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Protección sísmica en edificios peruanos.
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Protección Sísmica de Edificios Peruanos por Aislamiento y Disipación
de EnergíaAlejandro Muñoz Peláez
Gerente Técnico PRISMA INGENIEROSProfesor Principal PUCP
Mayo 2014
Protección Sísmica de Edificios Peruanos por Aislamiento y Disipación
de Energía
Protección Sísmica de Edificios Peruanos por Aislamiento y Disipación
de EnergíaAlejandro Muñoz Peláez
Gerente Técnico PRISMA INGENIEROSProfesor Principal PUCP
Mayo 2014
El Ideal de la Ingeniería Antisísmica
Nivel de DesempeñoCompletamente
OperativoOperativo
Resguardo dela Vida
Cerca al Colapso
Sism
o de Diseñ
o Frecuente (45 años)
Ocasional (75 años)
Raro (475 años)
Muy Raro (970 años)
Edificio Común
Edificio Esencial
Edificio de Seguridad Crítica
Antes de… Después
“ El Sueño…”
NORMAS DE DSR
“…cuya función No debería interrumpirse inmediatamente después que ocurra un sismo…”
“…Asegurar la continuidad de los servicios básicos…”
P V
V diseño= 0.17 P
¿Es suficiente?
V elástico >> V diseño entonces Daño!
¿Y la NTE 030?
V elástico= 0.80 P
V
…
Art 10.‐ Categoría de las Edificaciones
“…cuya función No debería interrumpirse
inmediatamente después que ocurra un sismo…”
Art3.‐ Filosofía y Principios del DSR “…Asegurar la continuidad de los servicios básicos…”
Daño Estructural
Daño en el Contenido
Estructuras convencionales
SISTEMAS PASIVOS
EstructuraSismoRespuesta
Sistemas Pasivos
Disipación Aislamiento
Energía sísmica
Dispositivo Disipador
Disipación de Energía
Edificio SinDisipadores
Edificio Con Disipadores
Simulación Con y Sin Disipadores
Torre Titanium ‐ Chile
El edificio protegido más alto de Chile
190 metros, 52 pisos7 sótanos
Disipadores Histeréticos
Tipos de Disipadores
• Masas Sintonizadas
• Histeréticos (Desplazamiento)
• Fluido Viscoso (Velocidad)
• Visco‐elásticos
(Velocidad y desplazamiento)
Amortiguadores de Masa Sintonizada
Amortiguadores de Masa Sintonizada
Histeréticos
TADASADAS
F
Modelo de Comportamiento
Disipadores de Fricción
Modelo
Disipadores de Fluido Viscoso
Modelo
Disipadores Visco‐elásticos
Muro Disipador
Representación mediante amortiguamiento clásico
Reducción de la Demanda Sísmica
Periodo T (seg)
Fuerza
VD
0.4 1.0 2.0
V
3.0
Aislamientode Base
Aisladores de BaseSon elementos que se colocan en la base de las estructuras con elobjetivo de aislarlas del movimiento del suelo en caso de sismo.
El suelo se mueve la estructura queda
“quieta”
La estructura se mueve, generando deformaciones
Simulación Con y Sin Aisladores
Muelles, Puentes
Hospitales
Tipos de Aisladores
• Elastoméricos (Con y Sin núcleo de Plomo.)
• De péndulo friccional doble
• Deslizadores
Aisladores Elastoméricos Con núcleo de plomo
/ PUCP/ Ingeniería Antisísmica 1/ A. Muñoz/ 2009
Ensayo de aislador Elastomérico
Deslizadores – Sliders
Detalles de obra
Detalles de obra
Detalles de obra
Detalles de obra
/ PUCP/ Ingeniería Antisísmica 1/ A. Muñoz/ 2009
Adaptar Instalaciones
Detalle de instalaciones en Nivel de Aislamiento +0.0
Simulación de Desplazamiento de las Instalaciones
Cambios de Arquitectura
Los edificios aislados necesitan estar separados del límite de propiedad.
Detalle de Aislamiento de Escaleras
Detalles de obra
Detalles de obra
Detalles de obra
Fácil Acceso a los dispositivos
Edificio Sin Aislación Sísmica de Base
Edificio Con Aislación Sísmica de Base
…
El ascensor queda “colgado” del edificio.
EDIFICIO AISLADO
Ascensor aislado en zona de sótano
Ajustes en Arquitectura
¿Cómo aislar el ascensor?
