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DISEÑO DE DISPOSITIVOS DE AMORTIGUAMIENTO
VISCOSO NO LINEAL
JORGE RUIZ GARCÍAProfesor-Investigador Titular
León, Gto., 3 de noviembre de 2010
Curso “Diseño de sistemas pasivos de
disipación de energía”
Organización
© Dr. Jorge Ruiz-García
Procedimiento de diseño de dispositivos
viscosos no lineales
Rehabilitación de un edificio de acero de 6
niveles con DVNL
Uso del software SAP2000 para incorporar DVL
y DVNL
© Dr. Jorge Ruiz-García
Procedimiento de diseño
de dispositivos viscosos
no lineales
Descripción de la estructura
© Dr. Jorge Ruiz-García
5 m
3.7 m
3.7 m
x2
x1
Descripción de la estructura
© Dr. Jorge Ruiz-García
Matriz de masa
Matriz de rigideces
© Dr. Jorge Ruiz-García
Paso 1: Se conocen las constantes CL para dispositivos viscosos lineales
© Dr. Jorge Ruiz-García
Paso 2: Suponiendo que el disipador viscoso no lineal disipa la misma
cantidad de energía que el dispositivo viscoso lineal, las constantes CNL
se pueden encontrar como:
Donde
se puede considerar como la frecuencia fundamental de la
estructura original (sin dispositivos viscosos)
se puede considerar como el desplazamiento límite en los
dispositivos asociado a un nivel de desempeño
© Dr. Jorge Ruiz-García
Considerando
Entonces,
La constante de cada disipador se puede encontrar como:
© Dr. Jorge Ruiz-García
Diseño final
CL CNL [kN-s/mm]
[kN-s/mm] a = 0.1 a = 0.2 a = 0.3 a = 0.5
1.248 97.23 59.13 35.96 13.30
0.624 48.61 29.56 17.98 6.65
© Dr. Jorge Ruiz-García
Refuerzo de un edificio de
acero de 6 niveles con DVL
(software RUAUMOKO)
© Dr. Jorge Ruiz-García
Descripción del edificio
Paso 1: Se conocen las constantes CL para dispositivos viscosos lineales
© Dr. Jorge Ruiz-García
Considerando
Entonces,
La constante de cada disipador se puede encontrar como:
Primer nivel
Niveles restantes
Primer nivel
Niveles restantes
Paso 2:
© Dr. Jorge Ruiz-García
CL CNL [kN-s/mm]
[kN-s/mm] a = 0.1 a = 0.2 a = 0.3 a = 0.5 a = 0.7 a = 0.9
13.17 902.03 556.46 343.28 130.64 49.72 18.92
13.17 902.03 556.46 343.28 130.64 49.72 18.92
19.89 1362.28 840.39 518.43 197.30 75.08 28.57
20.8 1424.61 878.84 542.15 206.32 78.52 29.88
25.22 1727.34 1065.59 657.36 250.17 95.20 36.23
16.76 1305.69 794.03 482.88 178.58 66.04 24.42
© Dr. Jorge Ruiz-García
0
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-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0IDR [%]
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-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0RIDR [%]
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-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0IDR [%]
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6
-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0RIDR [%]
EL CENTRO 1940
LANDERS 1992
© Dr. Jorge Ruiz-García
Paso 3: Evaluación del comportamiento mediante análisis dinámico
no-lineal
0
1
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-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0IDR [%]
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-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0RIDR [%]
KOBE 1995
Ante acelerogramas registrados en estaciones cercanas a la fuente,
los dispositivos de amortiguamiento viscoso tanto lineal como no lineal
no pueden controlar las demandas de distorsión de entrepiso.
© Dr. Jorge Ruiz-García
Uso del software SAP2000
© Dr. Jorge Ruiz-García
Modelo analítico en SAP2000Estructura
NOTA: Los elementos usualmente se modelan con comportamiento elástico
© Dr. Jorge Ruiz-García
Define > Section Properties > Link/Support Properties
Propiedades del dispositivo
Seleccionar elemento
tipo “amortiguador”
Indicar un nombre
© Dr. Jorge Ruiz-García
Define > Section Properties > Link/Support Properties
Propiedades del dispositivo
Seleccionar la dirección longitudinal y comportamiento no-lineal
© Dr. Jorge Ruiz-García
Propiedades del dispositivo
Seleccionar definir propiedades en la dirección longitudinal
© Dr. Jorge Ruiz-García
Propiedades del dispositivo
© Dr. Jorge Ruiz-García
Draw > Draw 2 joint link
Elemento tipo “Damper”
© Dr. Jorge Ruiz-García
Comportamiento
Dispositivo viscoso con comportamiento lineal (a = 1.0)
© Dr. Jorge Ruiz-García
Comportamiento
Dispositivo viscoso con comportamiento lineal (a = 0.5)
© Dr. Jorge Ruiz-García
1. El comportamiento del elemento “damper” es no-lineal, pero el
comportamiento de los elementos restantes (vigas y columnas) sigue
siendo lineal durante el análisis dinámico.
2. Se recomienda el uso de SAP2000 cuando se espere que los elementos
de la estructura (vigas y columnas) se comporten elásticamente ante una
excitación dinámica (por ejemplo, empleando el registro El Centro 1940).
3. Se sugiere su empleo para el diseño de nuevos edificios.
Comentarios
© Dr. Jorge Ruiz-García
Comentarios finales
© Dr. Jorge Ruiz-García
El Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chile se encuentra
evaluando los cambios necesarios a la Ley de Urbanismo y
Construcciones (LUC) y a la normatividad técnica en materia de
diseño sismorresistente (La Tercera, 15 de abril de 2010). Entre los
cambios necesarios que se proponen se encuentran:
1) Modificar la filosofía de diseño actual, basada en resistencia para
prevenir el colapso estructural, a una filosofía de diseño que
permita mantener funcionando estructuras esenciales (como
aeropuertos, hospitales o escuelas),
2) incorporar la exigencia de una supervisión detallada por parte de
las autoridades durante la construcción; o bien, exigir una póliza
de seguro ante sismo, a fin de que las aseguradoras verifiquen
que la edificación cumple con estándares de calidad adecuados.
© Dr. Jorge Ruiz-García
La primera medida se basa en el comportamiento inadecuado de los
componentes no estructurales, cuya falla no permitió que estructuras
esenciales siguieran en operación después del evento sísmico.
(foto tomada por: G. Pekcan),
(foto tomada por: E. Miranda)(foto tomada por: J. Ruiz-Garcia)
(foto tomada por: G. Mosqueda)© Dr. Jorge Ruiz-García
Por ello, el uso de dispositivos de control, entre ellos los dispositivos de
amortiguamiento viscoso, representan una opción muy atractiva para lograr
un desempeño adecuado ante eventos extremos.
© Dr. Jorge Ruiz-García
www.taylordevices.com/papers/history/design.htmwww.arquigrafico.com/estructura-sismica-de-la-torre-mayor-mexico