Aislamiento-y-Disipacion-de-Energía_SIRVE_-III-Congreso-AICE.pdf

7/30/2019 Aislamiento-y-Disipacion-de-Energa_SIRVE_-III-Congreso-AICE.pdf

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MARIO ALVAREZOCTUBRE, 2010

AISLAMIENTO SISMICO Y DISIPACION DE ENERGIAEN CHILE

III CONGRESO A.I.C.E. 2010


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Sistemas de Proteccin Ssmicas - Estructuras en Chile

PRESENTACIN

1.0.

2.0.

4.0.

5.0.

- Sismo del Maule- Caracterizacin del movimiento

NUEVA FILOSOFIA DEDISEO SISMICO

- Conceptos esenciales- Desempeo de Estructuras Protegidas

DISIPACION DEENERGIA

- Conceptos esenciales

- Desempeo de Estructuras Protegidas

AISLAMIENTO

SISMICO

- Lecciones del Sismo- El Futuro de los Sistemas de Proteccin Ssmica

CONCLUSIONES

3.0.- Conceptos esenciales- Desempeo de Estructuras Protegidas

AMORTIGUACIONDE MASA SINTONIZADA


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NUEVA FILOSOFIA

PROTECCION

SISMICA

SISTEMAS DEREDUCCION DEVIBRACIONES

CONSTRUCCIONES

MAS SEGURAS

PROTECCION DECONTENIDOS

PROTECCION NOESTRUCTURAL

PROTECCION

ESTRUCTURAL

DISEO SISMORRESISTENTE

5.0.1.0. 2.0. 3.0. 4.0.NUEVA FILOSOFIA SIMICA


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SISTEMAS DE CONTROL SISMICO

E = energa

SITEMAS DE CONTROL ESTRUCTURAL ANTE ACCIONES SISMICAS

Sistemas de Proteccin Ssmicos. Visin Sistmica desde la Arquitectura. Romina Arzani Suitt 2010

SISTEMA DE COTROL ESTRUCTURAL SISMICO

PASIVOS

Disipacin deEnerga

Amortiguacinde masaSintonizada

ACTIVOS

AMD [Masa]

[Rigidez]

[Amort.]

SEMIACTIVOS

Control friccinvariable

TSDTLCD

ER Fluidos

MR - Fluidos

HIBRIDO

HMD

Aislamiento deBase

ACTUAL USO EN CHILE

PASIVOS

Inerciales(AMS)

ACTIVOS

[Masa]

[Rigidez]

SEMIACTIVOS

Rigidez, Amort.,Friccin variable

Inerciales (TSD,TLCD)

ER Fluidos

MR - Fluidos

HIBRIDOS

HMD

Aislamiento deBase

E estructura + E SRV (CONTROL) = E ssmicaE = energa

CLASIFICACION

ACTUAL USO EN CHILE

ACTUAL USO EN CHILE

5.0.1.0. 2.0. 3.0. 4.0.NUEVA FILOSOFIA SIMICA
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/FOTOShttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/FOTOShttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/FOTOShttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/FOTOShttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/FOTOShttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/FOTOS


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1.0. 2.0. 3.0. 4.0. 5.0.

DISIPACION DE ENERGIACONCEPTOS ESTRUCTURAS PROTEGIDAS


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DISIPACION DE ENERGIA

EDIFICIO SIN DISIPACION EDIFICIO CON DISIPACION

EDIFICIO SIN DISIPACION EDIFICIO CON DISIPACION

La estructura vibra y la deformacin produce dao La vibracin se reduce entre 40 y 50%

CONCEPTO

1.0. 2.0. DISIPACION ENERGIA 3.0. 4.0. 5.0.


