Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción

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1 «Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción

2 Apoyo de Péndulo Triple «1. Aisladores sísmicos para la protección de edificios, puentes y facilidades industriales Los Apoyos de Péndulo de Fricción son aisladores sísmicos que se encuentran instalados entre una estructura y sus cimientos para proteger la estructura soportada de los movimientos sísmicos. Usando la tecnología de Péndulo de Fricción, es rentable construir estructuras que resistan elásticamente los movimientos sísmicos sin daño estructural. Los Apoyos de Péndulo de Fricción usan las características del péndulo para alargar el periodo natural de la estructura aislada para así evitar las fuerzas telúricas más fuertes. Durante un sismo, la estructura soportada se mueve en pequeñas oscilaciones pendulares. Ya que los desplazamientos inducidos por terremotos se producen principalmente en los Apoyos, las cargas laterales transmitidas a la estructura se reducen significativamente. El Apoyo de Péndulo Simple es el aislador de Péndulo de Fricción original. Este aislador mantiene el apoyo de la carga vertical en el centro del elemento estructural. Esto ofrece ventajas en los costos de construcción si el sistema estructural es débil, ya sea encima o debajo del Apoyo. El Apoyo también tiene una altura pequeña, lo cual puede ser ventajoso en algunas instalaciones. 02 Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción

3 Apoyo de Péndulo Simple Apoyo con capacidad a Tensión El Apoyo de Triple Péndulo incorpora tres péndulos en un solo Apoyo, cada uno con propiedades seleccionadas para optimizar la respuesta de la estructura a diferentes fuerzas sísmicas y frecuencias. En ambos casos, al producirse el desplazamiento sobre un plano horizontal en cualquier dirección, el deslizador se desplaza horizontalmente sobre la superficie esférica cóncava causando adicionalmente un desplazamiento vertical de toda la estructura (es la elevación de todo su peso), lo cual consume una gran cantidad de energía. El deslizador regresa a su centro por 03 efectos de la gravedad produciendo calor en las superficies en contacto. La consecuencia de lo anterior es la disipación de la energía sísmica en trabajo y calor. También existen los Apoyos a Tensión que puede acomodar cargas estructurales verticales que varían de compresión a tensión durante los movimientos sísmicos. Este Apoyo puede reducir sustancialmente costos estructurales mediante la prevención del levantamiento de un elemento estructural principal, y puede eliminar problemas de vuelcos potenciales o largos movimientos sísmicos verticales. Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción

4 «2. El Apoyo de Triple Péndulo El Apoyo de Triple Péndulo ofrece mejor desempeño sísmico, reduce los costos a comparación de las tecnologías convencionales de asilamiento sísmico. Las propiedades de cada uno de los tres péndulos que conforman el Apoyo de Triple Péndulo son elegidas para tornarse secuencialmente activas a diferentes fuerzas. A medida que el sismo incrementa su fuerza los desplazamientos del Apoyo se incrementan. A mayores desplazamientos, la longitud efectiva del péndulo y el amortiguamiento efectivo aumentan, lo que resulta en fuerzas sísmicas y desplazamientos del Apoyo más bajos. El aislador Interno del Triple Péndulo está compuesto por un deslizador interno que se desliza a lo largo de dos superficies esféricas cóncavas. Las propiedades del péndulo interno se escogen generalmente para reducir los picos de aceleración que actúan en la estructura aislada y sus contenidos, para minimizar la participación de modos superiores y reducir las fuerzas de cortante que se producen durante sismos de nivel de servicio. Los dos deslizadores cóncavos, que se deslizan sobre las dos superficies cóncavas principales conforman dos aisladores de péndulo independientes. Las propiedades del segundo péndulo son escogidas para minimizar las fuerzas de cortante que ocurren durante los sismos de diseño. Esto reduce los costos de construcción de la estructura. Las propiedades del tercer péndulo son escogidas para minimizar los desplazamientos del Apoyo que ocurren durante el máximo sismo creíble. Esto reduce el tamaño y costo de los Apoyos, y reduce los desplazamientos requeridos para mantener una adecuada separación entre estructuras vecinas. El Apoyo de Péndulo Único mantiene la fricción constante, la rigidez lateral, y el periodo constante para todos los niveles de movimientos sísmicos y desplazamientos. En el Apoyo de Triple Péndulo, los tres mecanismos de péndulo se activan secuencialmente a medida que los movimientos del sismo se tornan más fuertes. Los sismos de desplazamientos bajos y altas frecuencias son absorbidos por el péndulo Concavidad Principal Deslizador Cóncavo Sección transversal del Apoyo de Triple Péndulo. Concavidades y montaje de deslizadores. Concavidades y componentes deslizantes. 04 Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción

5 interno de baja fricción y de periodo corto. Para los sismos más fuertes de Nivel de Diseño, tanto la fricción como el periodo aumentan, lo que resulta en menores desplazamientos del apoyo y menor cortante basal en la estructura. Para el sismo más fuerte de los sismos Máximos Creíbles, tanto la fricción del apoyo como la rigidez lateral aumentan, reduciendo el desplazamiento del apoyo. Cuando se diseñan para el Máximo sismo Creíble, las dimensiones en planta del apoyo de Triple Péndulo son aproximadamente el 60% del de las de un Apoyo de Péndulo Simple equivalente. Sección transversal del Apoyo de Péndulo Simple. Comparación de los tamaños y respuestas de los Apoyos de Péndulo Triple y de Péndulo Simple a los movimientos sísmicos. Apoyo de Péndulo Simple en el Máximo sismo Creíble. H1 Posición central del Apoyo de Péndulo Triple. H2>H1 H2 Ciclo Histeretico Fuerza-Desplazamiento del Péndulo Simple Movimiento del péndulo interno en sismo de Nivel de Servicio. H3>H2 H3 Movimiento del péndulo inferior en sismo de Diseño. H4>H3 H4 Ciclo Histeretico Fuerza-Desplazamiento del Péndulo Triple Movimiento del péndulo superior en el Maximo sismo Creible. 05 Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción

6 «3. Principios de péndulo de fricción: Aislamiento Sísmico El periodo del Apoyo de Péndulo de Fricción es seleccionado simplemente escogiendo el radio de curvatura de la superficie cóncava. Es independiente de la masa de la estructura soportada. El amortiguamiento se selecciona escogiendo el coeficiente de fricción. Los movimientos de torsión de la estructura son minimizados porque el centro de rigidez de los Apoyos coincide automáticamente con el centro de masa de la estructura soportada. El periodo del Apoyo, capacidad de carga vertical, amortiguamiento, capacidad de desplazamiento y capacidad de tensión pueden ser escogidas independientemente. Para el Apoyo de Triple Péndulo, tres radios efectivos y tres coeficientes de fricción son seleccionados para optimizar el desempeño para diferentes fuerzas y frecuencias de sismos. Esto permite máxima flexibilidad en el diseño para acomodarse a movimientos tanto moderados como extremos. Incluyendo pulsos de fuente cercana. Periodo T=2 R/g Rigidez K=W/R Concavidad, deslizador y alojamiento para Apoyos de Péndulo Simple Movimiento del Péndulo Movimiento de deslizamiento del Péndulo Funcionamiento del Péndulo Simple Funcionamiento del Péndulo Triple Concavidad y deslizador de 20 millones de libras de capacidad de carga vertical 06 Aisladores Sísmicos Péndulo de Fricción