Dispador sísmico ADAS

UNIVERSIDAD CENTRAL INFORME INVESTIGATIVO Disipador Sísmico ADAS Integrantes:

Felipe Contreras Alexis Moya Vicente Valenzuela Profesora:

Carola A. Brito Curso:

EP: Sistemas de Protección Sísmica Fecha:

27-04-2022

Índice Portada Índice Introducción Descripción del sistema ADAS •

Definición

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Componentes

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Sistema en estructuras

Funcionamiento del elemento •

Modo de actuar

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Fricción del material

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Factores del material

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Resultados

Instalación en la estructura •

Ubicaciones preferenciales

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Detalles de unión

•

Modo de colocación y reemplazo

Conclusiones del trabajo Modelo de ensayo •

Proceso de armado

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Fotografías

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Resultados

Bibliografía

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Introducción El presente informe busca describir y relatar el funcionamiento como las características variables del sistema de disipación antisísmico ADAS, por lo cual, las descripciones consisten en relatar técnicamente los aspectos y las condiciones de este sistema.

Para la elaboración de los ítems presentes, se definen todos los componentes y factores que influyen en el sistema de manera que la información en relación a las distintas temáticas sea francamente comprensible y optimizada, ya sea para describir el sistema, sus condiciones y sus objetivos.

El sistema ADAS, al igual que los otros sistemas antisísmicos, consiste en un elemento el cual tiene variaciones de resultados de rendimiento, el material con el cual se construye, las dimensiones y el tipo de estructura donde se coloca, los valores y la composición del sistema en si, por lo tanto, y para objeto de no alargar el trabajo innecesariamente, las descripciones buscan generar una idea general de lo que significa y es el sistema, considerando los factores que podrían ser relevantes para conocer.

Además de describir el sistema, también es relevante mencionar su función dentro de la estructura, para entender el nivel de influencia que genera, y como la instalación de este favorece las solicitaciones, así como también los costos, el modo de instalación y de reparación, para generar una idea de lo que eso significa para los ocupantes de la obra que consideren el sistema dentro de su proyecto.

Es importante destacar también que todas las imágenes seleccionadas son a modo de simplificar las definiciones, y evitar contenido grafico complejo, aun cuando este pueda apoyarse de gran información, de manera que el contenido didáctico pueda ser analizado fácilmente y pueda transmitir una idea practica de cómo es y cómo funciona el sistema.

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Descripción del sistema ADAS Los dispositivos ADAS (Added Damping and Stiffness), que significa Amortiguación y Rigidez añadidas, consiste en un conjunto de placas de forma ahusada o en X de modo que la afluencia sea uniforme en su altura. El número de placas y sus dimensiones varían según las necesidades de la estructura, y la deformación de este conjunto de placas se realiza de manera uniforme en el conjunto.

Los dispositivos ADAS se emplean en estructuras de marcos, y las placas son diseñadas para disipar las energías sísmicas mediante la flexión y la fricción, lo que le otorga mayor amortiguación a la estructura frente a un sismo, y reduce las aceleraciones y fuerzas sísmicas, mientras que la rigidez se incrementa y se reduce el periodo de vibración.

ELEMENTOS DE CONTENCION DE PLACAS

PLACAS EN “X” DE DEFORMACION

Normalmente, los materiales de las placas consisten en acero, o aleaciones de cobre, zinc y aluminio.

FUENTE: DISIPA GRUPO PRISMA

Las diagonales de las placas deben ser lo suficientemente rígidas para asegurar un rango elástico de trabajo ante el sismo y que el desplazamiento lateral en la parte inferior sea similar al desplazamiento del entrepiso inferior.

Al igual que los amortiguadores de un auto, las características físicas de estas placas deben ser similares entre si de manera que la disipación sea uniforme y controlada en la estructura. Sin embargo, aun cuando deben ser uniformes, la cantidad de placas en cada elemento varían según el piso donde se encuentre ya que esta relacionado con la cantidad de solicitación de cada parte de la estructura.

El sistema de disipación ADAS solo puede ser aplicado en estructuras de marco rígido, ya sea de acero u hormigón armado, y este sistema se conecta con dos diagonales de acero a las esquinas inferiores del pórtico.

