ANALISIS COMPARATIVO DE UN EDIFICIO FIJO EN LA BASE VS …

TESIS DE MASTER Máster

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INGENIERIA ESTRUCTURAL Y DE LA CONSTRUCCION

ANALISIS COMPARATIVO DE UN EDIFICIO FIJO EN LA BASE VS UN EDIFICIO AISLADO UTILIZANDO 4 TIPOS DE

AISLADORES SISMICOS

JACOB JONATAN VALERIO ZACARIAS

JOAN RAMON CASAS RIUS

MOHAMMED ISMAIL

INGENIERIA DE ESTRUCTURAS Y CONSTRUCCION

MAYO 2015

Resumen

Basado en la idea de reducir la demanda sísmica en lugar de aumentar la capacidad resistente de las estructuras, el aislamiento sísmico es un método simple para mitigar o reducir los posibles daños producidos por los terremotos. La correcta aplicación de esta tecnología conduce a un mejor comportamiento de las estructuras, que sigue siendo esencialmente elástico durante los terremotos de gran magnitud. La pieza clave de esta tecnología es el aislador sísmico.

El objetivo de esta tesis fue realizar un análisis comparativo del comportamiento estructural de un edificio fijo versus un edificio aislado, utilizando cuatro tipos de aisladores sísmicos a través de un análisis tiempo historia. Se evaluaron cuatro factores de desempeño, la deriva del edificio, la aceleración en el piso superior, la fuerza cortante en la base y el desplazamiento relativo al terreno.

El edificio analizado fue un edificio de siete pisos destinado a viviendas con un sistema estructural gobernado por muros cortantes, para el análisis tiempo historia se utilizaron 17 terremotos considerando la actuación de cuatro componentes la actuación individual (x, y) y la actuación conjunta (xy-x, xy-y) de cada terremoto. Los aisladores utilizados para este estudio fueron: High Damping Rubber Bearings (HDRB), Lead Rubber Bearings (LRB), Friction Pendulum System (FPS) y Roll N-Cage (RNC), los tres primeros son los más usados a nivel mundial y el último es de reciente invención.

Los resultados de este análisis revelan que la deriva de piso del edificio fijo se reduce un 74% cuando se utiliza el HDRB y LRB, un 84% cuando se utiliza el FPS y un 86% cuando se utiliza el RNC. La aceleración en el piso superior del edificio fijo se reduce un 75% cuando se utiliza el aislador HDRB y LRB, un 93% cuando se utiliza el FPS y un 92% cuando se utiliza el RNC. La fuerza cortante en la base del edificio fijo se reduce un 77% cuando se utiliza el HDRB, un 76% cuando se utiliza el LRB, un 78% cuando se utiliza el FPS y un 84% cuando se utiliza el RNC. El desplazamiento relativo al terreno del edificio fijo se incrementa un 167% cuando se utiliza el HDRB, un 212% cuando se utiliza el LRB, un 352% cuando se utiliza el FPS y un 333% cuando se utiliza el RNC. Demostrando así que el aislador más efectivo a utilizar es el Roll-N-Cage (RNC).

Abstract

Based on the concept of reducing seismic demand rather than increasing the earthquake resistant capacity of structures, seismic isolation is a surprisingly simple approach to mitigate or reduce earthquake damage potential. Proper application of this complex technology leads to better performing structures that will remain essentially elastic during large earthquakes. The core of this technology is the isolator.

The objective of this thesis was to perform a comparative analysis of the structural behavior of a fixed-base building versus a base-isolated building, using four types of seismic isolators through the time history analysis. Four performance factors have been evaluated, the story drift, the absolute acceleration on the top floor, the base shear and the base relative-to-ground displacements.

The analyzed building was a seven-story building intended for housing with a structural system governed by shear walls, for the time history analysis 17 earthquakes have been taken into account considering the performance of four components, individual performance (x,y) and the joint performance (xy-x, xy-y) of each earthquake. The isolators used for this study were: High Damping Rubber Bearings (HDRB), Lead Rubber Bearings (LRB), Friction Pendulum System (FPS) and Roll N-Cage (RNC), of which the first three are the most commonly used worldwide and the last one has been recently invented.

The results of this analysis show that the story drift of the fixed-base building is reduced by 74% when HDRB and LRB are used, by 84% when FPS is used and 86% when RNC is used. The absolute acceleration on the top floor of the fixed-base building is reduced by 75% when HDRB and LRB are used, by 93% when FPS is used and 92% when RNC is used. The base shear of the fixed-base building is reduced by 77% when HDRB is used, by 76% when LRB is used, by 78% when FPS is used and 84% when RNC is used. The base relative-to-ground displacement of the fixed-base building is increased by 167% when HDRB is used, by 212% when LRB is used, by 352% when FPS is used and 333% when RNC is used.

It has been proved here that the most efficient isolator to use is Roll-N-Cage (RNC).

Agradecimientos

A DIOS, por todas las bendiciones que me ha dado, ha permanecido siempre conmigo y nunca me ha abandonado, gracias por haberme ayudado a lo largo de mi vida, entre alegrías y tristezas. Este Máster que hoy culmino es tuya. Eres un Dios de excelencia.

A MIS PADRES Y HERMANOS, Por el apoyo incondicional que me han dado durante todo el trayecto de mi vida este triunfo es de ustedes. Gracias por todos los consejos que me han dado, que Dios los Bendiga en gran manera.

A MIS TUTORES JOAN CASAS Y MOHAMMED ISMAIL, por la instrucción y enseñanzas tanto en el ámbito profesional como personal. Un gran abrazo y que sigan los éxitos.

Dedicatoria

A Dios, a mis Padres, a mis hermanos y a la frase “Mira que te mando que te esfuerces y seas valiente no temas ni desmayes porque Jehová tu Dios estará contigo a donde quiera que tu vayas” Josué 1:9

Contenido Resumen .................................................................................................................................................. 2

Abstract.................................................................................................................................................... 3

Agradecimientos .................................................................................................................................. 4

Dedicatoria ............................................................................................................................................. 5

1. Introducción ................................................................................................................................13

1.1. Objetivos y Alcances ........................................................................................................14

1.1.1. Objetivo General .......................................................................................................14

1.1.2. Objetivos Específicos ..............................................................................................14

1.2. Alcance..................................................................................................................................14

1.3. Metodología ........................................................................................................................15

2. Marco Teórico .............................................................................................................................17

2.1. Historia y desarrollo de los aisladores sísmicos ..................................................17

2.1.1. Aislación sísmica en Estados Unidos................................................................19

2.1.2. Aislación sísmica en Japón ...................................................................................25

2.1.3. Aislación sísmica en Europa ................................................................................26

2.1.4. Aislación sísmica en New Zealand ....................................................................26

2.2. Base teórica de la Aislación Sísmica ..........................................................................27

2.3. Modelamiento Bilineal de Aisladores sísmicos ....................................................29

2.4. Sistema de Aislación Sísmica .......................................................................................32

2.4.1. Aisladores elastoméricos ......................................................................................32

2.4.2. Aisladores Deslizantes ...........................................................................................34

2.4.3. Sistema de Resortes ................................................................................................37

2.4.4. Sistemas de Aislación mediante pilas ..............................................................38

2.4.5. Sistemas de Aislación de base rodante ...........................................................39

2.4.6. Nuevo Sistema Aislador Roll-N-Cage ...............................................................40

3. Edificio Fijo en la Base - Estudio de Caso Real ...............................................................44

3.1. Descripción de la Arquitectura ...................................................................................44

3.2. Descripción de la Estructura ........................................................................................45

3.3. Modelamiento Estructural ............................................................................................46

3.3.1. Sismos Utilizados para el análisis Tiempo Historia ...................................48

3.4. Cálculo y Resultados del Edificio Fijo en la Base ..................................................49

6

3.4.1. Análisis de Modos y Frecuencias .......................................................................49

4. Diseño de Aisladores Utilizados ..........................................................................................52

4.1. Criterios de Diseño para los aparatos de aislación .............................................52

4.2. Diseño de High Damping Rubber Bearings (HDRB) ...........................................53

4.2.1. Diagrama de flujo de diseño para el HDRB ....................................................53

4.2.2. Condiciones de esfuerzo cortante y estabilidad para HDRB ..................58

4.3. Diseño de Lead Rubber Bearings LRB ......................................................................60

4.3.1. Procedimiento de Diseño para LRB ..................................................................61

4.3.2. Condiciones de esfuerzo cortante y estabilidad para LRB ......................63

4.4. Diseño del Friction Pendulum Systems FPS ..........................................................64

4.5. Diseño de HDRB - Edificio Real ...................................................................................66

4.6. Diseño de LRB - Edificio Real .......................................................................................67

4.7. Diseño de FPS - Edificio Real........................................................................................68

4.8. Diseño de RNC – Edificio Real .....................................................................................68

4.9. Modelamiento de aisladores - Edificio Real ...........................................................69

4.9.1. Modelamiento del aislador HDRB .....................................................................69

4.9.2. Modelamiento del aislador LRB .........................................................................70

4.9.3. Modelamiento del aislador FPS ..........................................................................71

4.9.4. Modelamiento del aislador RNC ........................................................................71

5. Edificio Aislado – Estudio de Caso Real ............................................................................73

5.1. Modelamiento Estructural ............................................................................................74

5.2. Resultados ...........................................................................................................................78

5.2.1. Variables de Desempeño ......................................................................................78

5.2.2. Variable – Deriva del Edificio ..............................................................................79

5.2.3. Variable – Aceleración del piso superior ........................................................86

5.2.4. Variable – Fuerza Cortante en la Base .......................................................... 103

5.2.5. Variable - Desplazamiento en la Base ........................................................... 110

5.2.6. Resumen de Variables analizadas .................................................................. 117

6. Conclusiones y Trabajo Futuro ......................................................................................... 120

6.1. Conclusiones ................................................................................................................... 120

6.2. Trabajo Futuro ............................................................................................................... 121

Bibliografía ........................................................................................................................................ 122

Anexos ................................................................................................................................................. 126

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 2. 1 PESTALOZZI SCHOOL, SKOPJE, MACEDONIA. ..................................................................18 FIGURA 2. 2 SOPORTES USADOS EN PESTALOZZI SCHOOL. .................................................................19 FIGURA 2. 3 FOOTHILL COMMUNITIES LAW AND JUSTICE CENTER, RANCHO CUCAMONGA,

CALIFORNIA. ....................................................................................................................................20 FIGURA 2. 4 FIRE COMMAND AND CONTROL FACILITY, LOS ANGELES, CALIFORNIA. .....................21 FIGURA 2. 5 EMERGENCY OPERATIONS CENTER, LOS ANGELES, CALIFORNIA. ...............................21 FIGURA 2. 6 THE M. L. KING/C. R. DREW DIAGNOSTICS TRAUMA CENTER, WILLOWBROOK,

CALIFORNIA .....................................................................................................................................22 FIGURA 2. 7 FLIGHT SIMULATOR MANUFACTURING FACILITY, SALT LAKE CITY, UTAH ................22 FIGURA 2. 8 OAKLAND CITY HALL, OAKLAND, CALIFORNIA. .............................................................23 FIGURA 2. 9 THE SAN FRANCISCO CITY HALL, SAN FRANCISCO, CALIFORNIA.................................24 FIGURA 2. 10 THE LOS ANGELES CITY HALL ......................................................................................24 FIGURA 2. 11 WEST JAPAN POSTAL COMPUTER CENTER, SANDA. ...................................................25 FIGURA 2. 12 MATSUMURA-GUMI TECHNICAL RESEARCH INSTITUTE ............................................25 FIGURA 2. 13 THE SIP COMPLEX, ANCONA, ITALIA. ..........................................................................26 FIGURA 2. 14 UNION HOUSE, AUCKLAND, NEW ZEALAND. ...............................................................27 FIGURA 2. 15 ESTRUCTURA AISLADA SÍSMICAMENTE DE DOS GRADOS DE LIBERTAD. .....................27 FIGURA 2. 16 PARÁMETROS DE CICLO BÁSICO DE HISTÉRESIS. ..........................................................30 FIGURA 2. 17 AISLADOR TIPO LRB ......................................................................................................33 FIGURA 2. 18 SISTEMA DE PÉNDULO DE FRICCIÓN .............................................................................36 FIGURA 2. 19 AISLADOR TIPO R-FBI (NAEIM AND KELLY, 1999). .................................................37 FIGURA 2. 20 CONFIGURACIÓN PARA EL AISLADOR RNC-C A LA IZQUIERDA Y RNC-A A LA

DERECHA (ISMAIL, 2009). ............................................................................................................40 FIGURA 2. 21 POSICIÓN INICIAL Y FINAL DEL AISLADOR RNC EN FASE DE CARGA (ISMAIL, 2009)

..........................................................................................................................................................42

FIGURA 3. 1 ELEVACIÓN DEL EDIFICIO RESIDENCIAL ..........................................................................45 FIGURA 3. 2 PLANTA DE PISO TÍPICO ....................................................................................................45 FIGURA 3. 3 EDIFICIO - PISO TÍPICO .....................................................................................................46 FIGURA 3. 4 PLANTA PISO TÍPICO .........................................................................................................47 FIGURA 3. 5 VISTA TRIDIMENSIONAL DEL EDIFICIO FIJO EN LA BASE ................................................48

FIGURA 4. 1 DIAGRAMA DE FLUJO DE DISEÑO PARA HDRB ...............................................................54 FIGURA 4. 2 ÁREA DE CARGA LIBRE AF ................................................................................................56 FIGURA 4. 3 ÁREA DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL REDUCIDA PARA SOPORTES CIRCULARES ...........56 FIGURA 4. 4 SOPORTE EN POSICIÓN DE DESPLIEGUE ...........................................................................60

8

FIGURA 5. 1 DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DE LOS AISLADORES (HDRB, LRB, FPS Y RNC) ...........73 FIGURA 5. 2 LOCALIZACIÓN DE AISLADORES ........................................................................................74 FIGURA 5. 3 IDEALIZACIÓN DEL AISLADOR Y COORDENADAS GEOMÉTRICAS (ETABS) ..................75 FIGURA 5. 4 EDIFICIO AISLADO CON HDRB ........................................................................................75 FIGURA 5. 5 EDIFICIO AISLADO CON LRB ............................................................................................76 FIGURA 5. 6 EDIFICIO AISLADO CON FPS .............................................................................................76 FIGURA 5. 7 EDIFICIO AISLADO CON RNC ...........................................................................................77

LISTA DE TABLAS

TABLA 3. 1 SISMOS UTILIZADOS............................................................................................................49 TABLA 3. 2 PERIODOS Y MASAS PARTICIPATIVAS DEL EDIFICIO ........................................................50

TABLA 5. 1 PERIODO DEL EDIFICIO FIJO VS EDIFICIOS AISLADOS .....................................................77 TABLA 5. 2 CUADRO COMPARATIVO DE DERIVAS DE PISO PARA EDIFICIO FIJO, HDRB, LRB, FPS

Y RNC (CONTINUADO). ..................................................................................................................80 TABLA 5. 3 CUADRO COMPARATIVO DE ACELERACIÓN EN EL PISO SUPERIOR PARA EL EDIFICIO

FIJO, HDRB, LRB, FPS Y RNC (CONTINUADO). ........................................................................87 TABLA 5. 4 CUADRO COMPARATIVO DE FUERZA CORTANTE EN LA BASE PARA EL EDIFICIO FIJO,

HDRB, LRB, FPS Y RNC (CONTINUADO). .............................................................................. 104 TABLA 5. 5 CUADRO COMPARATIVO DE DESPLAZAMIENTO EN LA BASE PARA EL EDIFICIO FIJO,

HDRB, LRB, FPS Y RNC (CONTINUADO). .............................................................................. 111 TABLA 5. 6 RESUMEN DE EDIFICIO FIJO VS AISLADO USANDO LOS CUATRO AISLADORES

(CONTINUADO)............................................................................................................................. 118

LISTA DE GRAFICAS

GRAFICA 5. 1 DERIVA PROVOCADA POR LOS TERREMOTOS UTILIZADOS ACTUANDO EN LA

DIRECCIÓN X. ...................................................................................................................................81 GRAFICA 5. 2 COMPARACIÓN DE DERIVAS PARA EL EDIFICIO FIJO Y LOS EDIFICIO AISLADOS –

DIRECCIÓN X. ...................................................................................................................................82 GRAFICA 5. 3 DERIVA PROVOCADA POR LOS TERREMOTOS UTILIZADOS ACTUANDO EN LA

DIRECCIÓN Y. ...................................................................................................................................83 GRAFICA 5. 4 COMPARACIÓN DE DERIVAS PARA EL EDIFICIO FIJO Y LOS EDIFICIO AISLADOS –

DIRECCIÓN Y. ...................................................................................................................................84 GRAFICA 5. 5 PROMEDIO DE REDUCCIÓN DE DERIVA DEL EDIFICIO FIJO VS EDIFICIO AISLADO. ...85 GRAFICA 5. 6 ACELERACIÓN DEL PISO SUPERIOR PROVOCADA POR LOS TERREMOTOS UTILIZADOS

ACTUANDO EN LA DIRECCIÓN X. ....................................................................................................88

9

GRAFICA 5. 7 ACELERACIÓN VS TIEMPO PARA EL EDIFICIO FIJO Y AISLADO – TERREMOTO

CORRALIT EN LA DIRECCIÓN X. ......................................................................................................89 GRAFICA 5. 8 ACELERACIÓN VS TIEMPO PARA EL EDIFICIO FIJO Y AISLADO – TERREMOTO

NEWHALL EN LA DIRECCIÓN X. .....................................................................................................90 GRAFICA 5. 9 ACELERACIÓN VS TIEMPO PARA EL EDIFICIO FIJO Y AISLADO – TERREMOTO PERÚ-

LIMA Y CALLAO 1966 EN LA DIRECCIÓN X. .................................................................................91 GRAFICA 5. 10 ACELERACIÓN VS TIEMPO PARA EL EDIFICIO FIJO Y AISLADO – TERREMOTO

PETROLIA EN LA DIRECCIÓN X. ......................................................................................................92 GRAFICA 5. 11 ACELERACIÓN VS TIEMPO PARA EL EDIFICIO FIJO Y AISLADO – TERREMOTO

SYLMARFF EN LA DIRECCIÓN X. .....................................................................................................93 GRAFICA 5. 12 COMPARACIÓN DE LA ACELERACIÓN DEL PISO SUPERIOR PARA EL EDIFICIO FIJO Y

LOS EDIFICIO AISLADOS – DIRECCIÓN X. .......................................................................................94 GRAFICA 5. 13 ACELERACIÓN DEL PISO SUPERIOR PROVOCADA POR LOS TERREMOTOS UTILIZADOS

ACTUANDO EN LA DIRECCIÓN Y. ....................................................................................................95 GRAFICA 5. 14 ACELERACIÓN VS TIEMPO PARA EL EDIFICIO FIJO Y AISLADO – TERREMOTO

CORRALIT EN LA DIRECCIÓN Y. ......................................................................................................96 GRAFICA 5. 15 ACELERACIÓN VS TIEMPO PARA EL EDIFICIO FIJO Y AISLADO – TERREMOTO

NEWHALL EN LA DIRECCIÓN Y. .....................................................................................................97 GRAFICA 5. 16 ACELERACIÓN VS TIEMPO PARA EL EDIFICIO FIJO Y AISLADO – TERREMOTO PERÚ-

LIMA Y CALLAO 1966 EN LA DIRECCIÓN Y. .................................................................................98 GRAFICA 5. 17 ACELERACIÓN VS TIEMPO PARA EL EDIFICIO FIJO Y AISLADO – TERREMOTO

PETROLIA EN LA DIRECCIÓN Y. ......................................................................................................99 GRAFICA 5. 18 ACELERACIÓN VS TIEMPO PARA EL EDIFICIO FIJO Y AISLADO – TERREMOTO

SYLMARFF EN LA DIRECCIÓN Y. .................................................................................................. 100 GRAFICA 5. 19 COMPARACIÓN DE LA ACELERACIÓN DEL PISO SUPERIOR PARA EL EDIFICIO FIJO Y

LOS EDIFICIO AISLADOS – DIRECCIÓN Y. .................................................................................... 101 GRAFICA 5. 20 PROMEDIO DE REDUCCIÓN DELA ACELERACIÓN DEL PISO SUPERIOR DEL EDIFICIO

FIJO VS EDIFICIO AISLADO. ......................................................................................................... 102 GRAFICA 5. 21 FUERZA CORTANTE EN LA BASE DEL EDIFICIO PROVOCADA POR LOS TERREMOTOS

UTILIZADOS ACTUANDO EN LA DIRECCIÓN X. ............................................................................ 105 GRAFICA 5. 22 COMPARACIÓN DE FUERZAS CORTANTES EN LA BASE DEL EDIFICIO FIJO Y LOS

EDIFICIOS AISLADOS – DIRECCIÓN X. ......................................................................................... 106 GRAFICA 5. 23 FUERZA CORTANTE EN LA BASE DEL EDIFICIO PROVOCADA POR LOS TERREMOTOS

UTILIZADOS ACTUANDO EN LA DIRECCIÓN Y. ............................................................................ 107 GRAFICA 5. 24 COMPARACIÓN DE FUERZAS CORTANTES EN LA BASE DEL EDIFICIO FIJO Y LOS

EDIFICIOS AISLADOS – DIRECCIÓN Y. ......................................................................................... 108 GRAFICA 5. 25 PROMEDIO DE REDUCCIÓN DELA FUERZA CORTANTE EN LA BASE DEL EDIFICIO FIJO

VS EL EDIFICIO AISLADO. ............................................................................................................ 109 GRAFICA 5. 26 DESPLAZAMIENTO DEL EDIFICIO PROVOCADO POR LOS TERREMOTOS UTILIZADOS

ACTUANDO EN LA DIRECCIÓN X. ................................................................................................. 112 GRAFICA 5. 27 COMPARACIÓN DEL DESPLAZAMIENTO DEL EDIFICIO FIJO Y LOS EDIFICIO AISLADOS

– DIRECCIÓN X. ............................................................................................................................. 113

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GRAFICA 5. 28 DESPLAZAMIENTO DEL EDIFICIO PROVOCADO POR LOS TERREMOTOS UTILIZADOS

ACTUANDO EN LA DIRECCIÓN Y. ................................................................................................. 114 GRAFICA 5. 29 COMPARACIÓN DEL DESPLAZAMIENTO DEL EDIFICIO FIJO Y LOS EDIFICIO AISLADOS

– DIRECCIÓN Y. ............................................................................................................................. 115 GRAFICA 5. 30 PROMEDIO DE INCREMENTO DEL DESPLAZAMIENTO DEL EDIFICIO FIJO VS EL

EDIFICIO AISLADO. ...................................................................................................................... 116

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Capıtulo 1

1. Introducción

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. El objetivo de la ingeniería sismorresistente es la protección de la vida y así, su evolución sólo puede tender a la mejora del comportamiento sísmico de las edificaciones para reducir el riesgo de colapso.

