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EDIFICIO GÉNESIS
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Edificio Génesis
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DATOS GENERALES:
Ubicación: Avenida Apoquindo N° 6550, Las Condes
Pisos: 24 niveles y 6 subterráneos más helipuerto
Destino: Oficinas y Comercial, categoría A+
Superficie total construida de 45.000, m2
Inmobiliaria Apoquindo Oriente 4 S.A.
Arquitecto: Gustavo Krefft P.
Cálculo Estructural: CRL Ingeniería SpA.
Ingeniero Encargado: Christian Stöwhas.
Ingeniero Protección Sísmica: Juan Jesús Aguirre.
Revisión Estructural: IEC Ingeniería S.A.
Revisión Protección Sísmica: SIRVE S.A.
Mecánico de Suelos: Petrus Ingenieros
Construye Empresa Constructora Sigro.
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ESTRUCTURACIÓN:
Edificio concebido en Hormigón Armado
Con Núcleo Central, más Marcos Rígidos perimetrales.
Losas postensadas, salvo nivel calle.
Hormigón H40-NC90%, Acero A630-420H.
Estructura regular
La estructura de la torre baja sin mayores alteraciones
hasta en las fundaciones.
La forma de las plantas cambia piso a piso en su
perímetro, generándose losas de volados irregulares en
cada planta, y distintas entre si. Esta geometría se repite
cada 4 pisos.
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PLANTAS DE ESTRUCTURA
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ESTRUCTURACIÓN INICIAL:
Las primeras estructuraciones y diseños se hicieron con
la norma de transición ( D.S. 117 y D.S. 118).
Posteriormente se aplicaron los D.S. 61 y D.S. 60.
Se mantuvo la estructuración del núcleo, y se aliviaron
algo los marcos perimetrales. Obtenemos un buen
comportamiento estructural.
Estáticamente gracias a la continuidad de su estructura,
no tiene mayores problemas, solo fue necesario
dimensionar adecuadamente las columnas.
Sísmicamente gracias a un núcleo poderoso, y con la
colaboración de los marcos rígidos perimetrales, se
cumplen totalmente las exigencias de la norma Nch.-433
más el DS 61.
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PARÁMETROS GENERALES:
Suelo: Tipo B
Zona Sísmica 2
Categoría II
S= 1 Ao= 0.3g
To= 0.3 I= 1
Ro= 11 P= 1.5
R*x= 10.92 R*y= 10.12
Tx= 3.03 Ty= 1.61
W = 47.760, ton
Qmin = 2.388, ton, 5.0%
Qmax = 5.015, ton 10.5%
Para Qmin, Fax= 3.87, y Fay=2.57
Las demandas de confinamiento, quedaron diseñadas
para alcanzar las deformaciones exigidas por la norma
de transición, (0.36 m v/s 0.25 m la actual).
Se verificó el cumplimiento del 5% de corte basal a
nivel del primer piso
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PROTECCIÓN SÍSMICA:
Posteriormente, la inmobiliaria decidió dar un plus al edificio en cuanto
a protección sísmica.
Se estudian varias opciones, considerando la limitación de no alterar
la arquitectura, ni la estructura ya diseñada.
Intentamos el uso de amortiguadores viscosos y masas sintonizadas,
los que no fueron posibles de aplicar sin alterar la arquitectura.
Se propone incorporar disipadores de placas de acero tipo TADAS.
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PROTECCIÓN SÍSMICA:
Con esto definimos un prototipo, basado en otros estudios anteriores.
• Desarrollamos el análisis en base a ese prototipo.
• En el avance del estudio, se ajustó su diseño y distribución en la altura del edificio.
En la etapa de revisión y ensaye, con el apoyo de SIRVE, revisores de esta parte del proyecto, en
primera instancia con ensayes de placas individuales, y luego con el ensaye de un prototipo a escala
real, hicimos los ajustes suficientes para que el dispositivo funcionara correctamente.
Se obtienen buenos resultados, mejoras del orden del 20%.