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T

gMu Cu Ku L f Mru

SISTEMAS DE CONTROL SISMICO EQUILIBRIO

0ii F

0I r d fQ Q Q Q

Equilibrio Dinmico



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SISTEMAS DE CONTROL SISMICO PROBLEMA

u u u u unT T T T T T

i i giu u u u u

e

o o o o o

du Mu du Cu du Ku du L f du Mru

1

u u

T T T u

C u

u uo

o o

E du Mu u Mdu u Mu 1

2|

u t

T T

D

u to o

E du Cu u Cudt

donde

energa cintica de la estructura

u

T T u

S uu

oo

E du Ku u Ku

1

2|

energa disipada por amortiguamiento viscoso interno de laestructura

energa de elstica deformacin de la estructura

energa disipada los SRV

u tn nT T T T

SD i i i i

i iu t

e e

o o

E du L f u L f dt

1 1



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30

0 0.5 1 1.5 2 2.5

0.2

0.4

0.6

1

1.2NCh. 2745-03

0.8

Period (s)

SeismicLoad(W/g)

Ve

B

1.5

-

2

ESTRUCTURACONVENCIONAL

ESTRUCTURADISIPADA

CONCEPTO



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Melipilla EW compatible con NCh2745 (suelo 2, zona II) , To=2s xo=5%

Espectro NCh2745

Melipilla compatible

0.10.10.10.1

0.30.3

0.30.3

0.40.40.40.4

0.50.50.50.5

0.6 0.60.6

0.6

d

xd

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

CONCEPTO



11/78


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.71

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Razn de amortiguamiento, x

Reduccind

erespuesta

Aceleracin

Desplazamiento

CONCEPTO



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TIPOS DE AISLADORES SISTEMA DISIPACION DE ENERGA

HISTERETICOS

PLASTIFICACIONDE METALES

TORSION

CORTANTE

EXTRUSION

FLEXION

FRICCION ENTRESUPERFICIES

VISCOSOS YVISCOELSTICOS

SOLIDOS

FLUIDOS

DISIPADOR HISTERETICO TORSION(Tipo ADAS Cobre)

DISIPADORVISCOELSTICO

SOLIDO

DISIPADORHISTERETICO

- FLEXION(Tipo UFP)

TIPOS DE DISIPACION DE ENERGIA CONCEPTO



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EDIFICIO TITANIUM

PROYECTO: DISIPACION DE ENERGIA TORRE TITANIUM

Nombre del proyecto: TitaniumL a Portada

Ubicacin : Comuna Vitacura, Santiago, Chile

Ao de Ejecucin: 2006- 2010

Materialidad: Hormign Armado

Sistema Estructural: Muros (ncleo) y marcos dehormign armado

Numero de Pisos: 52

Superficie Total 140.000 m (bloque A)

Disipacin : 45 disipadores metlicos

40% de reduccin de las deformacionesdinmicas de la estructura en direccin

transversal

ESTRUCTURAS PROTEGIDAS



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EDIFICIO TITANIUM

sector 2

(CP22-CP52) = 10

(CP22-CP40) = 6

sector 1

sector 3

Disipadores longitudinalesDisipadores transversales

(CP40-CP52 = 4)

sectorA(CP12-CP51 = 13)

sector

B(CP15-CP51 = 12)

Diagonales metlicas

SISTEMA HISTERESTICO



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DETALLE CRUCETAS EDIFICIO TITANIUM

Disipacin metlica o friccional



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SISTEMA UC-SHAPE EDIFICIO TITANIUM

UFP001

UFP ANSYS

-6

-4

-2

0

2

4

6

Desplazamiento (cm)

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

-15

-10

-5

0

5

10

15

d (cm)

F(t

on)



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DISPOSITIVOS UC-SHAPE EDIFICIO TITANIUM



18/78


19/78

SIMULACION MOVIMIENTO EDIFICIO TITANIUM



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REDUCCION DE RESPUESTA EDIFICIO TITANIUM

0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006Deformacin de entrepiso

c/UFP

s/UFP

0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006Deformacin de entrepiso

Direccin LongitudinalDireccin Transversal



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MONTAJE DISIPADORES EDIFICIO TITANIUM