La filosofía de diseño de estructuras convencional se basa en el control del mecanismo de falla, otorgando una adecuada resistencia o “capacidad” que permita hacer frente a los esfuerzos derivados de las aceleraciones sísmicas. Para ello, se consideran elementos dúctiles que son capaces de resistir ciclos de carga-descarga, de forma que produzcan liberación de energía a través de su comportamiento histerético, amortiguando la acción sísmica y permitiendo que el resto de elementos en la estructura permanezca en el rango elástico lineal, o apenas incursione en el rango plástico.

Actualmente existe una filosofía de diseño mediante el uso de aisladores sísmicos en la base que busca disminuir las fuerzas inducidas sobre la estructura durante un terremoto, para lo cual se pretende desacoplar la estructura del terreno, de forma que los movimientos de la superficie producidos durante un terremoto sólo son transmitidos en una pequeña parte a los elementos resistentes. Esto se logra mediante la incorporación de una capa (aislador) con la flexibilidad horizontal suficiente entre el suelo y la estructura, de modo que el período de vibración natural de la estructura sea modificado, alejándose del período de vibración del terremoto. Sin embargo, el aumento de flexibilidad de la estructura está asociado a un aumento de los desplazamientos relativos al terreno, pudiendo constituir una fuente de problemas para cargas producto de vibraciones originadas en pisos

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Capítulo 1: Introducción

superiores, especialmente aquellas asociadas al viento, por lo que es imperioso establecer un equilibrio entre desplazamiento y flexibilidad.

1.1. Objetivos y Alcances

1.1.1. Objetivo General

Realizar un análisis comparativo del comportamiento estructural de un edificio fijo versus un edificio aislado, utilizando cuatro tipos de aisladores sísmicos a través de un análisis tiempo historia utilizando el programa de cálculo estructural ETABS 2013.

1.1.2. Objetivos Específicos - Describir el comportamiento de los diferentes tipos de aisladores sísmicos. - Modelar la estructura en el programa computacional ETABS 2013. - Comparar el comportamiento que tiene la estructura con 4 tipos de aisladores sísmicos, lo cuales son HDRB, LRB, FPS y RNC, este último es un aislador de última tecnología inventada en la universidad Politécnica de Catalunya.

1.2. Alcance

Se considera 4 componentes horizontales de cada terremoto cuando actúan de manera individual (x, y) y cuando actúan de manera conjunta (xy-x, xy-y). Los efectos de la interacción suelo estructura no se consideran en este trabajo. Las respuestas cuantitativas más importantes desde el punto de vista del ingeniero estructural, son elegidas como medidas de desempeño para representar la comparación entre las condiciones de base fija y base aislada. Tales medidas de desempeño son:

- 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.

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Capítulo 1: Introducción

1.3. Metodología

La metodología de trabajo adoptada para este estudio se dividió en cinco partes. La primera parte consistió en realizar un estudio de la literatura existente de los conceptos básicos de los edificios aislados. En la segunda parte se realizó el análisis y modelamiento de la estructura fija en la base a través de un análisis tiempo historia, donde se utilizaron 17 terremotos ocurridos en el mundo incluyendo tres peruanos. Este análisis se llevó a cabo mediante un modelo tridimensional utilizando el programa ETABS 2013, el cual nos mostró el comportamiento del edificio bajo los 17 terremotos a utilizados. La Tercera parte consistió en realizar el análisis y diseño de los diferentes tipos de aisladores sísmicos a utilizar, lo cuales fueron: High Damping Rubber Bearings (HDRB), Lead Rubber Bearings (LRB), Friction Pendulum System (FPS) y un nuevo aislador llamado Roll N-Cage (RNC), los tres primeros se eligieron porque son los más utilizados a nivel mundial y el cuarto debido a que es una última tecnología inventada en la Universidad Politécnica de Catalunya. La cuarta parte consistió en realizar el análisis y modelamiento de la estructura con aisladores sísmicos en la base a través de un análisis tiempo historia, utilizando los mismos 17 terremotos utilizados en el edificio fijo en la base. En esta etapa se obtuvo cuatro modelos tridimensionales de la estructura que se realizaron en ETABS 2013, los cuales fueron:

- Edificio Aislado con HDRB - Edificio Aislado con LRB - Edificio Aislado con FPS - Edificio Aislado con RNC (nueva tecnología)

En esta etapa se realizó el análisis comparativo del edificio fijo en la base versus el edificio con los diferentes aisladores sísmicos en la base, tal como se muestra:

- Edificio fijo en la base vs Edificio Aislado con HDRB - Edificio fijo en la base vs Edificio Aislado con LRB - Edificio fijo en la base vs Edificio Aislado con FPS - Edificio fijo en la base vs Edificio Aislado con RNC (nueva tecnología)

Y por último en la quinta parte se realizó las conclusiones y trabajo futuro respectivos.

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Capıtulo 2

2. Marco Teórico

2.1. Historia y desarrollo de los aisladores sísmicos En el año 1909 J.A. Calantarients del Reino Unido le escribió una carta al Director del servicio sismológico de Chile, en la cual, afirmaba que un edificio esencial podía construirse en un país sísmico con total seguridad si es que había una junta entre la base de la estructura y el suelo rellena de un material fino (arena, mica o talco) que le permitiese deslizarse durante el evento sísmico; esto hace que las fuerzas horizontales transmitidas a la estructura se reduzcan y como consecuencia no colapse. A lo que el investigador hacía referencia era un concepto primitivo de aislación sísmica. El inglés John Milne, quien fue profesor de Ingeniería de Minas en la Universidad de Tokyo entre 1876 y 1895, realizó varios experimentos de aislación sísmica: instrumentaba una estructura aislada sísmicamente y la sometía a un movimiento sísmico. En 1885 escribió un reporte describiendo su primer experimento a la Asociación Británica de Avance de la Ciencia. En ese primer experimento, la estructura estaba construida sobre unas esferas de deslizamiento de 10 pulgadas de diámetro; sin embargo, aparentemente el edificio no tenía un buen desempeño frente a cargas de viento así que volvió a realizar el ensayo varias veces hasta que determinó que para esferas de diámetro de 1/4 de pulgada la estructura se volvía estable para cargas de viento. En el último siglo se han buscado diversos mecanismos que sirvan para desacoplar a la estructura del suelo con el objetivo de reducir las fuerzas y como consecuencialos daños. En 1996 James M. Kelly da a conocer tres ejemplos de los primeros edificios aislados. Dos de ellos fueron construidos sobre esferas: un edificio en

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Capítulo 2: Marco Teórico

Sevastopol, Ucrania y un edificio de cinco pisos en México; y el tercero, un edificio de cuatro pisos para el observatorio sismológico del estado de Beijing sobre una capa de arena. En 1992, Eisenberg, describe a un edificio construido en 1959 en Ashkhabad, Turkmenistán, el cual, estaba suspendido por cables. En 1969 se construyó el primer edificio aislado con bloques de caucho: la escuela Pestalozzi de tres pisos hecha de concreto en Skopje, Yugoslavia (Fig. 2.1), este edificio fue aislado por un sistema conocido como Swiss Full Base Isolation-3D (FBI-3D). Los bloques de goma usados aquí (Fig. 2.2) no tienen ningún reforzamiento lo que hace que por causa del peso del edificio estos se abultan hacia los lados.

Figura 2. 1 Pestalozzi School, Skopje, Macedonia.

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Figura 2. 2 Soportes usados en Pestalozzi School. A finales de la década de los 70’ unos pocos edificios aislados fueron construidos en Japón. Fue el inicio del desarrollo de los SREI (Steel reinforced elastomer isolator), en los cuales, se vulcanizan las capas de caucho y las placas de acero intercaladas con el fin de aumentar la rigidez vertical. Hasta el año 1985 sólo tres proyectos habían sido completados. Entre 1985 y 1994, durante el boom de la economía japonesa, el número de edificios aislados empezó a incrementarse a razón de 10 edificios por año. En 1978 se construyó en viaducto de Toe-toe en North Island, en Nueva Zelanda. Fue la primera estructura con aisladores sísmicos hechos con capas intercaladas de caucho y acero con un núcleo de plomo en el centro para que ayude a disipar la energía. Este tipo de aisladores llamados LRB (Lead Rubber Bearing) son de amplio uso actualmente. Un pequeño número de edificios aislados fueron construidos en nueva Zelanda e Italia principalmente por ser muy importantes. En 1981 se terminó el primer edificio aislado con LRB: Edificio William Clayton en Wellington, Nueva Zelanda.

2.1.1. Aislación sísmica en Estados Unidos En Estados Unidos el proceso de la elaboración de códigos que incluyeran pautas para el diseño con aisladores sísmicos empezó con una simple publicación de la Asociación de Ingenieros estructurales del Norte de California llamada “Tentative Seismic Isolation Design Requirements” (SEAOC 1986), la cual, se basaba principalmente en el diseño con métodos estáticos. En el año 1990 los miembros del comité sismológico del SEAOC deciden incluir en su “Blue Book”, un apéndice

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con los requerimientos de “General Requirements for the Design and Construction of Seismic Isolated Structures”. Esta publicación fue considerablemente modificada y se incluyó como un apéndice no obligatorio del capítulo 23 en la versión del año 1991 del UBC (Uniform Building Code) con el nombre de “Earthquake Regulations for Seismic Isolated Structures”. Tanto el comité sismológico del SEAOC como el del UBC han ido revisando periódicamente sus códigos y han ido actualizándolos (SEAOC 1996, UBC 1994 y 1997). En las últimas versiones el diseño se basa fundamentalmente en el análisis dinámico de las estructuras. Por otro lado, por encargo del Consejo de Seguridad Sísmica para Edificios, se incorporaron los requerimientos para el diseño de estructuras con aislación sísmica y disipación de energía en los requerimientos de NEHRP (National Earthquake Hazard Reduction Program) en el año 1995. Esos requerimientos fueron modificados en la versión del año 1997, en la que los documentos del SEAOC, UBC y NEHRP fueron compatibilizados. El primer edificio aislado en los Estados Unidos fue Foothills Communities Law and Justice Center (FCLJC) (Fig. 2.3), ubicado en el Rancho Cucamonga, Los Ángeles. Este edificio construido a inicios de 1984 y terminado a mediados de 1985 fue hecho sobre aisladores elaborados con caucho de alto amortiguamiento natural.

Figura 2. 3 Foothill Communities Law and Justice Center, Rancho Cucamonga, California. A continuación del FCLJC, se construyeron muchos edificios aislados en la base de los cuales se nombraran los más importantes: The Fire Command and Control Facility (FCCF) (Fig. 2.4), en el cual se utilizó el mismo sistema de aisladores de alto amortiguamiento que fue empleado en el FCLJC.

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Figura 2. 4 Fire Command and Control Facility, Los Angeles, California. The Emergency Operations Center (EOC) (Fig. 2.5), un edificio de acero de dos pisos aislado con 28 aisladores de caucho de alto amortiguamiento natural.

Figura 2. 5 Emergency Operations Center, Los Angeles, California. The M. L. King/C. R. Drew Diagnostics Trauma Center (Fig. 2.6), un edificio de 5 pisos apoyado en 70 aisladores de caucho de alto amortiguamiento natural y 12 apoyos deslizantes.

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Figura 2. 6 The M. L. King/C. R. Drew Diagnostics Trauma Center, Willowbrook, California Flight Simulator Manufacturing Facility (Fig. 2.7), construido en 1988 en Salt Lake City, un edificio de 4 pisos con 98 aisladores, de los cuales 50 fueron de caucho de núcleo de plomo y los restantes de caucho natural.

Figura 2. 7 Flight Simulator Manufacturing Facility, Salt Lake City, Utah Oakland City Hall (Fig. 2.8), construido en 1914 y fue rehabilitado usando 110 aisladores de caucho con núcleo de plomo.

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Figura 2. 8 Oakland City Hall, Oakland, California. The San Francisco City Hall (Fig. 2.9), este edificio de 5 pisos que fue aislado con 530 aisladores de caucho con núcleo de plomo.

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Figura 2. 9 The San Francisco City Hall, San Francisco, California. The Los Angeles City Hall (Fig. 2.10), edificio de 28 pisos que fue aislado con 475 aisladores de caucho de alto amortiguamiento en combinación con 60 aisladores deslizantes.

Figura 2. 10 The Los Angeles City Hall

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2.1.2. Aislación sísmica en Japón El diseño sismoresistente siempre fue y es de alta prioridad en Japón, y algunos de los mecanismos de protección sísmica de estructuras utilizadas en dicho país es la aislación sísmica. Las estructuras aisladas más importantes fueron: The West Japan Postal Computer Center (Fig. 2.11), edificio de 6 pisos apoyado en 120 aisladores de caucho.

Figura 2. 11 West Japan Postal Computer Center, Sanda. The Matsumura-Gumi Technical Research Institute (Fig. 2.12), este edificio está apoyado en aisladores de caucho de alto amortiguamiento.

Figura 2. 12 Matsumura-Gumi Technical Research Institute

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2.1.3. Aislación sísmica en Europa En Europa la aislación sísmica se inició a estudiar activamente en Italia con el auspicio de la National Working Group on Seismic Isolation. El principal edificio construido en Italia con aislación sísmica fue el Administration Center of The National Telephone Company (SIP), un complejo de cinco de siete pisos en Ancona (Fig. 2.13).

Figura 2. 13 The SIP Complex, Ancona, Italia.

2.1.4. Aislación sísmica en New Zealand

El primer edificio aislado en New Zealand fue el William Clayton construido en Wellington. Terminado en 1981, este fue el primer edificio en el mundo, aislado con aisladores de caucho con núcleo de plomo. Después de este se construyó el The Union House (Fig.2.14), que un edificio de 12 pisos.

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Figura 2. 14 Union House, Auckland, New Zealand.

2.2. Base teórica de la Aislación Sísmica

Una visión general del comportamiento estructural de un edificio sísmicamente aislado puede obtenerse al considerar el comportamiento particular de una estructura de dos grados de libertad, según se observa en la Figura 2.15.

Figura 2. 15 Estructura aislada sísmicamente de dos grados de libertad.

En ella se considera que los aisladores se encuentran unidos monolíticamente mediante un diafragma rígido, en dónde se considera la masa del sistema de aislación mb. Los desplazamientos absolutos asociados a ambos grados de libertad,

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denotados por us y ub para la estructura y sistema de aisladores respectivamente, pueden ser expresados como desplazamientos relativos convenientemente. Vb = Ub − Ug (2.1) Vs = Us − Ug (2.2) Donde ug es el desplazamiento del terreno, vs el desplazamiento relativo de la estructura con respecto al terreno y vb es el desplazamiento registrado por el sistema de aislación. Definiendo la masa de la estructura como ms, y la rigidez de la estructura y del sistema de aislación como Ks y Kb respectivamente, es posible describir las ecuaciones básicas del modelo de dos grados de libertad en función de dichos términos.

mbvb − ksvs + (kb + ks)vb = −mbug (2.3) msvs − ksvs − ksvb = −msug (2.4)

Asumiendo que la masa del sistema de aislación es considerablemente menor que la masa de la estructura, y por tanto despreciándola, la ecuación (2.3) toma la forma; −ksvs + (kb + ks)vb = 0 (2.5) Resolviendo en función del desplazamiento relativo de la estructura, la ecuación anterior puede escribirse como;

vb = � ksks+kb

� vs = � 1

1+�kbks�� vs (2.6)

De esta forma la ecuación describe el comportamiento del desplazamiento de la base con respecto al terreno en función del desplazamiento de la estructura y de la ratio entre las rigideces del aislador y la estructura. Reemplazando la ecuación (2.6) en la ecuación (2.4) se obtiene la ecuación de movimiento para la estructura;

msvs + �1 − � 1

1+�kbks�� ksvs = −msug (2.7)

Se puede definir el coeficiente C1 como el coeficiente que modifica la rigidez de la estructura al encontrarse aislada de la siguiente forma;

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C1 = �1 − � 1

1+�kbks�� (2.8)

Por tanto, la frecuencia natural de la estructura aislada puede definirse como;

wnb = �ksms�1 − � 1

1+�kbks�� = c1wn (2.9)

De esta forma, el período natural de vibración de la estructura aislada, puede ser escrito como; Tnb = 2π

wnb= 2π

�ksms

�1−� 1

1+�kbks

��

= c2Tn (2.10)

C2 = 1

�1−� 1

1+�kbks

��

= 1C1

(2.11)

Analizando la ecuación (2.9) se observa que a medida que la rigidez del sistema de aislación aumenta, tomando valores superiores a la rigidez de la estructura, la frecuencia natural del edificio aislado se aproxima a la frecuencia natural de la estructura no aislada. Por otra parte, al disminuir Kb, tomando valores inferiores a los desarrollados por la rigidez de la estructura, se observa que la frecuencia natural de vibración de la estructura aislada disminuye con tendencia a cero, haciendo que el período de la estructura aumente hasta el infinito, situación que representa una estructura completamente aislada.

2.3. Modelamiento Bilineal de Aisladores sísmicos

En la práctica, todos los tipos de aisladores sísmicos pueden ser modelados por un modelo bilineal basado en tres parámetros; la rigidez elástica Ke, la rigidez plástica Kp y la resistencia característica del aislador Q, según se muestra en la Figura 2.16. Esta resistencia puede ser estimada a partir de los ciclos de histéresis para aisladores elastoméricos, dependiendo del valor del límite de fluencia del plomo para aisladores tipo LRB y obtenida en función del coeficiente de rozamiento y la carga soportada en aisladores de péndulo de fricción.

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Figura 2. 16 Parámetros de ciclo básico de histéresis. La rigidez elástica se define como la ratio entre la fuerza y el desplazamiento para el límite elástico, mientras que la rigidez plástica puede ser definida en función de la rigidez elástica. Adicionalmente, es posible definir la rigidez efectiva como la recta secante entre los valores picos del ciclo de histéresis, expresada como: ke = Fy

Dy (2.12)

keff = Fm

D= kp + Q

D D ≥ Dy (2.13)

Donde Fy es la fuerza asociada al límite elástico, Dy el desplazamiento máximo en régimen elástico, Fm la fuerza experimentada por el aislador y del desplazamiento asociado a dicha fuerza. Reescribiendo el desplazamiento elástico máximo en término de los parámetros iniciales, se obtiene la expresión: Dy = Q

ke−kp (2.14)

Por su parte, el área contenida en el ciclo de histéresis está dada por la siguiente expresión: WD = 4Q�D − Dy� (2.15)

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Esta área representa la disipación de energía en cada ciclo del aislador. Luego, la ratio de amortiguamiento efectivo que produce la misma cantidad de energía disipada por medio de amortiguamiento que aquella liberada en cada ciclo de histéresis, puede expresarse como:

ζeff = 4Q�D−Dy�2πkeffD2

(2.16)

La expresión (2.16) puede escribirse en términos adimensionales mediante la definición de un desplazamiento y resistencia característica adimensionales. y = D

Dy (2.17)

a = Q

kpDy (2.18)

Reescribiendo la expresión: ζeff = 2a

π y−1(y+a)y

y ≥ 1 (2.19)

Para un valor fijo de a, la ratio de amortiguamiento efectivo es nula cuando el desplazamiento máximo es igual al desplazamiento asociado al límite elástico, tendiendo a cero cuando y tiende al infinito, presentando el valor máximo para:

y = 1 + √1 + a (2.20)

Por tanto toma el valor:

ζmax = 2aπ

12(1+a)1/2+(2+a) (2.21)

Combinado las ecuaciones (2.14) y (2.18) podemos escribir la resistencia característica adimensional en función de la rigidez plástica y elástica;

a = ke−kpkp

(2.22)

Considerando las expresiones (2.21) y (2.22) podemos determinar que la ratio de amortiguamiento efectivo sólo es función de los parámetros de rigidez plástica y elástica.

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2.4. Sistema de Aislación Sísmica

2.4.1. Aisladores elastoméricos

El primer registro que se tiene del uso de aisladores de caucho se remonta a 1969, usándose en la escuela Pestalozzi en la ciudad de Skopje, Yugoslavia. En esa oportunidad se implementaron grandes bloques de caucho natural sin ningún tipo de refuerzo adicional que proporcionara una mayor rigidez vertical, produciendo así que el edificio presente un balanceo cuando se somete a desplazamientos exclusivamente horizontales. Visto el problema inicial de proporcionar rigidez vertical sin perder la flexibilidad horizontal, el diseño original fue modificado incorporando finas láminas de acero, las que intercaladas en el caucho mediante vulcanización, aumentan considerablemente la rigidez vertical, impidiendo así el indeseable balanceo. Asimismo, en algunos diseños se ha reemplazado el caucho natural por neoprenos sintéticos, caucho butilo y caucho nitrilo. En términos generales, podemos clasificarlos en 1) aisladores de caucho natural o de bajo amortiguamiento, 2) aisladores con núcleo de plomo y 3) aisladores de alto amortiguamiento.

