ASISTENCIA TÉCNICA - ÁREA DE INGENIERÍA ESTRUCTURAL ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL INFORME FOLIO 2017-PUCV-LEIC-IE-1030 ENSAYO PROTOTIPO AISLADOR TIPO AFR4020-800/450-N1 PROTOTIPO-2 Sistemas de Protección Dinámicos SpA. 19 de mayo de 2017 El presente informe o certificado consiste en el resultado de ensayos, calibración y/o inspección técnica específica acotados únicamente a un sistema estructural, a partes y piezas, a instrumentos o dispositivos específicos, lo que no faculta al solicitante a afirmar que han sido productos o partidas de productos diferentes de los sometidos a estudio han sido certificados por la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, ni tampoco faculta al solicitante a reproducir en forma alguna el nombre o logo de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, salvo que exista una autorización previa, El presente documento no exime de responsabilidad al (los) ingeniero(s), institución(es), empresa(s), fundaciones(s) y profesional(es) involucrado(s) en el (los) proyecto(s) en que se utilicen los resultados aquí presentados. ESTE DOCUMENTO ESTÁ PROTEGIDO POR LA LEY Nº 17.336 SOBRE PROPIEDAD INTELECTUAL: TODA REPRODUCCIÓN O USO NO AUTORIZADO EXPRESAMENTE POR EL AUTOR O NO CONSIDERADO EN EL ACUERDO CONTRACTUAL ENTRE LAS PARTES ESTÁ PENADO POR LEY. Escuela de Ingeniería Civil - Avenida Brasil 2147, 3er piso. Valparaíso, Chile - Fono (+56-32) 227 38 91- Fax (+56-32) 227 3602 - weic.ucv.cl
1. Información general Mandante : - Solicitante : Sistemas de Protección Dinámicos SpA. Fabricante : Sistemas de Protección Dinámicos SpA. Proyecto : Edificio Vanguardia Tipo de ensayo : Prototipo Especificaciones técnicas Descripción ensayo : : Reglamento Argentino para Construcciones Sismorresistentes Parte I. INPRES CIRSOC 103 (Ministerio de Planificación Federal et al. 2013). ASCE7-2005. Cap. 17 (American Society of Civil Engineers, 2005) Propuesta de Ensayos Edificio Vanguardia (C. E. Seguín, 2014) Secuencia de ensayos dinámicos que combinan la acción de carga vertical constante y carga horizontal cíclica aplicada a partir de la imposición de desplazamientos correspondientes a diferentes niveles de solicitación sobre el dispositivo en conformidad con lo establecido en el cap. 17 del ASCE7-2005, seguido de un ensayo de carga estática máxima. Las cargas verticales (P), desplazamientos ( ) y repeticiones (ciclos) se indican en la Tabla 3.1. Laboratorio : Ensayos Industriales SpA Fecha de ensayo : 22, 23, 24 de marzo de 2017 y 18 de abril de 2017 2. Características de la probeta Tipo : Aislador Friccional Rotulado Material base : Acero inoxidable Despl. máximo (mm) : 400 Radio de curvatura (mm) : 2000 Grupo : Prototipos ID probeta : AFR4020-800/450-N1 PROT2 ID probetas del grupo : AFR4020-800/450-N1 PROT1; AFR4020-800/450-N1 PROT2 3. Especificaciones del ensayo Código(s) Norma(s) Protocolo(s) Rango temperatura admisible : ASCE7-2005. Cap. 17 (American Society of Civil Engineers, 2005) Propuesta de Ensayos Edificio Vanguardia (C. E. Seguín, 2014) : No aplica 2
