Evaluación de la respuesta de estructuras de hormigón armado con aisladores elastoméricos frente a distintos tipos de demanda sísmica

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2014-12

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Universidad de Valparaíso

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Escuela de Ingenieria Civil

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En Chile, como en la mayoría de países del mundo, la filosofía de diseño sismoresistente se fundamenta esencialmente en que las estructuras no lleguen al colapso y de ésta forma se garantice la vida de sus ocupantes. Para ello se admite que las estructuras incurran en el rango no lineal, deformándose plásticamente y que de esta manera disipen energía a través del daño controlado. Dichas estructuras se diseñan tradicionalmente con el Método de Diseño Basado en Fuerzas (MDBF), "con el que se estima la rigidez elástica de la estructura para determinar el período fundamental y la distribución de fuerzas entre los elementos estructurales". Para el MDBF los parámetros rigidez, masa y capacidad de disipar energía quedan vinculados a la tipología estructural y su modificación requiere, en cierta medida, reemplazar y/o modificar la estructura. Otro enfoque consiste, en lugar de hacer estructuras capaces de resistir los esfuerzos que origina un sismo, reducir éstos mediante mecanismos de control. Este campo de investigación estudia cómo modificar los parámetros de respuesta de la estructura mediante dispositivos adicionales a ella. Desde este punto de vista se ha propuesto una gama que va desde sistemas pasivos de aislación y amortiguamiento, hasta sistemas de accionamiento mediante instrumentos comandados por un computador, denominados activos. Algunos de ellos se han aplicado exitosamente a edificios y puentes en países como Estados Unidos, Japón y Nueva Zelandia, especialmente los denominados sistemas de aislación basal, los que en nuestro país se han introducido paulatinamente contando en la actualidad con alrededor de 30 estructuras con esta técnica. En cuanto a su aplicación en edificaciones, estos sistemas han sido utilizados tanto en edificios habitacionales, de oficinas y especialmente en aquellas estructuras que proveen algún suministro importante para la población; principalmente hospitales, centrales de suministros y telecomunicaciones, con el objetivo de disminuir daños y perjuicios en la calidad de vida de la población, así como las pérdidas económicas que se puedan generar en el sector público y privado debido a eventos sísmicos. Los objetivos de protección propuestos pueden ser alcanzados debido a que ésta técnica comprende criterios estructurales que se expresan en términos de determinados niveles de desempeño esperado, donde las condiciones límite de diseño se establecen en función de los posibles daños estructurales y no estructurales sobre la edificación, la amenaza sobre la seguridad de los ocupantes inducidos por estos daños y la funcionalidad de la edificación posterior al terremoto. Por lo anterior, y tras las consecuencias del 'Terremoto del Maule" (201 O) en cuanto a la operatividad, la normativa que rige el análisis y diseño de edificios con aislación sísmica [1], es modificada, incentivando una mayor utilización de estos sistemas que "consisten en la instalación de mecanismos de soporte que desacoplan o aíslan a la estructura de los componentes horizontales del movimiento del terreno, interponiendo un estrato de baja rigidez horizontal que da mayor flexibilidad y amortiguamiento al sistema [3]. El desafío de proveer aislación sísmica para dichos movimientos está sujeto a sus parámetros de interés asociados principalmente; aceleraciones, velocidades, desplazamientos máximos, contenido de frecuencia y duración de estos movimiento. Por ello la necesidad de evaluar su efectividad frente a distintos tipos de demanda sísmica reflejado en el análisis de la respuesta estructural de edificios con diferentes rigideces. De forma paralela, se realiza una comparación de la respuesta estructural de los edificios aislados diseñados a través de dos metodologías; el Método de Diseño Directo Basado en Desplazamientos y el Método de Diseño Basado en Fuerzas.

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Auspiciador

Palabras clave

ESTRUCTURAS DE HORMIGON ARMADO, RESISTENCIA, SISMO

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