2.4.1.1. Aisladores de Caucho Natural

Los aisladores de caucho natural o de bajo amortiguamiento, han sido ampliamente utilizados en Japón en conjunto con sistemas de amortiguamiento adicionales, como amortiguadores viscosos, barras de acero, barras de plomo y dispositivos de fricción. Francia, por su parte, ha reemplazado el caucho natural por neopreno. Las láminas de acero previenen que el aislador presente un abultamiento y proveen una alta rigidez vertical, a la vez que no tienen efecto sobre la rigidez horizontal. El comportamiento a cortante observado para el material permanece en el rango lineal hasta tensiones de cortante que superan el 100%, manteniendo el amortiguamiento en valores de 2-3% del valor crítico. Entre las propiedades del caucho se destaca que no está sujeto a fluencia y presenta una buena estabilidad de su módulo a largo plazo. Entre las ventajas del aislador de caucho de bajo amortiguamiento, destacan su fácil manufacturación, la simplicidad de su modelado y el hecho que su comportamiento mecánico no es afectado por cambios de temperatura, el historial

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de cargas o el paso del tiempo. Por otra parte, su desventaja estriba en que generalmente es necesario emplearlo en conjunto con dispositivos de amortiguación adicionales, los que en muchas ocasiones implican elaboradas conexiones.

2.4.1.2. Aisladores con núcleo de plomo

El aislador con núcleo de plomo (LRB) fue inventado en 1975 en Nueva Zelanda, y ha sido usado extensamente en Japón y Estados Unidos. Su diseño es prácticamente igual al aislador de caucho de bajo amortiguamiento, incluyendo uno o más núcleos de plomo que son insertados en agujeros dentro del dispositivo, según se observa Figura 2.17.

Figura 2. 17 Aislador tipo LRB La función del núcleo de plomo es básicamente la de proporcionar medios adicionales de disipación de energía, proveyendo adicionalmente capacidad de absorción de energía mediante un amortiguamiento histerético, el que se produce al incursionar el núcleo de plomo en el rango plástico, reduciendo así el desplazamiento lateral del aislador, especialmente bajo vibraciones de alta frecuencia. El plomo en el aislador presenta deformaciones para tensiones relativamente bajas del orden de 10 MPa y un período natural de vibración cercano a los 2 seg, para el cual se asume un amortiguamiento efectivo que se ubica cercano al 10% (Ahmadi, 1995).

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2.4.1.3. Aisladores de Alto Amortiguamiento

Los aisladores de alto amortiguamiento de caucho natural (HDNR), están compuestos por un caucho que cuenta con el suficiente amortiguamiento para eliminar el uso de dispositivos adicionales usados en los aisladores de bajo caucho natural. Este aumento de amortiguamiento se logra mediante la incorporación de fillers de carbono extrafinos, aceites o resinas, permitiendo que alcance niveles del orden de 10-20% para tensiones de cortante del 100%. El comportamiento del material se presenta no lineal para tensiones de cortante inferiores al 20%, y se caracteriza por una alta rigidez y amortiguamiento, lo que tiende a minimizar la respuesta bajo acciones de viento y sismos de pequeña magnitud. Por sobre el rango de 20-120% de tensión de cortante, el módulo se torna bajo y constante.

2.4.2. Aisladores Deslizantes

Sin lugar a dudas, el concepto de un sistema de aislación basado en el deslizamiento de la superestructura sobre el terreno, resulta simple e intuitivo, siendo éste el sistema inicialmente propuesto en 1909. La filosofía tras el diseño de aisladores deslizantes, descansa en el bajo coeficiente de rozamiento existente entre la estructura y el sistema de aislación, permitiendo así lograr una adecuada desconexión entre el suelo y la estructura. No obstante la simpleza de su concepción, el análisis del comportamiento de este tipo de dispositivos resulta un proceso complejo debido a la gran cantidad de variables involucradas en él. Entre los materiales más empleados para las superficies deslizantes podemos incluir el politetrafluoretileno (PTFE o teflón) y el acero inoxidable, los que varían considerablemente sus características deslizantes en función de la temperatura, velocidad de desplazamiento en la interface, grado de utilización y limpieza de la superficie.

2.4.2.1. Aislador de la compañía Eléctrica de Francia

El aislador de la Compañía Eléctrica de Francia (EDF), fue ideado a inicios de los años setenta para ser utilizado como mecanismo de aislación sísmica en las plantas nucleares, las que por diseño, no podían exceder aceleraciones de 0,2 g. El sistema EDF combina adecuadamente un aislador de caucho reforzado con una lámina de aleación plomo-bronce ubicada en la parte superior de éste, la que se encuentra en contacto de fricción con una placa de acero inoxidable anclada a la base de la

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estructura, produciendo un coeficiente de rozamiento de 0,2 entre ambas superficies. A diferencia de los aisladores de caucho tradicionales, el cojinete se diseña para presentar una baja capacidad de desplazamiento, la que no excede los 5,0 cm. Una vez superado el límite de desplazamiento del cojinete, se inicia el mecanismo de deslizamiento. En los instantes previos al inicio del desplazamiento, el sistema EDF presenta un comportamiento análogo al aislador de caucho reforzado, donde la flexibilidad del caucho otorga la deseada aislación. De esta forma, el mecanismo deslizante, que sólo es activado bajo fuertes aceleraciones, permite una disipación extra de energía, limitando así la aceleración transmitida a la superestructura. La gran desventaja presentada por el sistema EDF está en que no posee un mecanismo que le permita recobrar su posición original una vez activado el mecanismo deslizante.

2.4.2.2. Sistema combinado EERC

Al igual que el sistema EDF, el sistema combinado del Centro de Investigación de Energía y Medio Ambiente (EERC) de la Universidad de Dakota del Norte en Estados Unidos, combina los sistemas de aislación eslastoméricos y deslizantes. En su desarrollo se ensayó una estructura cuyas columnas interiores presentaban un sistema de aislación por contacto entre teflón y acero inoxidable, mientras que para las columnas exteriores se emplearon aisladores de caucho de bajo amortiguamiento. Estos últimos proveían a la estructura la capacidad de autocentrarse, a la vez que controlaban la torsión, mientras que los elementos deslizantes proveían el necesario amortiguamiento. Una variante de este sistema, es el uso de aisladores tipo HDNR en lugar de aisladores de bajo amortiguamiento.

2.4.2.3. Aislador de Péndulo de Fricción

El aislador de péndulo de fricción (FPS) combina una acción deslizante en conjunto con una fuerza restauradora determinada por la geometría del dispositivo. Según se observa en la Figura 2.18, el aislador FPS está compuesto por un deslizador articulado sobre el que descansa una superficie de acero inoxidable. La porción del deslizador en contacto con esta superficie se encuentra recubierta por un material con bajo coeficiente de rozamiento, mientras que la otra parte del aislador se recubre en acero inoxidable y descansa sobre una cavidad esférica, también recubierta con el mismo material antideslizante.

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Figura 2. 18 Sistema de Péndulo de Fricción

A medida que el deslizador se desplaza sobre la superficie esférica produce un levantamiento de la masa soportada, lo que provee la fuerza restauradora del sistema. Adicionalmente, el rozamiento entre el deslizador y la superficie esférica produce amortiguamiento en el sistema. El uso de teflón como material aislante, ha permitido que los sistemas de péndulo de fricción presenten típicamente coeficientes de rozamiento del orden de 0,1 para altas velocidades y del orden de 0,03 para bajas velocidades. La rigidez efectiva del aislador y el período de aislación de la estructura son definidos por el radio de curvatura de la superficie cóncava.

2.4.2.4. Sistema de Fricción resiliente

El sistema de fricción resiliente (R-FBI) enfrenta la problemática del alto coeficiente de rozamiento existente entre teflón y acero inoxidable para altas velocidades de desplazamiento. Para ello emplea una sucesión de superficies de rozamiento en el mismo aislador, según se observa en la Figura 2.19. De esta forma, la velocidad entre los extremos superior e inferior del aislador se divide por el total de capas, tal que la velocidad en cada cara es pequeña, manteniendo así un bajo coeficiente de rozamiento. Adicionalmente a los elementos deslizantes, se dispone un núcleo central de caucho que no resiste carga vertical alguna, pero provee una fuerza restauradora. Ensayos demostraron que este núcleo de caucho no es capaz de impedir que el desplazamiento se concentre en una única capa, siendo modificado mediante la

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inserción de una barra de acero en su centro, mejorando así la distribución del desplazamiento entre las capas.

Figura 2. 19 Aislador tipo R-FBI (Naeim and Kelly, 1999).

2.4.2.5. Sistema TASS

Desarrollado en Japón, el sistema TASS se basa en que la carga vertical es aplicada en su totalidad sobre dispositivos deslizantes, generalmente placas de acero inoxidable en contacto con teflón, sin que éstos presenten rigidez horizontal alguna, la que es proporcionada por aisladores elastoméricos libres de carga vertical. La presión sobre la superficie deslizante es cercana a 10 MPa y presenta coeficientes de rozamiento entre 0,05 y 0,15 para bajas y altas velocidades respectivamente. Dado que los aisladores elastoméricos no presentan cargas verticales, pueden estar sujetos a esfuerzos de tracción, lo que sumado a la sensibilidad del sistema a la velocidad de desplazamiento y su compleja modelación, constituyen las principales desventajas de este tipo de aislador.

2.4.3. Sistema de Resortes

Los sistemas de aisladores elastoméricos y deslizantes generalmente sólo proveen una aislación efectiva a desplazamientos horizontales, no resultando una buena

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alternativa cuando se desea una completa aislación en tres dimensiones, situación en la que los aisladores basados en resortes han demostrado un adecuado desempeño. Originalmente desarrollados para proveer aislación a equipos en plantas industriales, utiliza grandes resortes helicoidales que presentan rigidez tanto vertical como horizontalmente. La frecuencia vertical es entre 3-5 veces superior a la horizontal, y debido a la ausencia total de amortiguamiento presentada por los resortes, resulta imperioso el uso otros dispositivos de aislación. Como en todos los sistemas de aislación en tres dimensiones, al estar ubicado el centro de gravedad de la estructura aislada por sobre el centro de rigidez del sistema de aislación, existe una fuerte relación entre el desplazamiento horizontal y el balanceo. Este tipo de sistemas resulta muy práctico en aquellos casos en que el centro de gravedad y el centro de rigidez se ubican al mismo nivel, como es el caso del contenedor de una planta nuclear.

2.4.4. Sistemas de Aislación mediante pilas En ocasiones un edificio puede requerir simultáneamente el empleo de una cimentación profunda mediante pilas y el uso de un sistema de aislación sísmica, de forma que una solución práctica estaría dada por otorgar a las pilas la flexibilidad lateral requerida para producir el necesario aumento en el período de la estructura.

2.4.4.1. Pilas encamisadas

En el sistema de aislación por pilas encamisadas, se busca proveer la flexibilidad necesaria a las pilas mediante la inclusión de un encamisado alrededor de ellas que deja un espacio libre entre el encamisado y la pila, permitiendo así cierto desplazamiento de la estructura. Se puede demostrar que para una carga vertical dada sobre la pila y un período de vibración determinado, el factor de seguridad a pandeo aumenta a medida que la pila se hace más larga (Naeim & Kelly, 1999).

2.4.4.2. Pila pretensada prefabricada

El sistema de aislación mediante pilas pretensadas prefabricadas (PPP), es una alternativa de aislación desarrollada en 2009 por la Universidad Católica de Chile, para construcciones de bajo coste y bajo peso ubicadas en sitios de pobre calidad del terreno. Las pilas se encuentran limitadas en sus movimientos verticales por

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sendos capiteles, a la vez que presentan extremos esféricos que permiten su desplazamiento. La acción restauradora está dada por un cable pretensado que se inserta en el centro de la pila. Si bien se encuentra aún en etapa de ensayos, los resultados hasta el momento son alentadores.

2.4.5. Sistemas de Aislación de base rodante

La filosofía tras los aisladores de base rodante se basa en permitir que el aislador sea capaz de rodar sobre una superficie dada. La ventaja de rodar sobre la superficie en lugar de deslizar, se debe principalmente a lo pequeño que resulta el coeficiente de rodadura en comparación al coeficiente de rozamiento, permitiendo así que la estructura inicie el movimiento bajo pequeñas cargas, logrando una mejor desconexión suelo-estructura.

2.4.5.1. Sistema de rodado en pendiente

El sistema de rodado en pendiente (RTB) tiene tres componentes básicos; un plato de anclaje superior, un plato de anclaje inferior y un núcleo rodante. Tanto el anclaje superior como el inferior están hechos con una superficie cóncava de pendientes constantes, las que contienen al núcleo rodante. Al estar sometida la estructura a excitaciones horizontales, el núcleo permite el desplazamiento relativo de las placas de anclaje, transmitiendo una fuerza horizontal constante una vez activado el mecanismo. Asimismo, la fuerza restauradora del sistema está dada por la curvatura de los anclajes, la que permite el retorno a la posición original de la estructura mediante acciones gravitatorias.

2.4.5.2. Aislador lineal en cruz

El aislador lineal en cruz (CLB) consiste en el cruce de barras lineales de aislación, las que basan su mecanismo de aislación en elementos rodantes. Cada una de las barras lineales permite el desplazamiento de la estructura en una única dirección, por lo que la combinación cruzada de ambas, permite que la estructura se desplace libremente en cualquier dirección. Dado que el sistema no posee fuerza restauradora alguna ni mecanismos de amortiguamiento, su empleo requiere necesariamente el uso de mecanismos adicionales.

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2.4.6. Nuevo Sistema Aislador Roll-N-Cage

El aislador Roll-n-Cage (RNC) es el resultado de la búsqueda de un dispositivo de aislación que permita la combinación de las propiedades benéficas de los distintos aisladores descritos, a la vez que minimiza sus desventajas. El punto de partida para el diseño del aislador fue la premisa de lograr la máxima desconexión suelo-estructura que fuera posible, optándose así por el mecanismo de rodado como medio principal de producir el desacople, debido principalmente al bajo nivel de esfuerzo necesario para iniciar el movimiento en comparación con el principio de deslizamiento. El sistema RNC tiene dos configuraciones posibles, las que se diferencian entre sí por su capacidad a cargas verticales y que se muestran en la Figura 3.4. Mientras el aislador RNC-c tiene una capacidad menor para resistir cargas verticales, las que son transmitidas íntegramente por el cuerpo del aislador, la implementación de un anillo elastomérico mejora la capacidad portante, siendo éste el encargado de transmitir las cargas verticales, mientras que el cuerpo rodante en sí actúa como un mecanismo secundario de aislación.

Figura 2. 20 Configuración para el aislador RNC-c a la izquierda y RNC-a a la derecha (Ismail, 2009).

2.4.6.1. Principales componentes

La principal componente del aislador RNC es su cuerpo rodante central, el que se encuentra contenido entre dos placas de sujeción. La forma cuasi elíptica del núcleo está en concordancia con las formas observadas en las placas de anclaje, evitando así que la estructura presente desplazamientos verticales al producirse la rodadura del cuerpo central, a la vez que proporciona un mecanismo de limitación de los desplazamientos.

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Entre el cuerpo central y las placas de anclaje se inserta una capa de un material más flexible que aquel empleado en las placas, recomendándose el uso de un material resistente con propiedades hiperelásticas como el neopreno, cuya función es la de aumentar el coeficiente de rozamiento con el núcleo, impidiendo así que éste deslice sobre la superficie, e limitando el contacto entre superficies rígidas y evitando el aplastamiento del núcleo. Adicionalmente al cuerpo central, el aislador RNC posee amortiguadores metálicos de fluencia para sus configuraciones RNC-c y RNC-a, mientras que su configuración RNC-b está provista de barras de plomo como amortiguadores. Estos amortiguadores se conectan entre los platos de anclaje en cantidad y ubicación determinada en base a los requerimientos de resistencia a pequeñas vibraciones. La forma de estos amortiguadores permite la suficiente extensión durante el rodado, a la vez que permite reducir los puntos de concentración de tensiones en los diferentes ciclos.

2.4.6.2. Mecanismo de Funcionamiento

Como se mencionara, el principio básico del aislador RNC es su capacidad de rotación, la que ofrece una gran desconexión suelo-estructura debido a la escasa fuerza necesaria para iniciar el movimiento. Sin embargo, un sistema con mínima resistencia lateral es susceptible de sufrir vibraciones bajo pequeñas cargas, toda vez que puede presentar grandes deformaciones permanentes bajo cargas sísmicas. Para impedir estos efectos, se incorporaron amortiguadores metálicos de fluencia, o barras de plomo en su defecto, como una jaula alrededor del cuerpo central, las que proveen la suficiente rigidez lateral para pequeñas cargas laterales, en adición a amortiguamiento para limitar la amplitud de desplazamiento por vibraciones. Su disposición radial permite garantizar la misma tensión de cortante en todas direcciones. El aislador RNC tiene un mecanismo de regulación para limitar los desplazamientos a un máximo predeterminado bajo la acción de sismos severos, según se muestra en la Figura 2.21. Por sobre este límite, el mecanismo de control detiene la estructura aislada con mínimo impacto (Ismail, 2009). El mecanismo restaurador, que permite que la estructura recupere su posición original, está dado por la forma semielíptica del cuerpo central, la que junto con el peso de la estructura, generan un momento restaurador. La forma de las placas de anclaje permite que el núcleo ruede libremente sin producir un levantamiento de la estructura, previniendo así el movimiento de péndulo en la estructura aislada. Esto produce que el aislador RNC no tenga un

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período de vibración fijo, garantizando además que la componente vertical de la aceleración no se vea modificada. En resumen, la principal característica del aislador RNC es que permite una gran desconexión entre el suelo y la estructura a la vez que proporciona la suficiente resistencia a pequeñas vibraciones, posee un mecanismo de regulación de los desplazamientos, amortiguamiento y resistencia a levantamiento, junto con la capacidad de recobrar su posición original.

Figura 2. 21 Posición inicial y final del aislador RNC en fase de carga (ismail, 2009)

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CAPITULO 3

3. Edificio Fijo en la Base - Estudio de Caso Real

3.1. Descripción de la Arquitectura

Este edificio destinado para viviendas tiene 7 pisos con dos departamentos por nivel y un semisótano usado principalmente para estacionamiento.

Cada departamento cuenta con dos dormitorios principales, un dormitorio para servicio, cuatro servicios higiénicos, cocina, además de una amplia sala comedor. En el primer piso se encuentra el Lobby, estacionamiento y hall.

El acceso desde el exterior se realiza por la rampa vehicular y por la puerta principal. La edificación fue proyectada con ascensor y cuenta con una escalera principal ubicada en la zona central que conecta los diferentes niveles, así mismo, tiene otra escalera secundaria que comunica con el semisótano.

En la figura 3.1. Se puede apreciar la elevación del edificio residencial.

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Capítulo 3: Edificio Fijo en la base – Estudio Caso real

Figura 3. 1 Elevación del edificio residencial

La figura 3.2. Muestra la vista en planta del piso típico, donde se puede apreciar la distribución de ambientes.

Figura 3. 2 Planta de piso típico

3.2. Descripción de la Estructura

El sistema estructural del edificio en estudio es de muros de hormigón armado, donde todos los elementos estructurales de hormigón armado tiene una resistencia a la compresión de f`c=210 kg/cm² y una resistencia a la fluencia del acero de fy=4200 kg/cm².

Se puede apreciar una simetría casi perfecta del edificio; sin embargo existe una abertura en el centro del edificio que generaría cierta irregularidad torsional.

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La distribución de las columnas y muros de corte brindan al edificio una gran rigidez en ambas direcciones. Esta rigidez se debe a la alta densidad de muros de corte en la dirección X, y en la dirección Y la rigidez la aportan los muros de corte de la caja de ascensor y columnas de gran peralte, con esa medida se ayudara a disminuir el problema de torsión.

Las vigas están ubicadas en zonas donde existen tabiques que dividen los ambientes, de tal forma que sirva también como dintel para los vanos, logrando de esta forma conservar la arquitectura. Se colocaron también vigas chatas en las losas aligeradas donde existe la presencia de tabiques paralelos al sentido de techado, de tal forma que el peso del tabique sea soportado íntegramente por la viga chata.

Se usaron losas aligeradas armadas en una sola dirección paralela a la menor dimensión del paño y se colocaron losas macizas armadas en dos direcciones en los paños que colindan con la abertura, con el fin de rigidizar dicha zona y de esta manera ante una fuerza sísmica la losa tiene mayor resistencia al corte que una losa aligerada. En la figura 3.3. se muestran todos los elementos estructurales mencionados anteriormente mencionados.

Figura 3. 3 Edificio - Piso Típico

3.3. Modelamiento Estructural

Usando el programa ETABS 2013 se desarrolló un modelo tridimensional del edificio donde todos los elementos admiten deformaciones por flexión, fuerza

46


cortante y carga axial.

Las vigas fueron representadas por elementos unidimensionales con rigidez torsional nula, mientras que las columnas y placas se representaron como elementos bidimensionales, las losas aligeradas y macizas se representaron como elementos Shell.

Las sobrecargas de diseño utilizadas para las losas aligeradas y losas macizas en el nivel de entrepiso fueron 200 kg/m² y para el nivel de azotea fueron 100 kg/m².

Las cargas muertas utilizadas para tabiquería móvil fueron 330 kg/m² y para acabados de 100 kg/m².

Para el cálculo del peso de la edificación se consideró la participación del 100% del peso propio y cargas muertas y del 25% de las sobrecargas en los entrepisos y azoteas.

Para llevar a cabo este estudio se realizó un análisis tiempo historia, considerando 17 terremotos a nivel mundial. Para obtener los resultados más desfavorables se consideró el amortiguamiento de la estructura igual a 1%.

A continuación se muestra el piso típico y los elementos estructurales dispuestos en la planta (Fig. 3.4), así también se presenta una vista tridimensional del edificio analizado (Fig. 3.5).

Figura 3. 4 Planta piso Típico

47


Figura 3. 5 Vista tridimensional del Edificio fijo en la base

3.3.1. Sismos Utilizados para el análisis Tiempo Historia

Se utilizaron 17 terremotos a nivel mundial incluyendo tres terremotos peruanos importantes. Cada terremoto utilizado tuvo cuatro componentes uno en el sentido X, uno en el sentido Y y dos con la actuación simultanea XY en ambas direcciones, teniendo así un total de 68 terremotos.

A continuación se describen los terremotos utilizados:

48


Tabla 3. 1 Sismos Utilizados

3.4. Cálculo y Resultados del Edificio Fijo en la Base

Se procederá a revisar los resultados del cálculo del edificio realizado en ETABS 2013.

3.4.1. Análisis de Modos y Frecuencias

Utilizando la combinación Cuadrática Completa (CQC) se obtuvo mediante el programa ETABS 2013 los diferentes modos y frecuencias, los más representativos se muestran en la tabla 3.2.