FUENTE: UNIVERSIDAD CATOLICA DEL ECUADOR

FUENTE: VELATOPH

FUENTE: TESISENRED

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Funcionamiento del elemento Las placas de los sistemas ADAS contienen una forma que se adelgaza en el medio, y estos elementos plastifica por flexión en curvatura doble, por lo cual, incrementan el amortiguamiento y rigidez de la estructura. Aun así, el elemento de placas no es todo el sistema, sino que también debe considerar dos diagonales de acero que se unen por debajo del amortiguador, y llegan a las esquinas inferiores.

La deformación de las placas metálicas, conceptualmente funcionan como los amortiguadores de un auto, puesto que reducen desplazamientos y deben realizar los movimientos de manera uniforme y similar, puesto que, si alguna de las placas tuviera un comportamiento distinto, las amortiguaciones afectarían la estabilidad del pórtico, y los desplazamientos aumentarían.

FUENTE: TESISENRED

FUENTE: TESISENRED

Las placas de amortiguación, si mas bien deben ser flexibles, tampoco pueden ser demasiado elásticas, puesto que el rango debe ser lo justo como para liberar las energías y evitar que, por un lado, la rigidez no permita el escape de calor, y por otro, que este no se corte como para desconectar el sistema.

El ancho del disipador se proporciona linealmente con la distribución de momentos flectores, lo cual deriva en una generalización de la plastificación en un corto intervalo de desplazamiento. La plastificación se produce de forma uniforme y estable, optimizando el proceso de disipación de energía.

El número de chapas en paralelo resulta variable, permitiendo ajustar el disipador a las necesidades de la estructura a la cual se incorpora. Cada placa del dispositivo se encuentra impedida del giro en los extremos, y este amarre en la parte superior e inferior permite que las flexiones de las placas sean simétricas.

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Una de las consideraciones ante un sismo, es que el sistema ADAS otorga resistencia horizontal para la deriva de pisos, y cuando se trata de sismos leves, se diseña el dispositivo para que trabaje en rangos elásticos, mientras que, en los sismos severos, se diseñan las placas de manera inelástica disipando una porción de la energía de entrada. Para determinar el numero de placas, se determina la demanda de una aplicación en particular.

FUENTE: SCIELO.CL

Dentro de los beneficios del sistema, es que el efecto de las cargas gravitatorias se puede separar completamente del disipador, usando perforaciones verticales en la conexión del disipador contra venteo. Y por lo tanto, en las deformaciones los desplazamientos verticales no se ven restringidos, entonces se produce únicamente plasticidad por flexión, y las respuestas inelásticas del dispositivo son altamente predecibles.

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Ventajas

El uso de este dispositivo permite que la estructura tenga mayor ductilidad y así reducir los efectos de un sismo severo en los elementos de la estructura, mientras que los esfuerzos, las aceleraciones y las deformaciones contraídos en un sismo por una estructura con disipadores pueden reducirse desde un 15% hasta un 50% respecto de una estructura de similares condiciones, pero sin el sistema ADAS, reduciendo no solo los daños estructurales, sino también los no estructurales. Estos dispositivos están pensados para recibir una gran cantidad de cargas cíclicas y acumular grandes deformaciones plásticas sin perder las propiedades de resistencia o rigidez.

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Conclusión de las ventajas

-Reducción de daños por sismos severos -Disminución de costos por reparación post-sismo -Menores daños a contenidos -Aumento de plusvalía del edificio -Percepción de mayor seguridad por parte del usuario -Reducción de costos de la estructura

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Instalación en la estructura Los dispositivos ADAS se encuentran en la parte superior central del pórtico, por debajo de la viga, esta siendo amarrado a la viga, y unas dos diagonales a los costados que se enganchan a las dos esquinas inferiores del pórtico, lo que simula visualmente una especie de arriostrado, pero en este caso con propiedades de deformación elástica.

Estos sistemas no necesariamente se presentan en todos los pórticos, ni en todos los pisos, o todos los ejes, ya que su reforzamiento implica rigidez y esa decisión se somete a calculo, sobre todo por que el mismo dispositivo varia sus características según la ubicación en la obra. Una condición es que el dispositivo con mas placas verticales suele estar en el primer piso, pero los pisos superiores son variables, y no necesariamente en un orden de mayor a menor cantidad de placas a medida que se sube de piso.

