DISPOSITIVOS VISCOELASTICOS

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Revista BIT Enero 2004
Aplicaciones aplicaciones
bulones
para
pretensado
agujeros
para
fijación
placa elástica
Fig. 5: Amortiguador viscoso para uso sísmico (izq.), esquema (der.).
Se instalaron cuatro cajas de resortes y cuatro amortiguadores
en los vértices de la planta del edificio, tal como se observa
en la Fig. 7. Un hecho interesante resulta la secuencia de construcción
a la que se llegó por diferencias entre el avance de obra
y el momento de suministro de los aisladores. En el mes de octubre
pasado los aisladores fueron colocados cuando el edificio
estaba a medio terminar, mediante la utilización de gatos hidráulicos
actuando sobre la viga perimetral del edificio. Las cajas de
resortes son por otro lado pretensables y poseen bulones de sujeción,
lo que permite que puedan ser removidas individualmente,
en este caso comprimiéndolas mediante gatos hidráulicos. Esto
no es necesario en los amortiguadores, ya que no generan fuerza
por desplazamientos estáticos.
A continuación se muestran algunos resultados obtenidos en
el diseño sismorresistente del edificio aislado en la Residencia
Estudiantil de la Universidad Tecnológica Nacional en Mendoza,
el que de acuerdo con nuestro conocimiento es la primera experiencia
de aislamiento sísmico de base en la Argentina.
En la Fig. 8 se muestra el primer modo relevante de la estructura
con fundación rígida (5,3 Hz) y el de la estructura aislada
(1,1 Hz), en donde las distorsiones horizontales se concentran
4.2
en los aisladores. También se hace notar en la zona ampliada los
desplazamientos verticales, que resultan aproximadamente ocho
veces menores que los horizontales.
La acción sísmica fue definida tomando como base a un estudio
de microzonificación del Instituto Nacional de Prevención
Sísmica del año 1989, a partir del cual se eligieron once sismos
reales representativos del riesgo sísmico de la zona. Se generó
un modelo tridimensional de la estructura con elementos finitos, a
partir del cual se calcularon las respuestas en el dominio del
tiempo mediante la integración de las ecuaciones de movimiento
en un subespacio modal, por medio de software comercial
estándar. Debido a la existencia de fallas cercanas al emplazamiento
del edificio, algunas señales elegidas presentan carácter
impulsivo. Por esta causa, el control de los desplazamientos máximos
de los aisladores impuesta por la respuesta del sistema dinámico
se transformó en un punto central en la etapa del diseño. La
respuesta máxima horizontal se mantiene en todos los casos por
debajo de 100 mm, que es el desplazamiento máximo permitido
por el sistema de aislamiento elegido. El promedio de la respuesta
horizontal tomando todos los registros asciende a 65 mm, mientras
que para aisladores elastoméricos con núcleo de plomo dicho
promedio ascendería a 214 mm, véase [iii].
Referencias
i Prediction of Observed Responses of Base-Isolated
Structures, N. Makros et al., Journal of Structural
Engineering, Mayo 1996.
ii Passive Control Systems for Buildings in Seismically Active
Regions, P. Nawrotzki, European Conference on
Computational Mechanics, June 26-29, 2001, Cracow,
Poland.
iii Dispositivos Viscoelásticos para Protección Sísmica de Edificios:
Residencia Estudiantil en Mendoza, Argentina,
Stuardi J. E. Anales del XI Seminario Iberoamericano de
Ingeniería Sísmica, 6to. EIPAC 2003. Agosto 2003.
Las aceleraciones en la zona más alta del edificio se reducen a
un 53% de los valores obtenibles con fundación rígida, este porcentaje
fue calculado como promedio de las reducciones para todas las
señales, mientras que en el caso del sismo más crítico las aceleraciones
disminuyeron de 29 a 7 m/s 2 por efecto del aislamiento.
Los esfuerzos en la superestructura se reducen como consecuencia
de la inclusión de los aisladores como sigue: tomando como
referencia una columna en la esquina de planta baja del edificio, el
esfuerzo normal se redujo a un 42%, el cortante a un 47% y el
momento flector a 54% del valor calculado en un edificio sin protección
sísmica, los valores son promedios aritméticos tomando todos
los registros considerados. En cuanto a las reacciones basales, los
valores promedio en la dirección horizontal se reducen a un 36%,
mientras que las reacciones verticales a un 79% de las correspondientes
al edificio sobre una fundación rígida convencional.