Reducción de la demanda mediante Aislamiento Sísmico
Periodo T (seg)
Fza de DiseñoV (W/g)
R=2
VF
0.4 1.0 2.0 2.5
Ve
3.0
VA
Estructura con base fija
Estructura aislada
R=6
Diseño de Edificios con Protección sísmica en el Perú
• Espectros para la zona con T > 2.5 seg.
• Factores de Reducción
• Factores de uso
Si D1 = D2 Igual Daño
Edificio Resistente
D1
Protección Sísmica
Fuerzas de Diseño ‐ Sa
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0T (seg.)
Norma Vigente
R=6
Sa (g)
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
T (seg)
Sa (g)
Norma VigenteR=6
Fuerzas de Diseño
Factor “R” para edificios con disipadores
T (seg)
V
VD
0.4 1.0 2.0
V
3.0
R
Por disipación de energía
Por factor de reducción
Factor de Uso
Valores de U >1 permiten:• Aumentar la resistencia lateral para
• Reducir las exigencias inelásticas sobre la estructura y para
• Reducir la incertidumbre en el comportamiento.
0
1
2
3
0 1 2 3 4
��
�����
��
�� �
Sobrerresistencia Estructural
Factores de Reducción y Uso para Edificios Aislados
U = 1
R=2
R=1
R = 1 y 2
Desplazamientos esperados
0
10
20
30
0 1 2 3 4
T seg
Desplazamiento (cm) NTE 030
Resistencia Lateral para Hospitales Aislados
Edificio con base fija• Sistema Dual, R=7• Periodo T = 0.5seg.• C = 0.4
Ubicado en Lima sobre suelo bueno
V= Z. U. S. C . PR
“U¨, “C” y ¨R¨ decrecen
Edificio Aislado • R=2• Periodo T = 2.5seg.• C= 2
Edificios Protegidos en el Perú• Torre Aeropuerto JCH. 2006. GCAQ• Edificio “El Reducto”. 2011. J. Rivera• Biblioteca Central UNI. 2011. Dr. Hugo Scaletti – Ing. Ricardo Proaño.• Biblioteca UPC. 2011. SIRVE• Pabellón UPC. 2011. SIRVE• C. Empresarial “Panorama”. 2012. Prisma-SIRVE• Torre Orquídeas. 2012. Prisma-SIRVE• Edificio Barlovento. 2012. Prisma-SIRVE• Torre Javier Prado. 2013. Prisma-SIRVE• Nueva Sede GyM. 2012. Prisma-SIRVE• Edificios UTEC. 2013. GCAQ• Torre Javier Prado. 2013. Prisma-SIRVE• Aularios Ingeniería PUCP. 2013. Prisma-SIRVE• Biblioteca Ingeniería PUCP. 2013. Prisma-SIRVE• Torre Olguín. 2013. Prisma-SIRVE• Edificio de Oficinas Olguín. 2013. Prisma-SIRVE• “T” Tower . 2013. Prisma-SIRVE• Edificio de oficinas San Isidro. 2013. Prisma-SIRVE• Atlantik Ocean Tower. 2013. Prisma-SIRVE• Torre Zero. 2013. Prisma-SIRVE
Proyectos con Disipación de Energía
Torre Aeropuerto Jorge Chavez
• Protección antisísmica en base a disipadores viscosos.
• Instalación de 42 disipadores de fuido viscoso en disposición Chevron
Edificio GerpalEl Reducto
• Edificio de 14 pisos y 7 sótanos
• Protección antisísmica en base a disipadores viscosos.
Centro EmpresarialPanorama
•
• 2 Edificios de 19 pisos y 8 sótanos
• 78 disipadores viscosos.
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0 20 40 60 80 100 120
CON…
Amortiguadores no lineales, de 130 ton
Resultados
• Max. Deriva de entrepiso 4.5 0/00
La deriva se redujo en 21%
Desplaz. máximo de techo 22%
•Max desp. sin disipador = 23cm
•Max desp. con disipador = 15cm
Torre Orquídeas
• 29 pisos y 10 sótanos
• disipadores histereticos.
• Torre de 31 pisos y 9 sótanos• Sistema estructural dual: pórticos y
placas.•
• 78 disipadores histeréticos en Vigas de Acoplamiento.
Pisos 2 a 21. Disipadores de 30Tn Pisos 22 a 30. Disipadores de 50Tn
…
EDIFICIO BARLOVENTO
Análisis
Modelo Max Max RMS R Max(%) R RMS(%)
12-
045_Barlovento_v07r01
c_VF.mdb 0.4627 0.1741
12-
045_Barlovento_v11r18
c_VF.mdb 0.4561 0.1125 1.4417 35.3757
Resultados
•
•38 % de energía disipada
•Reducción de 31% del drift
•Reducción de 14% del cortante basal.
