Ingieneria Sismica - UPAO 2015

INGENIERA

SISMICA DR. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH Bolivia

PROFESOR VISITANTE ULEAM - Ecuador

PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO

PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP, UPN

PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008

TEORIAS SOBRE GENERACION DE

SISMOS

PREDICCIN SSMICA

TEORA DEL SILENCIO SSMICO

MEDIDA DE LOS SISMOS

Magnitud Cuantitativo Ej. Sismo de 1970; 7.8

Intensidad. Percepcin humana y efectos sobre las construcciones y la naturaleza I-XII.

Escalas de Magnitud: Ms, Mb, Ml, Mw

Escalas de Intensidades: MM, MSK

MMA 2001

I No sentido. Solo registro instrumental

II V Percepcin humana

VI IX Daos en construcciones

X XII Efectos sobre la Naturaleza

EFECTOS SSMICOS, ESCALA MM

FALTA UNA FIGURA MAS

VI

VII

VIII

IX

XI

PELIGRO O AMENAZA SSMICA

INFLUENCIA DEL SITIO

REGISTROS DE SISMOS DE GRAN

MAGNITUD

Influencia del sitio

REGISTRO DE ACELEROGRAMAS

TSUNAMIS Grandes olas en la costa

VICTIMAS Y DAOS CAUSADOS POR

TSUNAMIS

En Sanriku, Japn: 20000 vctimas en 1896 y 3000 en

1933

Callao, Per, 1746, de 5000 habitantes slo se

salvaron 200

Sur de Chile 1960, 1000 vctimas

TSUNAMI, EFECTOS REGIONALES,

23.06.2001

DAOS AL SUR DE CAMANA 2001

IMPACTO & EROSION

SALINIZACION

GENERACIN DE TSUNAMIS

Gran mayora, origen tectnico

(Embolo de forma elptica)

Erupciones volcnicas

Grandes deslizamientos

MAGNITUD DE TSUNAMIS

(Segn Imamura)

Magnitud

Altura

m

Daos

0

1

2

3*

4*

1 a 2

2 a 3

4 a 6

10 ~ 20

> 30 m

No hay

Inundacin. Viviendas de madera y

adobe daadas. Botes arrastrados.

Construcciones de madera.

Embarcaciones y personas

arrastradas

Graves daos en 400 km costa

Destruccin > 500 km costa

* Usar con reserva, fuera de Sanriku, Japn

FACTORES QUE AFECTAN MAGNITUD

DE TSUNAMIS

Magnitud sismo y profundidad focal

rea dislocada en el fondo ocenico

Ruta de propagacin

ngulo de entrada a la baha

Forma de la baha

Topografa zona inundada

PROPAGACIN DE TSUNAMIS

Curvas de refraccin Tsunami, Lima 03.10.1974

MAPA DE INUNDACIN DEL CALLAO

RIESGO COMPUESTO Colapso de viviendas/tsunamis

COMPLEJO DE REFUGIO TEMPORAL

LECCIONES DE UN ENSAYO DE

EVACUACIN (1988)

Formulacin del plan Supervisin y evaluacin

Ensayos previos de evacuacin Evaluacin integral

Difusin

DAOS

ESTRUCTURALES EN

EDIFICACIONES DR. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH Bolivia





...a las personas no los mata el sismo, sino los edificios

Kliachko M.A.