Nº Earthquake Record PGA (g) Nº Earthquake Record PGA (g)1 T-ALTADENA-X 0,45 35 T-OAK_WHAF (XY)-X2 T-ALTADENA-Y 0,18 36 T-OAK_WHAF (XY)-Y3 T-ALTADENA (XY)-X 37 T-PERU-ANCASH 1970-X 0,114 T-ALTADENA (XY)-Y 38 T-PERU-ANCASH 1970-Y 0,15 T-ARRAY06-X 0,38 39 T-PERU-ANCASH 1970 (XY)-X6 T-ARRAY06-Y 0,44 40 T-PERU-ANCASH 1970 (XY)-Y7 T-ARRAY06 (XY)-X 41 T-PERU-LIMA 1974-X 0,188 T-ARRAY06 (XY)-Y 42 T-PERU-LIMA 1974-Y 0,29 T-CORRALIT-X 0,63 43 T-PERU-LIMA 1974 (XY)-X

10 T-CORRALIT-Y 0,48 44 T-PERU-LIMA 1974 (XY)-Y11 T-CORRALIT (XY)-X 45 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966-X 0,1812 T-CORRALIT (XY)-Y 46 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966-Y 0,2713 T-HOLLISTE-X 0,37 47 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966 (XY)-X14 T-HOLLISTE-Y 0,18 48 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966 (XY)-Y15 T-HOLLISTE (XY)-X 49 T-PETROLIA-X 0,5916 T-HOLLISTE (XY)-Y 50 T-PETROLIA-Y 0,6617 T-LACC_NOR-X 0,22 51 T-PETROLIA (XY)-X18 T-LACC_NOR-Y 0,26 52 T-PETROLIA (XY)-Y19 T-LACC_NOR (XY)-X 53 T-POMONA-X 0,1920 T-LACC_NOR (XY)-Y 54 T-POMONA-Y 0,2121 T-LEXINGT-X 0,44 55 T-POMONA (XY)-X22 T-LEXINGT-Y 0,41 56 T-POMONA (XY)-Y23 T-LEXINGT (XY)-X 57 T-S_MONICA-X 0,3724 T-LEXINGT (XY)-Y 58 T-S_MONICA-Y 0,8825 T-LUCERNE-X 0,68 59 T-S_MONICA (XY)-X26 T-LUCERNE-Y 0,7 60 T-S_MONICA (XY)-Y27 T-LUCERNE (XY)-X 61 T-SYLMARFF-X 0,8428 T-LUCERNE (XY)-Y 62 T-SYLMARFF-Y 0,629 T-NEWHALL-X 0,59 63 T-SYLMARFF (XY)-X30 T-NEWHALL-Y 0,58 64 T-SYLMARFF (XY)-Y31 T-NEWHALL (XY)-X 65 T-YERMO-X 0,1532 T-NEWHALL (XY)-Y 66 T-YERMO-Y 0,2433 T-OAK_WHAF-X 0,29 67 T-YERMO (XY)-X34 T-OAK_WHAF-Y 0,27 68 T-YERMO (XY)-Y

49


Tabla 3. 2 Periodos y masas participativas del Edificio

Se aprecia claramente que los modos de vibración principales son el modo 1 y 3, el modo 1 es el sentido Y con un periodo de 0,593 segundos y un porcentaje de masa participativa de 74% y el modo 3 es el sentido X con un periodo de 0,256 y un porcentaje de masa participativa de 73%. Así mismo el porcentaje de masa participativa total fue de 97,50 % en la dirección X y 99,65 % en la dirección Y.

TABLE: Modal Participating Mass RatiosCase Mode Period UX UY Sum UX Sum UY

secModal 1 0,593 0,00% 74,00% 0,00% 74,00%Modal 2 0,314 0,00% 0,70% 0,00% 74,70%Modal 3 0,256 73,12% 0,00% 73,12% 74,70%Modal 4 0,171 0,00% 13,87% 73,12% 88,57%Modal 5 0,098 0,00% 1,28% 73,12% 89,85%Modal 6 0,094 0,00% 4,05% 73,12% 93,90%Modal 7 0,068 0,00% 1,87% 73,12% 95,76%Modal 8 0,068 19,42% 0,00% 92,55% 95,76%Modal 9 0,054 0,00% 1,35% 92,55% 97,12%Modal 10 0,052 0,00% 0,95% 92,55% 98,07%Modal 11 0,05 0,00% 0,01% 92,55% 98,07%Modal 12 0,043 0,00% 0,42% 92,55% 98,50%Modal 13 0,04 0,00% 0,04% 92,55% 98,54%Modal 14 0,039 3,62% 0,00% 96,16% 98,54%Modal 15 0,038 0,00% 0,58% 96,16% 99,11%Modal 16 0,037 0,00% 0,20% 96,16% 99,32%Modal 17 0,037 0,00% 0,00% 96,16% 99,32%Modal 18 0,036 0,01% 0,00% 96,17% 99,32%Modal 19 0,035 0,31% 0,00% 96,48% 99,32%Modal 20 0,034 0,09% 0,00% 96,57% 99,32%Modal 21 0,033 0,00% 0,01% 96,57% 99,33%Modal 22 0,033 0,76% 0,00% 97,32% 99,33%Modal 23 0,032 0,15% 0,02% 97,47% 99,35%Modal 24 0,031 0,01% 0,30% 97,49% 99,65%Modal 25 0,03 0,00% 0,00% 97,49% 99,65%Modal 26 0,029 0,06% 0,00% 97,54% 99,65%

50

CAPITULO 4

4. Diseño de Aisladores Utilizados

4.1. Criterios de Diseño para los aparatos de aislación

Un diseño completo para el aislamiento de base debe garantizar que los aisladores pueden soportar la máxima carga de gravedad en servicio de la estructura durante toda su vida, y los aisladores pueden proporcionar la doble función la de cambiar el período y la disipación de energía a la estructura aislada durante los terremotos. De acuerdo con estos objetivos de diseño, deben llevarse a cabo los siguientes pasos de diseño [Mayes y Naeim, 2001]:

1. Determine el tamaño mínimo necesario del proyecto y la ubicación de los aisladores bajo las cargas máximas de gravedad.

2. Calcular las dimensiones de los aisladores que resultarán en el periodo deseado para la reducción de las fuerzas sísmicas.

3. Determinar el coeficiente de amortiguamiento del aislador de tal manera que el desplazamiento de la estructura puede ser controlada dentro del límite de diseño bajo cargas de viento.

4. Compruebe el funcionamiento de los aisladores bajo la gravedad, el viento, térmicas, terremotos, y otras condiciones de carga posibles.

Para llevar a cabo el procedimiento de diseño para los aisladores sísmicos, cuatro diferentes sistemas de aislamiento se llevaron a cabo los cuales son: soporte de goma de alta amortiguación (HDRB), soporte de goma con núcleo de plomo (LRB), FPS y RNC, se consideraron en este capítulo. El objetivo principal de este capítulo es ilustrar los conceptos involucrados en el dimensionamiento preliminar de aisladores para un proyecto determinado.

52

Capítulo 4: Diseño de Aisladores Utilizados

4.2. Diseño de High Damping Rubber Bearings (HDRB)

Las capas de caucho que constituyen el soporte de goma de alto amortiguamiento (HDR) son generalmente hechas de materiales que son altamente no lineales en términos de deformación por corte. El amortiguamiento efectivo está en el rango de 0.10 ~ 0.20 del crítico que puede ser fácilmente exhibidos por el HDR, que se logra mediante la adición de compuestos químicos especiales que pueden cambiar las propiedades del material de la goma. Como se ha indicado anteriormente, la rigidez y amortiguación del HDR necesitan ser lo suficientemente grandes para resistir el viento y los terremotos menores. En la práctica, las propiedades de rigidez y amortiguación del HDR siguen siendo bastante estables en uno o más terremotos de diseño. Por lo tanto, similar a lo que se ha llevado a cabo en la mayoría de los estudios anteriores, el HDR se supone que es elástico lineal e isótropo en este capítulo, para el propósito de diseño preliminar.

4.2.1. Diagrama de flujo de diseño para el HDRB

El diagrama de flujo de diseño para los soportes de caucho de alta amortiguación se muestra en la figura 4.1.

53


Figura 4. 1 Diagrama de flujo de diseño para HDRB

54


El procedimiento de diseño para el HDR se explica como sigue:

1. Especifique las condiciones del suelo para la estructura aislada. 2. Seleccione la deformación cortante de diseño γmax y la proporción de

amortiguamiento efectivo ξeff para el soporte, y el período de diseño objetivo TD para la estructura aislada. El primero puede ser obtenida directamente del proveedor de material.

3. Utilizar fórmulas de código, o análisis estático o dinámico, para determinar la rigidez horizontal efectiva Keff y el desplazamiento máximo horizontal (diseño), D, del soporte.

4. Seleccione las propiedades de los materiales, incluyendo módulo de Young E y módulo de corte G, de informe de prueba del fabricante.

5. Calcular la altura total de caucho, tr, en el soporte de acuerdo con el desplazamiento de diseño D y la deformación cortante de diseño γmax:

tr = Dγmax

(4.1)

6. Calcular el área efectiva A y el espesor t de las capas de caucho individuales. a. Seleccione el factor de forma S bajo ninguna condición de balanceo:

KvKh

=Ec∗ ATrG∗ ATr

= EcG

= E∗(1+2kS2)G

≥ 400 Para S > 10 (4.2)

Dónde:

Kv= Rigidez vertical del soporte

Kh= Rigidez horizontal del soporte

G= Modulo cortante, en el rango de 0,4 a 1,0 Mpa

E= Modulo de Young, en el rango de 1,5 a 5,0 Mpa

Ec= Modulo de compresión de la composición caucho-acero,

Ec = E ∗ (1 + 2kS2)

A= área de la sección transversal completa (área cargada) del soporte.

Tr= altura total de las capas de caucho

K= factor de modificación, en el rango de 1 a 0,5

S= factor de forma= A/Af [Kelly, 1993]

Af= zona libre de carga alrededor del soporte (figura 4.2)

55


En la ecuación 4.2, la relación de rigidez Kv/Kh es necesario que sea mayor que 400 para S>10, para que los efectos en P-δ sean ignorados en el cálculo de la rigidez horizontal Kh.

b. Determinar el área de sección transversal efectiva A0 del soporte basado en la tensión admisible σc para el caso de carga vertical PDL+LL:

σc = P DL+LLA0

≤ 80Kgcm2� = 7.84 MN/m2 (4.3)

Figura 4. 2 Área de carga libre Af

Figura 4. 3 Área de la sección transversal reducida para soportes circulares

c. Determinar el área de sección transversal efectiva A1 del soporte desde la deformación por esfuerzo cortante debido a la carga vertical PDL+LL : γcDL+LL = 6S PDL+LL

ECA1≤ εb

3 (4.4)

56


Donde εb es la es la elongación del caucho a la rotura. El límite de εb / 3 se selecciona de acuerdo con la Asociación Americana de Carreteras Estatales y Oficiales del Transporte [1983] Guía de Especificaciones.

d. Obtener el área de sección transversal mínima Asf por falla de corte del soporte: Asf = Kefftr

G (4.5)

Usar Asf para determinar las dimensiones del soporte. Entonces calcular el área de la sección transversal efectiva A2 como el área reducida Are dada a continuación (ver figura 4.3): Are = L(B − ΔS) Para soportes rectangulares (4.6)

Are = d2

4(β − senβ) para soportes circulares (4.7)

β = 2cos−1(Δsd

) (4.8) Donde L, B = dimensiones en planta del soporte perpendicular y paralela a los de desplazamientos, respectivamente. ΔS= Desplazamiento horizontal del soporte.

e. El diseño de la sección transversal del área A del soporte es el máximo de los tres valores calculados: A0, A1 y A2.

f. Seleccionar las dimensiones adecuadas para la capa de caucho basado en el diseño del área de la sección transversal A.

7. Espesor de capa única, t, y el número de capas de caucho, N: a. Utilice el factor de forma S y las dimensiones de la capa de caucho para

determinar el espesor de la capa de caucho individual, t: S = L∗B

2(L+B)∗t Para un soporte rectangular (4.9)

S =Πd2

4�

Πdt= d

4t Para un soporte circular (4.10)

Dónde: L, B = Dimensiones en planta de un soporte rectangular (L ≤ B) d= diámetro de un soporte circular t= espesor individual de la capa de caucho

57


b. Usar tr = N ∗ t para determinar el número requerido de capas de caucho, N.

8. Espesor de la placa de acero, ts: ts ≥

2(ti+ti+1)PDL+LLAreFs

≥ 2mm (4.11)

Dónde: ti, ti+1 = espesor de la capa de caucho arriba y debajo de la placa de acero. Fs =0,6 Fy Fy= resistencia a la fluencia de las placas de acero (274.4 MN/m²) Are= área de la sección transversal reducida del soporte bajo el desplazamiento horizontal.

9. Todos los parámetros determinados para el soporte deben ser revisados bajo esfuerzo cortante y condiciones de estabilidad que figuran a continuación. Si estos requisitos no se pueden satisfacer, repita los pasos del 2 al 8 para un mejor diseño.

4.2.2. Condiciones de esfuerzo cortante y estabilidad para HDRB

1. Las capas de caucho seleccionados deben satisfacer el requisito de esfuerzo cortante bajo la carga vertical P DL+LL: γC,DL+LL = 6S ∗ εc = 6S ∗ PDL+LL

ECA≤ εb

3 (4.12)

Donde la resistencia a compresión εc es: εc = ΔC

tr= PDL+LL

EcA (4.13)

ΔC = Desplazamiento a compresión del soporte.

2. Condición de estabilidad: Para evitar que el soporte se convierta en inestable, el esfuerzo a compresión promedio σc del soporte debe ser inferior a una tolerancia preestablecida: σc = P

A≤ σcr = G∗S∗L

2.5tr (4.14)

58


Donde L es la dimensión menor en planta del soporte rectangular o el diámetro d del soporte circular. Cabe señalar que las fórmulas siguientes fueron utilizadas por Naeim y Kelly [1999]:

σC = PA

< σcr = �

π∗G∗S∗d2√2∗tr

Para un soporte circularπ∗G∗S∗L√6tr

Para un soporte rectangular (4.15)

3. Condiciones de esfuerzo cortante para cargas sísmicas:

γSC + γeq + γsr ≤ 0.75 εb (4.16) Con γsc = 6S PDL+LL+EQ

ECAre (4.17)

γeq = Dtr

(4.18)

γsr = B2θ2t∗tr

(4.19)

θ = 12Deb2+d2

(4.20) Donde γsc = esfuerzo cortante bajo compresión PDL+LL+EQ = Combinación de carga muerta, viva y de sismo γeq = Esfuerzo cortante bajo sismo γsr = Esfuerzo cortante bajo rotación θ = Angulo de rotación del soporte inducido por el sismo e= excentricidad actual + 5% de excentricidad accidental b, d= dimensiones de la estructura con planta rectangular.

4. Para evitar el despliegue del soporte, el desplazamiento del soporte bajo la carga sísmica deberá cumplir con la siguiente condición: D ≤ δroll−out = PDL+LL+EQ∗L

PDL+LL+EQ+Keff∗h (4.21)

Donde Keff= Rigidez efectiva del soporte h= Altura total del soporte L= Menor dimensión en planta de un soporte rectangular o diámetro d de un soporte circular.

59


De la ecuación 4.21 pueden ser derivados de las siguientes dos ecuaciones establecidas para el soporte en la posición deformada, como se muestra en la Figura 4.4: F ∗ h = PDL+LL+EQ(L − δroll−out) (4.22) F = Keff ∗ δroll−out (4.23) Donde F es la fuerza cortante actuando sobre el soporte y δroll−out el desplazamiento de despliegue correspondiente.

Figura 4. 4 Soporte en posición de despliegue

4.3. Diseño de Lead Rubber Bearings LRB

Soportes de caucho con núcleo de plomo (LRB) se hacen generalmente de capas alternas de placas de acero y caucho natural con un agujero central en el que el núcleo de plomo se ajusta a presión. Cuando se somete a fuerzas de cizallamiento lateral, el núcleo de plomo se deforma casi en cizalla pura, los rendimientos a bajo nivel de esfuerzos de corte aproximadamente 8 a 10 MPa a temperatura normal (20° C), producen un comportamiento de deformación de histéresis bastante estable durante un número de ciclos. Una característica del núcleo de plomo es que se puede recristalizar a temperatura normal y no se encontrará con el problema de fallo por fatiga bajo cargas cíclicas. Suficiente rigidez siempre está garantizada por los LRBs para la estructura bajo cargas de servicio. En esta sección, se describe el procedimiento de diseño para los LRBS.

60


4.3.1. Procedimiento de Diseño para LRB

El procedimiento de diseño para los LRBs es similar a los HDRBs, excepto que hay una necesidad adicional, diseñar el núcleo de plomo.

1. Especifique las condiciones del suelo para la estructura aislada. 2. Seleccione la deformación cortante de diseño γmax y la proporción de

amortiguamiento efectivo ξeff para el soporte, y el período de diseño objetivo TD para la estructura aislada. El primero puede ser obtenida directamente del proveedor de material.

3. Utilizar fórmulas de código, o análisis estático o dinámico, para determinar la rigidez horizontal efectiva Keff y el desplazamiento máximo horizontal (diseño), D, del soporte.

4. Seleccione las propiedades de los materiales, incluyendo módulo de Young E y módulo de corte G, de informe de prueba del fabricante.

5. Calcular la altura total de caucho, tr, en el soporte de acuerdo con el desplazamiento de diseño D y la deformación cortante de diseño γmax:

tr = Dγmax

(4.24)

6. Diseño del núcleo de plomo: determinar el área de la sección transversal Ap y diámetro dp del núcleo de plomo basado en la fuerza a la fluencia a corto plazo Qd y la resistencia a la fluencia Fpy: Ap = Qd

fpy (4.25)

fpy= Resistencia a la fluencia del plomo en cortante= 10 Mpa [Mayes and Naeim, 2000]

Qd = Fuerza de fluencia del plomo = WD(4D)�

WD = Energía disipada por ciclo = 2πKeffD2ξeff D = Desplazamiento de diseño del soporte

7. Calcular el área A y el espesor t de las capas de caucho individuales. a. Seleccione el factor de forma S bajo ninguna condición de balanceo:

KvKh

=Ec∗ ATrG∗ ATr

= EcG

= E∗(1+2kS2)G

≥ 400 (4.26)

b. Determinar el área de sección transversal efectiva A0 del soporte

basado en la tensión admisible σc para el caso de carga vertical PDL+LL:

61


σc = P DL+LLA0

≤ 80Kgcm2� = 7.84 MN/m2 (4.27)

c. Determinar el área de sección transversal efectiva A1 del soporte desde

la deformación por esfuerzo cortante debido a la carga vertical PDL+LL : γcDL+LL = 6S PDL+LL

ECA1≤ εb

3 (4.28)

d. Determinar el modulo elástico Kr del soporte:

Kd = Kr(1 + 12 AP

A0) (4.29)

Donde Kd= rigidez post fluencia del LRB en la dirección horizontal [Naeim and Kelly, 1999]: Kd = Keff −

QdD

(4.30)

e. Obtener el área de sección transversal mínima Asf por falla de corte del soporte: Asf = Kr∗tr

G (4.31)

Usar Asf para determinar las dimensiones del soporte. Entonces calcular el área de la sección transversal efectiva A2 como el área reducida Are dada a continuación: Are = L(B − ΔS) Para soportes rectangulares (4.32)

Are = d2

4(β − senβ) para soportes circulares (4.33)

f. El diseño de la sección transversal del área A del soporte es el máximo

de los tres valores calculados: A0, A1 y A2. g. Seleccionar las dimensiones adecuadas para la capa de caucho basado

en el diseño del área de la sección transversal A.

8. Espesor de capa única, t, y el número de capas de caucho, N: a. Utilice el factor de forma S y las dimensiones de la capa de caucho para

determinar el espesor de la capa de caucho individual, t:

62


S = L∗B2(L+B)∗t

Para un soporte rectangular (4.34)

S =Πd2

4�

Πdt= d

4t Para un soporte circular (4.35)

b. Usar tr = N ∗ t para determinar el número requerido de capas de

caucho, N.

9. Espesor de la placa de acero, ts: ts ≥

2(ti+ti+1)PDL+LLAreFs

≥ 2mm (4.36)

10. Todos los parámetros determinados para el soporte deben ser revisados

bajo esfuerzo cortante y condiciones de estabilidad que figuran a continuación. Si estos requisitos no se pueden satisfacer, repita los pasos del 2 al 9 para un mejor diseño.

4.3.2. Condiciones de esfuerzo cortante y estabilidad para LRB

1. Las capas de caucho seleccionados deben satisfacer el requisito de esfuerzo cortante bajo la carga vertical P DL+LL: γC,DL+LL = 6S ∗ εc = 6S ∗ PDL+LL

ECA≤ εb

3 (4.37)

Donde todos los parámetros fueron definidos anteriormente, en el diseño de HDRB.

2. Condición de estabilidad: Para evitar que el soporte se convierta en inestable, el esfuerzo a compresión promedio σc del soporte debe ser inferior a una tolerancia preestablecida: σc = P

A≤ σcr = G∗S∗L

2.5tr (4.38)

Donde L es la dimensión menor en planta del soporte rectangular o el diámetro d del soporte circular.

