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Henry Sady O. SIRVE S.A.
10 SEPTIEMBRE 2013, SANTIAGO
SEGUNDO CONGRESO DE PROYECTOS MINEROS E INDUSTRIALES
INTRODUCCIÓN EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
(Enero, 2010)
Explotar y tratar los minerales del yacimiento MH
183.000 ton cobre 300 ton plata al año
Prestripping más grande de la minería chilena (238 millones ton
de material estéril)
Construcción de mina a rajo abierto
Constructora: INARCO
Mandante: Codelco
Cálculo: MP Ingenieros Protección Sísmica:
SIRVE S.A.
Superficie: 1000 m2
Planta: 40 x 25 m
Altura: 10 m
PROYECTO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
Niveles: 2
EDIFICIO SIN
AISLAMIENTO BASAL EDIFICIO CON
AISLAMIENTO BASAL
La estructura vibra y
la deformación produce daño
La vibración se reduce
entre 6 y 8 veces
CONCEPTO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
09
Fuerz
a d
e d
iseño (
W/g
)
3 0
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0.2
0.4
0.6
1
1.2 1.2
1
0.4
0
NCh2745
Espectro diseño
según proyecto
0.8
0.2
R ≈
6
R =
2,
BD
Periodo (s)
Ve
Vi
ESTRUCTURA CONVENCIONAL
ESTRUCTURA AISLADA
CONCEPTO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
• Constitutiva Teórica:
Modelo de comportamiento
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
H4-85L-006(para D
D=41.2042 - unidades: ton y cm)
Desplazamiento (cm)
Fuerz
a (
ton)
k1=10.1509
k2 = 0.7635
rk = 0.0752
Fy = 19.2514
ksec
= 1.1955
WD = 2799.251
= 0.219
Calibración Experimental
Ensayos de Laboratorio
Modelo SAP
MODELO ESTRUCTURAL EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
Parámetros sísmicos según NCh2745
• Zona Sísmica: 3 • Tipo Suelo: II (B)
Registros sísmicos compatibles con el espectro de la norma NCh2745, basados el terremoto de 1985.
• Llolleo • Melipilla • San Isidro
SOLICITACIÓN SÍSMICA EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
Análisis Sísmico
Historia en el tiempo
Sismos Horizontales Unidireccionales
(X , Y)
Sismos Horizontales y Verticales simultáneos
( X+Y+Z)
Modal Espectral
Análisis Unidireccional según NCh2745 ( ~ 30%)
Se realizaron principalmente 2 tipos de análisis, con distintas consideraciones respecto a la simultaneidad de la solicitación
ANÁLISIS EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
TIPO Kmin
(ton/cm)
Kmax
(ton/cm)
min
(%)
DD
(cm)
AS1 0.59 0.81 12.5 17.0
TIPO Den. Cant. Dext
(cm)
Dint
(cm)
ts
(cm)
nr tr
(cm)
Bf
(cm)
tf
(cm)
Hr
(cm)
Ht
(cm)
Núcleo
plomo
AS1 H4-60 10 60 10 0.3 26 0.7 70 2 18.2 29.7 NO
SL1 DFD 350/300 13 - - - - - - - - 11.4 -
Propiedades mecánicas AS1
G (kgf/cm2) 4.6
Kh (tonf/cm) 70.5
Kv (tonf/cm) 108236
SISTEMA AISLAMIENTO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
AISLADORES (AS1)
DESLIZADORES (SL1)
Parámetro Valor
Tn (s) 2.0
(%) 30
DD (cm) 17.0
DTD (cm) 19.9
DM (cm) 26.4
DTM (cm) 26.8
RESULTADOS EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
RESULTADOS EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
Carga axial H4-D60 DFD350/300
PST1 (tonf) 280 187
-20 -10 0 10 20-15
-10
-5
0
5
10
15
udes
[cm]
Fdes [
tonf]
Respuesta de DFD 350/300
-20 -10 0 10 20-15
-10
-5
0
5
10
15
uais
[cm]
Fais
[to
nf]
Respuesta de H4-60