MAPA SISMICO DEL PERU

ACTIVIDAD SISMICA EN EL PERU

ENTRE 1960-1995

ENSEANZAS DEJADAS POR LOS

SISMOS EN EL PERU

SISMO DE CHIMBOTE

31 DE MAYO DE 1970

EPICENTRO

MAPA DE INTENSIDADES ZONA NORTE

MAPA DE INTENSIDADES ZONA CENTRAL

MAPA DE INTENSIDADES ZONA SUR

PLAZA DE ARMAS DE YUNGAY DESPUES

DEL SISMO

SISMO DE NAZCA

12 DE NOVIEMBRE DE 1996

MAPA DE INTENSIDADES

900 REPLICAS

PROBLEMAS EN JUNTAS

SISMO DE OCOA

23 DE JUNIO DEL 2001

REPLICAS AL 25 DE JUNIO DEL 2001

REPLICAS AL 27 DE JUNIO DEL 2001

REPLICAS AL 10 DE JULIO DEL 2001

COLUMNA CORTA

SISMO DE MOYOBAMBA

03 DE OCTUBRE DEL 2005

DAOS EN VIVIENDAS DE TAPIAL

LICUACION DE SUELOS Y AGRIETAMIENTOS

ENSEANZAS DEJADAS POR LOS

SISMOS EN EL MUNDO

SISMO DE ALASKA

27 DE MARZO DE 1964

EDIFICIO DE LA CALLE L

ROTULAS PLASTICAS EN LAS COLUMNAS

LICUACION DE SUELOS

CIUDAD DE SEWARD DESPUES DEL TSUNAMI

VISTA DE ANCHORAGE

SISMO DE CARACAS

29 DE JULIO DE 1967

CONCENTRACION DE ESFUERZOS EN LAS

COLUMNAS DEBIDO AL CAMBIO DE RIGIDEZ EL EL

3ER PISO

DERRUMBE DE LOS 4 ULTIMOS PISOS DEL

EDIFICIO MANSION CHARAIMA(11 PISOS)

FALLA EN CONEXION VIGA COLUMNA

FALLA POR CORTE EN COLUMNA

DEL 1ER PISO

FALLA POR CORTE EN LAS VIGAS

PISO BLANDO

SISMO DE MEXICO

19 DE SETIEMBRE DE 1985

CONFIGURACION EN L

CENTRAL DE TELECOMUNICACIONES

SISMO DE KOBE

17 DE ENERO DE 1995

DESTRUCCION DE VIVIENDAS

FALLA POR TIPO DE SUELO

ESTADO DE LA LINEA EXPRESA

INCENDIO EN LA FABRICA DE

ACERO ESTRUCTURAL

COMUNICACION TEMPORAL

MAREMOTO

REFUGIO DE DAMNIFICADOS

COLAS PARA OBTENER

ALIMENTOS

INSCRIPCION DE DAMNIFICADOS

ZONA DE PREVENCION ANTE

POSIBLES REPLICAS

PROCESO DE RECONSTRUCCION

KOBE DESPUES DEL SISMO DEL 17 DE ENERO DE 1995 Y

EN LA ACTUALIDAD

Es el armazn que le da

forma a un edificio

(Esqueleto)

Sostiene a un edificio, lo

fija al suelo y hace que

las cargas se

transmitan a ste

Lo que hace resistente a

una edificacin ante

movimientos ssmicos

CRITERIOS ESTRUCTURALES Y

GEOTECNICOS EN EDIFICACIONES

ARQUITECTURA

ESTRUCTURACIN

PRE-DIMENSIONAMIENTO

METRADO CARGA VERTICAL

100%CM+100%CV

METRADO CARGA LATERAL (SISMO)

100%CM+___%CV

NORMA DISEO SSMICO

MODELACIN 1 MODELACIN 2

ANLISIS POR CARGA VERTICAL

CONTROL 1 , 2

ANLISIS POR CARGA LATERAL

CONTROL 3 Ok Ok No

DISEO ESTRUCTURAL

No

Controles por carga vertical

E030 2006

PERFIL SUELO qa (kg/cm2)

S1 RIGIDO >3

S2 INTERMEDIO 1.2 3

S3 FLEXIBLE

E030 2014

S0 ROCA DURA >6

S1 MUY RIGIDO 3 6

S2 INTERMEDIO 1.2 3

S3 FLEXIBLE

1) Capacidad Portante: Resistencia del terreno

2) Asentamiento

2.1) Asentamiento tolerable: Consecuencia del proceso

constructivo (cohesin molecular del suelo)

E030 - 2006

PERFIL SUELO St (cm) C1 kg/cm3

S1 Rgido

S2 Intermedio 0.5 1 3 6

S3 Flexible 1 1.5

E030 2014

S0 Roca 0

S1 Rgido 6 12

S2 Intermedio 0.5 1 3 6

S3 Flexible 1 1.5

2.2) Asentamiento diferencial: Es la diferencia que se

produce entre las zapatas en relacin una con otra.

Evitar prdida de

estabilidad de la

superestructura

Control por carga lateral (sismo) Control de desplazamiento lateral o control de deriva

(drift)

-Se procede a

realizar las

combinaciones

de cargas segn

E060

-Si no cumple,

es un Edificio

Flexible, por lo

tanto se debe

reforzar.

