seminarioemriii[1]

1

ESTRUCTURAS DE ACERO CONESTRUCTURAS DE ACERO CONAMORTIGUAMIENTO SISMICOAMORTIGUAMIENTO SISMICO

SEMINARIOSEMINARIO

Por : Enrique Martínez Romero

Sistemas Innovativos de Protección Sísmica deEstructuras Existentes y Estructuras Nuevas:

Una visión de aplicación práctica

27 Y 28 DE MAYO DEL 2003

CONFERENCIA III

TORRE MAYOR

CONDOMINIOS LA JOLLAACAPULCO, GUERRERO

2

DISIPACIÓN PASIVA DE ENERGÍA

Amortiguador Tipo ADAS

DISIPACIÓN PASIVA DE ENERGÍA

(FUERZA CORTANTE VS DEFORMACIÓN CORTANTE)

AMORTIGUADOR HISTERÉTICO (ADAS)

5

TERMINAL PORTUARIA PARAAUTOMOVILES NUEVOS DE

EXPORTACION

TRANSPORTACIONES MARITIMASMEXICANAS (TMM)

ACAPULCO, GUERRERO

8

EDIFICIO INTERCENTRO

SANTO DOMINGOREPUBLICA DOMINICANA

SE TRATA DE UNEDIFICIO PARA OFICINASUBICADO EN SANTODOMINGO, REPÚBLICADOMINICANA, USANDOUNA ESTRUCTURACIÓNMIXTA, ADEMÁS DE UNSISTEMA DE DISIPACIÓNPASIVA DE ENERGÍA.

I.- ANTECEDENTESI.- ANTECEDENTES

I. - ANTECEDENTES

-Diseño original en concreto:

- Cimentación y superestructura en

forma de marcos rígidos.

-Alto costo en estructura y cimentación.

-Tiempo de construcción alto.

-Flujo de inversión no adecuado.

II.- DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIOII.- DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO

9

II. - DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO

-3 Niveles de sótano

-Planta Baja

-17 Niveles de oficinas

-Azotea y cuarto de máquinas

-Plantas irregulares


Planta en niveles inferiores


Planta en niveles superiores


Fachada del edificio

III.- CARACTERÍSTICAS DEL SITIOIII.- CARACTERÍSTICAS DEL SITIO

III. - CARACTERÍSTICAS DEL SITIO

República Dominicana,Puerto Rico, Jamaica y lasAntillas Menores, estánubicadas sobre la placa delcaribe. Está placa interactúacon la norteamericana y conla de Cocos. Adicionalmente,en la isla Dominicana sepresentan tres líneasinternas de fallas-fracturas,que determinan cuatroregiones que interactúanentre sí.

10

III. - CARACTERÍSTICAS DEL SITIO

Santo Domingo se encuentra en una zona dondeconstantemente se presentan fenómenos meteorológicoscomo son las tormentas tropicales y los huracanes.

IV.- SOLICITACIONES SÍSMICAS YIV.- SOLICITACIONES SÍSMICAS YEÓLICAS.EÓLICAS.

a) Selección de los acelerogramas de diseño.

De acuerdo a los sismos que han ocurrido históricamente,se decidió utilizar los siguientes sismos prototipo:

- Olimpia (Ms=6.9)

- Akita (Ms=6 .5)

- Del Perú (7.3)

- México (8.1)

- El Centro (Ms=7 .0)

IV. - SOLICITACIONES SÍSMICAS Y EÓLICAS IV. - SOLICITACIONES SÍSMICAS Y EÓLICAS

Subducción0.1750FirmeLa Unión8.1México19/09/1985

Subducción0.3980FirmeLima7.3Perú3/10/1974

Subducción0.3680FirmeAkita6.5Japón26/10/1970

Subducción0.4050FirmeOlympia6.9Washington13/04/1949

De rumbo0.3530FirmeEl Centro7.0California18/05/1940

Tipo de fallaAmá x g

Duraci ón (s)

Tipo desuelo

RegistroMs

Terremoto

Características de los acelerogramas seleccionados

IV. - SOLICITACIONES SÍSMICAS Y EÓLICAS

Función de transferencia teóricapara el sitio.Perfil de velocidades de ondas Vs

estimadas para la zona a partirde las mediciones de downhole enlos sondeos realizados

IV. - SOLICITACIONES SÍSMICAS Y EÓLICASSe generaron acelerogramas sintéticos utilizando el modelo matemáticounidimensional del estrato, tomando como excitación en la base los cincoacelerogramas característicos descritos. A continuación se muestran losacelerogramas y los espectros de Fourier en la base y en la superficie del estrato,apreciándose que la amplificación ocurre en las frecuencias cercanas a la dominantedel terreno.

