sistemas modernos de proteccion sismica
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dinámica estructuralTRANSCRIPT
-
Maestra en Ingeniera Civil Mencin en Estructuras
Sistemas de Proteccin Ssmica
de Edificios
-
Aisladores
de Base
Disipadores
de Energa
Masas
Sintonizadas
Sistemas
Pasivos
Aisladores
Activos
Aisladores
Semi-Activos
Masas Sintonizadas
Semi-Activas
Sistemas
Hbridos
Masas
Activas
Arriostres
Activos
Control
Adaptivo
Sistemas
Activos
Sistemas
de Proteccin Ssmica
-
SISTEMAS PASIVOS
EstructuraExcitacin Respuesta
EstructuraExcitacin Respuesta
SP
ESTRUCTURA CONVENCIONAL
ESTRUCTURA CON SISTEMA PASIVO
-
SISTEMAS ACTIVOS
EstructuraExcitacin Respuesta
Actuadores
Sensores Controlador Sensores
Los sensores instalados en la estructura miden las excitaciones
externas y la respuesta dinmica de la estructura.
Los procesadores en tiempo real procesan la informacin
proveniente de los sensores, y calculan las fuerzas de necesarias
basndose en un algoritmo de control.
-
SISTEMAS HBRIDOS
EstructuraExcitacin Respuesta
Sensores Controlador Sensores
Actuadores
SP
-
SISTEMAS ACTIVOS E HIBRIDOS
-
Masa Activa
Arriostres y Tendones Activos
SISTEMAS ACTIVOS
-
MASA SINTONIZADA ACTIVA
Masas Activas: Princ. 4Ton, Sec. 1TonKYOBASHI SEIWA BLDG
-
OSCILADOR HBRIDO
Landmark Tower, Yokohama, Japn
-
OSCILADOR HBRIDO
Shinjuku Park Tower, Tokyo, Japn
-
DISIPADOR MAGNETO-REOLOGICO
-
SISTEMAS PASIVOS
-
SISTEMAS PASIVOS
Aisladores de Base
Disipadores de Energa.
Masas Sintonizadas
-
AISLADORES DE BASE
-
AISLADORES ELASTOMRICOS
Caucho natural
Caucho con ncleo de plomo
Caucho de alto amortiguamiento
-
LRB
-
AISLADORES DESLIZANTES
Electricit de France,
EERC Combinado, TASS
Elstico Friccionante,
Pendular Friccionante (FPS)
-
Friction Pendulum System
FPS
-
DISIPADORES DE ENERGA
-
DISIPADORES HISTERTICOS
Metlicos (Flexin, Torsin, Corte, Extrusin)
Friccionantes
DISIPADORES VISCOELASTICOS
Slidos Viscoelsticos
Fluidos Viscoelsticos
-
CURVAS DE HISTRESIS
-
DISIPADORES DE ENERGA
Disipadores de Fluido Viscoso
-
DisipadorNippon Steel
-
AISLADOR + DISIPADOR
-
Base Terica del Aislamiento
de Base
-
Sistema aislado de 2 gdl
)()( bssbss uukuucum
)()( gbbgbbbbs uukuucumum
-
Ecuacin del movimiento (Desp. Relativos)
guMrKvvCvM
:matricialformaEn
donde
1
0
0
0
0
0
base la ac/r estructura ladeDespl.
suelo alc/r base ladeDespl.
