AISLADOR SSMICO FPS
AISLADOR SSMICO FPS
1introduccin
introduccin
La accin de los sismos sobre las estructuras, edificaciones y
obras en general es de gran importancia, por la magnitud de los
daos.Factores:
Caractersticas dinmicas
Zonas geogrficas
Propiedades del suelo
La estructuraInteraccin suelo-estructuraCapacidad de liberar
energa de la estructuraintroduccin
Elaislamiento ssmicoes una coleccin de elementos estructurales
para desemparejar una superestructura deledificiode la tierra que
se sacude y, as proteger la integridad del mismo. Hace casi un
siglo surgi la idea de proteger a las estructuras ante los eventos
ssmicos, buscando desde un inicio separarlas de los movimientos del
suelo mediante la introduccin de elementos flexibles entre la
estructura y su fundacin.
En la actualidad se cuenta.El asilamiento de base es la
herramienta mas potente de la ingeniera sismica
4OBJETIVOSObjetivo GeneralDescribir y determinar las principales
caractersticas del sistema de aislamiento ssmico utilizando
aisladores FPS.Objetivos EspecficosDeterminar los principios de
aislamiento ssmico.Dar a conocer los tipos de aisladores ssmicos
FPS.Indagar acerca del fundamento general de los aisladores
ssmicos.Investigar acerca del proceso constructivo con aisladores
FPSDeterminar los beneficios del uso de aisladores
ssmicosDesarrollar un sistema simulador de sismo
5Solicitaciones al sismo La accin de los sismos sobre las
estructuras, edificaciones y obras en general es de gran
importancia, por la magnitud de los daos y fallos que ocasionan,
las grandes prdidas econmicas, y sobre todo, por el gran nmero de
vctimas humanas, tanto en muertos como en lesionados.
Las cargas que el sismo provoca sobre las estructuras dependen
de muchos factores, entre otros: las caractersticas dinmicas del
evento, la zona geogrfica, las propiedades del suelo y la
estructura, la interaccin suelo-estructura, el propio movimiento
ssmico, la capacidad de liberar energa de la estructura, etc.
El diseo sismorresistente implica mucho ms que la simple
consideracin, como se hace con otras cargas, de un conjunto de
cargas estticas que se aplican al modelo de la estructura;
requiere, adems y principalmente, la seleccin de un sistema
estructural idneo y eficiente para absorber los efectos ssmicos
A grandes rasgos el diseo ssmico enmarca las siguientes etapas:
la seleccin de la composicin estructural adecuada, la obtencin de
las acciones de diseo, el clculo de la respuesta estructural y el
diseo y detalles de la estructura.
La carga de sismo va en contra de la lgica estructural, pues
rompe con la transferencia tradicional de carga sobre la
estructura. Las otras cargas bajan, normalmente, de las losas a las
vigas, de stas a las columnas y de all a los cimientos. En el sismo
la carga comienza por los cimientos, esto le da un marcado efecto
dinmico, adems, las vibraciones u oscilaciones se pueden mantener
sobre la estructura y provocar la resonancia.
Una buena manera de lograr esto es diseando estructuras
aporticadas con paredes de mampostera enmarcadas. Durante los
primeros embates del sismo el peligro de resonancia es menor la
estructura se comporta, inicialmente, como rgida; esas fuerzas
"cuartean" las paredes y rompen un poco la unin con el prtico,
haciendo la estructura mas flexible. Luego del acomodo del suelo
las oscilaciones son mantenidas, pero las fuerzas horizontales son
menores y pueden ser soportadas por la estructura flexible
La magnitud de un sismo es la medida del tamao del mismo que es
independiente del lugar donde se hace la observacin y que se
relaciona.La escala ms conocida de magnitudes es la de Richter.
Cada incremento de una unidad en la escala de Richter implica un
aumento de 32 veces en la cantidad de energa liberada
Es frecuente la confusin entre magnitud e intensidad. La
magnitud es una medida de la potencia del sismo, independiente del
lugar donde se mide. La intensidad es una medida de la
caracterstica del movimiento del terreno que el sismo provoca en un
sitio dado. Para el clculo de la carga de sismo se necesita de una
expresin confiable, y cientficamente probada, que evale todos los
factores antes mencionados y que garantice la seguridad implcita en
los mtodos de clculo. Espectro de Respuesta Un espectro de
respuesta es un valor utilizado en los clculos de ingeniera ssmica,
que mide la reaccin de una estructura ante la vibracin del suelo
que la soporta.Existen diferentes tipos de espectros de respuesta
segn la reaccin que se quiera comparar: espectro de respuesta de
velocidad, espectro de respuesta de deformacin... El ms habitual en
clculos ssmicos es el espectro elstico de respuesta, que relaciona
la aceleracin. Espectro Elstico de RespuestaEl espectro elstico de
respuesta muestra la aceleracin mxima absoluta de la vibracin de la
estructura. Tiene, por lo tanto, unidades de aceleracin. Estudios
experimentales han demostrado que el espectro depende
fundamentalmente de dos factores:
La aceleracin de la vibracin a la que se somete la base.