11

IV. - SOLICITACIONES SÍSMICAS Y EÓLICAS IV. - SOLICITACIONES SÍSMICAS Y EÓLICAS


Comparación de los espectros de respuesta obtenidos para loscinco sismos seleccionados.


Espectros de respuesta con distintos porcentajes deamortiguamiento.

ESPECTROS DE RESPUESTA (ACELEROGRAMA EL CENTRO ) Q=1 DISTINTOS PORCENTAJES DE AMORTIGUAMIENTO

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

T (s)

AC

ELE

RA

CIÓ

N (m

/s2) 5% CSI

10% CSI

15% CSI

20% CSI

25% CSI

Relament. R=1

Reglament. R=6


Análisis Eólico.

Se utilizarón dos criterios:

- Reglamento UBC-97 (Vel. Regional Puerto Rico)

- Reglamento Dominicano (Vel. Regional del sitio)

Se incluyeron en el análisis los efectos de turbulencia.

V. - DISIPACIÓN PASIVA DEENERGÍA

12

V. - DISIPACIÓN PASIVA DE ENERGÍA

Amortiguador del TipoViscoso (Taylor)


(FUERZA AXIAL VS DEFORMACIÓN AXIAL)

AMORTIGUADOR VISCOSO (TAYLOR)

La fuerza del amortiguador tipo Taylor, varía de acuerdoa la siguiente expresión:


αCVF =Donde:

F = Fuerza en al amortiguador

V = Velocidad de deformación

C = Coeficiente del amortiguador

α = Exponente (varía entre 0.2 y 2)

VI. - SISTEMA ESTRUCTURALADOPTADO

VI. - SISTEMA ESTRUCTURAL ADOPTADO

• Características Arquitectónicas

• Solicitaciones sísmicas y eólicas

• Tiempo de construcción

Factores:Factores:





Factores:Factores:

Análisis GlobalIncluyendoAmortiguadores

13





Factores:Factores:


Disminución encimentación ysuperestructura





Factores:Factores:



Cimentación y nivelesinferiores en concreto





Factores:Factores:




Se da el tiempo adecuadopara la fabricación ysuministro a la obra deestructura metálica yamortiguadores





Factores:Factores:





Montaje deestructura yamortiguadores.





Factores:Factores:






Solicitacionessísmicas yeólicas





Factores:Factores:






Solicitacionessísmicas yeólicas

Comportamientoadecuado mayorConfort

14


• Cimentación:

- Losa de cimentación (Zona de torre)

H = 1.50 m.

- Zapatas aisladas con contratrabes en

zonas de estacionamientos


Planta general de cimentación


b) Superestructura:

- Marcos rígidos y contraventeos (rígidos y

con amortiguadores) en la dirección

longitudinal.

- En la dirección transversal se utilizó el

mismo sistema de la otra dirección más

muros de cortante (en zona de servicios)


Planta estructuración nivelesinferiores


Planta estructuración nivelessuperiores


Elevación estructural longitudinal

15


Elevaciones estructuralestransversales


Un requisito del propietario fue la colocación de unsistema de piso a base de tabletas prefabricadas de

concreto multitubular, conocido como “Hollow Core”

VII. - ANÁLISIS REALIZADOS


• Análisis Estructural.

Superestructura:

Se elaboró un modelo matemático tridimensional con elprograma SAP2000 No-lineal, el cual permitió modelarde manera tridimensional a toda la estructura enconjunto, como son trabes, columnas, muros ycontravientos, incluyendo los dispositivos disipadoresde energía tipo Taylor.

Cimentación:

Con las descargas obtenidas del modelo de SAP2000,se elaboró un modelo matemático en el programaSAFE, el cual permitió realizar un análisis de elementofinito para la losa de cimentación.


