AISLACIÓN DISIPACIÓN SÍSMICA

Transcripción

1 Seminario Rubén L. Boroschek, Ph. D. AISLACIÓN DISIPACIÓN SÍSMICA Rubén Boroschek, PhD Universidad de Chile Rubén Boroschek & Asociados Ltda. Rose School, Italy Universidad de Chile Profesor Honorario Rose School, I Universidad San Antonio Abad del Cusco, Peru RBA-Global CHILE A HISTORY OF LARGE EQ Rubén Boroschek, PhD Rubén Boroschek & Asociados Ltda. Universidad de Chile Rose School, I Modified from Comte DATE Feb.8 Dec. 16 Nov.24 May. 13 Mar. 15 Jul. 8 Dec. 24 May. 25 Mar. 30 Apr Nov. 19 Feb.20 Nov.7 Aug.13 May.9 Aug. 15 Aug.16 Nov.10 Dec. 1 Jan.24 Abr. 6 Dec. 9 May. 22 Dec. 28 Mar. 3 Jul. 30 Jun.23 Jun.13 Feb.27 Apr. 1 Sep. 16 MAGNITUDE 8-8 1/2 8 1/2 8 1/2 8 1/ / /2 7 1/ / / / / APROX LOCATION Concepción Valdivia North de Arica Valparaiso Concepcion Valparaiso Valdivia Concepcion Copiapo Copiapó (3 EQ) Valparaiso Concepcion Valdivia Arica lquique Illapel Valparaiso Vallenar Talca Chillan Illapel Calama Sur de Chile Taltal Zona Central Antofagasta South Peru Tarapaca Center-South Iquique Canela Baja rborosch@ing.uchile.cl Univ Chile 1

2 Source: USGS 3 Daño Estructural 4 En general, buen desempeño Stock de edificios +3 niveles: 9,974 ~5 edificios colapsados (0.05% stock) ~35 edificios para demolición (0.35% stock) 2

3 Daño Estructural Grietas horizontales y pérdidas de hormigón en 1er piso y 1er subterráneo 5 Daño Estructural Refuerzo fracturado 6 3

4 Instalaciones Industriales 7 Instalaciones Industriales 8 4

5 Pandeo Local y Global Vertical elements that are part of the seismic structural system, that work under compression, shall have width/thickness ratios smaller than r. Elements slenderness shall be smaller than: 1.5 E / Fy 9 Alejandro Verdugo Ing. Puerto Montt Junio 2017 Anclajes y Placas Base 10 Ramón Montecinos 5

6 Lecciones aprendidas Respecto al diseño estructural En términos generales, el desempeño sísmico de los sistemas estructurales fue satisfactorio Esto es consecuencia de la aplicación de un código muy estricto y la excelente preparación de los ingenieros locales Sin embargo, el daño estructural, aunque mínimo, no es aceptado por inversionistas ni propietarios Daños No Estructurales son típicamente confundidos con daños estructurales 11 Lecciones aprendidas Respecto al diseño estructural La filosofía de diseño de los códigos actuales se encuentra en revisión, a efectos de satisfacer las expectativas de propietarios e inversionistas Objetivos de diseño de códigos actuales: NCh Nueva filosofía de diseño está orientada a controlar los daños, preservar la operación de las estructuras y mejorar el confort de los ocupantes de las estructuras durante eventos sísmicos severos 6

7 NUEVAS NORMAS CHILENAS NCh3359: Requisitos para edificaciones estratégicas y de servicio comunitario Define las edificaciones estratégicas que se deben mantener operativas en caso de sismos de gran magnitud y establece los requisitos mínimos, condiciones de operación y niveles de servicio que deben mantener en un período de emergencia incluye: 1. Autonomía de Agua Potable 2. Autonomía energética total o parcial. 3. Sistema integral de protección contra incendios. 4. Helipuerto operativo, en el predio o en un radio no mayor que 500 m. 5. Vías independientes de acceso y salida hacia la vía pública. 13 NUEVAS NORMAS CHILENAS NCh3362: Requisitos mínimos de diseño, instalación y operación para ascensores electromecánicos frente a sismos Deberá ser aplicada en edificaciones nuevas, ampliaciones y otras obras que requieran de permiso de edificación otorgado por la DOM respectiva. Establece algunas exigencias para ascensores existentes, tales como sensor sísmico, dispositivos protección de caída de elementos del contrapeso, guardacabos e intercomunicador. NCh3332: Estructuras Intervención de construcciones patrimoniales de tierra cruda Requisitos para proyecto estructural Establece requisitos mínimos para proyectos de renovación, recuperación, reforzamiento o restauración de edificios con valor patrimonial, incluidas construcciones basadas en albañilería de adobe, tapial, quincha y mampostería de piedra asentada en barro