DESEMPEÑO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Ps
eu
do
Ac
ele
rac
ión
Sa
(g
)
Período de Vibración T (s)
Elastico Diseño NCh2745 Elastico NCh2745 / xi=30%
0.15
Espectro de Diseño Norma de Aislamiento NCh2745
Espectro de Diseño
Bases Proyecto CIO
(R = 1 y R = 5)
30% de amortiguamiento sistema aislamiento
0.27
R =
5
Dañ
o E
str
uctu
ral
Reducción Esfuerzos
de Diseño: 40%
REDUCCIÓN DE LA
DEMANDA REAL SOBRE
LA ESTRUCTURA 80%
Sismo de diseño Sismo máximo
X Y
Drift elástico superestructura (0/00) 0.71 1.00
Corte elástico superestructura (ton) 161.9 160.6
Qelas / R=2 (ton) 80.9 80.3
Corte de diseño superestructura (ton) 159.4 159.4
Vdis/Wsup 0.15 0.15
Demanda de ductilidad real 0.65 0.65
X Y
Drift elástico superestructura (0/00) 0.88 1.18
Corte elástico superestructura (ton) 191.8 191.8
Qelas / R=2 (ton) 95.9 95.9
Corte de diseño superestructura (ton) 159.4 159.4
Vdis/Wsup 0.15 0.15
Demanda de ductilidad real 0.77 0.77
DESEMPEÑO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
Comparación Edificio Aislado v/s Base Fija
Puntos de Control
DESEMPEÑO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
Aceleración
Drift
Corte
0 10 20 30 40 50 60 70-1000
-500
0
500
1000
1500
Tiempo [s]
Cort
e B
asal [t
onf]
Base Fija
Aislado
DESEMPEÑO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
Corte
REDUCCIÓN:
85%
TIPO CORTE (tonf)
AISLADO 160.6
FIJO 1068.5
0 10 20 30 40 50 60 70-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
Tiempo [s]
Drift
[o/o
o]
Base Fija
Aislado
DESEMPEÑO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
Drift
REDUCCIÓN:
79%
TIPO DRIFT (0/00)
AISLADO 0.82
FIJO 3.99
0 10 20 30 40 50 60 70-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
Tiempo [s]
Acele
ració
n [
g]
Base Fija
Aislado
DESEMPEÑO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
Aceleración
REDUCCIÓN:
79%
TIPO ACELERACIÓN (g)
AISLADO 0.72
FIJO 3.44
Comparación Edificio Aislado v/s Base Fija
DESEMPEÑO EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
Drift
[‰
]
Aislado Base Fija
0
200
400
600
800
1000
1200
Cort
e B
asal [tonf]
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Acele
ració
n T
echo (
g)
EFECTO DE FRICCIÓN EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
0 10 20 30 40 50 60 700
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Tiempo [s]
Energ
ía [
tonf
m]
Esismo
Ehistéresis
Edeslizadores
Eaisladores
Emodal
Epotencial
Ecinética
100%
90%
62% des
28% ais
9%
EFECTO DE FRICCIÓN EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
0 5 10 15 20 25 300
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
vdesl
[cm/s2]
desl
Coeficiente de roce
µ = f(v)
EFECTO DE FRICCIÓN EDIFICIO CIO MINISTRO HALES
0 5 10 15 20 25 300
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
vdesl
[cm/s2]
desl
Coeficiente de roce
Roce diseño
Diseño - 50%
Diseño + 50%
0 10 20 30 40 50 60 70-200
0
200Corte Elástico Superestructura
Q [
tonf]
0 10 20 30 40 50 60 70-200
0
200
Q [
tonf]
0 10 20 30 40 50 60 70-200
0
200
tiempo [s]
Q [
tonf]
0 10 20 30 40 50 60 70-30
-20
-10
0
10
20
30
tiempo [s]
uC
M [
cm
]
Desplazamiento Centro Masa
ROCE Δ
[cm]
Qelas
[tonf]
Qdes
[tonf]
Diseño-50% 24.9 192.7 33.5
Diseño 19.9 191.9 67.0
Diseño+50% 19.1 182.5 100.3