Modelo matemático tridimensional(SAP2000)


Modelo matemático (SAFE)

Elemento Finito

16



Elemento Finito



Elemento Finito

-Análisis de historia en el tiempo:

- Con los 5 acelerogramas seleecionados

- Se diseñaron los amortiguadores, con el sismo

más desfavorable (mayor contenido de energía,

intensidad de Arias, duración, etc ).

-Análisis modal espectral

- Utilizando los espectros reducidos por amortiguamiento.


VIII. - RESULTADOS OBTENIDOS


De acuerdo al comportamiento de la estructura, se plantearonvarias soluciones para la colocación de los dispositivos disipadoresde energía, para cada una de estas, se obtuvieron resultadoscomo:

-Comportamiento de los dispositivos-Número de dispositivos-Amortiguamiento suplementario-Desplazamientos totales y relativos-Elementos mecánicos en elementos estructurales-Cortante Basal-Costo – Beneficio


1.- Los modos de vibrar del edificio fueron los siguientes:

0.5711.75Torsión3

0.4482.23Transversal2

0.3942.54Longitudinal1

Frecuencia (Hz)Periodo (s)DirecciónModo

2.- El peso de la estructura fue de 76 kg/m2, incluyendo conexiones.

3.- Se obtuvo un amortiguamiento suplementario de:

3% + 7% Suplementario = 10% Total (Dirección Longitudinal)3% + 3.5% Suplementario = 7.5% Total (Dirección Transversal

17

Modos de vibrar


Desplazamientos de azotea(Hist. En el tiempo)

Desplazamiento en azotea

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 5 10 15 20

Time (s)

Des

plaz

. (m

)

desplaza (x-x)


Comportamiento de amortiguadores


Desplazamientos laterales totales

DESPLAZAMIENTOS ABSOLUTO

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

1

3

5

7

9

11

13

15

NIV

EL

��cm��

Dy

Dx


Desplazamientos laterales relativos


DESPLAZAMIENTOS RELATIVOS DE ENTREPISO

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009

1

3

5

7

9

11

13

15

NIVE

L

��

Dy

Dx

DESPLAZAMIENTOS RELATIVOS DIRECCIÓN X-X (HISTORIA EN EL TIEMPO)

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

1

3

5

7

9

11

13

15

NIV

EL

DRIFT

18

IX. - PROCEDIMIENTO DE MONTAJE DEAMORTIGUADORES TIPO TAYLOR

IX. - MONTAJE DE AMORTIGUADORES

Debido a las características de los amortiguadores, seelaboró un manual de montaje, el cual especifica el orden yprocedimiento para la colocación de cada dispositivo.

Se señalanlas partes delsistema

IX. - MONTAJE DE AMORTIGUADORES

Procedimiento de Montaje

21

X. - CONCLUSIONES

22

X. - CONCLUSIONES

La solución mixta Acero – Concreto, logró abatir el costo delproyecto en 17% y el tiempo de construcción en un 14%. El cualpudo haber sido mayor de haberse utilizdao otro sistema de piso,que no involucrara la ocupación de las mismas grúas quemontaban la estructura metálica.

La amenaza sísmica de la zona, reportada por diversos estudioslocales, y el tipo de servicio requerido para este importanteedificio, condujo a la utilización de un sistema de disipaciónpasiva de energía, agregando amortiguadores sísmicos del tipoviscoso, gracias a los cuales se lograron los ahorros en lassecciones de acero, concreto y en la cimentación del edificio.

X. - CONCLUSIONES

Para realizar este tipo de análisis se requieren estudiosespecíficos del sitio, para determinar los acelerogramas yespectros de sitio para el análisis.

Para garantizar el buen comportamiento del sistema deamortiguadores, es necesario llevar a cabo una supervisión paralograr la correcta colocación de los mismos.

Con la implementación del sistema de disipación pasiva deenergía, se logró un mejor comportamiento de la estructura,incrementando así el confort de los habitantes de la misma, y demanera importante logrando un desempeño sísmico superior.

EDIFICIO TORRE MAYOR

INDICE:

üIntroducciónüEstructuración generalüDetalles de estructuraciónüCriterios de diseñoüDiseño convencionalüDiseño por desempeñoüAmortiguadores

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

Terreno: 6,337 m2.