8 NUEVAS NORMAS CHILENAS NCh3363: Diseño estructural - Edificaciones en áreas de riesgo de inundación por tsunami o seiches Establece los requisitos mínimos de diseño estructural complementarios para edificaciones que se construyan en zonas inundables por tsunamis. La norma considera los ítems de estabilidad, cargas y socavación. Establece los procedimientos para determinar las fuerzas que pueden afectar a las estructuras durante un tsunami Indica que las estructuras que requieren ser protegidas de los efectos de inundación por tsunami, debido a que se emplazan total o parcialmente bajo la cota de inundación, deberán ser diseñadas por un ingeniero civil o arquitecto con conocimientos en diseño de este tipo de estructuras y de acuerdo a las disposiciones y requisitos establecidos por la norma. TÍTULO DE LA PONENCIA TSUNAMI EVACUATION TOWERS 8

9 Otras Acciones: Puentes Puente Perqui Lauqen (JSCE,2010) Acciones: Regreso a detallamiento anterior Adopción de requisitos de norma Japonesa Uso tecnologías de protección sísmica Monitoreo de estructuras (?) SARRAZIN 17 Puentes 18 9

10 Puentes Ensayos efectuados en Universidad de Nevada, Reno Puentes 19 Ensayos efectuados en Universidad de Nevada, Reno 20 10

11 Otras acciones: Area Industrial Acción Norma Industrial NCh2369: Drásticas modificaciones a norma de diseño estructuras Acción Minería (Criterios de diseño de Codelco): Requerimientos de diseño basado en desempeño Ubicación de daño, tiempo y costo de reparación, paralización, Limitación de daño. 21 Daño No Estructural Source: E. Miranda 22 11

12 Daño No Estructural 12

13 Daños en ascensores

14 NCh3357: Calificación mediante ensayo NONSTRUCTURAL PROTECTION TÍTULO DE LA PONENCIA 14

15 DE LA PONENCIA ExperienciasTÍTULO Satisfactorias: Muros cortina No se reportaron daños en muros cortina Uno de los pocos NCS s con diseño sísmico Típicamente ensayados a deformaciones del 1.5% 29 Experiencias Satisfactorias: Estructuras con Protección Sísmica No se reportaron daños en estructuras con sistemas de protección sísmica 15

16 DE LA PONENCIA AplicacionesTÍTULO de Disipadores Viescoelásticos Pasarela Bandera Banco Santander Diseño Estructura RLE Diseño Sistema Control Vibraciones RBA 31 DE LA PONENCIA Satisfactory TÍTULO Experiences: 550 kv Transformers

17 Alternativas de aislación sísmica - Aisladores de goma de alto amortiguamiento - Aisladores con núcleo de plomo - Sistemas friccionales 33 Cómo funciona? Núcleo de Plomo (Provee rigidez y amortiguamiento) Capas de acero y goma vulcanizadas Alargamiento de periodo Aumento de amortiguamiento Placa de montaje Cubierta de protección Ozono y UV Estructura con Aislación Sísmica Estructura sin Aislación Sísmica Puerto Montt Junio 2017 Registros U. de Chile:

18 TÍTULO LA PONENCIA Alternativas dededisipadores de energía Tipos de Sistemas de Disipación Pasiva de Energía Activados por Desplazamientos Activados por Velocidad Activados por Movimiento Disipadores Metálicos Disipadores Viscosos Disipadores Friccionales Disipadores Viscoelásticos Amortiguadores de Masa Sintonizada Disipadores Autocentrantes Imagen ref: 35 DE LA PONENCIA Sistemas de TÍTULO Disipación de Energía y Aislación Sísmica de Base 36 18

19 TÍTULO DE LA PONENCIA Diagonales de Pandeo Restringido (BRB s) El casing evita el pandeo de la diagonal, aumentando sustancialmente la capacidad de disipación de energía 37 TÍTULO DE LA PONENCIA Diagonales de Pandeo Restringido (BRB s) 38 19

