Iª Cumbre Internacional de Concesiones e Infraestructuras · Tipos de aisladores sísmicos más usados ... aisladores sismicos, redujo en un alto porcentaje la deriva de piso, la

SOLIDO INGENIEROS

Msc. Jacob Valerio Zacarias

Iª Cumbre Internacional de

Concesiones e Infraestructuras

10 y 11 de Octubre del 2017

Sheraton Lima Hotel & Convention Center

Estructuras Inteligentes: Sistemas de

aislamiento de base para el control de

la respuesta sísmica

Sistema estructural inteligente

Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS

Capacidad de detectar cualquier cambio en el medio ambiente o el sistema.

Diagnosticar cualquier problema en lugares críticos.

Almacenar y procesar datos medidos.

Ordenar acciones apropiadas para mejorar el rendimiento del sistema,

preservar la integridad estructural, seguridad y serviciabilidad.

Importancia de la tecnología de estructura

inteligente para estructuras de ingeniería civil

• Los dispositivos y/o sistemas aumentan la capacidad sísmica-resistente.

• La estructura se basa no sólo en su propia fuerza para soportar la fuerza

sísmica, sino también en estos dispositivos o sistemas para disipar la energía

dinámica.

• Ahorrar materiales y trabajos de construcción.

• Reducir el peso estructural, así como el costo de construcción.


Aplicación de la tecnología de estructura

inteligente en Estructuras de Ingeniería Civil

• Estructuras sometidas a vibraciones extraordinarias.

• Estructuras importantes con funcionalidad crítica y altos requisitos de seguridad.

• Estructuras flexibles con altos requisitos de servicio.


Sistemas de estructuras inteligentes

• Sistemas de aislamiento base.

• Sistemas de Amortiguamiento.

• Sistemas de control activo.

• Sistemas de control semi-activo e híbridos.

• Sistemas de detección y adquisición de datos.


Sistema de aislamiento

de basepara control de la respuesta sísmica


¿Que es el aislamiento en la base?

Tecnología que protege las estructuras contra los efectos destructivos de un

terremoto, separando la estructura del suelo y modificando el periodo de

vibración natural de la estructura.


¿Por que utilizar el aislamiento de base?

• El Perú está comprendido entre una de las regiones de más alta actividad

sísmica que existe en la tierra, por lo tanto está expuesto a este peligro, que

trae consigo la pérdida de vidas humanas y pérdidas materiales. Por ende,

toda estructura debe ser diseñada para resistir este tipo de solicitaciones.


¿Para que utilizar el aislamiento de base?

• Evitar la perdida de vidas humanas y materiales.

• Dar confort a las personas y proteger los equipos sensibles del edificio.

• Disminuir el daño estructural y no estructural del edificio.

• Disminuir las secciones transversales de los elementos estructurales del

edificio.

• Después de un terremoto el edificio sea funcional con poco o ningún daño.


¿Como funciona el aislamiento de base?


Tipos de aisladores sísmicos más usados

• High Damping Rubber Bearing (HDRB)

• Lead Rubber Bearing (LRB)

• Fricction Pendulum System (FPS)

• Roll-N-Cage (RNC) - Nuevo aislador




High Damping Rubber Bearing

(HDRB)Lead Rubber Bearing (LRB)



Fricction Pendulum System (FPS)

Tipos de aisladores sísmicos - Nuevo aislador


Roll-N-Cage

(RNC)

Para lograr la máxima desconexión suelo-estructura que fuera posible, se optó

por el mecanismo de rodado como medio principal para producir el desacople.

Inventor: Phd. Mohammed Ismail Abdel-Kareem Moustafa – Universidad Politecnica de Catalunya



Principales componentes:

• Placas de sujeción.

• Cuerpo rodante central

• Neopreno.

• Amortiguadores metálicos de

fluencia.

Roll-N-Cage

(RNC)



Ventajas:

• Gran desconexión entre el suelo y la estructura.

• Posee un mecanismo de regulación de los desplazamientos,

amortiguamiento y resistencia a levantamiento

• Capacidad de recobrar su posición original.

Caso de Estudio Edificio de 7 pisos destinado a viviendas


Caso de estudio

• Se realizó un análisis comparativo de un edificio fijo en la base versus un

edificio con los diferentes aisladores sísmicos mencionados.

• Análisis tiempo historia.

• 17 terremotos - 4 componentes horizontales (x, y) y (xy-x, xy-y). Total 68

señales sísmicas.


Caso de estudio

Factores de Desempeño:

• Deriva de piso del edificio.

• Aceleración estructural absoluta en el punto más alto del edificio.

• Fuerza cortante en la base del edificio.

• Desplazamiento relativo al terreno.


Caso de estudio

Localización de aisladores sísmicos:


Caso de estudio - Resultados

Periodos:



Deriva de piso:



Deriva de piso: promedio de las 68 señales sismicas



Aceleración del piso superior



Aceleración del piso superior



Aceleración del piso superior: promedio de las 68 señales sismicas



Fuerza cortante en la base:



Fuerza cortante en la base: promedio de las 68 señales sismicas



Desplazamiento relativo al terreno



Desplazamiento relativo al terreno: promedio de las 68 señales sismicas



El aislador más efectivo a utilizar es el Roll-N-Cage, ya que reduce la deriva del

edificio en un 86%, la aceleración del piso superior en un 92%, la fuerza

cortante en la base en un 84% e incrementa el desplazamiento en un 333%.


Conclusión

El uso de estructuras inteligentes, como en el caso de estudio donde se utilizó

aisladores sismicos, redujo en un alto porcentaje la deriva de piso, la

aceleracion y la fuerza cortante en la base.

Lo cual conlleva a un ahorro en materiales y por ende a un ahorro economico;

pero por sobre todo garantiza la seguridad de las personas.


“Todos tenemos el derecho de disfrutar la vida y el

deber de ayudar a los demás a disfrutarla" - Mario bunge


SOLIDO INGENIEROS

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GRACIAS

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aislamiento de base para el control de

la respuesta sísmica

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