SISTEMA DE PROTECCIÓN SÍSMICA PARA LA TORRE
GÉNESIS
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Sistema de Protección Sísmica Torre Génesis
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PROPIEDADES DINÁMICAS DE LA ESTRUCTURA:
Ty= 1.60seg Tx= 2.70seg
(sentido a intervenir)
Tθ= 0.96seg
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El sistema de protección
sísmica para la torre Génesis
consiste en una serie de
disipadores de energía
metálicos basados en la
plastificación en flexión de
planchas de acero.
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Prototipo de las planchas de acero
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OBJETIVO: separa las dos funciones básicas de la estructura principal:
1. Soportar cargas gravitaciones.
2. Absorber y disipar la energía inducida por un terremoto.
El CONCEPTO de la disipación de energía
nace en Japón en 1969 (Muto) y en Nueva
Zelanda en 1972 (Kelly & Skinner).
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*Sin embargo estos mecanismos de disipación de energía
implican cierto daño en la estructura.
El diseño estructural tradicional está basado en el concepto de que la estructura principal debe ser capaz de disipar la energía
inducida durante un terremoto mediante mecanismos* establesde disipación de energía como lo son la formación de rótulas
plásticas en los extremos de las vigas.
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a) Prevenir daños no estructurales en sismos menores que
pueden ocurrir frecuentemente.
b) Prevenir daños estructurales y minimizar daños no
estructurales en sismos moderados que pueden ocurrir
ocasionalmente.
c) Evitar colapso o serios daños en sismos intensos que pueden
ocurrir esporádicamente.
ESTA FILOSOFÍA NORMAL DE DISEÑO TIENE 3 CONCEPTOS IMPLÍCITOS
Corresponde al nivel de desempeño llamado:
PRESERVACIÓN DE VIDAS
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Esfuerzo en los elementos
Deformaciones
EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA TORRE GÉNESIS CUMPLE CABALMENTE CON LAS
NORMAS DE DISEÑO.
PASANDO DE UN NIVEL O DE DESEMPEÑO DE “PRESERVACIÓN DE
VIDAS” A UN “NIVEL OPERACIONAL”
Así, el objetivo general del sistema de protección sísmica es
mejorar el desempeño global de la estructura.
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a) Evitar daños no estructurales en sismos moderados
• Reducción de aceleraciones de piso.
b) Reducir daño estructural en sismos intensos
• Reducción de deformaciones.
• Pasar de daños no reparables a reparables.
NIVEL DE DESEMPEÑO OPERACIONAL:
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Se elimina la viga de acople, (dintel,) de los muros del
núcleo ya que éste elemento se deforma bastante, y
toma esfuerzos importantes:
Muros del núcleo trabajan desacoplados
CONSIDERACIÓN DE DISEÑO DEL EDIFICIO SIN PROTECCIÓN:
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CONCEPTO: Recuperar el acoplamiento de los muros del núcleo colocando un
dintel de hormigón interrumpido y acoplado únicamente por un elemento que
actúe como “FUSIBLE”. (DISIPADOR)
Esto permite controlar y limitar las fuerzas trasmitidas al dintel.
IMPLEMENTACIÓN
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El concepto del disipador fue idealizado como un dispositivo de fácil montaje y fácil remplazo.
PROTOTIPO
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DESPIECE DEL PROTOTIPO
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DICIPADOR INSTALADO
Vista en elevación
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IMPLEMENTACIÓN
Conceptualmente un disipador de energía
es eficiente cuando se coloca entre dos
puntos de la estructura con deformaciones
relativas importantes.
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IMPLEMENTACIÓN
La geometría de la elevación genera un
mecanismo de amplificación de
deformaciones.
Los dinteles actúan como dos brazos de palanca que
se desplazan en sentidos opuestos, duplicando así la
deformación.
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IMPLEMENTACIÓN
Losa 15cm
Paso de ductos 35cm
Viga 75cm
Altura ingreso=225cm
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MONTAJE
Los disipadores fueron llevados a obra armados.
Se ubicaron en su posición y se nivelaron previo al hormigonado
de la viga.
La viga se hormigonó contra el disipador colocado en su
posición final.
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IMPLEMENTACIÓN
La distribución óptima de
disipadores en altura se obtiene
mediante algoritmos de
optimización secuenciales cuya
función objetivo es minimizar el
drift.
