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Teoria Final Ing. sismorresistente

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Misael Enzo Guillén Ascarza

on 25 November 2014

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Transcript of Teoria Final Ing. sismorresistente

ING. SISMO - RESISTENTE
Misael Guillén
Roberth Mosqueira
Erica Tacza

Análisis SÍSMICO DINÁMICO en Edificaciones
Vibración libre (interacción de la masa M y la rigidez K)

Análisis Modal
N,V,M

T, % masa participativa

T, % masa participativa
N,V,M

¿En qué consiste?
Análisis Modal
+
Análisis Espectral
=
Análisis Sísmico
Avance de modelos de ISE


Péndulo invertido
Rayanna B. Munirudrappa N. (India)
Kobori T. y otros (Japón)
Onem Y.H. Tomas M.S (Turquía)
Nikolaenko N.A., Nazarov Yu.P. (Rusia)


COMPARACIÓN

UBICACIÓN DEL CENTRO DE MASA

CÁLCULO DE MASA

Modelos dinámicos de ISE para zapatas y plateas

Criterios de modelación
Modelo de Barkan
Modelo norma Rusa

Principales líneas de investigación

Métodos estadísticos y probabilísticos
Interacción Suelo-Estructura
No Linealidad
Sistema de protección sísmica

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA(ISE) EN EDIFICACIONES CON CIMENTACIONES SUPERFICIALES

ANÁLISIS ESPECTRAL
Las distorsiones de entrepiso y aceleraciones se reducen hasta en un 75%
TIPOS
Aisladores deslizantes
Aisladores elastomericos
Aislador de goma natural (bajo amortiguamiento)
Aislador de goma con núcleo de plomo LRB
Aislador de goma de alto amortiguamiento HDR

AISLAMIENTO SÍSMICO EN LA BASE

Aportes
Masas discretizadas en los nudos(masas entrecruzadas)
Se consideró por 1ra vez el uso de acelogramas en el cálculo sísmico
Dio origen a las masas dicretizadas en longitud

Onem Y.H. Tomas M.S (Turquía)

Se estudian a los sismos como procesos eventuales y no estacionarios
Se hace una evaluación estructural del Antes (metodología de Beneetti) y Después (metodología de diseño por desempeño).

Métodos estadísticos y probabilísticos


Tiempo necesario para realizar un ciclo de movimiento

PERIODO DE VIBRACIÓN (T)
Determinamos la amplitud de desplazamiento por medio de la siguiente relación:

DISIPADORES VISCOSOS NO-LINEALES

Zapata Aislada, se va trabajar como un paralelepípedo rectangular

Criterios de modelación

Aportes
Dio origen a la ingeniería geotécnica sísmica
Consideró 6 GDL, 6 masas y 6 coeficientes de rigidez

Nikolaenko N.A., Nazarov Yu.P. (Rusia)

Aportes, considera
La rotación en planta de la cimentación
La cimentación como infinitamente rígida
El desplazamiento en X e Y

Kobori T. y otros (Japón)

Aportes, considera
Por 1ra vez la ISE
El desplazamiento lateral y la rotación
El amortiguamiento del suelo
La masa de la cimentación

Rayanna B. Munirudrappa N. (India)

Limitaciones
No considera la ISE
Sobredimensiona los elementos estructurales
No describe el trabajo en 3D

Péndulo invertido

En Perú se usan dos sistemas: Disipadores y Aisladores

Sistema de protección sísmica



Diagramas no-lineales desplazamiento-deformación (geométrica), esfuerzo-deformación (física) y constructiva. El primero verifica daños estructurales, el segundo es importante para edificios altos y el tercero simula el proceso constructivo vs cálculo.


No Linealidad

Artículo 4.6.1 (E030 - 2006, 2014)
Mínimo de 3 modos
N° de modos debe > 90% masa participativa

¿CUÁNTOS MODOS DEBE CONSIDERARSE?

Artículo 4.6.3: S.R.S.S (Raíz cuadrada de la suma de los cuadrados)

Artículo 4.6.3: C.Q.C (Combinación cuadrática completa)

¿Qué dirección combinacional debo aplicar?

¿QUÉ FORMA COMBINACIONAL DEBO USAR?

CENTRO DE RIGIDEZ

CENTRO DE MASA INICIAL

Coeficiente de amortiguamiento viscoso equivalente

x

y

EDIFICACIÓN REGULAR

Modelo de Barkan

Masas : generan el movimiento
Rigidez : controlar la deformación

x

y

EDIFICACIÓN IRREGULAR

MODELO NORMA RUSA

X’

Y’

CENTRO DE MASA FINAL

MODO DE VIBRACIÓN

Modo

Frecuencia (Hz)

Modo1,2: traslación en x e y
Modo 3:rotación alrededor de z
Modo 4:traslación en x y flexión en xz
Modo 5:traslación en y, y flexión en yz
Modo 6:torsión alrededor z + desplazamiento en x
.
.
.