22/78

DESEMPEO TERREMOTO 2010 EDIFICIO TITANIUM



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CU-ADAS ALTERNATIVAS EDIFICIOS DE MUROS

Cu-ADAS Dissipator (ADAS: Adding Damping And Stiffness)



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CU ALTERNATIVAS EDIFICIOS DE MUROS

Material dctil y maleable; excelente capacidad de deformacin

Endurecimiento cinemtico e isotrpico

Aumenta disipacin de energa con ciclos constantes de deformacin

Funciona en pequeas deformaciones

Typical Copper Cyclic behavior Typical steel Cyclic behavior



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CU-ADAS ALTERNATIVAS EDIFICIOS DE MUROS

Resistente a corrosin

Reciclabilidad desarrollo sustentable

Estticamente atractivo



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VENTAJAS SISTEMAS HISTERESTICOS

FuncionamientoDisipan

energa endeformacionespequeas

Mantenci

nNo requieren,salvo enambientesagresivos

CostosMuy bajos,

6-10 US$/m2

Durabilida

dAlta

Monta

jeSencillo:

Soldadura

Apernado



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DISIPACION VISCOSA SISTEMAS VISCOELSTICOS

Disipacin viscosa

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Cmara con fluido

Orificios cilndricos perforados

en el pistn

Cilindro

Pistn a doblevstago



29/78


-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Velocidad [m/s]

Fuerza[Tonf]

Relacin Fuerza Velocidad

-0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Desplazamiento [m]

Fuerza[Tonf]

Relacin Fuerza Desplazamiento

Ventajas del coeficiente < 1

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30/78

PROYECTO EDIFICIO LAN AMORTIGUADORES VISCOELSTICOS

ZONA CON AMORTIGUACION



31/78

PROYECTO EDIFICIO LAN AMORTIGUADORES VISCOELSTICOS

Piso k

Piso k+1

Piso k+2



32/78

PROYECTO EDIFICIO NLC VI-VIII AMORTIGUADORES VISCOELSTICOS

UNION POR PUENTES CON TENSORES



33/78




34/78


35/78


AISLADOR ELASTOMERICO.




36/78


Dinteles conectan las plantas de los edificios en 11 pisos

Edificio NLC - 8 Edificio NLC - 6Dintel

Tq q qq q q

nl gTz z zz

rLf u

rLv,v

M Mq C q K q( ) =

M Mz 0 z 0 z



37/78

Funcionamiento

Disipanenerga envelocidadespequeas M

antencin

Revisin desellosCostos

Cercano a12-16US$/m2

Durabilidad

Alta

Montaje

Unionesrotuladas

VENTAJAS DISPOSTIVOS VISCOELASTICOS

No altera rigidez del edificio

No aumenta el corte en la estructura (mxima fuerza elstica esta desfasada de la mxima

fuerza del disipador)

No es necesario reponer los dispositivos luego de un sismo severo



38/78

1.0. 2.0. 3.0. 4.0. 5.0.

AMORTIGUACION DE MASA SINTONIZADACONCEPTOS ESTRUCTURAS PROTEGIDAS


39/78

AMORTIGUACION DE MASA SINTONIZADA (AMS)

EDIFICIO SIN DISIPACION EDIFICIO CON DISIPACIONEDIFICIO SIN AMS EDIFICIO CON AMS

La estructura vibra y la deformacin produce dao Las grandes masa contrarresta el movimiento

1.0. 2.0. 3.0. AMORTIGUACION MASA 4.0. 5.0.