Tabla 3.1. Cargas y desplazamientos para ensayo de prototipos aisladores AFR4020-800/450-N1 # Ensayo 1 Ref. ASCE7 P estático (tonf) P dinámico (tonf) # s (mm) Aplicabilidad 1 17.8.2.2-1 - 210.7 20 - NO APLICA 2 17.8.2.2-2Amp - 0.0 3 44.5 NO APLICA 3 17.8.2.2-2 - 210.7 3 44.5 APLICA 4 17.8.2.2-2Amp - 473.1 3 44.5 APLICA 5 17.8.2.2-2Amp - 0.0 3 89.1 NO APLICA 6 17.8.2.2-2 - 210.7 3 89.1 APLICA 7 17.8.2.2-2Amp - 473.1 3 89.1 APLICA 8 17.8.2.2-2Amp - 0.0 3 178.1 NO APLICA 9 17.8.2.2-2 - 210.7 3 178.1 APLICA 10 17.8.2.2-2Amp - 473.1 3 178.1 APLICA 11 17.8.2.2-4 - 210.7 13 195.9 APLICA 12 17.8.2.2-2Amp - 0.0 3 357.8 NO APLICA 13 17.8.2.2-2 - 210.7 3 357.8 APLICA 14 17.8.2.2-2Amp - 473.1 3 357.8 APLICA 15 17.8.2.2-3 - 210.7 3 393.6 APLICA 16 17.8.2.5 0.0 - - 393.6 NO APLICA 17 17.8.2.5 535.2 - - 393.6 APLICA 1 Numeración dada a los ensayos en este informe no necesariamente coincide con la numeración indicada en Propuesta de Ensayos Edificio Vanguardia (C. E. Seguín, 2014). 3
4. Criterios de aceptación La probeta es sometida a esfuerzo de compresión nominal para simultáneamente aplicar al menos 3 ciclos sinusoidales (con reversibilidad completa) de desplazamiento horizontal con la amplitud nominal en conformidad con lo indicado en Tabla 3.1. Según lo establecido en 17.8.4 de ASCE7-2005, para que el prototipo sea aceptado se debe cumplir lo indicado en la Tabla 4.1. Tabla 4.1. Objetivos del dispositivo de aislación sísmica y criterios de aceptación de prototipo Sección norma ASCE7-2005 17.8.4-1 17.8.4-2a Objetivo Las curvas fuerza-deformación (curvas de histéresis) deben tener incrementos de fuerza ante incrementos de desplazamiento (no debe existir plastificación) Para cada ensayo dinámico detallado en la sección 17.8.2.2 (ver Tabla 3.1), la variación de la rigidez efectiva (Kef) de cada ciclo del ensayo no puede ser mayor que un 15% del valor promedio del ensayo para dicha rigidez, es decir: 17.8.4.2b 17.8.4-3 17.8.4-4 17.8.4-5 K ef ciclo K ef promedio ensayo K ef promedio ensayo 15% Para cada ensayo dinámico detallado en la sección 17.8.2.2 (ver Tabla 3.1), la variación de la rigidez efectiva (Kef) de cada ciclo del ensayo de un prototipo no puede ser mayor que un 15% del valor promedio de la rigidez efectiva para el mismo ciclo de ensayo considerando ambos prototipos, es decir: K ef ciclo K ef promedio prototipos ciclo K ef promedio prototipos ciclo 15% Para cada ensayo dinámico detallado en la sección 17.8.2.2 (ver Tabla 3.1), la variación de la rigidez efectiva (Kef) de cada ciclo del ensayo de un prototipo no puede ser mayor que un 20% del valor de la rigidez efectiva inicial (para el primer ciclo del ensayo), es decir: K ef ciclo K ef inicial K ef inicial 20% Para cada ensayo dinámico detallado en la sección 17.8.2.2 (ver Tabla 3.1), la disminución del coeficiente de amortiguamiento efectivo ( ef) de cada ciclo del ensayo de un prototipo no puede ser mayor que un 20% del valor de la coeficiente de amortiguamiento efectivo inicial (para el primer ciclo del ensayo), es decir: ξ ef inicial ξ ef ciclo ξ ef inicial 20% Para el ensayo detallado en 17.8.2.5 (# ensayo 16 y 17, Tabla 3.1) el sistema de aislación debe permanecer estable. 4