Modo

Periodo (seg)

Forma de vibración libre de la estructura
Modo 1 y 2: traslación
Modo 3: torsión
Modo 4 y 5: flexión+traslación

MODO

Ph. D Genner Villarreal Castro
1.4 SISTEMAS DE PROTECCIÓN SÍSMICA

3.3


PLATEA

ZAPATA



contacto dinámico entre la base y la estructura

Interacción Suelo-Estructura

Suelo Rígido (S3)

Suelo Rígido (S2)

Suelo Rígido (S1)


2006
2014
Platea, se va a trabajar como una lámina rectangular delgada(b/c >10 , a/c >10)
DISIPADORES DE ENERGÍA
Los disipadores de Energía o fusibles sísmicos, son dispositivos que se pueden usar en edificios nuevos e instalarlos en los ya construidos. El objetivo de estos es absorber un porcentaje de la energía producida por las fuerzas de inercia durante un sismo severo.
Al absorber energía, el impacto en la estructura será menos severo, por lo tanto las deformaciones en el rango inelástico serán menores y el daño en los elementos también.

Sismo del 23 de junio del 2001. Arequipa -Tacna
-moguegua
Detalle de falla por efecto de columna corta
Falla en los extremos de una columna
Falla en unión de vigas en local de registros públicos
Sismo de Pisco del 15 de agosto de 2007
Disipación de energía histerética
Es la energía disipada por comportamiento estructural no lineal, es decir en forma de deformación permanente o daño estructural que debe ser reparado luego del sismo.
Disipación de energía con disipadores de energía
Disipadores de energía
• Disipadores por amortiguamiento viscoso

• Disipadores por extrusión

• Disipadores por deformación no lineal

• Disipadores por fricción

Diseño de disipadores de energía
Uso de disipadores en el mundo
Los disipadores de energía permiten construir estructuras en altura más económicas y con altos niveles de seguridad durante sismos severos.
Torre Titanium- Chile
Los Angeles City Hall
Torre mayor- México
La torre tiene una altura de 230,4 m y 55 pisos.
Dada la sismicidad de la Ciudad de México, el edificio contó con 98 amortiguadores sísmicos
Edificio de oficinas, altura de 194 metros. 52pisos mas 4 niveles hasta helipuerto
Torres Petronas-Malasia
Estas torres cuentan con una altura de 452 metros. Las torres con 88 pisos son de hormigón armado, acero y vidrio.
Uso de disipadores en Perú
Casino Mubarak
Se colocaron disipadores de energía en la torre central en los pisos 1, 3, 5 y 7


Aeropuerto Jorge Chavez
El Centro Empresarial Reducto se desarrolla en un edificio de categoría de 14 pisos con 2 locales comerciales y una distribución de 5 oficinas por piso.
Centro empresarial Reducto
Comportamiento de edificios con disipadores de energía


Se forman menos rótulas plásticas por lo que el edificio se comporta casi elásticamente. Además se tiene mayor control de la deformación y del desplazamiento.
Formación de rótulas plásticas en edificio rígido.
Formación de rótulas plásticas en edificio con disipadores
Disipador viscoelástico sólido
Disipador viscoelástico líquido
- MAGNITUD = 8.0 grados en la escala sismológica de magnitud de momento
- IX en la escala de Mercalli
- Dejó 76.000 viviendas totalmente destruidas e inhabitables y 431 mil personas resultaron afectadas
Video- sismo de Japón
Fisuras en la tabiquería
Sismo de Costa Rica- agosto del 2012
Tipos de disipadores
Disipadores pasivos y respuestas
Viscosos
Fluencia
Fricción
Viscoelásticos

- Ejecución de los cálculos de edificios con los diferentes tipos de disipadores de energía, de acuerdo al análisis tiempo-historia bajo la acción de un acelerograma real e intenso en la historia nacional.



Análisis tiempo- historia
Espectro de aceleraciones
Lima, Perú, I.G.P. 17/10/66 comp. N08E
Amortiguamientos: 0%, 2%, 5%, 10% y 20%
Registro completo

Registro completo de Lima, Perú, I.G.P. 17/10/66 comp. N08E

Espectro de velocidades
Lima, Perú, I.G.P. 17/10/66 comp. N08E
Amortiguamientos: 0%, 2%, 5%, 10% y 20%
Registro completo

Modelo tridimensional
Estructura del año 1920
144m de altura, se le instalaron 52 disipadores
Video- formación de rótula plástica
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