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La siguiente animación corresponde a una comparación de las
deformaciones de la estructura con protección sísmica y la
estructura tradicional.
Uno de los objetivos fundamentales de la protección sísmica es
aumentar el amortiguamiento intrínseco de la estructura.
Esta estructura alcanza un valor b=15% del amortiguamiento crítico.
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OBSERVACIONES:
A pesar de que la estructura solo cuenta con disipadores en un solo
sentido del edificio, el amortiguamiento suplementario se refleja en
todos los modos de vibrar.
Incluso los modos de vibrar superiores (de frecuencia alta) llegan a
estar sobre-amortiguados, así estos modos dejan de participar en la
respuesta permitiendo un comportamiento estructural mas sano.
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OBSERVACIONES:
La energía disipada por el
dispositivo corresponde al
área inscrita por cada ciclo
histerético
CONSTITUTIVA DISPOSITVO: ENSAYO vs MODELO, (Sirve)
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REVISIÓN ESTRUCTURAL
La revisión estructural del sistema de protección sísmica así como la
elaboración de los ensayos de los prototipos y la fabricación
estuvieron a cargo del de la empresa SIRVE S.A.
Los ensayos se ejecutaron en el laboratorio de DICTUC
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Se lograron reducciones en el
drift de hasta de un 30% para
la envolvente de registros
utilizada por los revisores.
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REDUCCIONES CALCULADAS POR LOS REVISORES:
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REDUCCIONES DE ACELERACIONES OBTENIDAS POR CRL:
Estructura tradicional.
Con disipación.
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La siguiente animación corresponde al ensayo de el disipador a instalar.
Este ensayo, se realizó de acuerdo a las normas norteamericanas del ASCE-07 en el cual se observan
tres condiciones:
Movimiento armónico con una frecuencia similar al periodo fundamental del edificio.
Desplazamiento máximo esperado.
Continuar ensayo hasta lograr ruptura por fatiga.
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Un punto clave en el diseño del disipador fue garantizar el apoyo simple de uno de los extremos para
evitar tracciones en las planchas.
Estos esfuerzos de tracción agregan rigidez axial elástica al sistema y lo hacen menos eficiente
restando energía disipada.
OBSERVACIONES
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1. La clave de cualquier dispositivo metálico es lograr una
ubicación dentro de la estructura con deformaciones que logren
activar el dispositivo. La zona de los dinteles es ideal por el
efecto geométrico de amplificación de deformaciones.
FACTIBILIDAD DE APLICACIONES EN OTROS PROYECTOS:
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2. Su aplicación es factible en edificios rígidos, aunque se vuelve
un tema mas complejo. No se puede hablar de un límite inferior
ya que existen técnicas para amplificar mecánicamente las
deformaciones mediante configuraciones especiales de las
diagonales, como brazos de palanca, etc.
FACTIBILIDAD DE APLICACIONES EN OTROS PROYECTOS:
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3. Las estructuras flexibles son muy factibles de ser intervenidas,
ya que generalmente las deformaciones están en función de la
flexibilidad del edificio. Una de sus aplicaciones mas factibles es
controlar deformaciones por torsión en edificios
asimétricos. Una distribución adecuada de disipadores reduce
e incluso elimina el acoplamiento de deformaciones por torsión
y traslación.
FACTIBILIDAD DE APLICACIONES EN OTROS PROYECTOS:
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La factibilidad de implementar protección sísmica es un tema que se
debe estudiar caso por caso.
El único límite de su aplicabilidad está en el
ingenio del proyectista.
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COMENTARIOS:
• La coordinación de proyectos es fundamental.
• Dificultad de construcción de losas postensadas de pisos tipo por apoyo de moldaje dificultoso.
• La incursión en la protección sísmica no tradicional.
• Se concluye que lo Más conveniente es trabajar con una empresa especialista en esta área.
• Sin duda el futuro de la ingeniería estructural estará ligado cada vez más a la protección sísmica.
• Mientras más se apliquen las distintas soluciones de protección sísmica, más fácil será acceder a
ellas y aplicarlas en los distintos tipos de estructuras y edificaciones.
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MUCHAS GRACIAS
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