3. Tamaño del núcleo de plomo: el núcleo de plomo provee rigidez inicial y capacidad de energía de disipación al soporte, cuyas dimensiones deben tener las siguientes características:

63


1.25 ≤ Hpdp≤ 5.0 (4.39)

Dónde: Hp = Altura efectiva del núcleo de plomo dp = diámetro del núcleo de plomo

4. Combinación de cargas incluyendo sismo: γSC + γeq + γsr ≤ 0.75 εb (4.40) Donde todos los parámetros fueron anteriormente definidos en el diseño de HDRB

5. Para evitar el despliegue del soporte, el desplazamiento del soporte bajo la carga sísmica deberá cumplir con la siguiente condición: D ≤ δroll−out = PDL+LL+EQ∗L

PDL+LL+EQ+Kd∗h (4.41)

Donde Kd es la rigidez post fluencia del soporte en la dirección horizontal

4.4. Diseño del Friction Pendulum Systems FPS

El soporte de péndulo de fricción permite que la estructura soportada retorne a su posición original mediante el uso de una superficie esférica cóncava de deslizamiento, en lugar de una superficie de deslizamiento plana, venciendo así el problema de recentrado. Ya que el soporte de péndulo de fricción permite que la estructura aislada vibre de una manera similar al péndulo, que implica un período natural de vibración, TD. En el diseño del soporte de péndulo de fricción, una preocupación clave es hacer que el periodo natural TD tenga un tiempo suficiente, de tal manera que las fuerzas transmitidas desde el suelo hasta la superestructura se reduzcan considerablemente. El período TD del sistema de péndulo de fricción (FPS) de la estructura aislada se puede diseñar a través de una elección adecuada del radio de curvatura, RFPS, por la superficie de deslizamiento esférica, es decir,

TD = 2π�RFPSg

(4.42)

Donde g es la aceleración de la gravedad. Como puede verse a partir de la ecuación 4.42, el período de la FPS es independiente de la masa de la estructura soportada. Tal propiedad representa una ventaja de la FPS en el control de la respuesta de la

64


estructura aislada. Debido a la utilización de una superficie de deslizamiento cóncava, el FPS proporciona un mecanismo de recentrado para la estructura aislada para volver a su posición original después de los terremotos. La carga vertical que lleva cada FPS en la base de la columna será W. La rigidez efectiva de la FPS es:

Keff = WRFPS

+ µWD

(4.43)

Donde μ es el coeficiente de fricción de la superficie de deslizamiento y D el desplazamiento de diseño. Como se ha indicado por la ecuación 4.43, la rigidez efectiva Keff del FPS depende de la carga W soportado, lo que hace difícil para los diseñadores seleccionar el sistema de aislamiento adecuado para columnas con diferentes cargas sostenidas.

La relación de amortiguamiento efectivo ξeff proporcionada por el sistema de aislamiento está en función del desplazamiento de diseño, que puede expresarse como:

ξeff = 2π

µµ+D RFPS⁄ (4.44)

El desplazamiento vertical δV de la estructura causada por la superficie curva del aislador puede ser estimado como:

δV = D2

2RFPS (4.45)

Para garantizar que la estructura aislada volverá a su posición original, el desplazamiento D horizontal de la estructura bajo la carga sísmica debe cumplir el requisito de que la fuerza de recuperación F (= WD / RFPS) no es menor que la fuerza de fricción µW, es decir:

DRFPS

= µ (4.46)

Esta es la condición de comprobación para el recentrado de la estructura aislada.

65


4.5. Diseño de HDRB - Edificio Real

R fijo en la base= 6 W total= 19767,15 KNP DL= 1962 KN T X= 0,256 SegP LL= 353,16 KN T Y= 0,593 SegP DL+LL= 2315,16 KN B = 24,85 m

D = 12,66 mNº apoyos= 22g= 9,8 m/seg2

Clase de sitio= B Acero A36-Fy= 274,4 MN/m²R aislado= 2 A36-Fs= 164,64 MN/m²T D= 0,768 SegUsar TD= 2,5 Segγ Max= 150%ξ eff= 20%B D= 1,5S D= 0,4Calculos:Keff= 1492,23 KN/mDD= 0,17 mIRHD +-2: 60E= 4,45 MN/m²G= 1,06 MN/m²K= 0,57εb= 500%tr= 0,11 mUsar tr= 0,12 mS= 9,09Usar S= 20 usar un s entre 10 y 20 para evitar efecto p deltaEc= 2033,65 MN/m²A0= 0,295 m²A1= 0,082 m²Asf= 0,169 m² d= 0,46 mβ= 2,412Are= 0,094 m²A= 0,295 m² d= 0,61 mUsar d= 0,7 mUsar A= 0,385 m²β= 2,664Usar Are= 0,270 m²t= 0,875 cmUsar t= 1 cmN= 12ts= 2,08 mmcover plates= 2,50 cmh= 19,29 cmγc,DL+LL= 0,35 OKσc= 6015,82 KN/m² OK

0,70 m19,29 cm12,00

1,00 cm11,00

2,08 mm2,50 cmEspesor de coberturas de placas arriba y abajo=

Espesor individual de placas, ts=

RESULTADO DE DISEÑO: DIMENSIONES DEL HDR

DATOS DE LA ESTRUCTURA (ETABS-ESTRUCTURA FIJA EN LA BASE)

DISEÑO DE AISLADOR HIGH DAMPING RUBBER BEARINGS (HDR)

Diametro del soporte, d=Altura total del soporte, h=Numero de capas de caucho, N=Espesor individual de capas, t=Numero de placas de acero, Ns=

66


4.6. Diseño de LRB - Edificio Real

Clase de sitio= B Acero A36-Fy= 274,4 MN/m²R aislado= 2 A36-Fs= 164,64 MN/m²T D= 0,768 Seg fpy= 8,82 MN/m²Usar TD= 2,5 Segγ Max= 50%ξ eff= 10%B D= 1,2S D= 0,4Calculos:Keff= 1492,23 KN/mDD= 0,21 mQD= 48,49 KNKD= 1257,83 KNIRHD +-2: 60E= 4,45 MN/m²G= 1,06 MN/m²K= 0,57εb= 500%tr= 0,414 mUsar tr= 0,42 mAp= 0,0055 m² dp= 0,084 m

Usar dp= 0,09 mS= 9,09Usar S= 20 usar un s entre 10 y 20 para evitar efecto p deltaEc= 2033,65 MN/m²A0= 0,295 m²A1= 0,082 m²Kr= 1028,139 KN/mAsf= 0,407 m² d= 0,72 mβ= 2,559Are= 0,260 m²A= 0,295 m² d= 0,61 mUsar d= 0,8 mUsar A= 0,503 m²β= 2,618Usar Are= 0,339 m²t= 1,000 cmUsar t= 1 cmN= 42ts= 2,000 mmcover plates= 2,500 cmh= 55,2 cmγc,DL+LL= 0,272 OKσc= 4605,864 KN/m² OKHp= 42dp= 13 OK

0,80 m55,20 cm42,00

1,00 cm13,00 cm41,00

2,00 mm2,50 cm

DISEÑO DE AISLADOR LEAD RUBBER BEARINGS (LRB)

RESULTADO DE DISEÑO: DIMENSIONES DEL LRB

Diametro del soporte, d=Altura total del soporte, h=

Numero de placas de acero, Ns=Espesor individual de placas, ts=Espesor de coberturas de placas arriba y abajo

Numero de capas de caucho, N=

Diametro del nucleo de plomo, dp=Espesor individual de capas, t=

67


4.7. Diseño de FPS - Edificio Real

4.8. Diseño de RNC – Edificio Real

El RNC utilizado en esta investigación es el recomendado para estructuras ligeras a moderadas, en la figura 2.22, para el diseño del aislador RNC (c), las distancias horizontales y verticales entre los puntos más alejados son 2.48 m y 1.40 m.

Para el diseño de este aislador se siguió las recomendaciones del inventor.

Datos:

Presión del Viento: 95 Kg/m²

Longitud del Edificio en X: 23 m

Clase de sitio= B μ= 0,0876R aislado= 2T D= 0,768 SegUsar TD= 2,5 Segξ eff= 10%B D= 1,2S D= 0,4Calculos:DD= 0,207 mQ= 21,112 TnRFPS= 1,553 mUsar RFPS= 4,000 mkp= 60,250 Tn/mke= 6025,00 Tn/mdy= 0,004 mb eff= 40%B D= 1,9REALDD= 0,131 mKeff= 221,67 Tn/mEd 11,04 Tn-mT real= 2,09 Segw 3,004 rad/Segc= 68,42 Tn-Seg/m

DISEÑO DE AISLADOR FRICCTIONAL PENDULUM SYSTEMS (FPS)

68


Longitud del Edificio en Y: 13 m

Altura del Edificio: 21 m

Número de Aisladores: 22

Desplazamiento (Dy): 0,01 m

𝐹𝑦 (𝑥) =23 ∗ 21 ∗ 95

22= 2085,68 𝐾𝑔

𝐹𝑦(𝑦) =13 ∗ 21 ∗ 95

22= 1178,86 𝐾𝑔

Calculo de la rigidez elástica Ke:

𝐾𝑒(𝑥) =2085,68

0,01= 208,57 𝑇𝑛

𝐾𝑒(𝑦) =1178,86

0,01= 117,89 𝑇𝑛

4.9. Modelamiento de aisladores - Edificio Real

4.9.1. Modelamiento del aislador HDRB

Desplazamiento de fluencia:

DY = 0,1 ∗ tr = 0,1 ∗ 0,12 = 0,012 m

Energía Disipada:

WD = 2πKeffDD2β = 2 ∗ π ∗ 1492,23 ∗ 0,172 ∗ 0,20 = 54,19 KN. m

Fuerza a deformación nula:

Q =WD

4(DD − DY)=

54,194(0,17 − 0,012)

= 85,74 KN

Rigidez Post-fluencia:

K2 = Keff −Q

DD= 1492,23 −

85,740,17

= 987,88 KN/m

Rigidez inicial:

69


K1 =Q

DY+ K2 =

85,740,012

+ 987,88 = 8132,88 KN/m

Fuerza de Fluencia:

FY = Q + K2 ∗ DY = 85,74 + 987,88 ∗ 0,012 = 97,59 KN

Frecuencia Angular:

ω =2π

Treal=2π2,5

= 2,51 rad/seg

Amortiguamiento efectivo:

C =WD

πDD2ω

=54,19

π ∗ 0,172 ∗ 2,51= 237,79 KN. seg/m

4.9.2. Modelamiento del aislador LRB

Desplazamiento de fluencia:

DY =Q

K1 − K2=

48,499(1257,83)

= 0,00428 m

Energía Disipada:

WD = 4Q(DD − DY) = 4 ∗ 48,49(0,21 − 0,00428) = 39,90 KN. m

Rigidez post-fluencia:

K2 = 1257,83 KN/m

Rigidez inicial:

K1 =Q

DY+ K2 =

48,490,00428

+ 1257,83 = 12587,27 KN/m

Fuerza de fluencia:

FY = Q + K2 ∗ DY = 48,49 + 1257,83 ∗ 0,00428 = 53,87 KN

Frecuencia Angular:

ω =2π

Treal=2π2,5

= 2,51 rad/seg


70


C =WD

πDD2ω

=39,90

π ∗ 0,212 ∗ 2,51= 114,74 KN. seg/m

4.9.3. Modelamiento del aislador FPS

Energía disipada:

WD = (4µWDD) = 11,04 TN. m

Rigidez efectiva:

Keff = 221,67 TN/m


K2 =WR

= 60,25 TN/m

Rigidez inicial:

K1 = 6025 TN/m


C =WD

πDD2ω

= 68,42 TN. seg/m

4.9.4. Modelamiento del aislador RNC

Rigidez inicial:

Ke = 208,57 TN/m

Ratio Kp/Ke:

𝐾𝑝𝐾𝑒

= 0,05


Kp = 0,05 ∗ 208,57 = 10,43 TN/m

71

CAPITULO 5

5. Edificio Aislado – Estudio de Caso Real

En este estudio se realizó un análisis de cuatro tipos de aisladores, el High Damping Rubber Bearing (HRDB), Lead Rubber Bearing (LRB), Friction Pendulum System (FPS) y el Roll N-Cage (RNC), para poder ver el comportamiento de cada uno de ellos versus el comportamiento del edificio fijo en la base.

La distribución en planta de estos 4 aisladores se muestra en la figura 5.1.

Figura 5. 1 Distribución en planta de los aisladores (HDRB, LRB, FPS Y RNC)

La localización de los aisladores se ubicó en la parte superior de las columnas de la base ver figura 5.2.

73

Capítulo 5: Edificio Aislado – Estudio Caso Real

Figura 5. 2 Localización de aisladores

5.1. Modelamiento Estructural

El modelo estructural para el edificio con aisladores sísmicos se realizó en base al modelo estructural realizado para el edificio fijo en la base. Los cuatro tipos de aisladores fueron modelados usando elementos N-LINK, el cual se utiliza para modelar las no linealidades estructurales. El comportamiento no lineal se exhibe sólo durante el análisis no lineal tiempo historia y este se llevó a cabo utilizando 17 terremotos.

Cada elemento NLINK se supone que está compuesta de seis "resortes", separados uno para cada uno de los seis grados de libertad (axial, esfuerzo cortante, torsión y flexión pura). Ver figura 5.3.

74


Figura 5. 3 Idealización del aislador y coordenadas geométricas (ETABS)

A continuación se muestra los modelos estructurales de la estructura con los diferentes tipos de aisladores realizados en el programa ETABS 2013.

Figura 5. 4 Edificio Aislado con HDRB

75


Figura 5. 5 Edificio Aislado con LRB

Figura 5. 6 Edificio Aislado con FPS

76


Figura 5. 7 Edificio Aislado con RNC

Los periodos para las dos direcciones X y Y, para el edificio fijo y los edificios aislados se muestran en la tabla 5.1. Donde el rango de los periodos del edificio aislado para los cuatro casos de análisis varían desde 1,36 a 1,80 y 1,65 a 2,15 segundos en la dirección X y en la dirección Y respectivamente, siendo estos valores aceptables para el análisis.

Edificio Periodo-X (seg) Periodo-Y (seg) Fijo 0,26 0,59 Aislado-HDRB 1,37 1,66 Aislado-LRB 1,49 1,80 Aislado-FPS 1,36 1,65 Aislado-RNC 1,80 2,15

Tabla 5. 1 Periodo del Edificio Fijo vs Edificios Aislados

77


5.2. Resultados

5.2.1. Variables de Desempeño

Las respuestas cuantitativas de interés son la aceleración absoluta del piso superior, la deriva del edificio, la fuerza cortante en la base y el desplazamiento en la base.

Esas respuestas cuantitativas son importantes porque las aceleraciones de piso desarrolladas en la superestructura son una medida de confort humano y son la principal fuente de daño de los equipos sensibles de la casa. La deriva del edificio es la principal causa de daño estructural y no estructural. La fuerza cortante en la base, es la que gobierna las dimensiones de las secciones transversales de los sistemas que soportan la fuerza lateral en estructuras. El desplazamiento en la base de los soportes es crucial para el diseño de los sistemas de aislación.

78


5.2.2. Variable – Deriva del Edificio

Continúa…

% % % %Reducc. Reducc. Reducc. Reducc.

1 T-ALTADENA-X 0,0021 0,0003 84% 0,0004 83% 0,0001 96% 0,0001 96%2 T-ALTADENA-Y 0,0020 0,0010 52% 0,0009 54% 0,0000 99% 0,0003 83%3 T-ALTADENA (XY)-X 0,0022 0,0003 85% 0,0004 82% 0,0001 97% 0,0001 95%4 T-ALTADENA (XY)-Y 0,0020 0,0009 55% 0,0007 67% 0,0001 97% 0,0003 84%5 T-ARRAY06-X 0,0022 0,0004 82% 0,0005 76% 0,0009 59% 0,0006 71%6 T-ARRAY06-Y 0,0071 0,0034 52% 0,0042 40% 0,0041 42% 0,0018 75%7 T-ARRAY06 (XY)-X 0,0025 0,0007 73% 0,0007 72% 0,0008 67% 0,0006 75%8 T-ARRAY06 (XY)-Y 0,0071 0,0036 50% 0,0046 35% 0,0037 48% 0,0020 71%9 T-CORRALIT-X 0,0045 0,0004 91% 0,0004 91% 0,0004 92% 0,0002 96%

10 T-CORRALIT-Y 0,0184 0,0021 89% 0,0021 89% 0,0007 96% 0,0011 94%11 T-CORRALIT (XY)-X 0,0049 0,0004 91% 0,0004 93% 0,0003 93% 0,0002 96%12 T-CORRALIT (XY)-Y 0,0184 0,0021 89% 0,0016 91% 0,0008 96% 0,0011 94%13 T-HOLLISTE-X 0,0009 0,0005 38% 0,0006 32% 0,0007 24% 0,0004 52%14 T-HOLLISTE-Y 0,0051 0,0015 70% 0,0016 69% 0,0009 83% 0,0008 85%15 T-HOLLISTE (XY)-X 0,0011 0,0006 49% 0,0006 46% 0,0006 44% 0,0004 62%16 T-HOLLISTE (XY)-Y 0,0051 0,0012 76% 0,0013 74% 0,0008 84% 0,0008 85%17 T-LACC_NOR-X 0,0009 0,0003 71% 0,0003 68% 0,0001 85% 0,0002 82%18 T-LACC_NOR-Y 0,0101 0,0016 84% 0,0014 86% 0,0003 98% 0,0008 92%19 T-LACC_NOR (XY)-X 0,0012 0,0003 74% 0,0003 75% 0,0001 90% 0,0002 86%20 T-LACC_NOR (XY)-Y 0,0101 0,0016 84% 0,0012 88% 0,0003 97% 0,0008 92%21 T-LEXINGT-X 0,0013 0,0006 55% 0,0007 48% 0,0005 62% 0,0003 75%22 T-LEXINGT-Y 0,0097 0,0038 60% 0,0037 62% 0,0012 87% 0,0009 90%23 T-LEXINGT (XY)-X 0,0018 0,0006 67% 0,0008 57% 0,0006 65% 0,0003 82%24 T-LEXINGT (XY)-Y 0,0097 0,0028 71% 0,0039 60% 0,0014 86% 0,0009 90%25 T-LUCERNE-X 0,0013 0,0003 78% 0,0003 79% 0,0002 81% 0,0002 85%26 T-LUCERNE-Y 0,0099 0,0019 81% 0,0015 85% 0,0004 96% 0,0006 94%27 T-LUCERNE (XY)-X 0,0015 0,0003 81% 0,0003 81% 0,0002 84% 0,0002 88%28 T-LUCERNE (XY)-Y 0,0099 0,0018 82% 0,0016 84% 0,0004 96% 0,0007 93%29 T-NEWHALL-X 0,0054 0,0006 89% 0,0007 87% 0,0009 83% 0,0007 88%30 T-NEWHALL-Y 0,0238 0,0037 84% 0,0032 87% 0,0008 97% 0,0011 95%31 T-NEWHALL (XY)-X 0,0062 0,0007 89% 0,0008 88% 0,0009 85% 0,0007 89%32 T-NEWHALL (XY)-Y 0,0238 0,0035 85% 0,0025 90% 0,0018 93% 0,0011 95%33 T-OAK_WHAF-X 0,0012 0,0004 71% 0,0004 66% 0,0003 78% 0,0003 79%34 T-OAK_WHAF-Y 0,0128 0,0024 81% 0,0021 84% 0,0003 97% 0,0008 93%35 T-OAK_WHAF (XY)-X 0,0018 0,0003 81% 0,0004 79% 0,0003 86% 0,0003 86%36 T-OAK_WHAF (XY)-Y 0,0128 0,0014 89% 0,0018 86% 0,0004 97% 0,0010 92%37 T-PERU-ANCASH 1970-X 0,0010 0,0002 84% 0,0001 88% 0,0001 94% 0,0000 95%38 T-PERU-ANCASH 1970-Y 0,0021 0,0009 59% 0,0007 68% 0,0001 95% 0,0003 85%39 T-PERU-ANCASH 1970 (XY)-X 0,0011 0,0002 81% 0,0001 87% 0,0001 94% 0,0001 93%40 T-PERU-ANCASH 1970 (XY)-Y 0,0021 0,0008 61% 0,0007 65% 0,0001 95% 0,0003 85%41 T-PERU-LIMA 1974-X 0,0007 0,0002 76% 0,0002 78% 0,0001 80% 0,0001 92%42 T-PERU-LIMA 1974-Y 0,0054 0,0015 72% 0,0012 77% 0,0002 96% 0,0006 89%43 T-PERU-LIMA 1974 (XY)-X 0,0008 0,0003 67% 0,0002 79% 0,0001 84% 0,0001 88%44 T-PERU-LIMA 1974 (XY)-Y 0,0054 0,0015 72% 0,0012 78% 0,0002 96% 0,0006 89%45 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966-X 0,0009 0,0002 80% 0,0002 81% 0,0001 85% 0,0001 94%46 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966-Y 0,0049 0,0012 76% 0,0011 79% 0,0004 92% 0,0007 85%47 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966 (XY)-X 0,0012 0,0002 80% 0,0002 86% 0,0002 86% 0,0001 92%48 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966 (XY)-Y 0,0049 0,0010 79% 0,0009 81% 0,0003 93% 0,0007 85%49 T-PETROLIA-X 0,0016 0,0005 72% 0,0004 73% 0,0004 76% 0,0002 86%50 T-PETROLIA-Y 0,0223 0,0037 84% 0,0042 81% 0,0012 95% 0,0012 95%51 T-PETROLIA (XY)-X 0,0027 0,0005 82% 0,0006 79% 0,0004 86% 0,0003 90%52 T-PETROLIA (XY)-Y 0,0223 0,0033 85% 0,0040 82% 0,0014 94% 0,0012 95%53 T-POMONA-X 0,0015 0,0002 88% 0,0002 90% 0,0000 98% 0,0001 96%54 T-POMONA-Y 0,0021 0,0011 47% 0,0010 52% 0,0000 98% 0,0004 80%55 T-POMONA (XY)-X 0,0016 0,0002 89% 0,0002 90% 0,0000 98% 0,0001 94%

NºRNC

Edificio FijoEdificio Aislado con:

Earthquake RecordBuilding

DriftBuilding

DriftBuilding

Drift

HDRB LRB FPS

Building Drift

Building Drift

79


Tabla 5. 2 Cuadro comparativo de Derivas de Piso para Edificio Fijo, HDRB, LRB, FPS y RNC (continuado).

El tabla 5.2. Se puede apreciar que la máxima deriva de piso para el Edificio fijo es 0,0238 y para los edificios aislados 0,0038, 0,0049, 0,0041 y 0,0020 para HDRB, LRB, FPS y RNC respectivamente. Así también se puede observar que la deriva de piso del edificio fijo se reduce un 74% cuando utilizamos el HDRB para aislar la estructura, cuando utilizamos el LRB se reduce un 74%, cuando utilizamos el FPS se reduce un 84% y cuando utilizamos el RNC se reduce un 86%.


