AISLAMIENTO SSMICO

2015UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BAJA CALIFORNIADANIELA RAMREZ RODRGUEZ

[AISLAMIENTO SSMICO]SISTEMA DE PNDULO DE FRICCIN

Aislamiento SsmicoSistema de Pndulo de Friccin

ResumenEl concepto de aislamiento ssmico es: reducir las fuerzas introducidas por un sismo en una estructura, mediante el incremento de su periodo fundamental o agregando amortiguamiento al sistema o mediante la combinacin de estos dos parmetros.El aislamiento ssmico consta de un sistema de varios elementos estructurales que funcionan como un conjunto para aislar la estructura del edificio del terreno con el objetivo de proteger la integridad del edificio. Aunque el concepto de proteger las estructuras de un movimiento ssmico introduciendo sistemas de aislamiento fue propuesto hace casi un siglo, solo hasta hace unos aos se ha convertido en una estrategia prctica para el diseo sismo resistente de estructuras (Chopra, 2000). En general los aisladores ssmicos tienen 4 funciones importantes (Skinner, 1993; Kelly, 1997): Transmitir la carga vertical (p. ej. Carga muerta) Para aislar la parte apoyada sobre el sistema introduciendo flexibilidad en el plano horizontal o limitando el cortante horizontal que puede ser transmitido. Suministrar rigidez suficiente para un nivel de cargas bajo, tales como viento, carga viva y sismos menores. Introducir amortiguamiento adicional en el sistema ya que los desplazamientos relativos a travs de los aisladores pueden controlarse. Uno de estos dispositivos de aislamiento ssmico es el tipo pndulo de friccin (FPS, Friction Pendulum System), desarrollado y patentado por Earthquake Protection Systems Inc. Recientemente los FPS han incrementado su aplicabilidad (Zayas et al., 1987)Los sistemas de pndulo de friccin proporcionan resistencia y estabilidad ms all de los elastmeros (polmetro que cuenta con la particularidad de ser muy elstico pudiendo incluso, recuperar su forma luego de ser deformado). Sus propiedades no se afectan con el paso del tiempo ni la temperatura. El bajo perfil de los apoyos, su alta resistencia, y su gran rigidez vertical reducen los costos de instalacin.

ObjetivoEl objetivo principal de esta investigacin es estudiar el comportamiento de los aisladores ssmicos con sistema de pndulo de friccin, con el fin de determinar su aplicabilidad y diseo. DesarrolloDurante el paso de los aos la ingeniera ssmica se ha encargado de desarrollar tecnologas con el objetivo de conservar las estructuras en el caso de enfrentarse a un terremoto, una de las tecnologas desarrolladas son los aisladores ssmicos de base, que son elementos que pueden soportar deformaciones de ms de 1 metro. Dentro de esta tecnologa existen varios tipos de sistemas de aisladores ssmicos, que para el inters de esta investigacin el sistema tipo pndulo de friccin ser la que desarrollaremos.Los sistemas de pndulo de friccin son aisladores ssmicos de acero inoxidable que constan de una superficie cncava, un patn esfrico articulado y una platina de cubierta. Durante el sismo, el patn articulado se desliza en la superficie cncava generando en la superficie soportada pequeos movimientos de pndulo. La fuerza de friccin dinmica genera el amortiguamiento necesario para absorber la energa de entrada. En consecuencia, las fuerzas y movimientos laterales transmitidos a la estructura se reducen en gran proporcin. El diseo de estos elementos se simplifica por el hecho de que el periodo aislador, la capacidad de carga vertical, el amortiguamiento, la capacidad de desplazamiento y su capacidad a tensin pueden seleccionarse de forma independiente.El periodo natural (T) se selecciona definiendo el radio de curvatura de la superficie cncava (R) as:

Donde g es la aceleracin de la gravedad. Como se observa, el periodo es independiente de la masa de la estructura soportada. La rigidez lateral del aislador (Kb) que proporciona la capacidad de restauracin del sistema es:

Donde W es el peso de la estructura. Como resultado, los movimientos torsionales de la estructura se reducen ya que el centro de rigidez de los aisladores coincide con el centro de masa de la estructura soportada.

Fig.1 Movimiento pendular Fig.2 Movimiento de pndulo deslizante ReferenciasChopra, A. K. 2000. Dynamics of structures: Theory and Aplications to Earthquake Engineering. Prentice Hall.Kelly, T. E. 2001. Base isolation of Structures: Design Guide-Lines. Holmes Consulting Group Ltd.Skinner, R. I. & McVerry, G.H. 1993. An Introduction to Seismic Isolation. John Wiley & Sons Inc.Zayas, V. A. Earthquake Protection Systems. Friction Pendulum Bearings. www.aerthquakeprotection.com