Universidad Nacional Experimental del Táchira Vicerrectorado académico Decanato de docencia Departamento de Cs sociales Lenguaje y Comunicación
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Disipadores de energía
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*Integrantes:
Arias A. Maria G Presas M. Jorge A. Rodriguez C. Betty A. Ruiz G. Roberth A. Sandoval B. Ivana A.
*Secció *Se cción: n: N° 31
San Cristobal, 04 de agosto del 2012
C.I 25602272 C.I 21419894 C.I 21218162 C.I 21086408 C.I 24154169
Fuente: http://html.rincondelvago.com/e http://html.rincondelvago.com/estudio-comparativo-de-edif studio-comparativo-de-edificios-con-aislamie icios-con-aislamiento-sismico-en-la-base nto-sismico-en-la-base.html .html Disipadores de Energía Los disipadores de energía son dispositivos diseñados para absorber la mayoría de la energía sísmica, evitando así que ésta sea disipada mediante deformaciones inelásticas en los elementos estructurales. Pueden ser clasificados como histeréticos o viscoelásticos. Los disipadores histeréticos incluyen los disipadores metálicos y los disipadores friccionantes, y dependen esencialmente de los desplazamientos de la estructura. Los disipadores metálicos están basados en la fluencia de los metales debido a flexión, corte, torsión, o extrusión. Uno de los dispositivos metálicos más reconocidos es el ADAS, que está compuesto por placas de acero con sección transversal en forma de X instaladas en paralelo sobre los arriostres. Los disipadores friccionantes son dispositivos que disipan la energía mediante las fuerzas de fricción que se presentan por el desplazamiento relativo entre dos placas en contacto. Son diseñados para deslizar a una carga predeterminada, y permanecen inactivos mientras no existe una demanda sísmica importante sobre el edificio.
Disipador histerético Los disipadores viscoelásticos incluyen los sistemas de sólidos viscoelásticos, fluidos viscoelásticos, y los disipadores fluido-viscosos. Los dispositivos viscoelásticos dependen esencialmente de la velocidad. Los disipadores viscoelásticos sólidos están constituidos por una capa de material viscoelástico ubicada entre dos placas de acero, usualmente acopladas a los arriostres que conectan los extremos del entrepiso. Los dispositivos viscoelásticos líquidos disipan la energía por medio de las deformaciones inducidas por un pistón en una sustancia altamente viscosa. Los disipadores fluido-viscosos son dispositivos que disipan energía forzando el flujo de un fluido a través de un orificio. Estos dispositivos son similares a los amortiguadores de un automóvil, pero operan con un mayor nivel de fuerzas y son fabricados con materiales más durables para lograr un mayor tiempo de vida útil.
Disipador viscoelástico
Osciladores Resonantes Un oscilador resonante (TMD) es un sistema de un grado de libertad constituido por una masa, un elemento restitutivo y un mecanismo de disipación de energía, usualmente montado en la parte superior de la estructura. Para que el TMD pueda reducir la respuesta dinámica de una estructura debe existir una coincidencia entre las frecuencias naturales de vibración de la estructura y del oscilador resonante. Los
osciladores resonantes son bastante efectivos en la reducción de las vibraciones producidas por el viento en edificios altos. También puede ser empleados para la reducción de la respuesta sísmica. Fuente: http://es.scribd.com/doc/40088784/DISIPACION-DE-ENERGIA CONCEPTO La disipación de energía se logra mediante la introducción de dispositivos especiales en una estructura, con el fin de reducir las deformaciones y esfuerzos sobre ella. Estos dispositivos reducen la demanda de deformación y esfuerzos producidos por el sismo mediante el aumento del amortiguamiento estructural. Como resultado los esfuerzos inducidos por el sismo en la estructura pueden ser hasta un 50% menores que los correspondientes a la estructura sin disipadores, reduciendo sustancialmente las incursiones inelásticas (daño) de la estructura.
Edificio sin Disipadores de Energía
Edificio con Disipadores de Energía
La estructura sin disipadores de energía sobrevive el sismo severo disipando energía en sus elementos principales, los que sufren daño. En la estructura con disipadores, la energía es absorbida por estos dispositivos reduciendo significativamente las deformaciones y el daño estructural. ........................................................................................... ................................................ ............................................................................................................ ........................................................................................ ....................... VENTAJAS
La seguridad estructural es entre un 50 y un 100% mayor que un edificio convencional
Se protegen los contenidos
Se evita la paralización post-sismo
Se puede utilizar tanto en edificios como en equipos i ndustriales para el control de vibraciones
A modo de ejemplo, en los terremotos de Northridge, USA (1994) y Kobe, Japón (1995) se pudo comprobar con éxito las ventajas que poseen las estructuras provistas de sistemas de disipación de energía, al observar el excelente comportamiento comportamiento de este tipo de edificios frente a los convencionales. ........................................................................................... ................................................ ............................................................................................................ ........................................................................................ ....................... TEORIA
Los disipadores de energía modifican la propiedad dinámica de amortiguamiento del sistema estructural de modo que las vibraciones inducidas por la excitación son absorbidas por estos dispositivos. Su utilización es especialmente adecuada en edificios flexibles fundados sobre cualquier tipo de suelo.