20 TÍTULO DE LA PONENCIA Diagonales de Pandeo Restringido (BRB s) 39 TÍTULO DE LA PONENCIA Ensayos Diagonales de Pandeo Restringido (BRB s) 40 20

21 DE LA PONENCIA DiagonalesTÍTULO de Pandeo Restringido (BRB s) BRB mas larga del mundo: 21 m 41 21

22 DE LA PONENCIA DiagonalesTÍTULO de Pandeo Restringido (BRB s) 43 Aislación Sísmica Videos disponibles en Ensayos efectuados en Universidad de California, San Diego 44 22

23 Aislación Sísmica Terremoto Tohoku Japón Mw=9 Edificio Shimizu Corporation Fuente: USGS Puerto Montt Junio 2017 Cortesía K. Saito 45 DE LA PONENCIA Sistemas de TÍTULO Disipación de Energía y Aislación Sísmica de Base 46 23

24 DE LA PONENCIA Sistemas de TÍTULO Disipación de Energía y Aislación Sísmica de Base 47 En Chile: Edificio Torre del Sol 48 Edificio de departamentos en Copiapó m2 construidos, aproximadamente 20 niveles: 1 piso mecánico+2 subterráneos+15 pisos +1 nivel equipamiento+1 nivel sala de máquinas Se usan 45 aisladores de goma con núcleo de plomo (20% amortiguamiento) Monto del proyecto: UF Velocidad de ondas de corte en primeros 30m: vs = 598 m/s Suelo clasificado como Tipo II conforme a DS

25 Aislación Edificio Torre del Sol 52 m 13 m 49 Se utilizan 45 aisladores, 8 de ellos en los extremos del edificio, bajo los estacionamiento del segundo subterráneo, para prevenir tracciones en los aisladores 20 niveles en total: 1 piso mecánico+2 subterráneos+15 pisos +1 nivel equipamiento+1 nivel sala de máquinas m2 construidos, aproximadamente. Se usan aisladores de goma con núcleo de plomo (20% amortiguamiento) TÍTULO DE LA PONENCIA Aislación Sísmica: Ensayos de Laboratorio Ensayos ejecutados por laboratorio certificado conforme a ASTM E4 bajo supervisión de representantes del Mandante Se debe ensayar la totalidad de los aisladores de obra 50 25

26 Height (m) Height (m) Height (m) Respuesta Sísmica Isolated Non isolated Displacement (m) Drift (%H) δave Isolated = Floor Acceleration (g) Aave Isolated = 0.17g Puerto Montt Junio 2017 δave Non Isolated = Aave Non Isolated = 1.11g INSTRUMENTACIÓN Continua Tiempo Real Procesamiento en Línea Detección de Cambios de Estado Mantenimiento de Sistema de Aislación Alerta Rápida Estado de Salud Estructural Validacion de Análisis y Diseño 26

27 Datacenter CLARO Datacenter Dirección Reducción Est. Aislada X 71% Y 65% Drift Esquina X 67% Y 66% Aceleración CM X 81% Y 81% Intensidad Arias X 86% Y 88% Parámetro Drift CM 27

28 Datacenter Efectos en la Operación Curvas de Fragilidad Estructuras con Componentes Anclados P(Sin Daños)=0.30 Probabilidad de Excedencia P(Daño Moderado)= P(Daño Extenso)= P(Daño Total)= DS1 (Daño Moderado) DS2 (Daño Extenso) DS3 (Daño Total) Máxima Aceleración del Suelo, PGA (g) Datacenter Efectos en la Operación Curvas de Fragilidad Estructuras con Componentes Anclados Probabilidad de Excedencia P(Sin Daños)= DS1 (Daño Moderado) DS2 (Daño Extenso) DS3 (Daño Total) P(Daño Moderado)= Máxima Aceleración del Suelo, PGA (g) 28

29 Datacenter Efectos en la Operación Curvas de Recuperacion de Estructuras con Componentes Anclados Porcentaje de Funcionalidad DS1 (Dano Moderado) 0.20 DS2 (Dano Extenso) 0.10 DS3 (Dano Total) Dias TÍTULO DETIEMPO LA PONENCIA INSTRUMENTACIÓN REAL VALIDACIÓN ANTE USUARIOS Procesamiento en Línea Detección de Cambios de Estado Mantenimiento de Sistema de Aislación Alerta Rápida Estado de Salud Estructural Validación de Análisis y Diseño 29

30 Nuevas posibilidades 30