Evitar

perdida de

estabilidad

100

4

3

2

1

H4

H3

H2

H1

i-1

Hi

i-1 i-i-1 i-i-1

Hi

F4

F3

F2

F1

REQUISITOS

PARA MUROS

CONFINADOS

SEGN

NORMA E070

PREDIMENSIONAMIENTO

DE ELEMENTOS

ESTRUCTURALES Dr. GENNER VILLARREAL CASTRO

PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH-Bolivia

PROFESOR VISITANTE ULEAM-Ecuador




LOSAS ALIGERADAS:

El peralte de las losas aligeradas podrn ser dimensionadas considerando el siguiente criterio:

H=Ln/25

Siendo:

Ln longitud del lado menor

H = altura o espesor total de la losa aligerada y

por tanto incluye los 5cm de losa superior y el

espesor del ladrillo de techo. Los ladrillos sern

de 12, 15, 20 y 25cm respectivamente

El Arquitecto y el Ingeniero Civil debern tener

en cuenta la determinacin de la altura de piso

a piso, el espesor anteriormente indicado y la

consideracin de 5cm adicionales para el

denominado piso terminado

LOSAS MACIZAS:

Las losas macizas pueden ser dimensionadas en forma aproximada, considerando:

Hmaciza = Haligerada 5cm

Tambin se puede aplicar el siguiente criterio:

H=L/40

Siendo:

L longitud del lado mayor

PREDIMENSIONAMIENTO DE

VIGAS

Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden de 1/10 a 1/12 de la luz libre. Debe aclararse que esta altura incluye el espesor de la losa del techo o piso

El ancho es variable de 1/2 a 2/3 veces su altura, teniendo en cuenta un ancho mnimo de 25cm, con la finalidad de evitar el congestionamiento del acero y presencia de cangrejeras

PREDIMENSIONAMIENTO DE

COLUMNAS

Las columnas al ser sometidas a cargas

axiales y momento flector, tienen que ser

dimensionadas considerando los dos efectos

simultneamente, tratando de evaluar cual de

los dos es el que gobierna en forma ms

influyente en dimensionamiento

En base a todo lo indicado se puede

recomendar el siguiente criterio de

dimensionamiento:

1) COLUMNAS CENTRADAS :

rea de columna = P (servicio) / 0,45fc

2) COLUMNAS EXCENTRICAS Y ESQUINADAS :

rea de columna = P (servicio) / 0,35fc

Siendo:

P(servicio) = P . A . N

Edificios categora A (ver E030) P = 1500 kg/m2

Edificios categora B (ver E030) P = 1250 kg/m2

Edificios categora C (ver E030) P = 1000 kg/m2

A rea tributaria

N nmero de pisos

METODO PRACTICO 1

TIPO 1 : lado = H/8

TIPO 2 : lado = H/10

TIPO 3 : lado = H/9

Donde: H = altura

del piso

METODO PRACTICO 2

El lado de la columna debe ser entre el 80% y 90% del

peralte de la viga

PREDIMENSIONAMIENTO DE PLACAS

Es difcil poder fijar un dimensionamiento para las placas

puesto que, como su principal funcin es absorber las

fuerzas de sismo, mientras ms importantes sean, tomarn

un mayor porcentaje del cortante ssmico total, aliviando

ms a los prticos.

Las placas pueden hacerse mnimo de 10cm de espesor

(muros de ductilidad limitada), pero generalmente se

consideran de 20, 25 o 30cm conforme aumentemos el

numero de pisos o disminuyamos su densidad

ANALISIS SISMICO

ESTATICO DR. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH Bolivia





CRITERIOS DE MODELACION

ESTRUCTURAL

1) DIAGRAMA RIGIDO LA LOSA TRABAJA COMO UNA PLACA HORIZONTAL DONDE EL

MOVIMIENTO DE CADA NUDO DEPENDERA DEL MOVIMIENTO

DEL CENTRO DE MASA

SAP 2000 DIAFRAGMA CONTRAIDO

CM2

CM1

CG

CM Debe alinearse lo mas cercano posible

(evitar daos en los elementos de corte por

torsin diferente en cada piso)

2) BRAZO RIGIDO VIGA - COLUMNA

INICIO c/2

FINAL d/2

FACTOR 1

COLUMNA - ZAPATA

INICIO z/2

FINAL 0

FACTOR 1

RESTRICCIONES CINEMTICAS

ANALISIS ESTATICO POR LA

NORMA PERUANA E030-2014

DAOS EN EDIFICACIONES CON Y SIN AISLAMIENTO SISMICO

Base aislada Base

empotrada

junta ssmica

Irregularidades en altura (Tabla N 8)

Irregularidades en planta (Tabla N 9)

Junta Ssmica (Art. 5.3)

Distancia mnima que separa a dos estructuras para evitar el contacto durante un sismo.