5. Resultados En conformidad con lo indicado en la Tabla 3.1, en las secciones 5.1 a 5.10, se presentan las Tablas 5.1 a 5.10 con los resultados de los ensayos 3, 4, 6, 7,9, 10, 11, 13, 14 y 15 respectivamente, en términos de frecuencia de ensayo desplazamiento y fuerza máxima registrados en cada dirección de ensayo, rigidez secante o efectiva (Kef) obtenida según ecuación 17.8-1 (ASCE7-2005) la energía histerética disipada por ciclo (Eloop o EH) obtenida como la integral de la curva de histéresis en cada ciclo (Figuras 5.1 a 5.12) y la el coeficiente de amortiguamiento efectivo ( ef) obtenida según ecuación 17.8-2 (ASCE7-2005). Por su parte en la sección 5.11, se presentan las observaciones de correspondientes al ensayo 17 (ver tabla 3.1). 5.1. Ensayo 3., nominal=44.5mm Tabla 5.1. Resultados ensayo, nominal=44.5mm 1 0.1010 58.26 11.51-54.93-18.83 2.68 18.70 35.36 2 0.1000 58.42 10.93-55.09-17.85 2.54 17.20 34.19 3 0.1010 58.48 10.55-55.19-17.39 2.46 15.80 32.30 Prom. 0.1007 58.39 11.00-55.07-18.02 2.56 17.24 33.95 Figura 5.1. Curva de histéresis para ensayo, nominal=44.5mm. 5
5.2. Ensayo 4. P dinámico=473.1tonf, nominal=44.5mm Tabla 5.2. resultados ensayo P dinámico=473.1tonf, nominal=44.5mm 1 0.1010 55.70 25.13-52.05-30.12 5.13 28.29 30.85 2 0.1000 55.80 24.12-52.17-29.45 4.96 26.31 29.53 3 0.1000 55.87 23.61-52.20-29.06 4.87 25.11 28.63 Prom. 0.1003 55.79 24.29-52.14-29.54 4.99 26.57 29.67 Figura 5.2. Curva de histéresis para ensayo P dinámico=473.1tonf, nominal=44.5mm. 6
5.3. Ensayo 6., nominal=89.1mm Tabla 5.3. Resultados ensayo, nominal=89.1mm 1 0.1010 93.77 12.27-86.39-23.85 2.00 25.69 25.63 2 0.1000 93.77 11.89-86.41-23.55 1.97 24.72 25.13 3 0.1010 93.84 11.73-86.48-23.33 1.94 24.04 24.69 Prom. 0.1007 93.79 11.97-86.43-23.58 1.97 24.82 25.15 Figura 5.3. Curva de histéresis para ensayo, nominal=89.1mm. 7
5.4. Ensayo 7. P dinámico=473.1tonf, nominal=89.1mm Tabla 5.4. resultados ensayo P dinámico=473.1tonf, nominal=89.1mm 1 0.1000 90.28 29.52-82.18-40.41 4.05 40.17 21.63 2 0.1000 90.33 29.29-82.15-40.21 4.03 38.98 21.11 3 0.1000 90.30 29.13-82.22-39.92 4.00 38.14 20.78 Prom. 0.1000 90.30 29.31-82.18-40.18 4.03 39.10 21.17 Figura 5.4. Curva de histéresis para ensayo P dinámico=473.1tonf, nominal=89.1mm. 8
5.5. Ensayo 9., nominal=178.1mm Tabla 5.5. Resultados ensayo, nominal=178.1mm 1 0.0118 186.87 38.08-181.71-26.96 1.76 86.72 23.48 2 0.0118 186.93 37.28-181.89-26.44 1.73 81.56 22.53 3 0.0117 186.93 36.77-181.91-26.04 1.70 78.40 21.97 Prom. 0.0117 186.91 37.38-181.84-26.48 1.73 82.23 22.66 Figura 5.5. Curva de histéresis para ensayo, nominal=178.1mm. 9
5.6. Ensayo 10. P dinámico=473.1tonf, nominal=178.1mm Tabla 5.6. resultados ensayo P dinámico=473.1tonf, nominal=178.1mm 1 0.0118 181.87 71.20-175.20-58.29 3.63 135.81 19.07 2 0.0118 181.83 70.00-175.21-57.50 3.57 127.78 18.22 3 0.0118 181.82 69.77-175.13-57.25 3.56 123.36 17.66 Prom. 0.0118 181.84 70.32-175.18-57.68 3.59 128.99 18.32 Figura 5.6. Curva de histéresis para ensayo P dinámico=473.1tonf, nominal=178.1mm. 10
