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dinámica estructural
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Maestra en Ingeniera Civil Mencin en Estructuras
Sistemas de Proteccin Ssmica
de Edificios
Aisladores
de Base
Disipadores
de Energa
Masas
Sintonizadas
Sistemas
Pasivos
Aisladores
Activos
Aisladores
Semi-Activos
Masas Sintonizadas
Semi-Activas
Sistemas
Hbridos
Masas
Activas
Arriostres
Activos
Control
Adaptivo
Sistemas
Activos
Sistemas
de Proteccin Ssmica
SISTEMAS PASIVOS
EstructuraExcitacin Respuesta
EstructuraExcitacin Respuesta
SP
ESTRUCTURA CONVENCIONAL
ESTRUCTURA CON SISTEMA PASIVO
SISTEMAS ACTIVOS
EstructuraExcitacin Respuesta
Actuadores
Sensores Controlador Sensores
Los sensores instalados en la estructura miden las excitaciones
externas y la respuesta dinmica de la estructura.
Los procesadores en tiempo real procesan la informacin
proveniente de los sensores, y calculan las fuerzas de necesarias
basndose en un algoritmo de control.
SISTEMAS HBRIDOS
EstructuraExcitacin Respuesta
Sensores Controlador Sensores
Actuadores
SP
SISTEMAS ACTIVOS E HIBRIDOS
Masa Activa
Arriostres y Tendones Activos
SISTEMAS ACTIVOS
MASA SINTONIZADA ACTIVA
Masas Activas: Princ. 4Ton, Sec. 1TonKYOBASHI SEIWA BLDG
OSCILADOR HBRIDO
Landmark Tower, Yokohama, Japn
OSCILADOR HBRIDO
Shinjuku Park Tower, Tokyo, Japn
DISIPADOR MAGNETO-REOLOGICO
SISTEMAS PASIVOS
SISTEMAS PASIVOS
Aisladores de Base
Disipadores de Energa.
Masas Sintonizadas
AISLADORES DE BASE
AISLADORES ELASTOMRICOS
Caucho natural
Caucho con ncleo de plomo
Caucho de alto amortiguamiento
LRB
AISLADORES DESLIZANTES
Electricit de France,
EERC Combinado, TASS
Elstico Friccionante,
Pendular Friccionante (FPS)
Friction Pendulum System
FPS
DISIPADORES DE ENERGA
DISIPADORES HISTERTICOS
Metlicos (Flexin, Torsin, Corte, Extrusin)
Friccionantes
DISIPADORES VISCOELASTICOS
Slidos Viscoelsticos
Fluidos Viscoelsticos
CURVAS DE HISTRESIS
DISIPADORES DE ENERGA
Disipadores de Fluido Viscoso
DisipadorNippon Steel
AISLADOR + DISIPADOR
Base Terica del Aislamiento
de Base
Sistema aislado de 2 gdl
)()( bssbss uukuucum
)()( gbbgbbbbs uukuucumum
Ecuacin del movimiento (Desp. Relativos)
guMrKvvCvM
:matricialformaEn
donde
1
0
0
0
0
0
base la ac/r estructura ladeDespl.
suelo alc/r base ladeDespl.
bs
s
ss
b
s
b
s
b
s
b
s
b
s
s
ss
bss
gbb
mmM
uMm
mm
v
v
k
k
v
v
c
c
v
v
Mm
mm
uuv
uuv
g
Ordenes de magnitud y parmetros estructurales
mb < ms
s = ( ks/ms )1/2 >> b = ( kb /M )
1/2
= ( b/s )2 = O(10-2)
= ms/M < 1
s = cs/(2mss) = O( )
b = cb/(2Mb) = O( )
Modos y frecuencias de vibracin
1
1
1
11
2
*2/12 )1/( ss
*2/11 )1( bb
Ecuacin del movimiento (Coordenadas modales)
ggsss
ggbbb
b
s
uuqqq
uuqqq
(t)q(t)qtv
tvt
2
22
22
*2
*2
11*
1*
1
2211
2
2
:clsico ientoamortiguam Asumiendo
)(
)()(
:scoordenadadeCambio
m
mr
m
mr
v
T
T
1T1
T1
Factores de participacin
nfima. es l)estructura (def. 2 modo delin participac La
completa. es o)aislamient (def. 1 modo delin participac La
pequeo.muy es y 1 Por tanto pequeo.muy es
entonces separadas,bien estn y sfrecuencia las Si
1
21
sb
22
22
1
m
mr
m
mr
T
T
1T1
T1
Modo estructural y excitacin ssmica
ssmica. excitacin la a ortogonal nteprcticame es lestructura
modo el que significa que lo ,0 que tienese
modos) los de idad(ortogonal 0 como Entonces,
1
0
1
es to)(aislamien modoprimer El
1
0
vector elpor adacaracteriz est ssmica excitacin La
2
12
1
mr
m
r
r
T
T
gg uu
Factores de amortiguamiento
sbs
s
bbb
2/1
2/1
2/1 )1()1(
a)(estructur 2 Modo
2
31
s)(aisladore 1 Modo
Respuesta mx. de desplazamientos relativos
bbd
b
bbV
maxbab
bbdb
bbV
maxbas
ssdmaxbf
s
SS
v
SS
v
Sv
,,
,,
Aislada Basecon Estructura
,
Fija Basecon Estructura
Base Fija
Aislada (base)
Aislada (estr.)