El periodo de oscilacin de la estructura
Principio del aislamiento ssmico
Accin SsmicaPrincipio del aislamiento ssmico
Energa Disipada:Energa HistereticaEnerga de Amortiguamiento:
Basado en la ductilidad de sus miembros, formacin de
articulaciones plsticas en ellos y un consecuente daos
estructural
La disipacin de la energa es posible por amortiguamiento
viscoso, por friccin y amortiguamiento por histresis.
Principio del aislamiento sismicoPrincipio fundamental del diseo
sismorresistente se basa en que la capacidad de disipacin de energa
de las estructuras debe ser mayor que la demanda de energa
histertica
Principio del aislamiento sismico
La tendencia no debe ser rigidizar la estructura, sin0 mas bien
reducir la energa de entrada, o incrementar su capacidad de
disipacin de energa
La filosofa del diseo sismorresistente convencional se basa en
aumentar las capacidades de resistencia y deformacin de los
elementos estructurales, teniendo siempre en cuenta los criterios
de ductilidadlas estructuras con aislamiento de base vibran como un
cuerpo rgido, con grandes deformaciones de desplazamiento que son
soportadas por los aisladores.
Principio del aislamiento sismico
Principio del aislamiento sismico
El incremento de su periodo fundamental (a valores que pueden
estar comprendidos entre 2 y 2.5 seg. En el caso de aisladores FPS
se pueden tener perodos de vibracin mayores)El aumento de su
amortiguamiento (a valores del orden de 10% o mayores).
Sistemas de aislamiento
Tipos de aisladores fps
Los FPS hacen que una estructura trabaje como un pndulo de una
altura considerable que tiene un gran perodo y como consecuencia de
esto las aceleraciones espectrales son bajas y por ende las fuerzas
que gravitan en la estructura por efecto de un sismo son bajas.
Aisladores de primera generacin
Aisladores de primera generacin Aisladores de Segunda Generacin
(Doble Pndulo)En los aisladores de Segunda Generacin se puede
apreciar a diferencia de los aisladores de la Primera Generacin que
estn compuesto de dos superficies cncavas tanto en la superior como
en la inferior.
Aisladores de tercera generacin
Los aisladores de tercera generacin tienen una mejor repuesta
ssmica, teniendo los costos ms bajos de construccin en comparacin
con la tecnologa convencional de aislamiento ssmico.
31Aisladores de tercera generacin
Las propiedades de cada uno de los tres pndulos son elegidas
para activarse sucesivamente para diferentes esfuerzos ssmicos.
Cuando se presenta una actividad ssmica severa o el sismo mximo
para el cual fue diseado, se desplaza tanto el deslizador
articulado interior sobre las dos superficies cncavas interiores
como las dos superficies deslizantes cncavas interiores sobres las
dos superficies cncavas principales.
Mientras si se produce un sismo de menores proporciones o cargas
eventuales como viento solo se desplazar el deslizador articulado
interior sobre las dos superficies cncavas interiores.
Comportamiento Aislador de Tercera Generacin32Aisladores de
tercera generacin
Detalle de un Aislador de Tercera Generacin33Comparacin del
aislador triple pndulo y aislador ssmicoEl Pndulo de Primera
Generacin mantiene una friccin constante, rigidez lateral y un
perodo dinmico para todos los niveles de movimiento y
desplazamientos ssmico. En el aislador de Tercera Generacin los
tres mecanismos tipo pndulo se activan secuencialmente en base al
sismo aplicado. Para el sismo mximo esperado el plan de dimensiones
del aislador Triple Pndulo corresponde el 60 % de lo que sera las
dimensiones de un aislador de Primera Generacin.
Conclusiones La carga de sismo, en zonas de actividad ssmica, es
una de las ms importantes a tener en cuenta en el diseo.
La accin de los sismos sobre las estructuras, edificaciones y
obras en general es de gran importancia, por la magnitud de los
daos y fallas que ocasionan.
Los aisladores de base reducen notablemente la rigidez del
sistema estructural, haciendo que el periodo fundamental de la
estructura aislada sea mucho mayor que el de la misma estructura
con base fija.
La disipacin de energa dentro de una estructura es posible por
amortiguamiento. El aislamiento ssmico est orientado a reducir las
fuerzas inducidas por el sismo en una estructura.
Para el sismo mximo esperado el plan de dimensiones del aislador
Triple Pndulo corresponde el 60 % de lo que sera las dimensiones de
un aislador de Primera Generacin.
AISLADOR FPS
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