5.7. Ensayo 11., nominal=195.9mm Tabla 5.7. Resultados ensayo, nominal=195.9mm 1 0.0118 199.98 40.32-196.01-30.49 1.79 97.14 22.49 2 0.0118 200.08 39.64-196.16-29.60 1.75 90.86 21.50 3 0.0118 200.12 39.19-196.21-29.01 1.72 86.77 20.84 4 0.0118 200.19 38.81-196.27-28.61 1.70 83.84 20.36 5 0.0117 200.16 38.54-196.32-28.27 1.68 81.58 19.99 6 0.0118 200.06 39.00-196.19-29.07 1.72 89.49 21.54 7 0.0118 200.16 38.46-196.33-28.38 1.69 84.00 20.58 8 0.0118 200.19 38.19-196.35-27.98 1.67 80.77 19.98 9 0.0118 200.20 37.89-196.44-27.70 1.65 78.64 19.62 10 0.0117 200.24 37.74-196.45-27.42 1.64 76.77 19.28 11 0.0118 200.17 38.48-196.35-27.93 1.67 83.74 20.64 12 0.0118 200.24 38.06-196.49-27.54 1.65 78.74 19.64 13 0.0118 200.27 37.70-196.50-27.27 1.64 76.21 19.19 Prom. 0.0118 200.16 38.62-196.31-28.41 1.69 83.73 20.43 Figura 5.7. Curva de histéresis para ensayo, nominal=195.9mm, ciclos 1 a 5. 11
Figura 5.8. Curva de histéresis para ensayo, nominal=195.9mm, ciclos 6 a 10. Figura 5.9. Curva de histéresis para ensayo, nominal=195.9mm, ciclos 10 a 13. 12
5.8. Ensayo 13., nominal=357.8mm Tabla 5.8. Resultados ensayo, nominal=357.8mm 1 0.0118 352.43 57.31-360.43-49.21 1.49 185.94 15.89 2 0.0118 352.44 56.33-360.51-48.60 1.47 173.97 15.10 3 0.0118 352.35 55.74-360.53-48.14 1.46 167.28 14.66 Prom. 0.0118 352.41 56.46-360.49-48.65 1.47 175.73 15.22 Figura 5.10. Curva de histéresis para ensayo, nominal=357.8mm. 13
5.9. Ensayo 14. P dinámico=473.1tonf, nominal=357.8mm Tabla 5.9. resultados ensayo P dinámico=473.1tonf, nominal=357.8mm 1 0.0117 345.28 114.26-350.79-102.16 3.11 289.70 12.48 2 0.0117 345.26 111.01-350.87-100.96 3.05 260.29 11.45 3 0.0117 345.22 110.57-350.83-100.42 3.03 249.76 11.04 Prom. 0.0117 345.25 111.95-350.83-101.18 3.06 266.58 11.66 Figura 5.11. Curva de histéresis para ensayo P dinámico=473.1tonf, nominal=357.8mm. 14
5.10. Ensayo 15., nominal=393.6mm Tabla 5.10. Resultados ensayo, nominal=393.6mm 1 0.0117 399.59 51.52-386.99-65.54 1.49 227.31 16.03 2 0.0118 399.70 50.67-387.08-64.33 1.46 212.01 15.21 3 0.0118 399.69 50.31-387.18-63.72 1.45 204.15 14.77 Prom. 0.0117 399.66 50.83-387.08-64.53 1.47 214.49 15.34 Figura 5.12. Curva de histéresis para ensayo, nominal=393.6mm. 5.11. Ensayo 17. P estático=535.2tonf, nominal=393.6mm No se observan daños o inestabilidad en la probeta bajo ensayo. 15
6. Criterios validación del ensayo y aceptación de prototipo Para cada ciclo individual de ensayo de cada uno de los ensayos dinámicos realizados y cuyos resultados se presentan en la sección 5, se han obtenido las variaciones (%) según lo indicado en 17.8.4-2 a 17.8.4-4 de ASCE7-2005 y explicitado en la Tabla 4.1. Los valores de estas variaciones son indicados en la Tabla 6.1. Cabe señalar que el criterio definido en 17.8.4-2b (7 columna) se obtienen en referencia a los valores promedio por ciclo del grupo de prototipos ensayados según se indica en la sección 2. Tabla 6.1. Variación de las propiedades del aislador según 17.8.4-2 a 17.8.4-4 (ACSE7-2005) Característica % de variación según # Ensayo ensayo 17.8.4-2a 17.8.4-3 17.8.4-4 17.8.4-2b 2 1 4.79 - - 0.74 3 2 0.88 5.42 3.32 2.68 nominal=44.5mm 3 3.91 8.31 8.65 3.53 4 6 7 9 10 P dinámico=473.1tonf nominal=44.5mm nominal=89.1mm P dinámico=473.1tonf nominal=89.1mm nominal=178.1mm P dinámico=473.1tonf nominal=178.1mm 1 2.80 - - 7.48 2 0.52 3.23 4.27 5.97 3 2.28 4.95 7.18 5.62 1 1.66 - - 5.82 2 0.25 1.88 1.96 5.35 3 1.41 3.03 3.68 4.86 1 0.63 - - 4.92 2 0.02 0.61 2.41 3.07 3 0.65 1.28 3.91 2.83 1 1.91 - - 0.28 2 0.24 2.10 4.05 1.47 3 1.67 3.51 6.44 1.19 1 1.14 - - 4.01 2 0.39 1.52 4.44 4.08 3 0.75 1.87 7.36 4.40 2 Valor referencia resulta del promedio de los prototipos correspondientes a los informes 2017-PUCV-LEIC-IE-1029 y 2017-PUCV- LEIC-IE-1030 16