56 T-POMONA (XY)-Y 0,0021 0,0010 55% 0,0008 62% 0,0001 98% 0,0004 80%57 T-S_MONICA-X 0,0015 0,0002 85% 0,0002 84% 0,0002 88% 0,0002 89%58 T-S_MONICA-Y 0,0058 0,0025 57% 0,0022 62% 0,0005 91% 0,0013 77%59 T-S_MONICA (XY)-X 0,0018 0,0004 79% 0,0003 82% 0,0002 89% 0,0002 90%60 T-S_MONICA (XY)-Y 0,0058 0,0025 58% 0,0022 61% 0,0005 91% 0,0013 77%61 T-SYLMARFF-X 0,0028 0,0009 66% 0,0012 56% 0,0011 61% 0,0007 76%62 T-SYLMARFF-Y 0,0146 0,0037 74% 0,0040 72% 0,0008 95% 0,0010 93%63 T-SYLMARFF (XY)-X 0,0033 0,0009 72% 0,0012 65% 0,0011 68% 0,0007 80%64 T-SYLMARFF (XY)-Y 0,0146 0,0032 78% 0,0049 66% 0,0013 91% 0,0010 93%65 T-YERMO-X 0,0008 0,0002 73% 0,0002 70% 0,0007 20% 0,0002 76%66 T-YERMO-Y 0,0060 0,0023 62% 0,0024 60% 0,0009 84% 0,0010 84%67 T-YERMO (XY)-X 0,0011 0,0003 74% 0,0003 71% 0,0006 45% 0,0002 81%68 T-YERMO (XY)-Y 0,0060 0,0022 64% 0,0023 61% 0,0011 82% 0,0010 84%

Max-X 0,0054 0,0009 0,0012 0,0011 0,0007Max-Y 0,0238 0,0038 0,0042 0,0041 0,0018Max (XY)-X 0,0062 0,0009 0,0012 0,0011 0,0007Max (XY)-Y 0,0238 0,0036 0,0049 0,0037 0,0020Promedio de Reducción 74% 74% 84% 86%

NºRNC


Earthquake RecordBuilding

DriftBuilding

DriftBuilding

Drift

HDRB LRB FPS

Building Drift

Building Drift

80


5.2.2.1. Deriva de piso en la dirección X

Grafica 5. 1 Deriva provocada por los terremotos utilizados actuando en la dirección X.

En la gráfica 5.1 se puede apreciar que los terremotos que causan más daño estructural y no estructural (deriva de piso) en el sentido X son: Corralit, Newhall, Petrolia y Sylmarff.

Con estos resultados se realizó unas graficas utilizando como muestra representativa a los ya mencionado e incorporando el terremoto de Perú-Lima y Callao 1966, los terremotos restantes se adjuntaran en los anexos de esta investigación.

81


Grafica 5. 2 Comparación de Derivas para el Edificio fijo y los edificio aislados – dirección X.

En la gráfica 5.2 se puede apreciar la variación de valores cuando utilizamos diferentes tipos de aisladores sísmicos en la base. En esta muestra representativa se observa que el aislador que disminuye más la deriva es el RNC y en segundo lugar viene el FPS; sin embargo para el terremoto de NewHall el aislador que disminuye más la deriva fue el HDRB.

82


5.2.2.2. Deriva de piso en la dirección Y

Grafica 5. 3 Deriva provocada por los terremotos utilizados actuando en la dirección Y.

En la gráfica 5.3 se puede apreciar que los terremotos que causan más daño estructural y no estructural (deriva de piso) en el sentido Y son: Corralit, Newhall, Petrolia y Sylmarff.

Con estos resultados se realizó unas graficas utilizando como muestra representativa a los ya mencionado e incorporando el terremoto de Perú-Lima y Callao 1966, los terremotos restantes se adjuntaran en los anexos de esta investigación.

83


Grafica 5. 4 Comparación de Derivas para el Edificio fijo y los edificio aislados – dirección Y.

En la gráfica 5.4 se puede apreciar la variación de valores cuando utilizamos diferentes tipos de aisladores sísmicos en la base. En esta muestra representativa se observa que el aislador que disminuye más la deriva es el FPS y en segundo lugar viene el RNC; Sin embargo para el terremoto de Petrolia el aislador que disminuye más la deriva es el RNC.

5.2.2.3. Promedio de Reducción de la Deriva

A continuación se muestra la gráfica 5.5 donde se indica el promedio de reducción de la deriva respecto al edificio fijo, para la elaboración de esta grafica se utilizaron todos los terremotos en actuación individual (X, Y) y actuación conjunta (XY-X, XY-Y), en total 68 terremotos. En esta grafica se muestra que el aislador más efectivo para reducir la deriva es el RNC con un 86%, seguido por el FPS con 84% y con un 74% el HDRB y el LRB.

84


Grafica 5. 5 Promedio de reducción de Deriva del Edificio Fijo vs Edificio Aislado.

85


5.2.3. Variable – Aceleración del piso superior

Continúa…


m/sec² m/sec² m/sec² m/sec² m/sec²1 T-ALTADENA-X 18,91 3,37 82% 3,77 80% 0,22 99% 0,85 96%2 T-ALTADENA-Y 7,67 3,44 55% 3,05 60% 0,07 99% 0,64 92%3 T-ALTADENA (XY)-X 19,02 3,31 83% 3,86 80% 0,34 98% 0,88 95%4 T-ALTADENA (XY)-Y 7,65 3,27 57% 2,66 65% 0,36 95% 0,64 92%5 T-ARRAY06-X 21,07 3,48 83% 4,49 79% 1,41 93% 1,03 95%6 T-ARRAY06-Y 18,92 7,01 63% 6,99 63% 8,88 53% 2,62 86%7 T-ARRAY06 (XY)-X 22,17 3,76 83% 3,69 83% 2,87 87% 1,33 94%8 T-ARRAY06 (XY)-Y 18,98 6,79 64% 5,73 70% 6,86 64% 2,90 85%9 T-CORRALIT-X 42,87 3,61 92% 3,80 91% 0,67 98% 1,00 98%


Nº Top Acceleration

HDRB LRB FPSTop

AccelerationTop

AccelerationTop

Acceleration


Earthquake RecordRNC

Top Acceleration

86


Tabla 5. 3 Cuadro comparativo de aceleración en el piso superior para el Edificio Fijo, HDRB, LRB, FPS y RNC (continuado).

El tabla 5.3. Se puede apreciar que la máxima aceleración del piso superior del Edificio fijo es 52,33 m/seg² y para los edificios aislados 12,68 m/seg², 11,45 m/seg², 8,88 m/seg² y 3,54 m/seg² para HDRB, LRB, FPS y RNC respectivamente. Así también se puede observar que la aceleración máxima en el piso superior del edificio fijo se reduce un 75% cuando utilizamos el HDRB para aislar la estructura, cuando utilizamos el LRB se reduce un 75%, cuando utilizamos el FPS se reduce un 93% y cuando utilizamos el RNC se reduce un 92%.


m/sec² m/sec² m/sec² m/sec² m/sec²56 T-POMONA (XY)-Y 7,53 2,92 61% 2,76 63% 0,23 97% 1,22 84%57 T-S_MONICA-X 17,67 2,13 88% 2,47 86% 0,40 98% 0,62 96%58 T-S_MONICA-Y 17,21 6,75 61% 7,65 56% 1,40 92% 3,54 79%59 T-S_MONICA (XY)-X 19,95 2,74 86% 2,29 89% 0,60 97% 0,79 96%60 T-S_MONICA (XY)-Y 17,50 6,78 61% 7,55 57% 1,33 92% 3,44 80%61 T-SYLMARFF-X 25,24 7,65 70% 9,53 62% 2,42 90% 1,28 95%62 T-SYLMARFF-Y 29,44 8,19 72% 6,72 77% 1,28 96% 2,01 93%63 T-SYLMARFF (XY)-X 25,29 7,10 72% 8,46 67% 2,05 92% 1,53 94%64 T-SYLMARFF (XY)-Y 29,60 5,96 80% 7,38 75% 3,46 88% 2,16 93%65 T-YERMO-X 7,83 1,79 77% 2,16 72% 0,91 88% 0,55 93%66 T-YERMO-Y 14,01 3,46 75% 3,83 73% 1,65 88% 1,81 87%67 T-YERMO (XY)-X 8,33 1,67 80% 2,06 75% 0,80 90% 0,85 90%68 T-YERMO (XY)-Y 14,06 3,46 75% 3,18 77% 1,34 90% 1,80 87%


Nº Top Acceleration

HDRB LRB FPSTop

AccelerationTop

AccelerationTop

Acceleration


Earthquake RecordRNC

Top Acceleration

87


5.2.3.1. Aceleración del piso superior en la dirección X

Grafica 5. 6 Aceleración del piso superior provocada por los terremotos utilizados actuando en la dirección X.

En la gráfica 5.6 se puede apreciar que los terremotos que causan mayor aceleración en el sentido X son: Corralit, Newhall, lucerne y sylmarff.

Para las siguientes graficas se utilizaran el grupo representativo tomado para representar las derivas de piso, los terremotos restantes se adjuntaran en los anexos de esta investigación.

A continuación se muestran las gráficas de aceleración absoluta versus tiempo para la muestra representativa, donde se muestra el comportamiento del edificio fijo vs el edificio aislado utilizando los cuatro tipos de aisladores. Se utilizaran los 20 primeros segundos para una mejor claridad, salvo para el terremoto Perú-Lima y Callao donde se representaran los primeros 30 segundos.

88


Grafica 5. 7 Aceleración vs tiempo para el Edificio fijo y aislado – Terremoto Corralit en la dirección X.

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Corralit-X

Edificio FijoHDRB

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

89


Grafica 5. 8 Aceleración vs tiempo para el Edificio fijo y aislado – Terremoto NewHall en la dirección X.

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

NewHall-X

Edificio FijoHDRB

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20Ac

eler

ació

n (m

/s²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

90


Grafica 5. 9 Aceleración vs tiempo para el Edificio fijo y aislado – Terremoto Perú-Lima y Callao 1966 en la dirección X.

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Peru-Lima y Callao 1966-X

Edificio FijoHDRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30Ac

eler

ació

n (m

/s²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

91


Grafica 5. 10 Aceleración vs tiempo para el Edificio fijo y aislado – Terremoto Petrolia en la dirección X.

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Petrolia-X

Edificio FijoHDRB

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20Ac

eler

ació

n (m

/s²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

92


Grafica 5. 11 Aceleración vs tiempo para el Edificio fijo y aislado – Terremoto Sylmarff en la dirección X. En las gráficas 5.7 a 5.11 se aprecia que los aisladores sísmicos HDRB y LRB reducen en gran manera la aceleración absoluta, por otro lado el FPS y RNC reducen la aceleración de manera muy significativa, llegando a niveles de casi desacoplamiento de la base. Estos resultados resultan en un gran confort de las personas del edificio durante un evento sísmico.

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

tiempo (seg)

Sylmarff-X

Edificio FijoHDRB

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

93


En la gráfica 5.12 se puede apreciar la variación de valores cuando utilizamos diferentes tipos de aisladores sísmicos en la base. En esta muestra representativa se observa que el aislador que disminuye más la aceleración es el RNC y en segundo lugar viene el FPS; sin embargo para el terremoto de Corralit el aislador que disminuye más la aceleración es el FPS.

Grafica 5. 12 Comparación de la aceleración del piso superior para el Edificio fijo y los edificio aislados – dirección X.

94


5.2.3.2. Aceleración del piso superior en la dirección Y

Grafica 5. 13 Aceleración del piso superior provocada por los terremotos utilizados actuando en la dirección Y.

En la gráfica 5.13 se puede apreciar que los terremotos que causan mayor aceleración en el sentido Y son: Corralit, Newhall, Lucerne, Petrolia y Sylmarff.

Para las siguientes graficas se utilizaran el grupo representativo tomado para representar las derivas de piso, los terremotos restantes se adjuntaran en los anexos de esta investigación.

A continuación se muestran las gráficas de aceleración absoluta versus tiempo para la muestra representativa, donde se muestra el comportamiento del edificio fijo vs el edificio aislado utilizando los cuatro tipos de aisladores.

95


Grafica 5. 14 Aceleración vs tiempo para el Edificio fijo y aislado – Terremoto Corralit en la dirección Y.

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Corralit-Y

Edificio FijoHDRB

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20Ac

eler

ació

n (m

/s²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

96


Grafica 5. 15 Aceleración vs tiempo para el Edificio fijo y aislado – Terremoto NewHall en la dirección Y.

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

NewHall-Y

Edificio FijoHDRB

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

97


Grafica 5. 16 Aceleración vs tiempo para el Edificio fijo y aislado – Terremoto Perú-Lima y Callao 1966 en la dirección Y.

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Peru-Lima y Callao 1966-Y

Edificio FijoHDRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

98


Grafica 5. 17 Aceleración vs tiempo para el Edificio fijo y aislado – Terremoto Petrolia en la dirección Y.

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Petrolia-Y

Edificio FijoHDRB

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

99


Grafica 5. 18 Aceleración vs tiempo para el Edificio fijo y aislado – Terremoto Sylmarff en la dirección Y. En las gráficas 5.14 a 5.18 se aprecia que los aisladores sísmicos HDRB y LRB reducen en gran manera la aceleración absoluta, por otro lado el FPS y RNC reducen la aceleración de manera muy significativa, llegando a niveles de casi desacoplamiento de la base. Estos resultados resultan en un gran confort de las personas del edificio durante un evento sísmico.

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Sylmarff-Y

Edificio FijoHDRB

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

100


En la gráfica 5.19 se puede apreciar la variación de valores cuando utilizamos diferentes tipos de aisladores sísmicos en la base. En esta muestra representativa se observa que el aislador que disminuye más la aceleración es el FPS y en segundo lugar viene el RNC; sin embargo para el terremoto de Petrolia el aislador que disminuye más la aceleración es el RNC.

Grafica 5. 19 Comparación de la aceleración del piso superior para el Edificio fijo y los edificio aislados – dirección Y.

5.2.3.3. Promedio de reducción de la aceleración del piso superior del edificio

A continuación se muestra la gráfica 5.20 donde se indica el promedio de reducción de la aceleración del piso superior del edificio fijo, para la elaboración de esta grafica se utilizaron todos los terremotos en actuación individual (X, Y) y actuación conjunta (XY-X, XY-Y), en total 68 terremotos. En esta grafica se muestra que el aislador más efectivo para reducir la aceleración es el FPS con un 93%, seguido por el RNC con 92% y con un 75% el HDRB y el LRB.

101


Grafica 5. 20 Promedio de reducción dela aceleración del piso superior del Edificio Fijo vs Edificio Aislado.

102


5.2.4. Variable – Fuerza Cortante en la Base

Continúa…


tonf tonf tonf tonf tonf1 T-ALTADENA-X 2291,64 198,47 91% 221,76 90% 97,08 96% 107,15 95%2 T-ALTADENA-Y 375,05 107,05 71% 91,25 76% 5,66 98% 54,32 86%3 T-ALTADENA (XY)-X 2291,93 198,01 91% 219,07 90% 96,32 96% 107,16 95%4 T-ALTADENA (XY)-Y 372,70 110,54 70% 94,18 75% 6,69 98% 53,57 86%5 T-ARRAY06-X 2143,02 475,47 78% 599,07 72% 1200,23 44% 831,86 61%6 T-ARRAY06-Y 1236,91 579,16 53% 721,00 42% 1002,78 19% 486,00 61%7 T-ARRAY06 (XY)-X 2146,27 610,94 72% 625,76 71% 1047,94 51% 826,70 61%8 T-ARRAY06 (XY)-Y 1236,64 625,45 49% 761,06 38% 934,74 24% 528,73 57%9 T-CORRALIT-X 4353,75 363,07 92% 307,61 93% 489,85 89% 218,24 95%


Base Shear

Edificio Fijo

Earthquake RecordNº Base Shear

HDRB LRB FPSEdificio Aislado con:

Base Shear

Base Shear

RNC

Base Shear

103


Tabla 5. 4 Cuadro comparativo de fuerza cortante en la base para el Edificio Fijo, HDRB, LRB, FPS y RNC (continuado).

El tabla 5.4. Se puede apreciar que la máxima fuerza cortante en la base del Edificio fijo es 5300 Tn y para los edificios aislados 1295 Tn, 1580 Tn, 1444 Tn y 907 Tn para HDRB, LRB, FPS y RNC respectivamente. Así también se puede observar que la máxima fuerza cortante en la base del edificio fijo se reduce un 77% cuando utilizamos el HDRB para aislar la estructura, cuando utilizamos el LRB se reduce un 76%, cuando utilizamos el FPS se reduce un 78% y cuando utilizamos el RNC se reduce un 84%.


tonf tonf tonf tonf tonf56 T-POMONA (XY)-Y 387,17 132,80 66% 108,04 72% 9,51 98% 67,72 83%57 T-S_MONICA-X 1617,75 172,04 89% 162,88 90% 246,69 85% 218,14 87%58 T-S_MONICA-Y 1052,19 293,89 72% 363,83 65% 124,50 88% 142,24 86%59 T-S_MONICA (XY)-X 1619,59 164,85 90% 184,26 89% 257,93 84% 215,41 87%60 T-S_MONICA (XY)-Y 1052,66 258,94 75% 361,70 66% 126,60 88% 164,87 84%61 T-SYLMARFF-X 3118,09 1294,51 58% 1579,80 49% 1443,86 54% 896,33 71%62 T-SYLMARFF-Y 1983,66 610,24 69% 716,56 64% 187,15 91% 191,48 90%63 T-SYLMARFF (XY)-X 3116,71 1286,09 59% 1563,76 50% 1424,77 54% 895,39 71%64 T-SYLMARFF (XY)-Y 1988,96 575,50 71% 778,69 61% 252,43 87% 211,34 89%65 T-YERMO-X 838,69 172,04 79% 201,48 76% 880,67 -5% 269,55 68%66 T-YERMO-Y 1103,34 384,47 65% 415,94 62% 255,44 77% 172,55 84%67 T-YERMO (XY)-X 839,74 166,66 80% 212,51 75% 702,51 16% 262,08 69%68 T-YERMO (XY)-Y 1103,26 372,11 66% 409,92 63% 270,04 76% 162,16 85%


Base Shear

Edificio Fijo

Earthquake RecordNº Base Shear

HDRB LRB FPSEdificio Aislado con:

Base Shear

Base Shear

RNC

Base Shear

104


5.2.4.1. Fuerza Cortante en la base en la dirección X

Grafica 5. 21 Fuerza cortante en la base del edificio provocada por los terremotos utilizados actuando en la dirección X.

En la gráfica 5.21 se puede apreciar que los terremotos que causan mayor cortante en la base en el sentido X son: Corralit, Newhall, y Sylmarff.

Para la siguiente grafica se utilizara el grupo representativo tomado para representar las derivas de piso, los terremotos restantes se adjuntaran en los anexos de esta investigación.

105


Grafica 5. 22 Comparación de Fuerzas cortantes en la base del Edificio fijo y los edificios aislados – dirección X.

En la gráfica 5.22 se puede apreciar la variación de valores cuando utilizamos diferentes tipos de aisladores sísmicos en la base. En esta muestra representativa se observa que el aislador que disminuye más la fuerza cortante en la base es el RNC; sin embargo para el terremoto de NewHall el aislador que disminuye más la fuerza cortante en la base fue el HDRB.

106


5.2.4.2. Fuerza Cortante en la base en la dirección Y

Grafica 5. 23 Fuerza cortante en la base del edificio provocada por los terremotos utilizados actuando en la dirección Y.

En la gráfica 5.23 se puede apreciar que los terremotos que causan mayor cortante en la base en el sentido Y son: Corralit, Newhall, Petrolia y Sylmarff.

Para la siguiente grafica se utilizara el grupo representativo tomado para representar las derivas de piso, los terremotos restantes se adjuntaran en los anexos de esta investigación.

107


Grafica 5. 24 Comparación de Fuerzas cortantes en la base del Edificio fijo y los edificios aislados – dirección Y.

En la gráfica 5.24 se puede apreciar la variación de valores cuando utilizamos diferentes tipos de aisladores sísmicos en la base. En esta muestra representativa se observa que el aislador que disminuye más la fuerza cortante en la base es el RNC y en segundo lugar viene el FPS.

5.2.4.3. Promedio de reducción de la fuerza cortante en la base del edificio

A continuación se muestra la gráfica 5.25 donde se indica el promedio de reducción de la fuerza cortante en la base del edificio fijo, para la elaboración de esta grafica se utilizaron todos los terremotos en actuación individual (X, Y) y actuación conjunta (XY-X, XY-Y), en total 68 terremotos. En esta grafica se muestra que el aislador más efectivo para reducir la fuerza cortante en la base del edificio es el RNC con un 84%, seguido por el FPS con 78%, con un 77% el HDRB y el LRB con un 76%.

108


Grafica 5. 25 Promedio de reducción dela fuerza cortante en la base del Edificio Fijo vs el Edificio Aislado.