FUENTE: SCIELO.CL

FUENTE: SCIELO.CL

La imagen de la izquierda consiste en una estructura de hormigón armado, mientras que la de la derecha en una de acero, aun así, en ambos casos las diferencias son mínimas, puesto que la lógica de ubicación es la misma, sin embargo, las dimensiones y las características del dispositivo junto con sus rangos de elasticidad, varían por el peso de la estructura y su movimiento ante el sismo.

También se debe considerar para el diseño y desarrollo de estos dispositivos, las dimensiones de las diagonales y los encuentros con las esquinas inferiores del pórtico, ya que el dispositivo debe coincidir en las amortiguaciones y las resistencias con las diagonales y funcionar como un sistema, esto ya que el ADAD tiene una parte superior relacionada a la viga, y una parte inferior relacionada a las diagonales y luego al piso inferior de la estructura, mientras que las placas son un punto intermedio.

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Otro aspecto importante a mencionar, es la mantención de este sistema el cual debe ser muy constante, debido a dos grandes variables que son prácticamente impredecibles. La primera variable consiste en como el material se va desarrollando en el tiempo, ya que las condiciones de temperatura, humedad, el tipo de material y las dimensiones representan futuros muy variables para la condición del material. La segunda variable consiste en la cantidad de sismos en el futuro, lo que es aun mas impredecible, debido a que se desconoce la cantidad de sismos que ocurrirán en el futuro, la frecuencia, las duraciones, la severidad de la escala, y la manera en cómo golpeen al edificio.

En conclusión, las revisiones deben ser periódicas y su mantención contiene la misma lógica que la reparación de un amortiguador de autos, esto debido a que las condiciones del sistema deben ser similares y no pueden ser cambiada solo algunas piezas, ya que el sistema debe permanecer lo mas uniforme y regular posible entre sus placas, y el hecho de cambiar una sola significa romper con esta gran regla general de la uniformidad.

Aun así, si comparamos el sistema ADAS con otros sistemas de protección sísmica, el ADAS asume costos más inferiores y logísticamente implican una reparación más fácil, puesto que consiste en elementos muy modificables que, si los tratamos individualmente, no implican un riesgo en la estructura, esto suponiendo, que no es lo mismo intercambiar piezas en un arriostramiento de muro, que, en una parte de la fundación, o un objeto pesado en la cima del edificio como los AMS. La otra parte positiva de este sistema, es que, al tratarse de un sistema de varios elementos, ya que son varios los pórticos que deben contenerlo, es muy improbable que se dañe todo el sistema de un solo evento, por lo cual facilita la mantención de este, ya que a diferencia de otros sistemas como el AMS (que aun así este tiene menos probabilidades de dañarse), consiste en una sola pieza esencial y el hecho de que se dañe compromete a toda la estructura.

FUENTE: RESEARCHGATE.NET

Aquí se puede apreciar una estructura con disipadores ADAS y sus grados de libertad.

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La relación del sistema con las vigas de la estructura también es importante puesto que se deben evitar sucesos como, por ejemplo, el hecho de que la viga se puede flexionar a causa del ADAS, aun cuando esto es muy improbable, se debe evitar estas situaciones sobre todo cuando se consideran dispositivos ADAS con placas de metal menos plásticas que puedan forzar más a la viga.

FUENTE: UNIVERSIDAD AUTONOMA NACIONAL DE MEXICO

Al igual que un disipador de calor de un computador, este acumula calor para ser liberado mediante la fricción y la flexión, pero el calor es acumulado en el punto de mayor conflicto, que es en el medio de la placa como se aprecia en la imagen inferior.

FUENTE: ZDOCS.MX

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Conclusión A partir de los puntos descritos, se puede considerar que el sistema ADAS se trata de un sistema mucho mas simple que el resto de los sistemas antisísmicos, y es un sistema más fácil de entender ya que comparte muchas características con los principios del arriostramiento, además de obtener un beneficio para la estructura muy satisfactorio. Se le puede considerar un sistema mas accesible para los proyectos, no solo por el presupuesto que esto implica instalar, sino también por las facilidades de predecir sus cálculos, la instalación en la obra y la mantención del sistema. Sin embargo, es considerado visualmente uno de los sistemas que mas intervienen visualmente, y la estética no es muy favorable, por lo que, al momento de proyectar, se tiene que tomar mucha consideración al instalar este sistema en relación a los programas que contenga el proyecto.