Total construido: 129,885 m 2.

Total área vendible: 63,689 m2.

Promedio por planta: 2,200 m2.

Área rentable (área útil): 1,700 m2.

Altura: 225 m. Hacia Reforma y 24 m. Hacia Río Atoyac

Número de niveles: 57 (46 de oficinas, 1 de tanques, 1 helipuerto y 9 de estacionamientos).

Número de sótanos: 4 (estacionamientos).

Número de cajones de estacionamiento: 2,000 (en 13 niveles).

Introducción

PLANTA TIPO OFICINAS

Dimensiones Generales:48 x 36 m niveles superiores.80 x 65 m niveles 4 al 1080 x 80 m niveles subterráneos al 4

Introducción

23

Volumen excavado en la demolición de edificios: 6,564 m2.

Pilas: 251 construidas, en diámetros de 1.0 m, 1.2 m y 1.5 m;

hasta 46 m y 52 m de profundidad.

Muro milán: 57 tableros construidos, de 60 cm de espesor y 22 m

de profundidad + 20 cm de muro interior (80 cm total).

Tabla estacas: 168 tabletas colocadas, para dividir zonas de excavación.

Losa de cimentación, h = 2.50 m y 1.40 m.

Volumen de excavación: 97,900 m3.

Volumen de concreto: 12,572 m3 en la losa.

Acero : 1,526 Ton en la losa.

Volumen excavado en la demolición de edificios: 6,564 m2.

Pilas: 251 construidas, en diámetros de 1.0 m, 1.2 m y 1.5 m;

hasta 46 m y 52 m de profundidad.

Muro milán: 57 tableros construidos, de 60 cm de espesor y 22 m

de profundidad + 20 cm de muro interior (80 cm total).

Tabla estacas: 168 tabletas colocadas, para dividir zonas de excavación.

Losa de cimentación, h = 2.50 m y 1.40 m.

Volumen de excavación: 97,900 m3.

Volumen de concreto: 12,572 m3 en la losa.

Acero : 1,526 Ton en la losa.

*Ref: Sámano, Camarillo y Hjort,

XX revisión de Mecánica de Suelos.

CIMENTACIÓN PROFUNDA:*CIMENTACIÓN PROFUNDA:*

Introducción

Introducción

SUBESTRUCTURA:SUBESTRUCTURA:

Concreto: 13,360 m3 del sotano 4 a la planta baja.

Acero : 2,855 Ton (1,328 Ton del sótano 4 a la planta baja).

Acero Estructural: 1,400 Ton (del sótano 4 a la planta baja)

Concreto: 13,360 m3 del sotano 4 a la planta baja.

Acero : 2,855 Ton (1,328 Ton del sótano 4 a la planta baja).

Acero Estructural: 1,400 Ton (del sótano 4 a la planta baja)

Introducción

Introducción Introducción

24

Introducción

Concreto: 20,984 m3.Acero de refuerzo : 494 TonAcero Estructural: 16,500 Ton.Amortiguadores: 98 del tipo Taylor (Viscoso)

74 de 600 Kips en las armaduras del núcleo central.24 de 1600 Kips en macrodiagonales de las

fachadas norte y sur.Peso / m2:Superestructura 136 kg/m2.Sótanos 74 kg/m2.Promedio 127 kg/m2.

Concreto: 20,984 m3.Concreto: 20,984 m3.Acero de refuerzo : 494 TonAcero de refuerzo : 494 TonAcero Estructural: 16,500 Ton.Acero Estructural: 16,500 Ton.Amortiguadores: 98 del tipo Taylor (Viscoso)Amortiguadores: 98 del tipo Taylor (Viscoso)

74 de 600 74 de 600 KipsKips en las armaduras del núcleo central. en las armaduras del núcleo central.24 de 1600 24 de 1600 KipsKips en en macrodiagonalesmacrodiagonales de las de las

fachadas norte y sur. fachadas norte y sur.Peso / m2:Peso / m2:Superestructura Superestructura 136 136 kgkg/m2./m2.SótanosSótanos 74 74 kgkg/m2./m2.PromedioPromedio 127127 kgkg/m2./m2.