Torre EmpresarialJavier Prado
•
•20 pisos y 10 sótanos
•disipadores de fluido viscoso
Primeros 3 modos de vibración
Modo Período (seg.) % Masa X % Masa Y % Masa RZ
1 3.83 18.4 32.7 17.7
2 2.93 47.0 24.3 0.1
3 2.34 7.5 13.3 54.9
72 disipadores viscosos sobre diagonales cada 2 pisos
Zonas de ubicación de los disipadores de energíaEsquema general de la ubicación de amortiguadores viscoelásticos
Espectro de aceleraciones y Registros sísmicos compatibilizados con la Norma E.030
Análisis tiempo historia
Señal 1
Señal 3
Señal 2
Máximos Drift de entrepiso
Dirección X del EdificioDrift deEntrepiso
Valor máximo Original
‰
Valor máximo Con Disipación
‰
Máxima Reducción
%
Reducción delMáximo
%
Señal 1 4.7 3.6 30 24
Señal 2 5.8 4.2 39 29
Señal 3 4.6 4.1 26 11
Promedio 5.0 3.9 32 21
Dirección Y del EdificioDrift deEntrepiso
Valor máximo Original
‰
Valor máximo Con Disipación
‰
Máxima Reducción
%
Reducción delMáximo
%
Promedio 5.6 3.9 37 31
Dirección X del Edificio
Sismos y Reducciones en dirección X Promedio%
Drift entrepiso máximo 21
Rotación de piso máxima 34
Desplazamiento Techo RMS 14
Aceleración Techo RMS 3 15
Promedio 6
Dirección Y del Edificio
Resumen de Resultados
Sismos y Reducciones en dirección X Promedio%
Drift entrepiso máximo 31
Rotación de piso máxima 43
Desplazamiento Techo RMS 19
Aceleración Techo RMS 3 6
Promedio 3
Biblioteca Central UNI
• Protección antisísmica en base a Aisladores.
Proyectos con Aislamiento de base
BIBLIOTECA UPC
•
• 41 Aisladores elastoméricos.
PABELLÓN CIENCIAS
DE LA SALUD UPC
•Aisladores elastoméricos.
Edificio de Oficinas GyM
• Protección por Aislamiento Sísmico :
28 aisladores elastoméricos a nivel “cero”y 8 deslizadores en la base de los ascensor
• 7 pisos y 4 sótanos.
• Estructura aporticada
Estructuración convencional
muros de concreto armado.
•Periodo XX = 0.80 seg.•Periodo en YY = 0.65 seg.
•Desplazamiento Máximo en laazotea = 7.10cm
•Cortante Máximo = 1200 Tn
Estructuración con Aisladores
Sistema aporticado..Cortante Mínimo = 5 %
• Periodo = 3.5 seg
• Desp. máximo = 26 cm
RESULTADOS DEL ANÁLISIS TIEMPO-HISTORIA
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Tiempo (seg)
-100
-50
0
50
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Tiempo (seg)
Sismo X‐X
Sismo Y‐Y
X‐X
T seg. 3.5
% M.E. 93%
en azotea 27 cm = 20 + 7
Deriva Máx. 2.5 ‰
X‐X
T seg. 1.48
% M.E. 84%
en azotea 20 cm
Deriva Máx. 10 ‰
Conexiones en instalaciones a través de Juntas sísmicas
Montaje de guías y colocación de los aisladores
Proyectos con Aislamiento Sísmico en Perú
Aularios PUCP
• 7 pisos y 3 sót.
• Aisladores elastomericos y deslizadores de fricción
• Reducción de vibraciones sísmicas en 78%
En obra
Vaciado de concreto del pedestal del aislador
Armado de Acero del pedestal del aislador.
Encofrado de acero del pedestal del aislador
Colocación del aislador sísmico
Edificio de Vivienda Atlantik Ocean Tower
• Protección por Aislamiento•Aisladores elastoméricos
• 15 pisos y 4 sótanos.
• Estructura dual
Base Fija Aislamiento de Base
Tx[seg]
DesplazAzotea [cm]
% M.E.Deriva Máxima [‰]
3.52 23 70% 2
Edificio Ecológico Torre Zero
• Protección por Aislamiento
40 aisladores y 12 deslizadores
• 7 pisos y 4 sótanos.
• Estructura dual
gracias …