La distancia no ser menor a 2/3 de la suma de los desplazamientos mxima en los bloques adyacentes:

Junta Ssmica

Fuerza Ssmica de Diseo (Art. 5.4)

Si un muro o prtico absorbe > 30% Vtotal ser diseado con un

25% adicional

ANALISIS SISMICO

DINAMICO DR. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH Bolivia





Anlisis

Ssmico

Anlisis

Modal

Anlisis

Espectral

+ =

ANALISIS MODAL

T1 = 0,1 . (Npisos) (seg)

OFICINA DE PROYECTO APLICA 3 MODOS POR CADA PISO

MODO

PERIODO (seg)

MODO

1 2 3 4 3 6 7 1 2 3 4 3 6 7

FRECUENCIA (Hz)

ACELERACION ESPECTRAL 2014

FACTOR DE ESCALA

INTERACCION

SUELO-ESTRUCTURA DR. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH Bolivia





ES UN TRABAJO CONJUNTO SUELO CIMENTACION SUPERESTRUCTURA

TRABAJO MAS REAL Y CUMPLE LOS FINES DE LA INGENIERIA SISMORESISTENTE

ENFOQUE TRADICIONAL : EMPOTRAMIENTO EN LA BASE

(ESTRUCTURA MUY ENTERRADA Y EL SUELO ES MUY RIGIDO)

ENFOQUE ISE

GEOTECNICO - Comit TC207 de ISSMGE www.issmge.org

ESTRUCTURAL Normas de Diseo Sismo-Resistente utilizando

coeficientes de rigidez

www.tc207ssi.org

www.georec.spb.ru

www.niiosp.ru

APORTES DE LA ISE AL CALCULO ESTRUCTURAL

- MAYOR EXIGENCIA EN EL CONTROL DE DESPLAZAMINETO LATERAL (SE

INCREMENTA EN COMPARACION CON EL MODELO EMPOTRADO EN LA BASE)

- LOGRA UNA MEJOR REDISTRIBUCION DE ESFUERZOS (SE REDUCEN LAS

FUERZAS INTERNAS DE DISEO POR SISMO, SI EL EDIFICIO ESTA

CORRECTAMENTE MODELADO, CASO CONTRARIO SE INCREMENTARA

.emp < .ISE

F.emp > F.ISE

- DETERMINAN FALLAS A PRIORI COMO ALABEO EN LOSAS

ALABEO EN LOSAS

1

2 3

4

Z1 Z3 + -

Z2 Z4 - +

- SE DETERMINA CON EXACTITUD LA UBICACIN DE LAS ROTULAS PLASTICAS EN COLUMNAS

(PUEDE GENERAR COLAPSO O DAO INESPERADO)

ROTULA PLASTICA (ALTA CONCENTRACION DE ESFUERZOS

I.col > I.viga EVITA UNA RAPIDA APARICION DE ROTURA PLASTICA

- LOGRA UNA OPTIMIZACION ESTRUCTURAL

ZAPATAS AISLADAS (PARALELEPIPEDO RECTANGULAR)

MASAS (Mx, My, Mz, Mx, My, Mz)

COEFICIENTES DE RIGIDEZ (Kx, Ky, Kz,

Kx, Ky, Kz)

MATERIAL

E zapata = 9.10e8T/m2

zapata = 0,05

Zapata se modela como infinitamente rgido

(tn.s.m)

(tn.s.m)

(tn.s.m)

(tn.s/m)

PLATEA (LAMINA RECTANGULAR DELGADA)

MASAS (Mx, My, Mz, Mx, My, Mz)

COEFICIENTES DE RIGIDEZ (Kx, Ky, Kz,

Kx, Ky, Kz)

MATERIAL

E platea = 9.10e8 tn/m

platea = 0,05

Platea se modela como infinitamente rgido

(tn.s.m)

(tn.s/m)

(tn.s.m)

(tn.s.m)

1) PRESION ESTATICA

ZAPATA (kg/cm)

PLATEA (kg/cm)

2) COEFICIENTE Co (tabla 2.1 texto)

3) COEFICIENTE Do

Coeficiente de POISSON

MODELO BARKAN - SAVINOV

4) COEFICIENTES ( Cx, Cy, Cz, Cx, Cy)

(kg/cm)

(kg/cm)

