Titulo del Proyecto y Autores.

TITULO: " ANALISIS Y DISEÑO DE UN AISLADOR ELASTOMÉRICO "

AUTORES:

• Cabrejos Nieto, Pamela
• Ramirez Alva, Lizbeth
• Vega Rios, Miguel
• Zavaleta Zavaleta, Walter

Resumen

En este proyecto presentamos el análisis del comportamiento y diseño de un aislador sísmico elastomérico

La aislación de edificaciones consiste en colocar una interface flexible entre el suelo y la estructura de forma que se reduzcan considerablemente las solicitaciones sísmicas a las que ésta estaría sometida. Así, se puede optar por un diseño con un factor de reducción de fuerza sísmica menor y se puede obtener como resultado una edificación con daños  leves y permanecerá totalmente operativa durante y después de un evento sísmico. Las reducidas aceleraciones también protegen a los elementos no estructurales y a los contenidos de la edificación. Los aisladores son dispositivos que cuentan con una elevada rigidez a cargas verticales, pero son flexibles frente a solicitaciones laterales.

Este proyecto se enfoca en el uso de aisladores elastoméricos, los cuales aprovechan la flexibilidad de un material similar al caucho para conseguir una baja rigidez lateral, pero lo combinan con planchas de acero para elevar la rigidez vertical. Al realizar un análisis del comportamiento de una estructura con aisladores, se comprobara que cierta estructura se beneficia de la aislación más que otras, siendo la esbeltez y el periodo de vibración los factores más influyentes. 

Planteamiento del Problema

¿Cómo disminuir las deficiencias de las estructuras con respecto a los movimientos sísmicos?

Formulacion de la hipotesis

Se puede disminuir las deficiencias de las estructuras con respecto a los movimientos sísmicos, con el uso de los aisladores elastómericos, ya que estos consisten en desacoplar una estructura del suelo, colocando un mecanismo entre la cimentación de la estructura y el suelo.

Objetivos

GENERAL:

• Analizar el comportamiento del aislador sísmico elastomérico con respecto a la estructura idealizada.

ESPECÍFICOS:

• Reducir las aceleraciones y deformaciones de la superestructura con el aislador elastomérico.

• Observar el comportamiento de una carga vertical.

Fundamento Teórico.

El diseño de los aisladores se llevara a cabo siguiendo los lineamientos del codigo uniforme de construccion UBC-97, en el cual se dan las recomendaciones básicas para el tipo de análisis a realizar, las características de los aisladores, las zonas sísmicas, los grupos de uso y las características particulares del suelo.

El objetivo de los aisladores es desacoplar los movimientos del suelo.

Los  aisladores de base se basan en la reducción de la demanda sísmica. Estos sistemas tienen como finalidad aislar la cimentación de la superestructura. Al colocarlos se alarga considerablemente el periodo fundamental de vibración de la estructura llevándolo a zonas en donde las aceleraciones espectrales son más reducidas y consecuente, las fuerzas que producen resultan de menos cuantía. Como la frecuencia disminuye las aceleraciones introducidas disminuyen al igual que los efectos dañinos del movimiento del suelo en la estructura.

CARACTERISTICAS

·  Desempeño bajo todas las cargas de servicio, verticales y horizontales. Deberá ser tan efectiva como la estructura convencional.

·  Provee la flexibilidad horizontal suficiente para alcanzar el periodo natural de la estructura aislada.

· Capacidad de la estructura de retornar a su estado original sin desplazamientos residuales. Probé un adecuado nivel de disipación de energía, de modo de controlar los desplazamientos que de otra forma pudieran dañar otros elementos estructurales.

Para el ingeniero Iván Gonzáles (15 de febrero del 2001). Aisladores Elastómeros, Perúgerente de Ingeniería de CDV, “las diferencias entre los aisladores elastoméricos que ofrecen y otros,

Estos fabrican aisladores con capacidad de deformarse hasta 400%, es decir cuatro veces su altura. Además destacan por su capacidad de soportar cargas axiales elevadas (hasta 4,000 Tn) y altas velocidades (60 pulg/seg)”, afirmó.