109


5.2.5. Variable - Desplazamiento en la Base

Continúa…

% % % %Increm. Increm. Increm. Increm.

m m m m m1 T-ALTADENA-X 0,0332 0,05 45% 0,06 70% 0,03 -4% 0,05 41%2 T-ALTADENA-Y 0,0263 0,02 -39% 0,01 -48% 0,01 -66% 0,02 -18%3 T-ALTADENA (XY)-X 0,0354 0,05 40% 0,06 61% 0,03 -11% 0,05 32%4 T-ALTADENA (XY)-Y 0,0264 0,02 -32% 0,01 -49% 0,01 -62% 0,02 -16%5 T-ARRAY06-X 0,0342 0,15 350% 0,20 480% 0,38 1016% 0,46 1255%6 T-ARRAY06-Y 0,1033 0,38 272% 0,42 311% 0,92 793% 1,19 1047%7 T-ARRAY06 (XY)-X 0,0403 0,30 643% 0,29 610% 0,49 1120% 0,57 1309%8 T-ARRAY06 (XY)-Y 0,1034 0,45 330% 0,47 352% 0,94 810% 1,07 935%9 T-CORRALIT-X 0,0706 0,11 50% 0,09 24% 0,16 124% 0,11 58%

10 T-CORRALIT-Y 0,2645 0,13 -50% 0,13 -51% 0,23 -14% 0,15 -43%11 T-CORRALIT (XY)-X 0,0789 0,11 40% 0,09 18% 0,16 100% 0,12 57%12 T-CORRALIT (XY)-Y 0,2647 0,11 -58% 0,10 -62% 0,24 -8% 0,15 -44%13 T-HOLLISTE-X 0,0141 0,20 1305% 0,25 1652% 0,28 1888% 0,30 2024%14 T-HOLLISTE-Y 0,0728 0,08 14% 0,07 0% 0,30 316% 0,18 146%15 T-HOLLISTE (XY)-X 0,0182 0,21 1060% 0,26 1351% 0,29 1519% 0,35 1820%16 T-HOLLISTE (XY)-Y 0,0727 0,09 23% 0,11 47% 0,33 356% 0,20 175%17 T-LACC_NOR-X 0,0148 0,06 289% 0,07 358% 0,06 330% 0,11 651%18 T-LACC_NOR-Y 0,1430 0,06 -55% 0,06 -55% 0,09 -39% 0,14 1%19 T-LACC_NOR (XY)-X 0,0192 0,06 194% 0,08 321% 0,06 213% 0,13 573%20 T-LACC_NOR (XY)-Y 0,1430 0,05 -63% 0,07 -51% 0,09 -39% 0,15 4%21 T-LEXINGT-X 0,0214 0,23 991% 0,27 1164% 0,22 928% 0,24 1018%22 T-LEXINGT-Y 0,1358 0,28 107% 0,34 150% 0,39 189% 0,49 258%23 T-LEXINGT (XY)-X 0,0298 0,26 785% 0,32 965% 0,31 927% 0,29 866%24 T-LEXINGT (XY)-Y 0,1358 0,27 100% 0,36 162% 0,36 162% 0,48 254%25 T-LUCERNE-X 0,0159 0,07 321% 0,09 449% 0,11 569% 0,13 734%26 T-LUCERNE-Y 0,1248 0,05 -60% 0,06 -56% 0,14 15% 0,13 3%27 T-LUCERNE (XY)-X 0,0223 0,07 214% 0,11 397% 0,12 439% 0,13 468%28 T-LUCERNE (XY)-Y 0,1249 0,06 -52% 0,08 -37% 0,14 16% 0,16 32%29 T-NEWHALL-X 0,0860 0,28 223% 0,32 277% 0,40 359% 0,51 490%30 T-NEWHALL-Y 0,3420 0,19 -44% 0,24 -31% 0,23 -34% 0,24 -30%31 T-NEWHALL (XY)-X 0,0996 0,29 192% 0,34 238% 0,40 302% 0,52 421%32 T-NEWHALL (XY)-Y 0,3419 0,20 -41% 0,24 -28% 0,37 7% 0,21 -37%33 T-OAK_WHAF-X 0,0192 0,11 467% 0,13 591% 0,11 497% 0,18 845%34 T-OAK_WHAF-Y 0,1829 0,12 -32% 0,14 -23% 0,11 -37% 0,12 -37%35 T-OAK_WHAF (XY)-X 0,0290 0,14 374% 0,15 411% 0,11 279% 0,18 531%36 T-OAK_WHAF (XY)-Y 0,1830 0,11 -40% 0,17 -9% 0,12 -33% 0,10 -48%37 T-PERU-ANCASH 1970-X 0,0162 0,01 -9% 0,01 -46% 0,03 75% 0,02 7%38 T-PERU-ANCASH 1970-Y 0,0302 0,02 -40% 0,01 -57% 0,04 34% 0,02 -23%39 T-PERU-ANCASH 1970 (XY)-X 0,0176 0,02 -1% 0,01 -34% 0,03 74% 0,02 6%40 T-PERU-ANCASH 1970 (XY)-Y 0,0302 0,02 -50% 0,01 -55% 0,04 35% 0,02 -26%41 T-PERU-LIMA 1974-X 0,0111 0,02 41% 0,01 23% 0,06 451% 0,02 123%42 T-PERU-LIMA 1974-Y 0,0786 0,03 -64% 0,03 -64% 0,10 33% 0,06 -24%43 T-PERU-LIMA 1974 (XY)-X 0,0128 0,02 41% 0,01 10% 0,06 404% 0,03 132%44 T-PERU-LIMA 1974 (XY)-Y 0,0786 0,03 -66% 0,03 -61% 0,12 53% 0,06 -30%45 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966-X 0,0141 0,02 28% 0,01 -3% 0,06 340% 0,03 80%46 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966-Y 0,0673 0,03 -61% 0,02 -69% 0,17 148% 0,07 0%47 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966 (XY)-X 0,0171 0,02 2% 0,01 -22% 0,12 573% 0,03 51%48 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966 (XY)-Y 0,0673 0,03 -62% 0,01 -78% 0,22 224% 0,07 1%49 T-PETROLIA-X 0,0254 0,14 437% 0,13 426% 0,17 563% 0,16 540%50 T-PETROLIA-Y 0,3177 0,33 5% 0,37 16% 0,39 22% 0,65 103%51 T-PETROLIA (XY)-X 0,0433 0,18 318% 0,19 329% 0,19 337% 0,25 471%52 T-PETROLIA (XY)-Y 0,3177 0,34 8% 0,39 24% 0,42 34% 0,64 100%53 T-POMONA-X 0,0240 0,03 12% 0,01 -40% 0,01 -53% 0,03 42%54 T-POMONA-Y 0,0273 0,02 -11% 0,03 -1% 0,01 -53% 0,04 29%55 T-POMONA (XY)-X 0,0259 0,03 5% 0,02 -24% 0,01 -50% 0,03 34%

Earthquake RecordNº


Base Displacement

HDRB LRB FPS

Base Displacement

Top Displacement

Base Displacement

RNC

Base Displacement

110


Tabla 5. 5 Cuadro comparativo de Desplazamiento en la base para el Edificio Fijo, HDRB, LRB, FPS y RNC (continuado).

El tabla 5.5. Se puede apreciar que el máximo desplazamiento del edificio fijo es 0,34 m y para los edificios aislados 0,47 m, 0,59 m, 0,94 m y 1,19 m para HDRB, LRB, FPS y RNC respectivamente. Así también se puede observar que el desplazamiento del edificio fijo se incremente un 167% cuando utilizamos el HDRB para aislar la estructura, cuando utilizamos el LRB se incrementa un 212%, cuando utilizamos el FPS se incrementa un 352% y cuando utilizamos el RNC se incrementa un 333%.

% % % %Increm. Increm. Increm. Increm.

m m m m m56 T-POMONA (XY)-Y 0,0273 0,03 -7% 0,02 -10% 0,02 -43% 0,03 24%57 T-S_MONICA-X 0,0235 0,04 70% 0,04 81% 0,08 243% 0,11 369%58 T-S_MONICA-Y 0,0820 0,12 52% 0,19 137% 0,18 118% 0,25 200%59 T-S_MONICA (XY)-X 0,0285 0,07 131% 0,11 294% 0,11 279% 0,13 364%60 T-S_MONICA (XY)-Y 0,0821 0,15 77% 0,22 169% 0,18 122% 0,20 143%61 T-SYLMARFF-X 0,0445 0,45 913% 0,53 1081% 0,46 927% 0,50 1029%62 T-SYLMARFF-Y 0,2065 0,32 54% 0,45 118% 0,25 19% 0,28 35%63 T-SYLMARFF (XY)-X 0,0540 0,47 776% 0,55 911% 0,47 764% 0,53 881%64 T-SYLMARFF (XY)-Y 0,2067 0,42 105% 0,59 184% 0,23 13% 0,29 41%65 T-YERMO-X 0,0131 0,04 220% 0,06 342% 0,28 2075% 0,14 968%66 T-YERMO-Y 0,0844 0,20 141% 0,21 145% 0,64 655% 0,24 180%67 T-YERMO (XY)-X 0,0173 0,07 301% 0,11 560% 0,35 1928% 0,15 791%68 T-YERMO (XY)-Y 0,0844 0,19 130% 0,20 136% 0,63 646% 0,26 212%


Earthquake RecordNº


Base Displacement

HDRB LRB FPS

Base Displacement

Top Displacement

Base Displacement

RNC

Base Displacement

111


5.2.5.1. Desplazamiento del Edificio en la dirección X

Grafica 5. 26 Desplazamiento del edificio provocado por los terremotos utilizados actuando en la dirección X.

En la gráfica 5.26 se puede apreciar que los terremotos que causan mayor desplazamiento en el sentido X son: Corralit, Newhall y sylmarff.

Para la siguiente grafica se utilizó el grupo representativo tomado para representar las derivas de piso, los terremotos restantes se adjuntaran en los anexos de esta investigación.

112


Grafica 5. 27 Comparación del desplazamiento del Edificio fijo y los edificio aislados – dirección X.

En la gráfica 5.27 se puede apreciar la variación de valores cuando utilizamos diferentes tipos de aisladores sísmicos en la base. En esta muestra representativa se observa que los aisladores que incrementan más el desplazamiento del edificio son el FPS y RNC; sin embargo para el terremoto de Sylmarff el aislador que incrementa más el desplazamiento es el LRB.

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5.2.5.2. Desplazamiento del edificio en la dirección Y

Grafica 5. 28 Desplazamiento del edificio provocado por los terremotos utilizados actuando en la dirección Y.

En la gráfica 5.28 se puede apreciar que los terremotos que causan mayor desplazamiento en el sentido Y son: Corralit, Newhall, Petrolia y sylmarff.

Para la siguiente grafica se utilizó el grupo representativo tomado para representar las derivas de piso, los terremotos restantes se adjuntaran en los anexos de esta investigación.

114


Grafica 5. 29 Comparación del desplazamiento del Edificio fijo y los edificio aislados – dirección Y.

En la gráfica 5.29 se puede apreciar la variación de valores cuando utilizamos diferentes tipos de aisladores sísmicos en la base. En esta muestra representativa se observa que los aisladores que incrementan más el desplazamiento del edificio son el FPS y RNC; sin embargo para el terremoto de Corralit y NewHall los desplazamientos causados por el uso de cualquiera de los cuatro aisladores es inferior al desplazamiento del edificio fijo en la base.

5.2.5.3. Promedio de incremento del desplazamiento del edificio

A continuación se muestra la gráfica 5.30 donde se indica el promedio de incremento del desplazamiento del edificio fijo, para la elaboración de esta grafica se utilizaron todos los terremotos en actuación individual (X, Y) y actuación conjunta (XY-X, XY-Y), en total 68 terremotos. En esta grafica se muestra que el aislador que incrementa más el desplazamiento del edificio fijo es el FPS con un 352%, seguido por el RNC con 333%, con un 212% el LRB y el HDRB con un 167%.

115


Grafica 5. 30 Promedio de incremento del desplazamiento del Edificio Fijo vs el Edificio Aislado.

116


5.2.6. Resumen de Variables analizadas

Continúa…

% % % % % % % % % % % % % % % %Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc.

m/sec² tonf m m/sec² tonf m m/sec² tonf m m/sec² tonf m m/sec² tonf m1 T-ALTADENA-X 0,0021 18,91 2292 0,03 0,0003 84% 3,37 82% 198 91% 0,05 45% 0,0004 83% 3,77 80% 222 90% 0,06 70% 0,0001 96% 0,22 99% 97 96% 0,03 -4% 0,0001 96% 0,85 96% 107 95% 0,05 41%2 T-ALTADENA-Y 0,0020 7,67 375 0,03 0,0010 52% 3,44 55% 107 71% 0,02 -39% 0,0009 54% 3,05 60% 91 76% 0,01 -48% 0,0000 99% 0,07 99% 6 98% 0,01 -66% 0,0003 83% 0,64 92% 54 86% 0,02 -18%3 T-ALTADENA (XY)-X 0,0022 19,02 2292 0,04 0,0003 85% 3,31 83% 198 91% 0,05 40% 0,0004 82% 3,86 80% 219 90% 0,06 61% 0,0001 97% 0,34 98% 96 96% 0,03 -11% 0,0001 95% 0,88 95% 107 95% 0,05 32%4 T-ALTADENA (XY)-Y 0,0020 7,65 373 0,03 0,0009 55% 3,27 57% 111 70% 0,02 -32% 0,0007 67% 2,66 65% 94 75% 0,01 -49% 0,0001 97% 0,36 95% 7 98% 0,01 -62% 0,0003 84% 0,64 92% 54 86% 0,02 -16%5 T-ARRAY06-X 0,0022 21,07 2143 0,03 0,0004 82% 3,48 83% 475 78% 0,15 350% 0,0005 76% 4,49 79% 599 72% 0,20 480% 0,0009 59% 1,41 93% 1200 44% 0,38 1016% 0,0006 71% 1,03 95% 832 61% 0,46 1255%6 T-ARRAY06-Y 0,0071 18,92 1237 0,10 0,0034 52% 7,01 63% 579 53% 0,38 272% 0,0042 40% 6,99 63% 721 42% 0,42 311% 0,0041 42% 8,88 53% 1003 19% 0,92 793% 0,0018 75% 2,62 86% 486 61% 1,19 1047%7 T-ARRAY06 (XY)-X 0,0025 22,17 2146 0,04 0,0007 73% 3,76 83% 611 72% 0,30 643% 0,0007 72% 3,69 83% 626 71% 0,29 610% 0,0008 67% 2,87 87% 1048 51% 0,49 1120% 0,0006 75% 1,33 94% 827 61% 0,57 1309%8 T-ARRAY06 (XY)-Y 0,0071 18,98 1237 0,10 0,0036 50% 6,79 64% 625 49% 0,45 330% 0,0046 35% 5,73 70% 761 38% 0,47 352% 0,0037 48% 6,86 64% 935 24% 0,94 810% 0,0020 71% 2,90 85% 529 57% 1,07 935%9 T-CORRALIT-X 0,0045 42,87 4354 0,07 0,0004 91% 3,61 92% 363 92% 0,11 50% 0,0004 91% 3,80 91% 308 93% 0,09 24% 0,0004 92% 0,67 98% 490 89% 0,16 124% 0,0002 96% 1,00 98% 218 95% 0,11 58%

10 T-CORRALIT-Y 0,0184 35,62 2929 0,26 0,0021 89% 7,13 80% 338 88% 0,13 -50% 0,0021 89% 5,89 83% 330 89% 0,13 -51% 0,0007 96% 1,38 96% 173 94% 0,23 -14% 0,0011 94% 2,71 92% 128 96% 0,15 -43%11 T-CORRALIT (XY)-X 0,0049 42,92 4352 0,08 0,0004 91% 3,63 92% 310 93% 0,11 40% 0,0004 93% 3,02 93% 265 94% 0,09 18% 0,0003 93% 0,96 98% 453 90% 0,16 100% 0,0002 96% 1,13 97% 211 95% 0,12 57%12 T-CORRALIT (XY)-Y 0,0184 35,70 2925 0,26 0,0021 89% 7,99 78% 278 90% 0,11 -58% 0,0016 91% 5,19 85% 270 91% 0,10 -62% 0,0008 96% 1,89 95% 196 93% 0,24 -8% 0,0011 94% 2,73 92% 126 96% 0,15 -44%13 T-HOLLISTE-X 0,0009 7,43 1066 0,01 0,0005 38% 4,54 39% 609 43% 0,20 1305% 0,0006 32% 4,30 42% 747 30% 0,25 1652% 0,0007 24% 1,55 79% 870 18% 0,28 1888% 0,0004 52% 0,85 89% 547 49% 0,30 2024%14 T-HOLLISTE-Y 0,0051 9,47 853 0,07 0,0015 70% 4,28 55% 230 73% 0,08 14% 0,0016 69% 4,21 56% 213 75% 0,07 0% 0,0009 83% 0,78 92% 229 73% 0,30 316% 0,0008 85% 1,81 81% 119 86% 0,18 146%15 T-HOLLISTE (XY)-X 0,0011 8,32 1065 0,02 0,0006 49% 4,58 45% 602 43% 0,21 1060% 0,0006 46% 4,27 49% 757 29% 0,26 1351% 0,0006 44% 1,88 77% 813 24% 0,29 1519% 0,0004 62% 0,99 88% 547 49% 0,35 1820%16 T-HOLLISTE (XY)-Y 0,0051 9,47 852 0,07 0,0012 76% 3,53 63% 197 77% 0,09 23% 0,0013 74% 3,85 59% 207 76% 0,11 47% 0,0008 84% 2,20 77% 209 75% 0,33 356% 0,0008 85% 1,83 81% 113 87% 0,20 175%17 T-LACC_NOR-X 0,0009 8,60 939 0,01 0,0003 71% 2,23 74% 210 78% 0,06 289% 0,0003 68% 2,96 66% 227 76% 0,07 358% 0,0001 85% 0,25 97% 192 80% 0,06 330% 0,0002 82% 0,66 92% 221 77% 0,11 651%18 T-LACC_NOR-Y 0,0101 16,69 1629 0,14 0,0016 84% 4,42 74% 212 87% 0,06 -55% 0,0014 86% 4,01 76% 177 89% 0,06 -55% 0,0003 98% 0,41 98% 62 96% 0,09 -39% 0,0008 92% 1,71 90% 102 94% 0,14 1%19 T-LACC_NOR (XY)-X 0,0012 9,25 940 0,02 0,0003 74% 2,39 74% 179 81% 0,06 194% 0,0003 75% 2,43 74% 212 77% 0,08 321% 0,0001 90% 0,31 97% 169 82% 0,06 213% 0,0002 86% 0,82 91% 210 78% 0,13 573%20 T-LACC_NOR (XY)-Y 0,0101 16,74 1629 0,14 0,0016 84% 4,63 72% 194 88% 0,05 -63% 0,0012 88% 3,52 79% 164 90% 0,07 -51% 0,0003 97% 0,68 96% 63 96% 0,09 -39% 0,0008 92% 1,91 89% 115 93% 0,15 4%21 T-LEXINGT-X 0,0013 12,20 1421 0,02 0,0006 55% 5,08 58% 703 51% 0,23 991% 0,0007 48% 5,86 52% 811 43% 0,27 1164% 0,0005 62% 1,07 91% 680 52% 0,22 928% 0,0003 75% 0,70 94% 442 69% 0,24 1018%22 T-LEXINGT-Y 0,0097 18,17 1688 0,14 0,0038 60% 6,91 62% 613 64% 0,28 107% 0,0037 62% 6,64 63% 744 56% 0,34 150% 0,0012 87% 2,61 86% 316 81% 0,39 189% 0,0009 90% 1,90 90% 234 86% 0,49 258%23 T-LEXINGT (XY)-X 0,0018 12,87 1419 0,03 0,0006 67% 4,66 64% 715 50% 0,26 785% 0,0008 57% 5,28 59% 839 41% 0,32 965% 0,0006 65% 1,59 88% 789 44% 0,31 927% 0,0003 82% 0,87 93% 444 69% 0,29 866%24 T-LEXINGT (XY)-Y 0,0097 18,25 1689 0,14 0,0028 71% 6,62 64% 578 66% 0,27 100% 0,0039 60% 6,87 62% 750 56% 0,36 162% 0,0014 86% 3,33 82% 340 80% 0,36 162% 0,0009 90% 1,86 90% 232 86% 0,48 254%25 T-LUCERNE-X 0,0013 30,33 1733 0,02 0,0003 78% 2,30 92% 248 86% 0,07 321% 0,0003 79% 2,25 93% 293 83% 0,09 449% 0,0002 81% 0,54 98% 328 81% 0,11 569% 0,0002 85% 0,61 98% 257 85% 0,13 734%26 T-LUCERNE-Y 0,0099 42,23 2154 0,12 0,0019 81% 7,90 81% 223 90% 0,05 -60% 0,0015 85% 6,90 84% 164 92% 0,06 -56% 0,0004 96% 0,90 98% 102 95% 0,14 15% 0,0006 94% 1,64 96% 99 95% 0,13 3%27 T-LUCERNE (XY)-X 0,0015 31,02 1733 0,02 0,0003 81% 2,41 92% 202 88% 0,07 214% 0,0003 81% 2,45 92% 306 82% 0,11 397% 0,0002 84% 0,66 98% 317 82% 0,12 439% 0,0002 88% 0,80 97% 236 86% 0,13 468%28 T-LUCERNE (XY)-Y 0,0099 43,08 2154 0,12 0,0018 82% 7,18 83% 187 91% 0,06 -52% 0,0016 84% 6,65 85% 191 91% 0,08 -37% 0,0004 96% 1,52 96% 110 95% 0,14 16% 0,0007 93% 1,83 96% 110 95% 0,16 32%29 T-NEWHALL-X 0,0054 52,30 5299 0,09 0,0006 89% 5,03 90% 802 85% 0,28 223% 0,0007 87% 6,12 88% 963 82% 0,32 277% 0,0009 83% 2,25 96% 1238 77% 0,40 359% 0,0007 88% 1,39 97% 907 83% 0,51 490%30 T-NEWHALL-Y 0,0238 44,81 3784 0,34 0,0037 84% 12,68 72% 356 91% 0,19 -44% 0,0032 87% 11,45 74% 429 89% 0,24 -31% 0,0008 97% 1,87 96% 188 95% 0,23 -34% 0,0011 95% 2,51 94% 152 96% 0,24 -30%31 T-NEWHALL (XY)-X 0,0062 52,33 5300 0,10 0,0007 89% 5,75 89% 809 85% 0,29 192% 0,0008 88% 5,76 89% 964 82% 0,34 238% 0,0009 85% 2,97 94% 1258 76% 0,40 302% 0,0007 89% 1,72 97% 905 83% 0,52 421%32 T-NEWHALL (XY)-Y 0,0238 44,91 3782 0,34 0,0035 85% 7,81 83% 354 91% 0,20 -41% 0,0025 90% 5,41 88% 418 89% 0,24 -28% 0,0018 93% 6,51 86% 314 92% 0,37 7% 0,0011 95% 2,39 95% 164 96% 0,21 -37%33 T-OAK_WHAF-X 0,0012 10,98 1288 0,02 0,0004 71% 3,04 72% 355 72% 0,11 467% 0,0004 66% 3,57 67% 417 68% 0,13 591% 0,0003 78% 0,45 96% 352 73% 0,11 497% 0,0003 79% 0,72 93% 340 74% 0,18 845%34 T-OAK_WHAF-Y 0,0128 21,39 2075 0,18 0,0024 81% 7,18 66% 337 84% 0,12 -32% 0,0021 84% 5,96 72% 324 84% 0,14 -23% 0,0003 97% 0,76 96% 85 96% 0,11 -37% 0,0008 93% 2,01 91% 119 94% 0,12 -37%35 T-OAK_WHAF (XY)-X 0,0018 12,48 1288 0,03 0,0003 81% 2,53 80% 380 70% 0,14 374% 0,0004 79% 2,92 77% 410 68% 0,15 411% 0,0003 86% 0,55 96% 335 74% 0,11 279% 0,0003 86% 0,86 93% 338 74% 0,18 531%36 T-OAK_WHAF (XY)-Y 0,0128 21,40 2076 0,18 0,0014 89% 2,96 86% 279 87% 0,11 -40% 0,0018 86% 3,25 85% 352 83% 0,17 -9% 0,0004 97% 1,00 95% 91 96% 0,12 -33% 0,0010 92% 2,28 89% 122 94% 0,10 -48%37 T-PERU-ANCASH 1970-X 0,0010 10,61 1009 0,02 0,0002 84% 1,34 87% 94 91% 0,01 -9% 0,0001 88% 1,17 89% 57 94% 0,01 -46% 0,0001 94% 0,15 99% 85 92% 0,03 75% 0,0000 95% 0,38 96% 47 95% 0,02 7%38 T-PERU-ANCASH 1970-Y 0,0021 6,64 352 0,03 0,0009 59% 2,31 65% 98 72% 0,02 -40% 0,0007 68% 1,84 72% 81 77% 0,01 -57% 0,0001 95% 0,33 95% 23 93% 0,04 34% 0,0003 85% 0,62 91% 46 87% 0,02 -23%39 T-PERU-ANCASH 1970 (XY)-X 0,0011 10,70 1009 0,02 0,0002 81% 1,39 87% 77 92% 0,02 -1% 0,0001 87% 1,24 88% 48 95% 0,01 -34% 0,0001 94% 0,19 98% 87 91% 0,03 74% 0,0001 93% 0,52 95% 46 95% 0,02 6%40 T-PERU-ANCASH 1970 (XY)-Y 0,0021 6,77 353 0,03 0,0008 61% 2,21 67% 94 73% 0,02 -50% 0,0007 65% 1,83 73% 91 74% 0,01 -55% 0,0001 95% 0,26 96% 26 93% 0,04 35% 0,0003 85% 0,60 91% 45 87% 0,02 -26%

Nº Earthquake Record

Edificio FijoBuilding

DriftTop

Accel.Building

DriftTop

Accel.Base

ShearTop

Displ.Building

DriftTop

Accel.Base

ShearBase

Displ.