(kg/cm)

(kg/cm)

5) COEFICIENTES DE RIGIDEZ

Kx = Ky = Cx.A (tn/m)

Kz = Cz.A (tn/m)

Kx = Cx.Ix (tn.m)

Ky = Cy.Iy (tn.m)

MODELO NORMA RUSA

1) COEFICIENTE Cz Siendo:

A10 = 10 m

A = AREA DE

CIMENTACION

2) COEFICIENTES Cx, Cy, Cx, Cy, Cz )

Cx = Cy = 0,7 Cz (kg/cm)

Cx = Cy = 2Cz (kg/cm)

Cz =Cz (kg/cm)

(kg/cm)

3) COEFICIENTES DE RIGIDEZ (Kx, Ky; Kz, Kx, Ky, Kz)

Kx = Ky = Cx.A (tn/m)

Kz = Cz.A (tn/m)

Kz = Cx.Ix (tn.m)

Ky = Cy.Iy (tn.m)

Kz = Cz.Iz (tn.m)

Iz = Ix + Iy

EDIFICACIONES CON

DISIPADORES DE

ENERGIA DR. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH Bolivia





VENTAJAS DE UTILIZAR LOS DISIPADORES DE ENERGA

VENTAJAS

TCNICAS

VENTAJAS

FUNCIONALES

VENTAJAS

ECONMICAS

Reducen los desplazamientos de la

estructura.

Disipan entre un 20% y 40% la energa

ssmica.

Reducen fuerzas de diseo ssmico .

Ideales para aplicaciones en

edificios nuevos y

tambin para

reforzamientos.

Estticos.

Fcil montaje e instalacin.

Retornan a su posicin inicial luego de un

sismo severo.

Calibracin post sismo.

Permiten reducir volumen de concreto y

acero con menores

espesores de placas,

columnas y vigas.

Disminuyen daos en equipamiento y

elementos

no estructurales.

EDIFICIO REDUCTO

PREMIO NACIONAL

ANR 2008

-300

-200

-100

0

100

200

300

0 10 20 30 40 50 60 70

Tiempo (s)

Ace

lera

cin (

cm/s

2)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 0.5 1 1.5 2

Periodo (s)

Pse

ud

o a

cele

raci

on

esp

ectr

al (

cm/s

2)

N Coeficiente de

amortiguamiento

(T.s/m)

Exponente de

amortiguamiento

Rigidez

(T/m)

Fluencia

(T)

Radio de

rigidez

post-

fluencia

Exponente

de fluencia

VD 10,85 0,5 54,25 - - -

VE 177,65 1,0 882,43 - - -

FD - - 25007,5 2,9 0,000 0,5

YD - - 2500 3,25 0,025 2,0

REGISTRO SISMICO DE LIMA 17/10/1966

N Perodo de vibracin por la forma (s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

SD 0,906 0,568 0,502 0,281 0,175 0,158 0,153 0,096 0,083 0,027 0,027 0,027

VD 0,906 0,568 0,502 0,281 0,175 0,158 0,153 0,096 0,083 0,027 0,027 0,027

VE 0.815 0,510 0,473 0,259 0,160 0,150 0,147 0,091 0,081 0,027 0,027 0,027

FD 0,382 0,286 0,218 0,128 0,095 0,079 0,074 0,058 0,046 0,027 0,027 0,027

YD 0,705 0,457 0,418 0,230 0,145 0,138 0,135 0,084 0,078 0,027 0,027 0,027

N

Estructura

Piso

Desplazamiento Distorsin

(cm)

(cm)

SD

Sin disipadores

3

2

1

7,15

5,86

3,43

5,12

4,09

2,22

0,0043

0,0081

0,0098

0,0034

0,0062

0,0063

VD

Disipadores

viscosos

no-lineales

3

2

1

4,19

3,47

2,09

4,56

3,64

1,99

0,0024

0,0046

0,0060

0,0031

0,0055

0,0057

VE

Disipadores

viscoelsticos

slidos

3

2

1

4,67

3,76

2,10

4,05

3,23

1,77

0,0031

0,0055

0,0060

0,0027

0,0049

0,0050

FD

Disipadores

por

friccin

3

2

1

4,43

3,59

2,11

4,49

3,60

1,96

0,0028

0,0049

0,0060

0,0030

0,0055

0,0056

YD

Disipadores por

plastificacin de

metales (fluencia)