SUPERESTRUCTURA

Introducción

Fachada prefabricada: 13,500 m2 aprox.Fachada sur (Courtain wall): 30,000 m2 aprox.Energía Eléctrica: Casi 10,000 km de cable entre calibres de 500, 350 y 200 mca.Electroducto: 775 m.Subestaciones: 3, alimentadortes de media tensión (23,000 volts)

OTROS DATOS GENERALES:

Introducción

EQUIPO DE DISEÑOEQUIPO DE DISEÑO

Proyecto Arquitectónico:

-Adamson Associates Architects

-Zeidler Roberts Partnership Inc.

Proyecto Arquitectónico:

-Adamson Associates Architects

-Zeidler Roberts Partnership Inc.

Proyecto Estructural:

-Enrique Martínez Romero, S.A.

-The Cantor Seinuk Group Inc.

Proyecto Estructural:


-The Cantor Seinuk Group Inc.

Proyecto de la Cimentación:


-Mueser Rutledge Engineers

Proyecto de la Cimentación:


-Mueser Rutledge Engineers

Introducción

TUBO EN TUBO

Estructuración General

25


DIAGONALES DIR. NS

AR

MA

DU

RA

3

AR

MA

DU

RA

4

AR

MA

DU

RA

5

AR

MA

DU

RA

6

ARMADURAS 3 Y 6


ARMADURAS 4 Y 5

Estructuración General Estructuración General

ARMADURAS EN

FACHADA LATERAL


MACRODIAGONALES DIR. EW FACHADA PRINCIPAL


26

U12 = -(X2-X1)cosα+(Y2-Y1)senα


DISTORSIÓN ENAMORTIGUADORES


MODELO SAP2000

Detalles de Estructuración

ESFUERZOS EN DIAFRAGMA ESFUERZOS EN DIAFRAGMA

DEFORMACION LOCAL DIAFRAGMA


TW

PB

X


CAMBIO DE DIRECCIÓN

NIVEL 7

27

Componente Horizontal

Componente DiagonalPlanta Nivel 7



TW

PB

X

NIVEL 7



PB

XDetalles de Estructuración


PB

X

TW



Fuer

za e

n la S

uper D

iagonal

Elevación Eje TB(Vista desde el Este)

TB/X

Nivel 7 Fuer

za e

n la S

uper D

iagonal

TB/X

Elevación Eje X(vista desde el Norte)



Base

NIvel 10

NIvel 20

NIvel 30

NIvel 40

Nivel 50

TORRE MARCO EXT.