CONCEPTO


40/78

AISLAMIENTO DEL SISTEMA (AMS)

EDIFICIO SIN DISIPACIONEDIFICIO CON DISIPACIONEDIFICIO SIN AMS EDIFICIO CON AMS

AMS

TIPO DE SOLUCIONES PARAEDIFICIOS CON SISTEMA

AMS

01

EDIFICIOS

ALTURAMEDIA

02

EDIFICIOS

GRANALTURA

CONCEPTO



41/78

01 EDIFICIOS ALTURA MEDIA

EDIFICIO SIN DISIPACION

Aisladores ssmicos

CONCEPTO



42/78

02 EDIFICIOS GRAN ALTURA


AMS tipo pndulo

CONCEPTO



43/78


44/78

CONSTRUCCION IN-SITU AMS


EDIFICIO PARQUE ARAUCANO



45/78

DISIPADOR MAGNETO-REOLOGICO EDIFICIO PARQUE ARAUCANO

-15 -10 -5 0 5 10 15-150

-100

-50

0

50

100

150

Velocity v (cm/s)

MR-damperforce

F(kN)

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/PullBack_sin_MR.avihttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/PullBack_sin_MR.avihttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/PullBack_sin_MR.avihttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/PullBack_sin_MR.avihttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/PullBack_sin_MR.avi


46/78

DISIPADOR MR EDIFICIO PARQUE ARAUCANO



47/78

MODELAMIENTO MULTIFISICO DISIPADOR MR

TMD MR-on/MR-off

Max: RMS:

22% 63%

BLDG MR-on/MR-off

Max: RMS:

3% 20%

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-10

-5

0

5

10

py,f

(cm)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

Time (s)

uy,f

(cm)

bldg+TMD

bldg+TMD+MR (off)

bldg+TMD+MR (on)



48/78

VENTAJAS AMS DISIPADOR MR

Funcionamien

toPermite

regulacinde sintona

MantencinNo requiere

CostosCercano a

3000 UF /AMS

Durabilid

adAlta

MontajeConstruccin

in situ

Control de deformaciones en el edificio

Bajo impacto arquitectnico

Simpleza para la sintona

Instalacin sobre edificios

nuevos o existentes



49/78

1.0. 2.0. 3.0. 4.0. 5.0.

AISLAMIENTO SISMICOCONCEPTOS ESTRUCTURAS PROTEGIDAS


50/78

EDIFICIO SIN AISLACION BASAL EDIFICIO CON AISLAMIENTO BASAL

La estructura vibra y la deformacin produce dao La vibracin se reduce entre 6 y 8 veces

AISLAMIENTO SISMICA CONCEPTO

EDIFICIO SIN AISLACION BASAL

1.0. 2.0. 3.0. 4.0. AISLAMIENTO SISMICO 5.0.


51/78

EDIFICIO SIN AISLACION BASAL EDIFICIO CON AISLAMIENTO BASAL

AISLAMIENTO SISMICO CONCEPTO



52/78

09

Fuerzadediseo

(W/g)

30

0 0.5 1 1.5 2 2.5

0.2

0.4

0.6

1

1.2 1.2

1

0.4

0

NCh 2745-03

NCh 433-96

0.8

0.2

R

6

R=

2bd

Periodo (s)

Ve

Vi

ESTRUCTURACONVENCIONAL

ESTRUCTURAAISLADA




53/78

1.2

AISLADOR DE BASE DEFRICCION

1.2

AISLADOR DE BASE DEFRICCION

DISPOSITIVOS DE AISLAMIENTO SISMICO

1.1

AISLADOR DE BASEELASTOMRICO

TIPOS DE AISLADORES

CONCEPTO



54/78

EXPERIMENTACION

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

Deformacin angular, g

FuerzadeCo

rte(ton)

Deformacin (cm)

-32 -24 -16 -8 0 8 16 24 32

1

2

3

4

56

7

8

d

N = 3500 kN

1) g = 0.125 Ed = 55 toncm

2) g = 0.25 Ed = 150 toncm3) g = 0.5 Ed = 384 toncm4) g = 0.75 Ed = 612 toncm5) g = 1 Ed = 999 toncm6) g = 1.25 Ed= 1127 toncm7) g = 1.5 Ed = 1422 toncm8) g = 1.75 Ed = 1722 toncm