HDRB LRB FPSBase

Displ.Building

DriftTop

Accel.Base

ShearBase

ShearBase

Displ.

RNCBuilding

DriftTop

Accel.Base

ShearBase

Displ.

117


Tabla 5. 6 Resumen de Edificio Fijo vs Aislado usando los cuatro aisladores (continuado).

% % % % % % % % % % % % % % % %Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc. Reduc.

m/sec² tonf m m/sec² tonf m m/sec² tonf m m/sec² tonf m m/sec² tonf m41 T-PERU-LIMA 1974-X 0,0007 6,73 676 0,01 0,0002 76% 1,28 81% 99 85% 0,02 41% 0,0002 78% 1,55 77% 80 88% 0,01 23% 0,0001 80% 0,32 95% 187 72% 0,06 451% 0,0001 92% 0,41 94% 67 90% 0,02 123%42 T-PERU-LIMA 1974-Y 0,0054 13,74 863 0,08 0,0015 72% 4,33 68% 198 77% 0,03 -64% 0,0012 77% 3,57 74% 144 83% 0,03 -64% 0,0002 96% 0,55 96% 53 94% 0,10 33% 0,0006 89% 1,14 92% 84 90% 0,06 -24%43 T-PERU-LIMA 1974 (XY)-X 0,0008 7,07 677 0,01 0,0003 67% 1,68 76% 89 87% 0,02 41% 0,0002 79% 1,48 79% 73 89% 0,01 10% 0,0001 84% 0,46 93% 173 74% 0,06 404% 0,0001 88% 0,59 92% 59 91% 0,03 132%44 T-PERU-LIMA 1974 (XY)-Y 0,0054 13,78 862 0,08 0,0015 72% 4,15 70% 189 78% 0,03 -66% 0,0012 78% 3,38 75% 143 83% 0,03 -61% 0,0002 96% 0,82 94% 51 94% 0,12 53% 0,0006 89% 1,14 92% 84 90% 0,06 -30%45 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966-X 0,0009 12,19 1010 0,01 0,0002 80% 1,41 88% 107 89% 0,02 28% 0,0002 81% 1,75 86% 85 92% 0,01 -3% 0,0001 85% 0,43 96% 189 81% 0,06 340% 0,0001 94% 0,41 97% 68 93% 0,03 80%46 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966-Y 0,0049 17,11 882 0,07 0,0012 76% 3,28 81% 139 84% 0,03 -61% 0,0011 79% 3,62 79% 116 87% 0,02 -69% 0,0004 92% 0,85 95% 94 89% 0,17 148% 0,0007 85% 1,70 90% 71 92% 0,07 0%47 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966 (XY 0,0012 13,96 1010 0,02 0,0002 80% 1,53 89% 94 91% 0,02 2% 0,0002 86% 1,46 90% 73 93% 0,01 -22% 0,0002 86% 0,40 97% 185 82% 0,12 573% 0,0001 92% 0,42 97% 68 93% 0,03 51%48 T-PERU-LIMA Y CALLAO 1966 (XY 0,0049 17,46 882 0,07 0,0010 79% 2,99 83% 129 85% 0,03 -62% 0,0009 81% 2,88 84% 109 88% 0,01 -78% 0,0003 93% 0,84 95% 77 91% 0,22 224% 0,0007 85% 1,71 90% 71 92% 0,07 1%49 T-PETROLIA-X 0,0016 16,43 1608 0,03 0,0005 72% 4,00 76% 447 72% 0,14 437% 0,0004 73% 3,97 76% 435 73% 0,13 426% 0,0004 76% 1,28 92% 520 68% 0,17 563% 0,0002 86% 0,80 95% 307 81% 0,16 540%50 T-PETROLIA-Y 0,0223 44,27 3651 0,32 0,0037 84% 6,92 84% 692 81% 0,33 5% 0,0042 81% 6,18 86% 758 79% 0,37 16% 0,0012 95% 3,05 93% 308 92% 0,39 22% 0,0012 95% 2,63 94% 292 92% 0,65 103%51 T-PETROLIA (XY)-X 0,0027 19,95 1605 0,04 0,0005 82% 3,03 85% 376 77% 0,18 318% 0,0006 79% 3,11 84% 376 77% 0,19 329% 0,0004 86% 1,17 94% 459 71% 0,19 337% 0,0003 90% 1,26 94% 313 80% 0,25 471%52 T-PETROLIA (XY)-Y 0,0223 44,82 3651 0,32 0,0033 85% 5,70 87% 650 82% 0,34 8% 0,0040 82% 6,16 86% 731 80% 0,39 24% 0,0014 94% 2,64 94% 348 90% 0,42 34% 0,0012 95% 2,45 95% 296 92% 0,64 100%53 T-POMONA-X 0,0015 14,72 1460 0,02 0,0002 88% 1,30 91% 129 91% 0,03 12% 0,0002 90% 1,59 89% 80 95% 0,01 -40% 0,0000 98% 0,07 100% 34 98% 0,01 -53% 0,0001 96% 0,48 97% 85 94% 0,03 42%54 T-POMONA-Y 0,0021 7,39 387 0,03 0,0011 47% 3,35 55% 155 60% 0,02 -11% 0,0010 52% 3,40 54% 132 66% 0,03 -1% 0,0000 98% 0,14 98% 9 98% 0,01 -53% 0,0004 80% 1,22 83% 68 83% 0,04 29%55 T-POMONA (XY)-X 0,0016 14,94 1459 0,03 0,0002 89% 1,48 90% 111 92% 0,03 5% 0,0002 90% 1,65 89% 69 95% 0,02 -24% 0,0000 98% 0,14 99% 35 98% 0,01 -50% 0,0001 94% 0,59 96% 82 94% 0,03 34%56 T-POMONA (XY)-Y 0,0021 7,53 387 0,03 0,0010 55% 2,92 61% 133 66% 0,03 -7% 0,0008 62% 2,76 63% 108 72% 0,02 -10% 0,0001 98% 0,23 97% 10 98% 0,02 -43% 0,0004 80% 1,22 84% 68 83% 0,03 24%57 T-S_MONICA-X 0,0015 17,67 1618 0,02 0,0002 85% 2,13 88% 172 89% 0,04 70% 0,0002 84% 2,47 86% 163 90% 0,04 81% 0,0002 88% 0,40 98% 247 85% 0,08 243% 0,0002 89% 0,62 96% 218 87% 0,11 369%58 T-S_MONICA-Y 0,0058 17,21 1052 0,08 0,0025 57% 6,75 61% 294 72% 0,12 52% 0,0022 62% 7,65 56% 364 65% 0,19 137% 0,0005 91% 1,40 92% 125 88% 0,18 118% 0,0013 77% 3,54 79% 142 86% 0,25 200%59 T-S_MONICA (XY)-X 0,0018 19,95 1620 0,03 0,0004 79% 2,74 86% 165 90% 0,07 131% 0,0003 82% 2,29 89% 184 89% 0,11 294% 0,0002 89% 0,60 97% 258 84% 0,11 279% 0,0002 90% 0,79 96% 215 87% 0,13 364%60 T-S_MONICA (XY)-Y 0,0058 17,50 1053 0,08 0,0025 58% 6,78 61% 259 75% 0,15 77% 0,0022 61% 7,55 57% 362 66% 0,22 169% 0,0005 91% 1,33 92% 127 88% 0,18 122% 0,0013 77% 3,44 80% 165 84% 0,20 143%61 T-SYLMARFF-X 0,0028 25,24 3118 0,04 0,0009 66% 7,65 70% 1295 58% 0,45 913% 0,0012 56% 9,53 62% 1580 49% 0,53 1081% 0,0011 61% 2,42 90% 1444 54% 0,46 927% 0,0007 76% 1,28 95% 896 71% 0,50 1029%62 T-SYLMARFF-Y 0,0146 29,44 1984 0,21 0,0037 74% 8,19 72% 610 69% 0,32 54% 0,0040 72% 6,72 77% 717 64% 0,45 118% 0,0008 95% 1,28 96% 187 91% 0,25 19% 0,0010 93% 2,01 93% 191 90% 0,28 35%63 T-SYLMARFF (XY)-X 0,0033 25,29 3117 0,05 0,0009 72% 7,10 72% 1286 59% 0,47 776% 0,0012 65% 8,46 67% 1564 50% 0,55 911% 0,0011 68% 2,05 92% 1425 54% 0,47 764% 0,0007 80% 1,53 94% 895 71% 0,53 881%64 T-SYLMARFF (XY)-Y 0,0146 29,60 1989 0,21 0,0032 78% 5,96 80% 576 71% 0,42 105% 0,0049 66% 7,38 75% 779 61% 0,59 184% 0,0013 91% 3,46 88% 252 87% 0,23 13% 0,0010 93% 2,16 93% 211 89% 0,29 41%65 T-YERMO-X 0,0008 7,83 839 0,01 0,0002 73% 1,79 77% 172 79% 0,04 220% 0,0002 70% 2,16 72% 201 76% 0,06 342% 0,0007 20% 0,91 88% 881 -5% 0,28 2075% 0,0002 76% 0,55 93% 270 68% 0,14 968%66 T-YERMO-Y 0,0060 14,01 1103 0,08 0,0023 62% 3,46 75% 384 65% 0,20 141% 0,0024 60% 3,83 73% 416 62% 0,21 145% 0,0009 84% 1,65 88% 255 77% 0,64 655% 0,0010 84% 1,81 87% 173 84% 0,24 180%67 T-YERMO (XY)-X 0,0011 8,33 840 0,02 0,0003 74% 1,67 80% 167 80% 0,07 301% 0,0003 71% 2,06 75% 213 75% 0,11 560% 0,0006 45% 0,80 90% 703 16% 0,35 1928% 0,0002 81% 0,85 90% 262 69% 0,15 791%68 T-YERMO (XY)-Y 0,0060 14,06 1103 0,08 0,0022 64% 3,46 75% 372 66% 0,19 130% 0,0023 61% 3,18 77% 410 63% 0,20 136% 0,0011 82% 1,34 90% 270 76% 0,63 646% 0,0010 84% 1,80 87% 162 85% 0,26 212%

Max-X 0,0054 52,30 5299 0,09 0,0009 7,65 1295 0,45 0,0012 9,53 1580 0,53 0,0011 2,42 1444 0,46 0,0007 1,39 907 0,51Max-Y 0,0238 44,81 3784 0,34 0,0038 12,68 692 0,38 0,0042 11,45 758 0,45 0,0041 8,88 1003 0,92 0,0018 3,54 486 1,19Max (XY)-X 0,0062 52,33 5300 0,10 0,0009 7,10 1286 0,47 0,0012 8,46 1564 0,55 0,0011 2,97 1425 0,49 0,0007 1,72 905 0,57Max (XY)-Y 0,0238 44,91 3782 0,34 0,0036 7,99 650 0,45 0,0049 7,55 779 0,59 0,0037 6,86 935 0,94 0,0020 3,44 529 1,07Promedio de Reducción 74% 75% 77% 167% 74% 75% 76% 212% 84% 93% 78% 352% 86% 92% 84% 333%

Nº Earthquake Record

Edificio FijoBuilding

DriftTop

Accel.Building

DriftTop

Accel.Base

ShearTop

Displ.Building

DriftTop

Accel.Base

ShearBase

Displ.

HDRB LRB FPSBase

Displ.Building

DriftTop

Accel.Base

ShearBase

ShearBase

Displ.

RNCBuilding

DriftTop

Accel.Base

ShearBase

Displ.

118

CAPITULO 6

6. Conclusiones y Trabajo Futuro

6.1. Conclusiones El objetivo de la tesis fue realizar un análisis comparativo del comportamiento estructural de un edificio fijo versus un edificio aislado, utilizando cuatro tipos de aisladores sísmicos a través de un análisis tiempo historia. Se evaluaron cuatro factores de desempeño, la deriva del edificio, la aceleración en el piso superior, la fuerza cortante en la base y el desplazamiento del edificio. En el análisis tiempo historia se consideró la actuación individual (x, y) y la actuación conjunta (xy-x, xy-y) de cada terremoto usando en total 68 terremotos. Las principales conclusiones del promedio de los 68 terremotos para cada factor de desempeño fueron: Para el factor de desempeño de la deriva de piso del edificio fijo, en comparación con el edificio aislado, cuando se utiliza el aislador HDRB se reduce un 74%, cuando se utiliza el aislador LRB se reduce un 74%, cuando se utiliza el FPS se reduce un 84% y cuando se utiliza el aislador RNC se reduce un 86%. Para el factor de desempeño de la aceleración en el piso superior del edificio fijo, en comparación con el edificio aislado, cuando se utiliza el aislador HDRB se reduce un 75%, cuando se utiliza el aislador LRB se reduce un 75%, cuando se utiliza el aislador FPS se reduce un 93% y cuando se utiliza el aislador RNC se reduce un 92%. Para el factor de desempeño de la fuerza cortante en la base del edificio fijo, en comparación con el edificio aislado, cuando se utiliza el aislador HDRB se reduce un 77%, cuando se utiliza el aislador LRB se reduce un 76%, cuando se utiliza elaislador FPS se reduce un 78% y cuando se utiliza el aislador RNC se reduce un 84%.

120

Capítulo 6: Conclusiones y Trabajo Futuro

Para el factor de desempeño del desplazamiento del edificio fijo, en comparación con el edificio aislado, cuando se utiliza el aislador HDRB se incrementa un 167%, cuando se utiliza el aislador LRB se incrementa un 212%, cuando se utiliza el aislador FPS se incrementa un 352% y cuando se utiliza el aislador RNC se incrementa un 333%. 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%.

6.2. Trabajo Futuro

Futuras investigación podrían ser realizar un rediseño del edificio aislado incluyendo la torsión, luego realizar una comparación con el diseño original. Otra sugerencia podría ser realizar el mismo estudio eliminando la torsión del edificio aislado, luego realizar el rediseño de los elementos estructurales y comparar con el diseño original.

121

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125

Anexos

A continuación se muestran todas las gráficas en la dirección X e Y de los terremotos utilizados en esta investigación, para cada una de las cuatro variables analizadas:

- Deriva de piso del edificio. - Aceleración del piso superior del edificio. - Fuerza cortante en la base. - Desplazamiento del edificio.

Se presentan dos gráficas, la primera grafica se divide en tres grupos y muestra el comportamiento del edificio fijo vs el edificio aislado utilizando los cuatro aisladores. La segunda grafica muestra la aceleración vs Tiempo del edificio fijo vs el edificio aislado utilizando los cuatro aisladores (para mayor claridad se mostraran solo los 20 primeros segundos de cada terremoto, salvo algunos casos).

126

Anexos-Graficas de Terremotos Utilizados

GRAFICA 1

Grupo 1 – Terremotos Altadena, Array, Holliste y Lacc_Nor

127


0,0000

0,0005

0,0010

0,0015

0,0020

0,0025

T-ALTADENA-X T-ARRAY06-X T-HOLLISTE-X T-LACC_NOR-X

Drift

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0,0000

0,0020

0,0040

0,0060

0,0080

0,0100

0,0120

T-ALTADENA-Y T-ARRAY06-Y T-HOLLISTE-Y T-LACC_NOR-Y

Drift

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0

5

10

15

20

25


Top

Acce

lera

tion

(m/s

²)

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20


Top

Acce

lera

tion

(m/s

²)

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

128


0

500

1000

1500

2000

2500


Base

She

ar (T

n)

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800


Base

She

ar (T

n)

Terremotos

Edificio FijoHDRBLRBFPSRNC

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50


Disp

lace

men

ts (m

)

Terremotos


0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40


Disp

lace

men

ts (m

)

Terremotos


129


GRAFICA 1

Grupo 2 – Terremotos Lexingt, Lucerne, Oak_Whaf y Perú-Ancash 1970

130


0,000

0,000

0,000

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

T-LEXINGT-X T-LUCERNE-X T-OAK_WHAF-X T-PERU-ANCASH 1970-X

Drift

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

T-LEXINGT-Y T-LUCERNE-Y T-OAK_WHAF-Y T-PERU-ANCASH 1970-Y

Drift

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0

5

10

15

20

25

30

35


Top

Acce

lera

tion

(m/s

²)

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


Top

Acce

lera

tion

(m/s

²)

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

131


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000


Base

She

ar (T

n)

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0

500

1000

1500

2000

2500


Base

She

ar (T

n)

Terremotos


0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30


Disp

lace

men

ts (m

)

Terremotos


0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60


Disp

lace

men

ts (m

)

Terremotos


132


GRAFICA 1

Grupo 3 – Terremotos Perú-Lima 1974, Pomona, S_Monica y Yermo

133


0,000

0,000

0,000

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

0,002

0,002

T-PERU-LIMA 1974-X T-POMONA-X T-S_MONICA-X T-YERMO-X

Drift

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

T-PERU-LIMA 1974-Y T-POMONA-Y T-S_MONICA-Y T-YERMO-Y

Drift

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20


Top

Acce

lera

tion

(m/s

²)

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20


Top

Acce

lera

tion

(m/s

²)

Terremotos

Edificio Fijo

HDRB

LRB

FPS

RNC

134


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800


Base

She

ar (T

n)

Terremotos


0

200

400

600

800

1000

1200


Base

She

ar (T

n)

Terremotos


0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30


Disp

lace

men

ts (m

)

Terremotos


0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70


Disp

lace

men

ts (m

)

Terremotos


135


GRAFICA 2

Aceleración vs Tiempo - edificio fijo vs edificio aislado, para todos los terremotos restantes.

136


-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Altadena-X

Edificio FijoHDRB

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio Fijo

FPS

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio Fijo

RNC

137


-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Altadena-Y

Edificio FijoHDRB

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

138


-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Array-X

Edificio FijoHDRB

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

139


-15

-10

-5

0

5

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Array-Y

Edificio FijoHDRB

-15

-10

-5

0

5

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-15

-10

-5

0

5

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-15

-10

-5

0

5

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

140


-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Holliste-X

Edificio FijoHDRB

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

141


-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Holliste-Y

Edificio FijoHDRB

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

142


-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Lacc_Nor-X

Edificio FijoHDRB

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

143


-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Lacc_Nor-Y

Edificio FijoHDRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Lacc_Nor-Y

Edificio FijoFPS

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Lacc_Nor-Y

Edificio FijoRNC

144


-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Lexingt-X

Edificio FijoHDRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

145


-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Lexingt-Y

Edificio FijoHDRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

146


-30

-20

-10

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Lucerne-X

Edificio FijoHDRB

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-30

-20

-10

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

147


-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Lucerne-Y

Edificio FijoHDRB

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

148


-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Oak-Whaf-X

Edificio FijoHDRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

149


-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Oak-Whaf-Y

Edificio FijoHDRB

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

150


-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Peru-Ancash 1970-X

Edificio FijoHDRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

151


-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Peru-Ancash 1970-Y

Edificio FijoHDRB

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

152


-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Peru-Lima 1974-X

Edificio FijoHDRB

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

153


-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Peru-Lima 1974-Y

Edificio FijoHDRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

154


-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Pomona-X

Edificio FijoHDRB

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

155


-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Pomona-Y

Edificio FijoHDRB

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

156


-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

S_Monica-X

Edificio FijoHDRB

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

157


-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

S_Monica-Y

Edificio FijoHDRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

158


-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Yermo-X

Edificio FijoHDRB

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

159


-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Yermo-Y

Edificio FijoHDRB

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoLRB

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoFPS

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Acel

erac

ión

(m/s

²)

Tiempo (seg)

Edificio FijoRNC

160

ANALISIS COMPARATIVO DE UN EDIFICIO FIJO EN LA BASE VS …

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