Espectro de desplazamiento para el registro de Lllolleo (1985) con amortiguamientos de 5, 10 y 15%
La disipación de energía se realiza a través del comportamiento plástico de metales dúctiles, la extrusión del plomo, la deformación de corte de polímeros viscoelásticos, la pérdida de energía en fluidos viscosos circulando a través de orificios, la fricción seca entre superficies en contacto bajo presión, etc. ........................................................................................... ................................................ ........................................................................................................ ........................................................................................ ........................... DISPOSITIVO Disipadores Metálicos Los dispositivos metálicos se caracterizan por tener un comportamiento histerético dúctil que es, en gran medida, independiente de la velocidad de deformación. Disipador ADAS Este sistema consiste en un conjunto de placas paralelas de forma ahusada de modo que la fluencia sea uniforme en la altura.
Disipador ADAS
Core Pacific Shopping center, Taiwan
Disipador TADAS Conjunto de placas triangulares dispuestas a flexión fuera de su plano. Es muy similar al ADAS.
Disipador TADAS
Disipador Honey-Comb Este dispositivo consiste también en placas ahusadas como el ADAS, pero trabajando en su plano.
Disipador Honey - Comb
"Unbonded Braces" Consiste en una diagonal de acero que fluye dentro de una sección de hormigón que la confina. Su principio básico de funcionamiento es prevenir el pandeo de Euler cuando el elemento de acero fluye en compresión.
"Unbonded braces"
Instalación del dispositivo tipo "unbonded braces"
Disipadores Friccionales Los dispositivos metálicos se caracterizan por tener un comportamiento histéretico que se logra a través de la fricción seca entre dos metales. El principio básico de los disipadores friccionales consiste en utilizar la deformación relativa entre dos puntos de una estructura para disipar energía a través de fricción. Estos dispositivos van desde las más simples conexiones con orificios ovalados (SBC) hasta complejos dispositivos como el EDR. A continuación se muestran algunos de ellos. Conexión SBC (Slotted Bolted Connection) Este dispositivo es el más simple de todos. Consiste en una unión de dos placas paralelas (de acero) interconectadas entre si a través de láminas (p.e. de bronce) y pernos de alta resistencia. El deslizamiento entre las placas se produce a través de orificios ovalados.
Conexión SBC
Sistema PALL Utiliza la deformación relativa de entrepiso y la deformación angular del paralelógramo central (ver figura) como medio de disipación.
Sistema PALL
Sistema EDR (Energy Dissipating Restraint) Este disipador pertenece a una gran familia de dispositivos friccionales similares. El sistema utiliza resortes pretensados y topes para obtener un comportamie comportamiento nto de gran capacidad de disipación.
Dispositivo EDR (Fluor-Daniel)
Dispositivo de fricción por golillas En este caso la disipación se logra por la fricción producto del giro relativo entre placas metálicas.
Fricción por golillas
Disipadores Viscosos El principio básico de funcionamiento consiste en movilizar un elemento a través de un fluido viscoso. Esto genera fuerzas que se oponen al movimiento del elemento, de magnitud proporcional a la velocidad. Los fluidos viscosos (FV), tales como siliconas, aceites, etc. han sido utilizados con eficiencia en la generación de dispositivos disipadores de energía hace ya varias décadas en la industria i ndustria militar y aeroespacial
Esquema típico de un amortiguador viscoso
Disipadores viscosos
Amortiguador viscoso instalado en la estructura.
Curva de Histéresis típica de un amortiguador viscoso
Disipadores Viscoelásticos El principio básico de funcionamiento consiste en movilizar un elemento a través de un fluido viscoso. Esto genera fuerzas que se oponen al movimiento del elemento, de magnitud proporcional a la velocidad. Los fluidos viscosos (FV), tales como siliconas, aceites, etc. han sido utilizados con eficiencia en la generación de dispositivos disipadores de energía hace ya varias décadas en la industria i ndustria militar y aeroespacial
Amortiguador viscoelástico
EJEMPLOS DE USO
Los Angeles City Hall, Los Angeles, USA. 450 aisladores elastoméricos, 70 apoyos deslizantes y 70 amortiguadores viscosos
Retrofit con SBC al Edificio I. Magnin (1930), Oakland, USA.