3

2

1

4,61

3,72

2,10

3,93

3,10

1,63

0,0030

0,0054

0,0060

0,0028

0,0049

0,0047

mxX mxYmxx mxy

N

Estructura

Fuerzas internas (columnas 1er piso)

(T)

(T)

(T.m)

(T.m)

SD Sin disipadores 247,53 289,97 618,12 8,64

VD Dis. Viscosos NL 192,89 260,26 555,24 5,92

VE Dis. Viscoelsticos 211,75 262,85 555,53 5,93

FD Dis. Friccin 205,96 261,97 558,05 4,92

YD Dis. Fluencia 196,26 255,36 546,39 4,56

mxN mxV mxM mx,tM

N

Estructura

Columna

(T)

(T)

(T.m)

(T.m)

SD Sin disipadores 29,24

(2,62)

23,00

(6,10)

46,57

(6,10)

0,54

(varios)

VD Dis. Viscosos NL 23,55

(2,62)

20,69

(6,10)

41,81

(6,10)

0,37

(varios)

VE Dis. Viscoelsticos 22,52

(18,46)

18,55

(6,10)

37,32

(6,10)

0,37

(varios)

FD Dis. Friccin 23,70

(2,62)

20,26

(6,10)

41,04

(6,10)

0,31

(varios)

YD Dis. Fluencia 23,44

(2,62)

15,39

(6,10)

34,45

(6,10)

0,28

(varios)

mxN mxV mxM mx,tM

Edificio sin disipadores

Edificio con disipador viscoso

Disipador viscoelstico

Edificio con disipador

por fluencia

01

2

3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Desplazamientos (cm)

Pis

os

VD SD VE FD YD

32

36

40

44

48

SD VD VE FD YD

Modelos Dinmicos

Mom

ento

fle

ctor

(T.m

)

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

EVALUACION DEL PROYECTO ESTRUCTURAL Y

OPTIMIZACION DEL DISEO CON DISIPADORES

DE ENERGIA VISCOSOS TAYLOR PARA UNA

EDIFICACION ESENCIAL DE 6 PISOS

Autor : Bach. Daz la Rosa Snchez, Marco

Asesor : Ph.D. Genner Villarreal Castro

La Libertad Trujillo Noviembre del 2014

rea de Investigacin: Ingeniera Estructural

SISTEMAS CON DISIPADORES DE ENERGA

Disipadores de energa

Dependientes del

desplazamiento

Dependientes de

la velocidad

Dependientes del

desplazamiento y la velocidad

Viscosos Histerticos

Fluido viscosos Friccin Plastificacin

Viscoelsticos

Slido Viscoelstico Fluido Viscoelstico

Flexin

Corte

Torsin

Extrusin

Fuente : Norma ASCE 7-10 / Cap.18 Disipador metlico ADAS

TAYLOR Y EL FUNCIONAMIENTO DE LOS DISIPADORES

Pistn Cilindro Fluido de Silicona

compresible

Cabeza del pistn

(con orificios)

Cmara 2 Cmara 3

Cmara 1

Cmara de estancamiento Fluido compresible

Entrada principal

Entrada Secundaria

Corte de un disipador viscoso

Detalle de la cabeza del pistn

Funcionamiento de los

disipadores viscosos

MODELAMIENTO DE LOS DISIPADORES EN EL ETABS V.9.7.4

Rigidez del brazo metlico(K)

Coeficiente de amortiguamiento(C)

E: Coeficiente de Elasticidad del Acero.

A: rea de la seccin del brazo metlico.

L: Longitud del brazo metlico.

Se calcula en base a un amortiguamiento objetivo

Su valor se fija usualmente en 0.4 a 0.6 para edificaciones

SAP 2000 / ETABS Modeling

CALCULO DEL COEFICIENTE DE AMORTIGUAMIENTO C

Ecuaciones del Fema 273 y 274

Seismic Design of Structures with

Viscous Dampers

Factor de reduccin de respuesta (B)

RELACION DAO-DERIVA SEGN METODOLOGIA HAZUS

COMPORTAMIENTO HISTERETICO

La curva que describe el comportamiento

Histretico de un disipador de energa

fluido-viscoso es generalmente de

geometra elptica, alcanzando los valores

mximos de fuerza para desplazamientos

nulos.

Comportamiento histertico del disipador viscoso

Comportamiento histertico del disipador viscoso

Relacin desplazamiento Vs Fuerza (Curva Histretica)

de un disipador viscoso.