Tabla 6.1. Variación de las propiedades del aislador según 17.8.4 (ACSE7-2005) Continuación. # Ensayo Característica % de variación según ensayo 17.8.4-2a 17.8.4-3 17.8.4-4 17.8.4-2b 3 1 5.92 - - 3.77 2 3.55 2.23 4.40 4.17 3 1.78 3.91 7.34 4.24 4 0.59 5.03 9.47 3.98 5 0.59 6.15 11.12 3.70 11 6 1.78 3.91 4.22 2.69 7 0.00 5.59 8.49 3.36 nominal=195.9mm 8 1.18 6.70 11.16 3.41 9 2.37 7.82 12.76 3.12 10 2.96 8.38 14.27 3.14 11 1.18 6.70 8.23 5.70 12 2.37 7.82 12.67 5.43 13 2.96 8.38 14.67 5.47 13 14 15 nominal=357.8mm P dinámico=473.1tonf nominal=357.8mm nominal=393.6mm 1 1.35 0.00 0.00 0.33 2 0.18 1.50 5.03 2.08 3 1.17 2.49 7.75 2.10 1 1.55 - - 1.80 2 0.55 2.06 8.27 1.67 3 1.00 2.51 11.56 1.85 1 1.49 - - 0.00 2 0.32 1.79 5.08 2.82 3 1.17 2.62 7.84 3.57 Finalmente, en virtud de lo resultados indicados en la sección 5 y las variaciones presentadas en la Tabla 6.1, en la Tabla 6.2 se resumen las condiciones de aceptación o rechazo de cada uno de los criterios mostrados en Tabla 4.1 y establecidos en 17.8.4 (ASCE7-2005). 3 Valor referencia resulta del promedio de los prototipos correspondientes a los informes 2017-PUCV-LEIC-IE-1029 y 2017-PUCV- LEIC-IE-1030 17
# Ensayo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Tabla 6.2. Resumen cumplimiento criterios de aceptación prototipo (17.8.4 ASCE7-2005) Característica ensayo nominal según viento P dinámico=0.0tonf nominal=44.5mm nominal=44.5mm P dinámico=473.1tonf nominal=44.5mm P dinámico=0.0tonf nominal=89.1mm nominal=89.1mm P dinámico=473.1tonf nominal=89.1mm P dinámico=0.0tonf nominal=178.1mm nominal=178.1mm P dinámico=473.1tonf nominal=178.1mm nominal=195.9mm P dinámico=0.0tonf nominal=357.8mm nominal=357.8mm P dinámico=473.1tonf nominal=357.8mm nominal=393.6mm P estático=0.0tonf nominal=393.6mm P estático=535.2tonf nominal=393.6mm Cumple 17.8.4-1 Cumple 17.8.4-2a Cumple 17.8.4-2b 4 Cumple 17.8.4-3 Cumple 17.8.4-4 Cumple 17.8.4-5 No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica Sí 4 Valor referencia resulta del promedio de los prototipos correspondientes a los informes 2017-PUCV-LEIC-IE-1029 y 2017-PUCV- LEIC-IE-1030 18
7. Conclusión/Estado Como conclusión del análisis de los resultados de los ensayos realizados se define explícitamente el estado (aceptado/rechazado) del prototipo individual AFR4020-800/450-N1 PROT2 en conformidad con lo establecido en Reglamento Argentino para Construcciones Sismorresistentes Parte I. INPRES CIRSOC 103 (Ministerio de Planificación Federal et al. 2013), ASCE7-2005. Cap. 17 (American Society of Civil Engineers, 2005) y Propuesta de Ensayos Edificio Vanguardia (C. E. Seguín, 2014). Aprobado X Rechazado PAR/JAF CC. ALA Pablo Alcaíno Reyes Profesor Auxiliar ASISTENCIA TÉCNICA - ÁREA DE INGENIERÍA ESTRUCTURAL ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL 19