003 Sistemas de protección sísmica

AISLAMIENTO SÍSMICO ALTERNATIVA PARA MEJORAR LA RESPUESTA SÍSMICA DE ESTRUCTURAS

mgtr. arq. luis fernando ruano paz

Sismos

aislamiento sĂ­smico

aislamiento sĂ­smico

aislamiento sĂ­smico

Placas tectĂłnicas

aislamiento sĂ­smico

Origen de los sismos

aislamiento sĂ­smico

Respuesta de la edificaciĂłn ante la Inercia

ASPECTO BÁSICO DE DINÁMICA ESTRUCTURAL

aislamiento sĂ­smico

Configuraciones que deben evitarse

aislamiento sĂ­smico

Configuraciones que deben evitarse

Problemas de comportamiento

aislamiento sĂ­smico

Configuraciones que deben evitarse

Juntas sĂ­smicas

aislamiento sĂ­smico

Configuraciones que deben evitarse

Problemas de comportamiento

aislamiento sĂ­smico

aislamiento sísmico

Contexto de daños

Febrero 2018 Complejo Turístico Hualien, Edificio Yun Tsui, Taiwán Terremoto de 6.4 Richter

aislamiento sísmico

Contexto de daños

Septiembre 2017 Ciudad de México Terremoto de 8.1 Richter

aislamiento sísmico

¡LOS TERREMOTOS NO MATAN, LOS EDIFICIOS MAL DISEÑADOS Y MAL CONSTRUIDOS, SÍ!

aislamiento sĂ­smico

Soluciones convencionales y avanzadas

aislamiento sísmico

Orígenes del Aislamiento Sísmico • Varios edificios de civilizaciones antiguas se mantienen aún en pie.

• Estructuras masivas en relación a las actuales.

• Sistemas de distribución de carga principalmente por esfuerzos de compresión.

• Eran muy conscientes de la necesidad de construir edificios que pudieran resistir terremotos.

Orígenes del Aislamiento Sísmico

aislamiento sísmico

Templo de Artemisa – Éfeso – Siglo VI a.C.

Dimensiones: 55 m. x 110 m.

Orígenes del Aislamiento Sísmico

aislamiento sísmico

Tumba de Ciro – Pasargada – 528 a.C.

Fuente: Wikipedia

Cimentación con capas de piedra caliza pulida sin ningún mortero.

Orígenes del Aislamiento Sísmico

aislamiento sísmico

Capas de Ortostatos – Arquitectura Clásica Griega

Capa de piedras planas pequeñas sobre el suelo para absorber el primer choque del sismo.

Sobre ellas, capas de piedras grandes, que formaban la cimentación de los muros.

Orígenes del Aislamiento Sísmico

aislamiento sísmico

Lahijan, Norte de Irán

Cimentación compuesta por capas entrecruzadas de troncos de madera, que ruedan una sobre la otra.

aislamiento sísmico

Orígenes del Aislamiento Sísmico Finales de 1800 e Inicios de 1900

Aislamiento Sísmico en la actualidad

aislamiento sísmico

1969 – Escuela Pestalozzi – Skopje, Yugoslavia

Primer edificio aislado con bloques de goma.

Aislamiento Sísmico en la actualidad

aislamiento sísmico

Número de edificios aislados en Japón (1985-2000):

Terremoto de Kobe

DISIPADORES DE ENERGÍA Y AISLADORES SÍSMICOS TÉCNICAS DE DISEÑO SISMO RESISTENTE

mgtr. arq. luis fernando ruano paz

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica La energía que recibe una estructura durante un terremoto puede ser soportada de tres maneras diferentes: A. Por resistencia: Los elementos estructurales tienen suficiente resistencia como para soportar las cargas sísmicas sin romperse. Requiere sobredimensiones de los elementos y tiene algunos riesgos de rotura frágil.

B. Por ductilidad: Los elementos estructurales disipan parte de la energía del sismo por medio de deformaciones plásticas. Esto implica que la estructura recibirá, pero sin llegar a colapsar. Reduce el riesgo de rotura frágil y la dimensión necesaria de los elementos estructurales es bastante menor.

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica C. Por disipación: Consiste en introducir en la estructura elementos cuyo fin es disipar la energía recibida durante un terremoto, y que no tienen una función resistente durante el resto de la vida normal del edificio.