1)g = 0.125 Ed = 22 toncm

2)g = 0.25 Ed = 59 toncm

3)g = 0.5 Ed = 174 toncm

4)g = 0.75 Ed = 306 toncm

5)g = 1 Ed = 499 toncm

6)g = 1.25 Ed = 699 toncm

7)g = 1.5 Ed = 898 toncm

8)g = 1.75 Ed = 1138 toncm

AISLADOR ELASTOMRICO CON PLOMO



55/78

ESTRUCTURAS PROTEGIDAS EN CHILE

02

02

01

04

05

06

07

03

09



56/78

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

5

10

15

20

25

30

35

Perodo (s)

PseudoDesplazamiento(cm)

NCh.2745-Suelo INCh.2745-Suelo IINCh.2745-Suelo IIINCh.433-Suelo INCh.433-Suelo IINCh.433-Suelo III

Movimientos registrados




57/78

TERREMOTO DEL MAULE: VALORE ESPECTRALES

Estacin PGA(horiz.) PGA(vert.) PGD(horiz)T=2.0s

Ing. CivilU.Ch., Stgo.

0.17g 0.14g 12.4 cm

Est. MetroMirador, Stgo.

0.24g 0.13g 13.9 cm

CRS Maip,Stgo.

0.56g 0.24g 22.9 cm

Hosp. Tisn,RM

0.30g 0.28g 20.9 cm

Hosp. Sterodel Ro

0.27g 0.13g 15.9 cm

Hosp. Curic 0.47g 0.20g 18.9 cm

Hosp. Valdivia 0.14g 0.05g 13.9 cm

Via (Marga-Marga)

0.35g 0.26g 17.8 cm

Via (Centro) 0.33g 0.19g 10.2 cm

*PGA from RENADIC reports (Universidad de Chile)




58/78

01 CAMPUS CLINICO, SAN CARLOS DE APOQUINDO

ETAPA 1: AISLADA

ETAPA 2: NO AISLADA


0


59/78

01 CAMPUS CLINICO, SAN CARLOS DE APOQUINDO


02


60/78

02 HOSPITAL MILITAR, Placa Tcnica (aislada)

PROYECTO: AISLAMIENTO SISMICO HOSPITAL MILITAR

Nombre del p royecto: Hospital Militar d e la ReinaUbicacin : Comuna La Reina, Santiago, ChileAo de Ejecucin: 2004-2007Materialidad: Hormign ArmadoSistema Estructura: Marcos RgidosNumero de Pisos: 5Superficie Total 39.900 m (bloque A)Sistema Ssmico: 164 aisladores elastomricos (50 con

ncleo de plomo) a nivel del cielo del

subterrneo.

..

..


02 d f d l ( l d )


61/78

02 HOSMIL: Edificio de Hospitalizacin (No aislada)


03 S


62/78

03 PUENTES


04 ACHS SANTIAGO


63/78

04 ACHS SANTIAGO


05 EDIFICIO VULCO S A


64/78

05 EDIFICIO VULCO S.A.


ESTIMACION DESPLAZAMIENTOS EN EDIFICIOS


65/78

ESTIMACION DESPLAZAMIENTOS EN EDIFICIOS

HOSMIL D(East/West) ~ 9 cm (medicin)

VULCO D(East/West) ~ 15.5 cm (rbita)D(North/South) ~ 6.5 cm (rbita)

SAN CARLOS D(East/West) ~ 10-20 cm? (tierra)

D(North/South) ~ 10-20 cm (tierra)

ACHS VIA D(East/West) ~ 7-10 cm? (marca)D(North/South) ~ 22 cm (marca)

MUELLECORONEL

D(East/West) ~ 23 cm

D(North/South) ~ ??