bs
s
ss
b
s
b
s
b
s
b
s
b
s
s
ss
bss
gbb
mmM
uMm
mm
v
v
k
k
v
v
c
c
v
v
Mm
mm
uuv
uuv
g
-
Ordenes de magnitud y parmetros estructurales
mb < ms
s = ( ks/ms )1/2 >> b = ( kb /M )
1/2
= ( b/s )2 = O(10-2)
= ms/M < 1
s = cs/(2mss) = O( )
b = cb/(2Mb) = O( )
-
Modos y frecuencias de vibracin
1
1
1
11
2
*2/12 )1/( ss
*2/11 )1( bb
-
Ecuacin del movimiento (Coordenadas modales)
ggsss
ggbbb
b
s
uuqqq
uuqqq
(t)q(t)qtv
tvt
2
22
22
*2
*2
11*
1*
1
2211
2
2
:clsico ientoamortiguam Asumiendo
)(
)()(
:scoordenadadeCambio
m
mr
m
mr
v
T
T
1T1
T1
-
Factores de participacin
nfima. es l)estructura (def. 2 modo delin participac La
completa. es o)aislamient (def. 1 modo delin participac La
pequeo.muy es y 1 Por tanto pequeo.muy es
entonces separadas,bien estn y sfrecuencia las Si
1
21
sb
22
22
1
m
mr
m
mr
T
T
1T1
T1
-
Modo estructural y excitacin ssmica
ssmica. excitacin la a ortogonal nteprcticame es lestructura
modo el que significa que lo ,0 que tienese
modos) los de idad(ortogonal 0 como Entonces,
1
0
1
es to)(aislamien modoprimer El
1
0
vector elpor adacaracteriz est ssmica excitacin La
2
12
1
mr
m
r
r
T
T
gg uu
-
Factores de amortiguamiento
sbs
s
bbb
2/1
2/1
2/1 )1()1(
a)(estructur 2 Modo
2
31
s)(aisladore 1 Modo
-
Respuesta mx. de desplazamientos relativos
bbd
b
bbV
maxbab
bbdb
bbV
maxbas
ssdmaxbf
s
SS
v
SS
v
Sv
,,
,,
Aislada Basecon Estructura
,
Fija Basecon Estructura
-
Base Fija
Aislada (base)
Aislada (estr.)
-
Coeficiente de cortante basal
bbpabbpaba
sspabf
s
SSC
SC
m
VC
,1
1,
Aislada Basecon Estructura
,
Fija Basecon Estructura
2/1
-
Aislada (estr.)
Base Fija
-
Aplicaciones de
Aislamiento Ssmico
-
Fire Command and Control Facility, California
32 HDR, costo 6% menos
-
University of Southern California Teaching Hospital
68 LRB, 81 NRB. Funcional luego de Northridge
-
San Francisco City Hall, California
530 LRB
-
Oakland City HallCalifornia
110 LRB
-
Hearst Mining BuildingUC Berkeley California
-
U.S. Court of AppealsSan Francisco, California
256 FPS
-
Puente Benicia-Martinez, California
FPS
-
Terminal Internacional SFO, California
FPS
-
Proyecto UNIDOIndonesia
-
Proyecto UNIDOIndonesia
-
Proyecto UNIDOIndonesia
-
Chile
-
Chile
-
Chile
-
DISEO PRELIMINAR DE UN EDIFICIO
PERUANO CON AISLAMIENTO
SSMICO
Tesis de Javier Zevallos
Noviembre 2001
-
MODELO ESTRUCTURAL
-
AISLADORES
590 mm
600 mm
272
mm
16.7 mm
25 mm
25 mm
2 mm
-
ANLISIS 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-A
cele
raci
n E
spectr
al (
g)
Sismo X-X
Sismo Y-Y
Edificio con
Base Fija
Edificio con
Aislamiento
Ssmico
-
ANLISIS 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
-
ANLISIS 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
-
ANALISIS DE RESPUESTA EN EL TIEMPO
Sismo
X-X
Sismo
Y-Y
-
ESTUDIO TEORICO DEL
COMPORTAMIENTO SSMICO DE
CONSTRUCCIONES DE VIVIENDA
CON AISLAMIENTO DE BASE
Tesis de Claudia Guardia y
Csar Sotelo
Diciembre 2001
-
Mdulo de Albailera
-
Espectro de Pseudoaceleracin Norma E-030
-
Seal sinttica de aceleracin (E-030)Seal de aceleracin 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)
Ac
ele
raci
n (
g)
-
Anlisis no lineal - deformaciones
Mdulo sin aislar Mdulo aislado
-
-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
Distorsin angular
Fu
erz
a c
ort
an
te (
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
Distorsin angular
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Muro Mdulo aislado
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
-0.006 -0.004 -0.002 0.000 0.002 0.004 0.006
Distorsin angular
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Anlisis no lineal
Muro mdulo sin aislar
-
Resumen
ELEMENTOPARAMETROMEDIDO
VALORESMXIMOS
BASEFIJA
BASEAISLADA
MuroFuerza cortanteresistente(kN)
60 60 9.3
VigaMomento resistente
(kN.m)2.5 2.5 0.7
ColumnaMomento resistente
(kN.m)1.9 1.9 0.2
AisladorDesplazamientomximo (mm)
150 -- 90