TRAYECTORIAS DE CORTANTE

28

Nivel 10

Diafragma

Contraviento

Tension/Compresion

Cuerdas


TRAYECTORIAS DE CORTANTE

Nivel 10

PA

P5

P7

Cuerda en Tension

Cuerda de Compresión

Reacción del M

arco

Reacción del M

arco

Fuerza Aplicada

Fuerza Aplicada

PA PM


2000 kip TowerShear Force

Bustle ShearReaction2000 kip

Bustle ShearReaction2000 kip

PA PM

P5

P7

2000 kip TowerShear Force


600 k

800 k

800 k

800 k

400 k 400 k

900

k10

00 k

900 k

600 k

600 k

450 k

600 k

Fuerzas Axiales en los miembros del Diagrama


Esfuerzos Axiales


Esfuerzos Cortantes


29


COLUMNAS EN FACHADA PRINCIPAL

üRelación Masa/Rigidez

üEstabilidad de las columnas de doble altura

üDiseño de las Columnas

Base

Nivel 4

Nivel 7

Nivel 10

9975

8550

1170

0



Carga Unitaria

Carga Unitaria

Elementos de SoporteHorizontal

Trabe


Detalles de Estructuración Detalles de Estructuración

30

Detalles de Estructuración Detalles de Estructuración

VERIFICACIÓN DE LA ESTABILIDAD: Columns de la torre eje TW

Beta= 3L= 30 ft

SAP2000COL # Pu �Pn � � Pn �Pn Kreq'd, (k/in) Qu1, (k) Qu2, (k)Qu3, (k) �, in Kreq'd, (k/in)Kavail, (k/in) CheckTJ1 4600 6250 12500 14706 245 176 176 176 0.436 245 405 OKTH2 4400 6515 13030 15329 255 184 184 184 0.041 255 4487 OKTH1 3330 5781 11562 13602 227 163 -163 163 0.0374 227 4364 OKTG1 4400 5781 11562 13602 227 163 163 163 0.058 227 2814 OKTF1 5060 7410 14820 17435 291 209 209 -209 0.485 291 431 OKY 3130 6253 12506 14713 245 177 177 177 0.0765 245 2308 OKTD1 5060 7410 14820 17435 291 209 -209 -209 0.42 291 498 OKTC2 4400 5781 11562 13602 227 163 163 163 0.059 227 2767 OKTC1 3330 5781 11562 13602 227 163 163 163 0.425 227 384 OKTB1 4400 6515 13030 15329 255 184 184 184 0.042 255 4380 OKTA1 4600 6250 12500 14706 245 176 -176 176 0.42 245 420 OK


Diagramas de Momento en Eje Fuerte (Análisis Espectral)


Steel Section W27X281 Fy 50 ksi

h 33.5 in Lb 38.4 ftb 40.4 in Kx 1f'c 5.5 ksi Ky 1

PDL 1561 kips PEQ 515 kipsPLL 495 kips MEQx 2521 ft-kips

MEQy 136 ft-kips

Pu 2878 kips � Pn 6493 kips

B1Mux 2773 ft-kips � � n x 5565 ft-kipsB1Mux 150 ft-kips � � y x 3291 ft-kips

unity check: Pu 8 B1Mux B1Mux

� Pn 9 � � n x � � y x

= 0.44 + 0.44 + 0.04= 0.92


FILOSOFIAS DE DISEÑO

Se satisfacen dos enfoques de Diseño:

üEnfoque de Diseño Convencional Reglamentario (RCDF y UBC)

üEnfoque de Diseño por Niveles de Desempeño

Criterios de Diseño

31

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.140

0.6

1.2

1.8

2.4 3

3.6

4.2

4.8

5.4 6

6.6

TIEMPO, SEC.

AC

EL

ER

AC

ION

ES

PE

CT

RA

L

(a/g

)

3% StatMQ3.23% Dyn-MQ3.2ZONE II,Q=3.2ZONE III,Q=3.23% Stat-SQ3.23% Dyn-SQ3.2


Espectro de sitio por el Instituto de Ingeniería considerandointeracción suelo-estructura.


Siete historias en el tiempofueron generadas a partirde los espectros de sitioutilizando el programaSIMQKE.

Diseño Convencional

üEspectro de Sitio con Interacción Suelo - Estructura

üFactor de comportamiento sísmico Q=3.2

üAnálisis Espectral

üSe ignora amortiguamiento proporcionado por amortiguadores

CONSIDERACIONES (RCDDF): Criterio para el uso de Q = 3.2

• Marcos rígidos con una capacidadmínima para soportar el 50% de lasfuerzas sísmicas.

• La diferencia entre (Vadmisible / Vactuante)para cualquier piso (Vadmisible /Vactuante)prom no puede ser mayor al 35%.


• Todos los elementos diagonales fueronremovidos del Modelo 3-D.

• El Modulo de Young de los marcos rígidos fuecalculado para mantener la frecuencia naturalde la estructura.

• Los resultados del análisis espectral fueronescalados al 50% de las fuerzas de Diseño.

• La capacidad de todos los elementos de losmarcos rígidos fueron revisados.

Marcos Rígidos con capacidad de soportarel 50% de las fuerzas sísmicas


Cortante Aplicado vs. Capacidad a Cortante(Dirección Este/Oeste)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 5 0 0 0 0 6 0 0 0 0

( k i p s )

Flo

or

Capacidad a Cortante

CortanteReglamentario (Q=3.2)

Cortante Aplicada vs. Capacidad a Cortante(Dirección Norte /sur)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

4 5

5 0

5 5

0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 5 0 0 0 0

(kips)

Floo

r

Capacidad aCortante

CortanteReglamentario(Q=3.2)


Variación de Vadm/Vact.