Existen tres tipos de sistemas de disipación: 1. Aislamiento sísmico 2. Elementos de disipación pasiva 3. Elementos de disipación activa

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica 1. Aislamiento sísmico: • Se desacopla el edificio del suelo.

• La energía proveniente del terremoto no penetra en el edificio ya que está aislado del suelo; y si lo hace, que ocurra en una proporción mínima.

• La estructura se comporta como un bloque rígido que se mueve sobre los aisladores en desplazamientos relativamente pequeños.

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica 1. Aislamiento sísmico: • Existen diferentes tipos de aisladores sísmicos dependiendo de las condiciones a las que estará sometido.

• Son dispositivos que consisten en un conjunto de láminas de caucho natural de alto amortiguamiento y láminas de acero, colocadas alternadamente y adheridas entre sí, para formar un dispositivo con una gran flexibilidad horizontal y una gran rigidez vertical. > Aisladores elastoméricos, fabricados de neopreno. > Aisladores elastoméricos con núcleo de plomo. > Aisladores friccionales de placa deslizante. > Aisladores friccionales de péndulo, de titanio pulido.

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aisladores elastoméricos

Razón de amortiguamiento de 2 a 15%

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aisladores elastoméricos con núcleo de plomo (LRB)

Razón de amortiguamiento de 15 a 30 %

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aisladores friccionales de placa deslizante

Disipación de energía por trabajo realizado por la fuerza de fricción.

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aisladores friccionales de péndulo (FPS)

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aislamiento sísmico

video aisladores sĂ­smicos

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aislamiento sísmico

Ubicación de los aisladores

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Sistemas de protección sísmica Aislamiento sísmico

Campus UMG, Sacatepéquez

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Sistemas de protección sísmica Aislamiento sísmico

Campus UMG, Sacatepéquez

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Sistemas de protección sísmica Aislamiento sísmico

Campus UMG, Sacatepéquez

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Sistemas de protección sísmica Aislamiento sísmico

Campus UMG, Sacatepéquez

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aislamiento sísmico

Campus UMG, Sacatepéquez

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aislador sísmico

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aislador sísmico

Tuberías flexibles

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Sistemas de protección sísmica Aislador sísmico

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aislador sísmico

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica 2. Elementos de disipación pasiva: • Un disipador tiene como función principal absorber la energía sísmica que ha ingresado al edificio.

• Cuando se tiene un sismo muy severo, gran cantidad de la energía se disipa en parte por la fisuración de los elementos.

• El disipador es para edificios flexibles que se van a mover bastante, comúnmente por encima de los 10 pisos, controlando su desplazamiento entre un nivel inferior y otro superior mediante unas diagonales y dentro de unos amortiguadores que van a absorber la energía sísmica. En algunos casos los amortiguadores tienen que ser sustituidos tras un impacto sísmico.

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica 2. Elementos de disipación pasiva: Tipos de disipadores de energía • Los metálicos que trabajan a fricción o fluencia, rigidizan más al edificio y llaman más fuerza sísmica.

• El disipador metálico es un elemento que requiere ser cambiado después de un evento sísmico.

• Son productos de acero que tienen menos capacidad o resistencia y son los primeros que una vez que pasa el rango elástico entran en fluencia; por ello hay que reemplazarlos luego de ocurrido el evento.

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Disipadores de energía metálicos

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Disipadores de energía metálicos

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica 2. Elementos de disipación pasiva: Tipos de disipadores de energía • Los comúnmente llamados disipadores viscosos, no sobreesfuerzan la estructura por lo que no hay que rediseñar o reforzar algunas partes.

• No necesitan ser cambiados después de un terremoto severo, incluso pueden soportar otro de mayor magnitud.

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Disipadores de energía viscosos

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Disipadores de energía

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Disipadores de energía

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Disipadores de energía

Edificio UNIO, zona 14

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Disipadores de energía

Edificio XPO 1, zona 4

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Sistemas de protección sísmica Disipadores de energía

Edificio XPO 1, zona 4

video disipadores sĂ­smicos

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica 3. Elementos de disipación activa: • Absorben la energía por desplazamiento de elementos preparados para ello.

• Sería el caso del amortiguador de masa del Taipei 101 que realiza un desplazamiento para absorber la energía del viento o el sismo, sobre la estructura.

disipadores de energía y aisladores sísmicos

Sistemas de protección sísmica Aislamiento sísmico

Infografías