Un disipador tiene como función principal absorber la energía sísmica que ha ingresado al edificio. El ingeniero Julio Rivera Feijoo (23 de marzo del 2005), Disipadores de Energía, Perúgerente general de Seintec, aclaró que cuando se tiene un sismo muy severo, la fuerza con la que la naturaleza empuja de manera horizontal a cualquier elemento es aproximadamente igual al propio peso. Gran cantidad de la energía se disipa en parte por la fisuración de los elementos o también cuando se tienen alguno que se ha colocado para absorber o eliminar esas fuerzas; es así que las edificaciones de concreto armado atenúan una gran cantidad de energía por la fisuración, sin embargo hay una forma de disipar sin provocar daños.

   Aislacion sísmica y Disipación de energía.

Como forma de disminuir los efectos de los sismos en las estructuras o edificios, en Chile se está utilizando la aislación sísmica de base y la disipación de energía. Ambas metodología han demostrado a nivel mundial que son capaces de disminuir notoriamente los daños que producen los terremotos en las estructuras o edificios.

Aislación sísmica de base – Está basada en la idea de aislar una estructura del suelo mediante elementos estructurales que reducen el efecto de los sismos sobre la estructura. Estos elementos estructurales se denominan aisladores sísmicos y son dispositivos que absorben mediante deformaciones elevadas la energía que un terremoto transmite a una estructura. Estos dispositivos pueden ser de diferentes tipos y formas, los más conocidos son los basados en goma de alto amortiguamiento, goma con núcleo de plomo, neoprenicos o fricciónales. Al utilizar estos elementos, la estructura sufre un cambio en la forma como se mueve durante un sismo y una reducción importante de las fuerzas que actúan sobre ella durante un sismo. 

En Chile los más usados son los de goma de alto amortiguamiento y los neoprenicos. Una aplicación de esta tecnología lo constituye el Edificio Andalucía que fue el primer edificio habitacional en Chile con aislación sísmica de base. Actualmente también se utiliza esta tecnología en obras civiles como el Viaducto Marga-Marga que fue el primer puente carretero construido con aislación sísmica de base.

Disipación de energía – Está basada en la idea de colocar en la estructura dispositivos destinados a aumentar la capacidad de perder energía de una estructura durante un terremoto. Toda estructura disipa o elimina la energía de un sismo mediante deformaciones. Al colocar un dispositivo de disipación de energía en una estructura, estos van a experimentar fuertes deformaciones con los movimientos de la estructura durante un sismo. Mediante estas fuertes deformaciones se incrementa notablemente la capacidad de disipar energía de la estructura con una reducción de las deformaciones de la estructura. Estos dispositivos se conocen como disipadores de energía o amortiguadores sísmicos y pueden ser de diversas formas y principios de operación. Los más conocidos son en base a un elemento viscoso que se deforma o con unos elementos metálicos que logra la fluencia fácilmente.

AISLADORES SÍSMICOS ELASTOMÉRICOS

Para la protección sísmica de un edificio, permite reducir las fuerzas sísmicas y desplazamientos de una estructura por la absorción de la energía en base de aisladores, y mantener intacta y operable a través de un terremoto.

Fabricante Robinson Seismic.

Los apoyos elastoméricos emplean un elastómero de caucho natural o neopreno reforzado con finas láminas de acero. La notable flexibilidad lateral en el elastómero permite el desplazamiento lateral de los extremos del aislador, mientras que las láminas de refuerzo evitan el abultamiento del elastómero

Ventajas y usos.

Ventajas:

• Inteligente tecnología de vanguardia fuertemente respaldada por los consultores de ingeniería lideres en el mundo.

• Sistema amplia mente usado para la protección sísmica de diversos tipos de estructuras.

• Reduce hasta un 80% la energía sísmica.

• Adaptación aislación sísmica a edificios existentes.

Usos:

Aislamiento sísmico especialmente adecuado para hospitales, fabricas, puentes, centros educacionales, museos, edificios de oficinas, estanques de agua y combustible, entre otros.