Coeficiente de cortante basal
bbpabbpaba
sspabf
s
SSC
SC
m
VC
,1
1,
Aislada Basecon Estructura
,
Fija Basecon Estructura
2/1
Aislada (estr.)
Base Fija
Aplicaciones de
Aislamiento Ssmico
Fire Command and Control Facility, California
32 HDR, costo 6% menos
University of Southern California Teaching Hospital
68 LRB, 81 NRB. Funcional luego de Northridge
San Francisco City Hall, California
530 LRB
Oakland City HallCalifornia
110 LRB
Hearst Mining BuildingUC Berkeley California
U.S. Court of AppealsSan Francisco, California
256 FPS
Puente Benicia-Martinez, California
FPS
Terminal Internacional SFO, California
FPS
Proyecto UNIDOIndonesia
Proyecto UNIDOIndonesia
Proyecto UNIDOIndonesia
Chile
Chile
Chile
DISEO PRELIMINAR DE UN EDIFICIO
PERUANO CON AISLAMIENTO
SSMICO
Tesis de Javier Zevallos
Noviembre 2001
MODELO ESTRUCTURAL
AISLADORES
590 mm
600 mm
272
mm
16.7 mm
25 mm
25 mm
2 mm
ANLISIS ESPECTRAL
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Periodo (seg)
Pseudo-A
cele
raci
n E
spectr
al (
g)
Sismo X-X
Sismo Y-Y
Edificio con
Base Fija
Edificio con
Aislamiento
Ssmico
ANLISIS ESPECTRAL X-X
Desplazamientos relativos a la Base (mm)
Desplazamientos de Entrepiso (mm)
17.33
20.13
22.79
24.55
24.39
20.66
12.03
141.88
124.55
104.42
81.63
57.08
32.69
12.03
5.85
7.01
8.27
9.37
9.90
9.40
8.24
58.04
52.19
45.18
36.91
27.54
17.64
8.24
Desplazamiento de la Base = 178.95 mm
ANLISIS ESPECTRAL Y-Y
14.11
14.79
14.82
14.12
12.55
10.06
6.61
87.06
72.95
58.16
43.34
29.22
16.67
6.61
Desplazamientos relativos a la Base (mm)
Desplazamientos de Entrepiso (mm)
3.92
4.18
4.39
4.53
4.51
4.28
4.17
29.98
26.06
21.88
17.49
12.96
8.45
4.17
Desplazamiento de la Base = 187.01 mm
ANALISIS DE RESPUESTA EN EL TIEMPO
Sismo
X-X
Sismo
Y-Y
ESTUDIO TEORICO DEL
COMPORTAMIENTO SSMICO DE
CONSTRUCCIONES DE VIVIENDA
CON AISLAMIENTO DE BASE
Tesis de Claudia Guardia y
Csar Sotelo
Diciembre 2001
Mdulo de Albailera
Espectro de Pseudoaceleracin Norma E-030
Seal sinttica de aceleracin (E-030)Seal de aceleracin generada (Norma)
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Tiempo (segundos)
Ac
ele
raci
n (
g)
Anlisis no lineal - deformaciones
Mdulo sin aislar Mdulo aislado
-8.0
-6.0
-4.0
-2.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
-0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
Distorsin angular
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Aislador
-15.0
-10.0
-5.0
0.0
5.0
10.0
15.0
-0.0002 -0.0002 -0.0001 -0.0001 0.0000 0.0001 0.0001 0.0002 0.0002
Distorsin angular
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Muro Mdulo aislado
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
-0.006 -0.004 -0.002 0.000 0.002 0.004 0.006
Distorsin angular
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Anlisis no lineal
Muro mdulo sin aislar
Resumen
ELEMENTOPARAMETROMEDIDO
VALORESMXIMOS
BASEFIJA
BASEAISLADA
MuroFuerza cortanteresistente(kN)
60 60 9.3
VigaMomento resistente
(kN.m)2.5 2.5 0.7
ColumnaMomento resistente
(kN.m)1.9 1.9 0.2
AisladorDesplazamientomximo (mm)
150 -- 90