(Dispositivos pasivos de disipacin de energa para

diseo sismorresistente de estructuras)

(Diseo de un edificio aporticado con amortiguadores de fluido-

viscoso en disposicin diagonal)

RECOMENDACIONES PARA EL DISEO

(ASCE 7-10 CAPITULO 18)

Procedimientos no lineales

Anlisis de la respuesta No-Lineal Tiempo-Historia.

Anlisis No-lineal esttico.

Procedimientos lineales

Anlisis de la respuesta espectral.

Anlisis de fuerza lateral equivalente.

Procedimientos para el analisis

Recomendaciones para el anlisis tiempo historia

Los registros deben ser concordantes con las caractersticas del suelo de

cimentacin del proyecto

Los registros deben ser escalados individualmente (E-W y N-S por separado) al

espectro de diseo (con R=1)

Se debe emplear un mnimo de 3 pares de registros ssmicos

Recomendaciones para el diseo de las conexiones metlicas

Recomendaciones para la modelacin

Las conexiones deben ser diseadas empleando el criterio de diseo por resistencia

Deben ser diseadas para que resistan las fuerzas, desplazamientos y velocidades

del mximo sismo esperado (igual a 1.5 del sismo de diseo)

DESCRIPCIN DEL PROYECTO

Ubicacin:

Regin Lambayeque, Distrito

de Chiclayo, Provincia de

Chiclayo

Corresponde al proyecto de

un Hospital Clnico

Disipadores

Viscosos

Disipadores

Viscosos

Disipadores

Viscosos

Vista en planta elementos de corte (1er-5to nivel)

Arriostramiento

metlico

Arriostramiento

metlico

Vista en planta elementos de corte (6to nivel)

ESCALAMIENTO DE ACELEROGRAMAS AL ESPECTRO DE DISEO

Tiempo (s) Vs Aceleracin (cm/seg2)

Periodo (s) Vs Aceleracin (cm/seg2)

Sismomatch versin 2.1.0

AMORTIGUAMIENTO REQUERIDO

Moquegua 2001

Deriva mxima

En Y-Y es de 9.71

En X-X es de 3.37

Deriva Objetivo

Metodologa HAZUS

Realizando clculos

Consideracin adicional

Siguiendo este concepto

CALCULO DE LA RIGIDEZ DEL BRAZO METLICO (K)

E: Coeficiente de Elasticidad del Acero.

A: rea de la seccin del brazo metlico.

L: Longitud del brazo metlico.

CALCULO DEL COEFICIENTE DE AMORTIGUAMIENTO (C)

Empleando seis disipadores

por nivel se tendr:

RESPUESTA DE LA ESTRUCTURA CON LOS DISIPADORES

Reduccin de derivas

Como se puede observar la deriva mxima de 9.71 (edifico sin disipadores) se redujo hasta 5.87 , valor que es mucho menor al mximo permitido (7) de esta manera se satisfacerle las condiciones de la norma en cuanto al control de

derivas.

VERIFICACIN DEL COMPORTAMIENTO HISTERTICO

El comportamiento

histertico del disipador D6

no se ajusta al esperado .

Verificacin de derivas

Se puede ver un ligero incremento

en los desplazamientos de cada

nivel, as mismo la deriva mxima

de entrepiso se increment 0.07, lo cual demuestra que efectivamente

solo se requera de una arreglo

diagonal en el primer nivel en lugar

de un arreglo en doble diagonal.

DESPLAZAMIENTOS EN LOS CENTROS DE MASA

La incorporacin de disipadores de energa viscosos a la estructura reduce los

desplazamientos de piso en un rango de entre 38 a 41% tal como se muestra en la

fig. 106 y tabla 62

DERIVAS DE ENTREPISO

Las derivas de entrepiso se redujeron en un rango de entre 38 a 50% tal como se

aprecia en la fig.107 y tabla 63; es importante mencionar que la deriva mxima en

la estructura con disipadores de energa viscosos se presenta en el tercer piso y

es igual a 5.94

ESFUERZOS MXIMOS EN LOS ELEMENTOS DE CORTE

Las fuerzas axiales ,cortantes y

momentos flectores se redujeron

tanto en placas como en columnas ,a

continuacin se muestran los

resultados obtenidos en la Placa P4

Tabla N 68 Porcentaje de reduccin del momento flector en la Placa P4

Los momentos flectores para esta placa(P4) se redujeron en el orden de

34-36% ,tal como se muestra en la fig.114 y tabla 68

ACELERACIN Y VELOCIDADES

En las grficas 123 y 125 se puede ver la comparacin entre las aceleraciones y

velocidades mximas del edificio sin/con disipadores; as mismo en las tablas 79 y 81

se muestra el porcentaje de reduccin de estos valores con el uso de disipadores

viscosos.