Las deformaciones y las fricciones se pueden entender como una forma de liberar energías, ya que las ondas sísmicas se transforman en calor, y es una manera en la que el edificio puede evadir estos problemas sin necesariamente aislarlo.

Aun así, puede considerarse un sistema mas completo, pero mas complejo en el sentido de que, a diferencia del AMS, aquí se requiere una gran cantidad de elementos, y el equilibrio entre la rigidez y las amortiguaciones debe ser cuidadoso, además de que eso significa una revisión de mantenimiento mas prolongada y profunda dentro de la estructura.

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Maqueta de ensayo En la siguiente sección del informe se mostrará el desarrollo de la modelo maqueta puesto a prueba en una mesa simuladora de sismo hecha por uno de los integrantes del grupo.

Primero mostrar la elaboración más el proceso de armado del modelo Los materiales a utilizar fueron: Varillas de maqueta 10mm x 10mm, varillas de maqueta de 4mm x 4mm, cartón piedra, cartón corrugado negro y lamina de cobre para maquetas. Las herramientas utilizadas son cortacartón, regla metálica de 40 y 60 cm y pistola de silicona.

1-Elaboracion de Vigas y pilares

2-Elaboracion de placas de cobre

3-Elaboracion de Losas-vigas

4-Colocacion de pilares con piso

5-Elaboracion contenedor de placas

6-Diagonales tipo A + sistema adas

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7-Instalacion sistema adas 1er piso

8- Instalación sistema adas 2do piso

Fotografías de modelo 1-Sistema adas

3-Edificio con sistema adas

2-Acercamiento a sistema adas

4-Edificio sin sistema adas

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Datos de modelo Edificio sin sistema de disipación Edificio presenta gran deformidad de marcos, poca estabilidad, niveles desplazandose horizontalmente, incluso desarme del edificio.

Velocidad promedio: 8 m/s Velocidad 1er piso: 6 m/s Desplazamiento: 1 cm hacia cada costado Velocidad 2do piso: 8.5 m/s Desplazamiento: 2 cm hacia cada costado

Edificio con sistema de disipación Edificio presenta gran resistencia, indeformabilidad visible de los marcos, gran estabilidad, niveles apenas desplazados.

Velocidad promedio: 4 m/s Velocidad 1er piso: 2 m/s Desplazamiento: 0.5 cm hacia cada costado Velocidad 2do piso: 1 m/s Desplazamiento: 0.24 cm hacia cada costado

Conclusión del modelo Por lo visto en el modelo, un edificio hecho a través de marcos sin disipación sísmica tiende a forzar las uniones viga-pilar, siendo estos los mas perjudicados por la fuerza tendiendo al desarme, y con ello, la caída del edificio durante un movimiento, pero con la instalación de un sistema de disipación, en este caso, sistema ADAS, el modelo se presenta mas resistente ante el movimiento del suelo, dado al tener elementos que liberen o distribuyan la fuerza en la estructura, en este caso las diagonales adas mas las placas de cobre.

Link video comparativo: https://www.youtube.com/watch?v=7u-JE9-OnhA

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Bibliografía •

https://www.velatoph.com/disipadores-deenergia#:~:text=Los%20dispositivos%20ADAS%20generalmente%20se,las% 20aceleraciones%20y%20fuerzas%20s%C3%ADsmicas.

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http://www.disipaing.com/adas_tadas/

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https://www.researchgate.net/publication/303256522_Analisis_Sismico_de_Es tructuras_con_Disipadores_de_Energia_ADAS_o_TADAS

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https://docplayer.es/84312265-Pontificia-universidad-catolica-del-ecuadorunidad-academica-facultad-de-ingenieria-escuela-de-civil.html

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https://www.tesisenred.net/bitstream/handle/10803/6148/05Cap2.pdf?sequenc e=5&isAllowed=y

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https://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S071850732016000100004

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http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/1 928/donobhanpresichi.pdf?sequence=1

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https://zdocs.mx/doc/disipacion-de-energia-sismica-n63llk9w3g65

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https://www.youtube.com/watch?v=7u-JE9-OnhA

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