel (parte no aislada) 09 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 73
  74. 74. Campus Clínico, San Carlos de Apoquindo Etapa 1: aislada Etapa 2: no aislada 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 74 09 11
  75. 75. Campus Clínico, San Carlos de Apoquindo 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 75
  76. 76. Centro de Justicia 09 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 76
  77. 77. ACHS Santiago 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 77 09 11
  78. 78. ACHS Viña 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 78 09 11
  79. 79. Edificio VULCO S.A. 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 79 09 11
  80. 80. Estimación de desplazamientos D(East/West) ~ 9 cm (medición) ACHS Viña D(North/South) 14.5 D(N th/S th) ~ 14 5 cm ( di ió ) (medición) D(East/West) ~ 15.5 cm (órbita) VULCO D(North/South) ~ 6.5 cm (órbita) D(East/West) ~ 10-20 cm? (tierra) San Carlos D(North/South) 10-20 D(N th/S th) ~ 10 20 cm (ti (tierra) ) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 80
  81. 81. Validación de desplazamientos D(East/West) ~ 7-10 cm? (marca) HOSMIL D(North/South) D(N th/S th) ~ 22 cm ( (marca) ) D(East/West) ~ 23 cm Muelle D(North/South) ~ ?? ( /S ) Coronel D(East/West) ~ 4 cm (tierra) San Agustín D(North/South) D(N th/S th) ~ 5 cm (ti (tierra) ) 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 81
  82. 82. Otros ejemplos 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 82 09 11
  83. 83. Puentes 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 83 09 11
  84. 84. Edificio Santiago (post-sismo) (post-
  85. 85. Drift Y (o/oo) ‐ Llay‐Llay Y Edificio Santiago (post-sismo) (post- 7.775 0 2 4 6 8 10 4.693 4.658 Pisos 4.763 4.259 2.845 32 dispositivos 0.891 C/Disipación S/Disipación • Reducción máxima: 48% Drift Y (o/oo) ‐ Ventanas Y (6) (6) (6) • Reducción promedio (torre): 42% 0 2 4 6 8 10 AT P5 P4 Pisos P3 P2 P1 (8) S2 • Reducción máxima: 48% • Reducción C/Disipación (torre): 40% promedio S/Disipación Drift Y (o/oo) ‐ Viña Y 0 2 4 6 8 10 (6) AT P5 P4 Pisos P3 P Y P2 •R d Reducción máxima: ió á i 48% X P1 S2 • Reducción promedio (torre): 43% C/Disipación S/Disipación
  86. 86. E-ELT 86 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 86
  87. 87. E-ELT Telescope Top Level ESO Telescope Model Telescope Main Position at 0° Mirror Foundation model Foundation Top ou da o op Isolation Devices Non-Linear Elements 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 87
  88. 88. Análisis Análisis multifísico de disipadores viscosos • Objetivo: Modelos numéricos capaces de representar el comportamiento  de a o t guado es scosos de amortiguadores viscosos. • Multifísica : Modelos capaces de incorporar la interacción de distintas  físicas que intervienen en el comportamiento del dispositivo: dinámica de  físicas que intervienen en el comportamiento del dispositivo: dinámica de fluido  y transferencia de calor. • Análisis de distintas geometrías, distintos fluidos,  optimización:  Análisis de distintas geometrías distintos fluidos optimización: herramienta de diseño. • Fabricación de un prototipo para validar el modelo. b ó d ld l d l 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 88
  89. 89. Navier- Navier-Stokes Conservación de masa, momentum y energía; compresibilidad e interacción  C ió d t í ibilid d i t ió entre temperatura y viscosidad.  ∂ρ + ∇ ⋅ ( ρu ) = 0 (1) ∂t ρ ∂u ∂t ⎡ ⎣ T 2 3 ( ⎤ + ρ u ⋅ ∇u = −∇p + ∇ ⋅ ⎢η ∇u + ( ∇u ) − η ( ∇ ⋅ u ) I ⎥ ⎦ ) ( 2) ⎛ ∂T ⎞ ρC p ⎜ + ( u ⋅ ∇ ) T ⎟ = τ : S + ∇ ⋅ ( kT ∇T ) ( 3) ⎝ ∂t ⎠ ρ ( p ) = ρ ref ⎡1 + β ( p − pref ) ⎤ ⎣ ⎦ ( 4) n −1 η ( γ , T ) = be − c /T ⎡1 + κ γ ⎤ (5) a a ⎣ ⎦ u ( x, y, z , t ) = ( u , v, w ) ⇒ campo de velocidades p ( x, y, z, t ) ⇒ campo de presiones ⎛ ∂ui ∂u j 2 ∂uk ⎞ ∂ui con τ : S = η ⎜ ⎜ ∂x + − δ ij ⎟ ⎟ ∂x T ( x, y, z , t ) ⇒ campo de temperatura p p ⎝ j ∂xi 3 ∂xk ⎠ j ρ ,η , β , kT , C p ⇒ densidad , viscosidad, compresibilidad, conductividad, calor específico 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 89
  90. 90. Modelo • Movimiento armónico del pistón, dominio deformable. • Se obtiene campo de velocidades, presiones y temperatura. • En general, la constitutiva de amortiguadores viscosos es de la forma:          F = C V sgn (V ) α 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 90
  91. 91. Orificio anular 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 91
  92. 92. Orificios cilíndricos 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 92
  93. 93. Conclusiones generales Las soluciones de protección sísmica desarrolladas íntegramente en Chile fueron sometidas y probadas bajo el quinto sismo más intenso que haya existido en la historia sísmica reciente de la humanidad y ha quedado demostrado que su desempeño fue extraordinario. Chile puede lograr ser un país desarrollado en el ámbito de la Ingeniería Sísmica en la medida que se siga invirtiendo en el estudio de los distintos aspectos del problema, y sobre todo, se evite caer en la autocomplacencia. Los sistemas de protección sísmica no solo mejoran el nivel de seguridad de las estructuras, si no también el de sus contenidos. Los problemas de daño d ñ en l los contenidos observados en el sismo d l M l son muy t id b d l i del Maule cuantiosos y es imprescindible contar con una normativa específica para el diseño de contenidos. 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 93
  94. 94. Conclusiones generales Algunas ideas para la normativa nacional: i. i Caracterizar el movimiento sísmico haciéndolo consistente con lo experimentado el 27 de Febrero ii. Incluir la simultaneidad de las componentes horizontales y verticales iii. Castigar severamente l i iii C ti t las irregularidades estructurales l id d t t l iv. Desarrollar la práctica constructiva de confinamiento en las cabezas de los muros v. Restringir el uso de muros muy delgados debido a que la pérdida del recubrimiento en estos muros implica una pérdida significativa de su sección resistente vi. Limitar la carga axial máxima de los muros bajo el nivel del balance vii. Requerir de una inspección técnica estructural en obras que garantice que los proyectos se ejecutan cuidando el detallamiento estructural 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 94
  95. 95. Muchas Gracias! 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 95
  96. 96. 12/07/2010 PROTECCION SISMICA 96

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