32

Cortante Aplicado vs. Capacidad a CortanteDiferencial

(Dirección Este/ Oeste)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 5 10 15 20 25 30

Ratio

Floo

r

(Capacidad de Cortante)/(Cortante Aplicado)Promedio

Valor mínimo del diferencial

Cortante Aplicado vs. Capacidad de CortanteDiferencial

(Dirección Norte/Sur)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 5 10 15 20 25

Ratio

Flo

or

(Capacidad deCortante)/(Cortante Aplicado)Porcentaje

Diferencial Mínimo


T1 = 4.98 s. (Modo 1)


T2 = 4.79 s. (Modo 2) T3 = 2.41 s. (Modo 3)


Diagrama de Cortante Total(Direccion Este/Oeste)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

(kips)

Floo

r

Site Specific Dynamic

Site Specific Static

Scaled Dynamic

Code Static

Design Time History

Diagrama de Cortante Total(Dirección Norte/sur)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 5000 10000 15000 20000

(kips)

Floo

r

Site Specific Dynamic

Site Specific Static

Scaled Dynamic

Code Static

Design Time History


DISEÑO CONVENCIONAL Aproximación estático del código

Espectro dinámico Espectro Estático Espectro Estático Dinámico Escalado

M = 8.2 M = 8.2 M = 8.2 M = 8.2

97DM3/Q 97SM3/Q1.0 1.0 1.0 1.0

0.03 0.03 0.05 0.05

3.2 3.2 3.2 3.2

Displazamiento ( in ) 13.7 16.9 15.7

X-DIR Aceleración(in/sec 2) 48 60 55Cortante basal ( kips ) 5430 6679 7768 6214

Momento basal (kip-ft) 1994417 2457000 3841372 2282611

Displazamiento ( in ) 13.0 16.0 14.8

Y-DIR Aceleración(in/sec 2) 44 54 50Cortante basal ( kips ) 5471 6734 7768 6214

Momento basal (kip-ft) 2030917 2504917 3841372 2306796

Factor de Amortiguamiento

Factor de Ductilidad, Q

Condiciones Espectrales

Magnitud

Espectro de Entradar

Diseño Convencional Diseño por Desempeño

üEspectro de Sitio con Interacción Suelo – Estructura ehistorias de aceleraciones

üFactor de comportamiento sísmico Q=1.0 (estructura elástica)

üAnálisis Paso a Paso y Análisis Espectral

üSe considera amortiguamiento suplementario proporcionadopor los amortiguadores

CONSIDERACIONES:

33

COMPORTAMIENTO DEL AMORTIGUADOR

FUERZA AXIAL VS DEFORMACIÓN AXIAL

Diseño por Desempeño Diseño por Desempeño

CORTANTES EN LA BASE

Diseño por Desempeño

DESPLAZAMIENTOS GRÁFICAS DE ENERGÍA


SIN AMORTIGUADORES (Y-Y) CON AMORTIGUADORES (Y-Y)

SIN AMORTIGUADORES (X-X) CON AMORTIGUADORES (X-X)


El sistema de amortiguadores proporciona 12% deamortiguamiento interno total en la dirección E-W y8.5% en la dirección N-S.

üMatemáticamente

üDecremento logarítmico durante vibración libre

üEnergía disipada

üCortante Basal

AMORTIGUAMIENTO EQUIVALENTE:


34

ESPECTRO DE DISEÑO

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.9

1.4

1.9

2.4

2.9

3.4

3.9

4.4

4.9

5.4

5.9

6.4

6.9

TIEMPO, SEC.

AC

EL

ER

AC

ION

ES

PE

CT

RA

L, (

a/ g

)

ZONE II, Q=3.2

ZONE III, Q=3.2

SITE SPECIFIC SPECTRA,DAMPING=8.5%

SITE SPECIFIC SPECTRA,DAMPING=12%


T1 = 4.98 s. (Modo 1) T 2 = 4.79 s. (Modo 2) T3 = 2.41 s. (Modo 3)

T4 = 1.75 s. (Modo 4)

TORRE MAYOR. ESPECTROS DE DISEÑO (CONSIDERANDO 12% Y 8.5% DE AMORTIGUAMIENTO)

00.020.040.060.080.1

0.120.140.160.18

0.2

0 1 2 3 4 5 6 7

T (s)

AC

EL X (12csi)

Y (8.5csi)T1

T2

T4T3


Diagrama de Cortante Total(Dirección Este/Oeste)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 2000 4000 6000 8000 1 0 0 0 0 1 2 0 0 0 1 4 0 0 0 1 6 0 0 0