Tabla 79 Tabla 81

AGRUPACIN DE LOS DISPOSITIVOS POR NIVELES DE FUERZA

En las tablas 83 y 84 se muestran los valores de las fuerzas mximas (ya sea

compresin/traccin) que se obtuvieron en los disipadores de energa bajo el

anlisis tiempo historia considerando el sismo de diseo. As mismo estas

fuerzas fueron normalizadas a los valores estndar del mercado (110Kip y 165

Kip)

Disipadores

al frente del

edificio

Estos dispositivos fueron agrupados por sus niveles de fuerza para as poder ser

enviados a la fabricacin (Tabla 85)

Disipadores

al fondo del

edificio

PRECIOS UNITARIOS DE LOS DISPOSITIVOS

Los disipadores viscosos Taylor tienden por lo general a presentar una baja

incidencia econmica en el presupuesto total de los proyectos donde son

implementados.

CDV Representaciones, empresa importadora y comercializadora de productos

especializados para la construccin, es la representante de la marca Taylor en el

Per. Para poder determinar el costo de cada disipador, esta empresa solicita la

siguiente informacin:

Adems recomienda que para el diseo de los dispositivos se hayan tenido

en cuenta las recomendaciones del ASCE 7-10 (Capitulo18), y que los

registros tiempo historia empleados estn acorde a la realidad del proyecto(es

decir tomados en un suelo S3 Chiclayo), seala que estos registros deben de haber sido escalados adecuadamente al espectro de diseo (considerando

las condiciones de importancia, tipo de suelo, etc.)

Para este trabajo se tomaron en consideracin las recomendaciones

sealadas; de esta manera para el clculo de costos se cuenta con los

siguientes resultados del diseo.

4)Mximo Stroke

El mximo stroke es el desplazamiento mximo que obtenemos en los dispositivos,

este dato es empleado para el diseo de la cmara de acumulacin.

Este valor se puede obtener evaluando las curvas hiterticas de cada disipador, en

este caso, el mximo stroke se encuentra en el dispositivo 4 (ver figura180)

Por lo general el fabricante maneja un factor de seguridad estableciendo

usualmente el stroke en 5cm

6)Indicar la disposicin del disipador (diagonal, doble diagonal, Chevron)

Disposicin diagonal para los disipadores del primer nivel

Disposicin doble diagonal para los disipadores del 2-5to nivel

7)Cantidad de dispositivos(ver tabla 85 - diapositiva 39)

En total 27 dispositivos, 6 de 110KIP y 21 de 165KIP

Una vez se brind la informacin requerida, los precios unitarios que se obtuvieron

fueron los siguientes:

Disipador de 110KIP: 6700 dlares

Disipador de 165KIP: 8500 dlares

As mismo, CDV representaciones nos brinda las siguientes consideraciones

relativas al precio:

- Los precios NO incluyen IGV.

- El precio de los disipadores es muy sensible con las cantidades que se requieren,

no es lo mismo solicitar 1 disipador, que 25 del mismo tipo; el precio variar en cada

caso.

-La actualizacin de precios se da muchas veces mensualmente, por lo que los

precios para este proyecto no podrn ser empleados para otros trabajos de

investigacin.

-Los precios establecidos incluyen ensayos de presin hidrosttica y ensayos de

velocidad (a cada disipador) para verificar las fuerzas pico. Los ensayos sern

hechos en los laboratorios del fabricante. La carga de prueba de cada disipador

ser 150% de la carga de diseo.

- Los precios incluyen capacitacin/asesora en obra para la correcta colocacin y

montaje de los disipadores ssmicos.

- Los precios NO incluyen diagonales metlicas ni anclajes embebidos, ni ningn otro

accesorio metlico complementario.

- Los disipadores ssmicos cotizados cuentan con proteccin anticorrosiva para uso en

interiores.

-La Garanta del fabricante es de 35 aos

- Cualquier cambio en las cantidades implicar un cambio en los precios.

-La validez de la oferta es de 30 das.

INCREMENTO DEL PRESUPUESTO POR METRO CUADRADO

MUCHAS GRACIAS!

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Ingieneria Sismica - UPAO 2015

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