Download - Disipacion de energia Sismica
Sistemas de Protección Antisísmica por
Disipación de EnergíaAlejandro Muñoz P
Gerente Técnico PRISMA INGENIEROSProfesor Principal PUCP
Agosto 2013
UNIVERSIDAD NACIONAL Del
CENTRO DEL PERU, Facultad de Ingeniería civil
Los SiPA, Ventajas
Protección de la Vida. Reducción de las vibraciones
hasta en un 80%. Protección de Contenidos
importantes como en Museos, Bibliotecas, oficinas, etc.
Reducción en el costo de la estructura y futuras reparaciones
Mejoran la operatividad luego de un sismo.
/ PUCP/ Ingeniería Antisísmica 1/ A. Muñoz/ 2009
En un edificio convencional, las aceleraciones de los pisos y las deformaciones de entrepiso dañan al edificio y a su contenido.
Disipadores de Energía
• Por Disipación de Energía- Histeréticos- Viscoelásticos- De fluido viscoso-Amortiguadores de Masa Sintonizada (AMS)
• kf
Sistemas de Protección Antisísmica
Los sistemas de protección sísmica pueden usarse para:
Lograr edificios con mejor desempeño que los convencionales.
o para Diseñar edificios con
poca rigidez o resistencia debido a exigencias de arquitectura.• kf
Disipadores de Energía
• Los disipadores absorben parte de la energía sísmica, disminuyendo el daño.
• Su efecto puede considerarse como el de un incremento del amortiguamiento.
• La fuerza en los disipadores depende del desplazamiento y velocidad del entrepiso.
Protección para múltiples escenarios
Nivel de DesempeñoCompletamente
Operativo Operativo Resguardo de la Vida
Cerca al Colapso
Sismo de Diseño
Frecuente (45 años)
Ocasional (75 años)
Raro (475 años)
Muy Raro (970 años)
Edificio Común
Edificio Esencial
Edificio de Seguridad Crítica
Reforzamiento de un Edificio Educativo
• Construido hace 50 años• Sin requisitos de Diseño
Sismorresistente• Estructura : Pórticos de
Concreto Armado y Muros de Albañilería.
Completamente operativo Operativo
Sismo Frecuente(75 años)
Sismo Raro(500 años)
Deriva de Entrepiso y Estado de daño (‰)
Número de Pisos Leve Moderado Severo Completo
De 4 a 7 pisos 2.7 4.3 10.7 26.7
HAZUS
Edificios Aporticados Construidos sin Criterios de Diseño SR
Deriva Objetivo
Completamente operativo Operativo
Sismo Frecuente (75 años) 2.5 ‰
Sismo Raro (500 años) 4 ‰
Factor de Reducción Necesario
Deriva Objetivo
75.1104107
3
3
xx
TIVODerivaOBJEDerivaMAX
B
Deriva Máxima
Estructura Original vs Estructura Amortiguada
0 10 20 30 40 50-10
-5
0
5
10 Estructura Original
Desplazamiento máximo de la estructura amortiguada: 3.84 cm
Deriva Máxima ≈ 4
Tiempo (s)
Desp
laza
mie
nto
(cm
)
• Espectro de diseño reducido por amortiguamiento
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Periodo(s)
Acele
ració
n(m
/s2)
Verificación de la resistencia en elementos
• Solicitaciones internas usando CQC• Combinaciones de diseño usando las
normas peruanas
Reforzamiento de un edificio público empleando disipadores de
energía
Asimetría Irregularidad vertical
Esquema de los sistemas empleados
Objetivo:Reducir el daño en la estructura y proteger el centro de computo (CC). Estrategia:Reducir la respuesta con disipadores y aislar la sala cofre que contiene el CC.
Centro de computo con Aisladores
Amortiguadores
Deriva de Entrepiso y Estado de daño (‰)
Sistema estructural Leve Moderado Severo Completo
Edificios Aporticados 2.5 4.3 11.7 30.0
Edificios de Muros 2.0 4.2 11.6 30.0
Edificio Construido con Código Moderado de Diseño SR
Completamente operativo Operativo
Sismo Frecuente (75 años)
2 ‰
Sismo Raro (500 años) 4 ‰
Factor de reducción necesario
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
Deriva Máxima Deriva Objetivo
88.1104105.7
3
3
xx
TIVODerivaOBJEDerivaMAX
B
β efectivo = 33%
Amortiguamiento obtenido, prueba de vibración libre
Utilizando la expresión del decremento logarítmico:
21
2ln
nnTxx
t
tAmortiguamiento efectivo: ξ = 26 %
Estructura Original vs la Estructura Amortiguada
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
La respuesta máxima se reduce en 48%
Deriva máxima: 2.43 o/oo
Verificación de Elementos Existentes
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
DIAGRAMA DE INTERACCIÓN M3
Phi Mn (ton.m)
Ph
i P
n (
ton
)
Centro Empresarial El Golf Disipadores de Energía
Dos torres de 19 pisos y 7 sótanos.
Sistema estructural dual, pórticos y placas.
Estructura cumple con los requerimientos sismorresistentes de manera convencional.
Se da protección especial con 78 Disipadores de Fluido Viscoso
.
78 Amoriguadores de Fluido Viscoso
0 20 40 60 80 100 120
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3CON DISIPA...
Amortiguadores no lineales, de 130 ton
Resultados
• Max. Deriva de entrepiso 4.5 0/00
La deriva se redujo en 35%
•Max desp. sin disipador = 23cm •Max desp. con disipador = 15cm
BARLOVENTO
Torre de 31 pisos y 9 sótanos
Sistema estructural dual: pórticos y placas.
Protección sísmica adicional por disipación de energía.
Sistema de Disipación de Energía
78 disipadores histeréticos en Vigas de Acoplamiento.
Pisos 2 a 21. Disipadores de 30Tn Pisos 22 a 30. Disipadores de 50 Ton
Análisis
Modelo Max Max RMS R Max(%) R RMS(%)12-
045_Barlovento_v07r01c_VF.mdb
0.4627 0.1741
12-045_Barlovento_v11r18c_VF.mdb
0.4561 0.1125 1.4417 35.3757
Resultados
•
•38 % de energía disipada
•Reducción de 31% del drift
•Reducción de 14% del cortante basal.
Proyectos con Amortiguadores de Masa
Sintonizada
Edificio Parque Arauco – 20 Pisos y 6 Sótanos. Foto: Dic. 2010
Edificio Geocentro Agustinas - 36 Pisos y 4 Sótanos.