(kips)

Flo

or

E p e c t r o D i n á m i c o

Epec t ro Es tá t i co

D i s e ñ o c o n H i s t o r i a e n e lt i e m p o

Diagrama de Cortante Total(Dirección Norte/Sur)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 5000 10000 15000 20000

(kips)

Floo

r

Epectro Dinámico

Espectro Estático

Diseño con Historia en elTiempo


Diagrama de cortante total(Dirección Este/Oeste)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000(kips)

Floo

r

Capacidad a cortante

Diseño con Historia enel Tiempo

Diagrama de Cortante Total(Dirección Norte/Sur)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

(kips)

Floo

r

Capacidad a cortante

Diseño con historia enel tiepo


üReduce cortante basal.

üReduce desplazamientos laterales totales y relativos.

üProteje elementos no estructurales.

üReduce tiempo de oscilación posterior al evento.

üReduce respuesta durante vientos importantes.

üReduce y disipa energía transmitida a la estructura.

üReduce demanda de ductilidad a la estructura quesoporta cargas gravitacionales.

üAumenta confort y seguridad de ocupantes.

üüReduce cortante basal.Reduce cortante basal.

üüReduce desplazamientos laterales totales y relativos.Reduce desplazamientos laterales totales y relativos.

üüProtejeProteje elementos no estructurales. elementos no estructurales.

üüReduce tiempo de oscilación posterior al evento.Reduce tiempo de oscilación posterior al evento.

üüReduce respuesta durante vientos importantes.Reduce respuesta durante vientos importantes.

üüReduce y disipa energía transmitida a la estructura.Reduce y disipa energía transmitida a la estructura.

üüReduce demanda de ductilidad a la estructura queReduce demanda de ductilidad a la estructura quesoporta cargas gravitacionales.soporta cargas gravitacionales.

üüAumenta confort y seguridad de ocupantes.Aumenta confort y seguridad de ocupantes.

VENTAJAS DEL USO DE AMORTIGUADORES:VENTAJAS DEL USO DE AMORTIGUADORES:


Desempeño del diseño del modelo 3-DHistory en el tiempoEspectro Dinámico Espectro Estático

M = 8.2 M = 8.2 M = 8.2X97DM12/8.5 X97DM12/8.5 X97SM12/8.5

1.0 1.0 1.00.12/0.085 0.12/0.085 0.12/0.085

1.0 1.0 1.0

Desp l . ( i n ) 26.1 21.9 27.0X-DIR Acel.( in/sec^2) 1 1 9 80 94

Cortante ( k ips ) 14600 8 7 3 5 10730Momento (kip-ft) 4 3 7 7 0 0 0 3 1 9 3 3 3 3 393083Desp l . ( i n ) 27 29 35

Y-DIR Acel.( in/sec^2) 1 1 4 99 1 1 9Cortante ( k ips ) 17040 12162 14841Momento (kip-ft) 4 7 4 2 5 0 0 4 5 0 5 4 1 7 5 5 0 7 2 5 0

Factor de amort iguamientoFactor de duct i l idad

Condic iones espectra lesMagnitud

Espectro de entradaValor de r


35

Amortiguadores

üüFuerza máxima.Fuerza máxima.üüDesplazamiento relativo máximo.Desplazamiento relativo máximo.

üüExponente de velocidad.Exponente de velocidad.

PARAMETROS PRINCIPALES:PARAMETROS PRINCIPALES:

Amortiguadores

Amortiguadores

111

222

333

444

Amortiguadores

555

Amortiguadores Amortiguadores

36

TORRE MAYOR

üRecord de altura en Latinoamérica.

üEdificio mas alto con amortiguamiento sísmico en el mundo.üAISC 2003 Engineering Award of Excellence :

Categoría:

Monto de obra superior a US $100M

Premio a:

Enrique Martínez Romero

üRecord de altura en Latinoamérica.

üEdificio mas alto con amortiguamiento sísmico en el mundo.üAISC 2003 Engineering Award of Excellence :

Categoría:

Monto de obra superior a US $100M

Premio a:

Enrique Martínez Romero

MUCHAS GRACIAS!!!

seminarioemriii[1]

Documents