SAN AGUSTIN D(East/West) ~ 4 cm (tierra)D(North/South) ~ 5 cm (tierra)


ORBITAS DE DESPLAZAMIENTOS


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ORBITAS DE DESPLAZAMIENTOS EDIFICIO VULCO

EW

N

S

EDIFICIO AISLADO VULCOPLANTA GENERAL DE AISLADORES Y DESLIZADORES


DESPLAZAMIENTOS MEDIDOS


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DESPLAZAMIENTOS MEDIDOS EDIFICIO VULCO

8.5 cm

11.0 cm

5.5 cm

8.5 cm

8.5 cm

12.0 cm

7.0 cm

15.5 cm

6.5 cm

11.5 cm

9.5 cm

11.0 cm

D1

D2

D3

D4

D5

D6

EW

N

S


06 MUELLE CORONEL (aislado)


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06 MUELLE CORONEL (aislado)

PROYECTO MUELLE CORONEL

UBICACIN: Puerto Coronel

DESCRIPCION: Proyecto contempla el aislamiento ssmico de la plataforma de un

muelle de 420m de largo y 37 de ancho, diseado con pilotes de acero y tablero de

hormign armado. El muelle est diseado para gras de 1200 ton, una sobrecarga

de 2.5 ton/m2 y trnsito de camiones.


06 PLANTA MUELLE


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06 PLANTA MUELLE MUELLE CORONEL

MODIFICADA

ORIGINAL

MODIFICADA


06 DISEO DE AISLADORES MUELLE CORONEL


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06 DISEO DE AISLADORES MUELLE CORONEL

Indice Desempeo Sn. Felipe Melipilla Llo-Lleo Envolvente

1 Muelle

1.1 Perodo, T (s) 3.13 3.13 3.13 3.13

1.2 Desplazamiento sismo de diseo, DD (cm) 28.62 27.15 23.58 28.62

1.3 Desplazamiento sismo mximo, DM (cm) 34.13 31.46 28.98 34.13

1.4 Corte en aisladores (diseo), Va (ton) 1623 1570 1439 1623

1.5 Corte en aisladores + pilotes verticales (diseo), V t (ton) 2055 1989 1793 2055

1.6 Va/Mt 0.085 0.082 0.075 0.085

1.7 Vt/Mt 0.108 0.104 0.094 0.108

2 Respuesta en aislador ms solicitado (sismo de diseo)

2.1 Deformacin (cm) 24.24 23.01 19.96 24.24

2.2 Corte (ton) 34.8 33.6 30.8 34.8

2.3 Carga axial (ton) 150.3 143.1 123.9 150.3

Masa aislada (ton) 17461

Masa total (ton) 19069

Muelle convencional: C=0.2 g (aproximadamente, R=3 considerado)Muelle aislado: C=0.11g con R=1 implcito


06 MUELLE CORONEL (No aislado)


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06 MUELLE CORONEL (No aislado)


07 CENTRO DE JUSTICIA


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07 CENTRO DE JUSTICIA


08 ACHS VIA DEL MAR


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08 ACHS VIA DEL MAR


09 VINIENDA CHICUREO


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09 VINIENDA CHICUREO



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1.0. 2.0. 3.0. 4.0. 5.0.

CONCLUSIONESFUTURO DE LOS SISTEMAS DE PROTECCION SISMICA

CONCLUSIONES CHILE


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CONCLUSIONES CHILE

1.0. 2.0. 3.0. 4.0. 5.0. CONCLUSIONES

Todas las soluciones de proteccin ssmicafueron sometidas y probadas bajo el quintosismo ms intenso que haya existido en lahistoria ssmica reciente de la humanidad yha quedado demostrado que su desempeofue extraordinario

CONCLUSIONES CHILE


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CONCLUSIONES CHILE

Los sistemas de proteccin ssmica no solomejoran el nivel de seguridad de lasestructuras, si no tambin el de todos sus

contenidos; los daos en contenidosobservados en el sismo del Maule son muycuantiosos y resulta imprescindible contar con

una normativa especfica para el diseo deelementos no estructurales

1.0. 2.0. 3.0. 4.0. 5.0. CONCLUSIONES

PROYECTOS PROTEGIDOS SISMICAMENTE CHILE


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PROYECTOS PROTEGIDOS SISMICAMENTE CHILE

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 20102009

PROYECTOS

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