Post on 12-Oct-2018
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.
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
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.
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
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.
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Sistema de aislamiento
de basepara control de la respuesta sísmica
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
¿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.
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
¿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.
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
¿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.
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
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
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Tipos de aisladores sísmicos más usados
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
High Damping Rubber Bearing
(HDRB)Lead Rubber Bearing (LRB)
Tipos de aisladores sísmicos más usados
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Fricction Pendulum System (FPS)
Tipos de aisladores sísmicos - Nuevo aislador
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
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
Tipos de aisladores sísmicos - Nuevo aislador
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Principales componentes:
• Placas de sujeción.
• Cuerpo rodante central
• Neopreno.
• Amortiguadores metálicos de
fluencia.
Roll-N-Cage
(RNC)
Tipos de aisladores sísmicos - Nuevo aislador
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
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
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
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.
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
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.
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Caso de estudio - Resultados
Deriva de piso: promedio de las 68 señales sismicas
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Caso de estudio - Resultados
Aceleración del piso superior
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Caso de estudio - Resultados
Aceleración del piso superior
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Caso de estudio - Resultados
Aceleración del piso superior: promedio de las 68 señales sismicas
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Caso de estudio - Resultados
Fuerza cortante en la base:
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Caso de estudio - Resultados
Fuerza cortante en la base: promedio de las 68 señales sismicas
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Caso de estudio - Resultados
Desplazamiento relativo al terreno
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Caso de estudio - Resultados
Desplazamiento relativo al terreno: promedio de las 68 señales sismicas
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
Caso de estudio - Resultados
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%.
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
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.
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS
“Todos tenemos el derecho de disfrutar la vida y el
deber de ayudar a los demás a disfrutarla" - Mario bunge
Msc. Jacob Valerio Zacarias SOLIDO INGENIEROS