INTERACCIÓN INTERA CCIÓN SUELO-ESTRUCTURA
INTEGRANTES: Ramírez Palomino, Milner Rodríguez Arce, Adhemir Ramirez Ipanaque, Evir
PROFESOR DEL CURSO: PhD. Genner Villareal Castro
LIMA - 2014
INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA PRINCIPALES AREAS DE LA INVESTIGACION SISMICA METODOS ESTADISTICOS (PROBABILISTICOS) EL uso de los métodos de la teoría probabilística y matemática estadística se relacionan con el año 50 del siglo pasado. En estos momentos se tiene la idea clara que: EVENTUALES: No se puede predecir un sismo
SISMO NOESTACIONARIOS: La aceleración varía con el tiempo
INTERACCIÓN SUELO - ESTRUCTURA
En la actualidad:
SUELO ES UN FACTPO
GEOTÉCNICA: Modela al suelo como un elemento sólido y con sus propiedades físicas de cada estrato
ESTRUCTURAL: Aplican en las normas del diseño sismo resistente. Coeficiente de rigidez equivalente: KΨx, KΨy, Kx, Ky, Kz¡
KΨz
INTERACCIÓN SUELO - ESTRUCTURA
INTERACCIÓN SUELO - ESTRUCTURA
Puede ser formulado como un contacto dinámico entre la base y la estructura.
NO-LINEALIDAD
Se puede verificar daños estructurales postsismo Considera un diafragma no lineal Ϭ ─ ɛ Aplica el análisis Tiempo - Historia
FÍSICA
GEOMÉTRIC A
CONSTRUCTI VA
Importante para edificios altos Predice la pérdida de estabilidad de 2do orden Considera diafragma no lineal ∆ - ɛ
Simula el proceso constructivo vs cálculo Metodología de carga sucesiva
SISTEMA DE PROTECCION SISMICA
DISIPADORES
Se ubican por altura del edificio. Incrementan el amortiguamiento de la estructura. Reduce el desplazamiento lateral. Reduce fuerzas de diseño por sismo Se aplica en suelos rígidos e intermedios.
SISTEMA DE PROTECCION SISMICA
AISLADORAS
Se ubican en la base de la estructura Incrementan el amortiguamiento de la estructura. Periodo de vibración > 2seg. El edificio debe estar aislado ( junta sísmica grande) El suelo debe ser rígido. Deriva mínima ( siempre OK). Reduce fuerzas de diseño por sismo
DAÑOS EN EDIFICACIONES CON Y SIN AISLAMIENTO
SISMICO
Limitaciones:
PÉMDULO INVERTIDO
se
pierde la posibilidad de descripción de diversos efectos dinámicos del trabajo real de la estructura. no se muestra el sentido físico de la interacción suelo-estructura ( No considera la ISE) Debido a las deformaciones y desplazamientos del suelo que interactúa con la estructura, así como debido a la deformación de los primeros niveles de ciertas construcciones, la acción sísmica que está sometido la estructura se diferencia del movimiento sísmico del suelo . modelo de péndulo invertido sin peso, con masas puntuales a nivel de entrepisos y empotrado en la base (suelo), el cual puede comunicar a la estructura la acción sísmica externa en dos direcciones mutuamente
APORTES:
Modelo
RAYANNA Y MUNIRUDRAPPA
APORTES: Consideró por primera vez la ISE. Considera el desplazamiento latera y la rotación. Consideró el amortiguamiento del suelo. Considero la masa de la cimentación.
KOBORI
APORTES: Consideró la rotación en planta de la cimentación. la cimentación Consideró infinitamente rígida. Consideró el desplazamiento en XeY
ONEN Y TOMAS
APORTES: Masas discretizadas en los modos ( masas entrecruzadas). Se consideró por primera vez el uso de acelerogramas en el cálculo sísmico. Dio origen a las masas discretizadas en longitud. ( verificar gran flexión en vigas)
NIKOLAENKO Y NAZAROV
APORTES: Dio origen a la Ingeniería Geotécnica Sísmica. Consideró: 6 GDL (Ux, Uy, Uz, RΨx, RΨy, RΨz). 6 masas: (Mx, My, Mz, MΨx, MΨy, MΨz) 6 coeficientes de rigidez: (Kx, Ky, Kz, KΨx, KΨy, KΨz).
ZAPATAS
MODELOS DINÁMICOS IES PLATEAS
CRITERIOS DE MODELACIÓN Zapata Aislas rectangular
→
paralelepípedo Masas, (Mx, My, Mz, MΨx, MΨy, MΨz)
Coeficiente de rigidez (Kx, Ky, Kz, KΨx, KΨy, KΨz). Material infinitamente rígido
Ezapata = 9*10^8 μzapata = 0.05
MΨX = ∗ Mψy = ∗
∗( + ) ( ) +
( )
MΨz =
+
∗( + )
∗ +
t.s^2.m
t.s^2.m
t.s^2.m
Platea → Lamina rectangular delgada
>10
Mt= Mx = My = Mz =
MΨX = ∗ Mψy = ∗
MΨz =
=
∗ ( ) +
( )
+
∗
∗ +
T.S^2/m
t.s^2.m
Kx, Ky = coeficiente de rigidez de desplazamiento elástico uniforme Kz = coeficiente de rigidez de compresión elástico uniforme KΨx, Kψy = coeficiente de rigidez de compresión elástica no uniforme. Área de cimentación Donde: μ = coeficiente de Poisson del suelo Co = balastro vertical para ρo = 0.2kg/cm^2 −μ
Do= −0.5μ
∆ = 1m^-1 ρ = presión estática
ρzapata =
+
SIENDO:
KΨx = CΨx.Ix
CΨx= ∗ 1 =
∗ 3
∗ 3 12
+3 ∆
∗
MODELO DINAMICO NORMA RUSA SNIP 2.02.05-87
Kx, Ky, Kz, KΨx, KΨy, KΨz 6 GDL ( no existen restricciones)
10m^2
Módulo de elasticidad del suelo
Iz = Ix + Iy
Edificaciones con Disipadores de Energía
VENTAJAS DE UTILIZAR LOS DISIPADORES DE ENERGÍA
VENTAJAS TÉCNICAS 1. Reducen los desplazamientos de la estructura. 2. Disipan entre un 20% y 40% de la energía sísmica. 3. Reducen las fuerzas de diseño sísmico. 4. Ideales para aplicaciones en edificios nuevos y también para reforzamiento.
VENTAJAS FUNCIONALES
VENTAJAS ECONÓMICAS
1. Estéticos. 2. Fácil montaje e instalación. 3. Retornan a su posición inicial luego de un fuerte sismo.
1. No requieren mantenimiento. 2. Permiten reducir volúmenes de concreto y acero con menores espesores de placas, columnas y vigas. 3. Disminuyen daños en equipamiento y elementos no estructurales. No requieren reemplazo.
A menor amortiguamiento mayor desplazamiento y mayores fuerzas.
A mayor amortiguamiento menor desplazamiento y menores fuerzas
TIPOS DE DISIPADORES
1. 2. 3. 4.
DISIPADORES VISCOSOS: Reducen la velocidad DISPADORES VISCO – ELÁSTICOS : Reducen velocidad y desplazamiento Nos van a reducir DISIPADOR POR FRICCIÓN desplazamiento DISIPADOR POR FLUENCIA
DISIPADOR VISCOSO
AMPLITUD DE DESPLAZAMIENTO (mm)
981cm /s^2
1.4
1.20
COEFICIENTE DE AMORTIGUAMIENTO ( T.S /m)
0.40
RIGIDES DEL DISIPADOR
