Este documento presenta diferentes sistemas de protección sísmica para edificios, incluyendo sistemas pasivos como aisladores de base y disipadores de energía, sistemas activos que usan actuadores y sensores, y sistemas híbridos. También describe el diseño preliminar de un edificio peruano con aislamiento sísmico y estudios teóricos sobre el comportamiento sísmico de viviendas con aislamiento de base.

1. Maestría en Ingeniería Civil – Mención en Estructuras
Sistemas de Protección Sísmica
de Edificios

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. SISTEMAS PASIVOS
EstructuraExcitación Respuesta
EstructuraExcitación Respuesta
SP
ESTRUCTURA CONVENCIONAL
ESTRUCTURA CON SISTEMA PASIVO

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. SISTEMAS HÍBRIDOS
EstructuraExcitación Respuesta
Sensores Controlador Sensores
Actuadores
SP

6. SISTEMAS ACTIVOS E HIBRIDOS

7. Masa Activa
Arriostres y Tendones Activos
SISTEMAS ACTIVOS

8. MASA SINTONIZADA ACTIVA
Masas Activas: Princ. 4Ton, Sec. 1TonKYOBASHI SEIWA BLDG

9. OSCILADOR HÍBRIDO
Landmark Tower, Yokohama, Japón

10. OSCILADOR HÍBRIDO
Shinjuku Park Tower, Tokyo, Japón

11. DISIPADOR MAGNETO-REOLOGICO

12. SISTEMAS PASIVOS

13. SISTEMAS PASIVOS
Aisladores de Base
Disipadores de Energía.
Masas Sintonizadas

14. AISLADORES DE BASE

16. AISLADORES ELASTOMÉRICOS
Caucho natural
Caucho con núcleo de plomo
Caucho de alto amortiguamiento

17. LRB

18. AISLADORES DESLIZANTES
Electricitè de France,
EERC Combinado, TASS
Elástico Friccionante,
Pendular Friccionante (FPS)

19. Friction Pendulum System
FPS

20. DISIPADORES DE ENERGÍA

21. DISIPADORES HISTERÉTICOS
 Metálicos (Flexión, Torsión, Corte, Extrusión)
 Friccionantes
DISIPADORES VISCOELASTICOS
 Sólidos Viscoelásticos
 Fluidos Viscoelásticos

22. CURVAS DE HISTÉRESIS

23. DISIPADORES DE ENERGÍA
Disipadores de Fluido Viscoso

24. Disipador
Nippon Steel

25. AISLADOR + DISIPADOR

26. Base Teórica del Aislamiento
de Base

27. Sistema aislado de 2 gdl
)()( bssbss uukuucum  
)()( gbbgbbbbs uukuucumum  

28. 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

29. 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( )

30. Modos y frecuencias de vibración







1
1

φ
  











 


1
11
2


φ
*2/1
2 )1/( ss  *2/1
1 )1( bb  

31. 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



32. 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

33. 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 

34. Factores de amortiguamiento
s
bs
s
bbb





























2/1
2/1
2/1
)1()1(
a)(estructur2Modo
2
3
1
s)(aisladore1Modo

35. Respuesta máx. de desplazamientos relativos
 
   
   bbd
b
bbV
maxbab
bbd
b
bbV
maxbas
ssd
maxbfs
S
S
v
S
S
v
Sv







,
,
,
,
AisladaBaseconEstructura
,
FijaBaseconEstructura




36. Base Fija
Aislada (base)
Aislada (estr.)

37. Coeficiente de cortante basal
 
 
 
 bbpabbpaba
sspabf
s
SSC
SC
m
V
C





,
1
1,
AisladaBaseconEstructura
,
FijaBaseconEstructura
2/1











38. Aislada (estr.)
Base Fija

39. Aplicaciones de
Aislamiento Sísmico

40. Fire Command and Control Facility, California
32 HDR, costo 6% menos

41. University of Southern California Teaching Hospital
68 LRB, 81 NRB. Funcional luego de Northridge

42. San Francisco City Hall, California
530 LRB

43. Oakland City Hall
California
110 LRB

44. Hearst Mining Building
UC Berkeley California

45. U.S. Court of Appeals
San Francisco, California
256 FPS

46. Puente Benicia-Martinez, California
FPS

47. Terminal Internacional SFO, California
FPS

48. Proyecto UNIDO
Indonesia

49. Proyecto UNIDO
Indonesia

50. Proyecto UNIDO
Indonesia

51. Chile

52. Chile

53. Chile

54. DISEÑO PRELIMINAR DE UN EDIFICIO
PERUANO CON AISLAMIENTO
SÍSMICO
Tesis de Javier Zevallos
Noviembre 2001

55. MODELO ESTRUCTURAL

56. AISLADORES
590 mm
600 mm
272
mm
16.7 mm
25 mm
25 mm
2 mm

57. 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

58. 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

59. 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

60. ANALISIS DE RESPUESTA EN EL TIEMPO
Sismo
X-X
Sismo
Y-Y

61. ESTUDIO TEORICO DEL
COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE
CONSTRUCCIONES DE VIVIENDA
CON AISLAMIENTO DE BASE
Tesis de Claudia Guardia y
César Sotelo
Diciembre 2001

62. Módulo de Albañilería

63. Espectro de Pseudoaceleración Norma E-030

64. 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)

65. Análisis no lineal - deformaciones
Módulo sin aislar Módulo aislado

66. -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

67. 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