MODELO Y DISEÑO DE AISLADORES

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gatogalaxi
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#1

Mar Feb 28, 2006 6:29 pm

MODELO Y DISEÑO DE AISLADORES
LAS PERSONAS QUE DEEN INFORMACION POR FAVOR SOLICITAR A ESTA PAGINA.
SE PUBLICARA INFORMACION EN FORMA REGULAR
DENTRO DE LA SEMANA SE PUBLICARAN OTROS ARTICULOS RELACIONEADOS.
OJALA USTEDES PUEDAN ENVIAR EJEMPLOS DE DISEÑO.
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ajmojicar2002
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#2

Mar Feb 28, 2006 7:32 pm

gatogalaxi escribió:MODELO Y DISEÑO DE AISLADORES
LAS PERSONAS QUE DEEN INFORMACION POR FAVOR SOLICITAR A ESTA PAGINA.
SE PUBLICARA INFORMACION EN FORMA REGULAR
DENTRO DE LA SEMANA SE PUBLICARAN OTROS ARTICULOS RELACIONEADOS.
OJALA USTEDES PUEDAN ENVIAR EJEMPLOS DE DISEÑO.
Hola me encuentro interezado en recibir información sobre el diseño de aisladores sismicos. El archivo enviado está excelente, gracias

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gatogalaxi
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#3

Mié Mar 01, 2006 8:59 am

En el diseño de los aisladores interesa establecer primero cual sera el periodo de la estrcutura aislada. Actualmente se han aislado estrcuturas con periodos finales de 2.5 seg que han tenido un buen comportamiento sismico. Me estoy refiriendo espesificamente a aisladores elastomericos con y sn nucleo de plomo.
Dentro de los compuestos cuando se utiliza aislador con nucleo de plomo, es preferible por condiciones de diseño que deben cumplir estos elementos elegir un compuesto con un bajo modulo de corte y de amortiguamiento al nivel de deformacion de diseño que sera utilizado.
Los niveles de diseño recomendados para edificios del tipo habitacional son de 150% de deformacion al corte de la goma y de 50% de deformacion en el caso de puentes.
Estos son los normalmente utilizados para las edificaciones o estrcuturas nuevas. Para edificios que se necesite aislar la base, ejemplo edificioscon un comportamiento fragil ante solicitaciones sismicas se debe especificar los aisladores de acuerdo a los requerimientos necesarios para esta estrcutura.

El nivel de amortiguamiento equivalente global normalmente es del orden de un 25% a un 20 % del total. En este se esta considerando el amortiguamiento de la estrcutura que a deformaciones pequeñas y la estrcutura no estando en un estado de agrietamiento (hormigom), se consdeira esta del orden de un 2%. No se debe considerar el 5% que normalmente se considera en las estrcuturas, por que este corresponde a la estrcutura en el estado agrietado.

los aisladores se diseñan para soportar el corte, compresion
las condiciones de diseño van orientadas a no tener deformaciones excesivas en los aisladores tanto por corte directo como por compresion de la goma. Si la compresion tambien produce corte en la goma que se encuentra dentro de las placas de acero.
Para condisiones de diseño se considera una deformacion de un 250% total de la goma, pero la deformcion que alcanzan los compuestos normalmente superan a dos o tres veces este valor referencial.
Se debe evitar el pandeo de la goma por loq eu en las ecuaciones de diseño de considera la interacion del corte y la carga aixal para distintas condiciones de borde en estas, con factores de seguridad normalmente de 1.5 a 2 dependiendo del codigo de diseño.
Se debe eviatr el volcamiento del aislador ante una combinacion de carga especifica dependiendo del tipo de union apernada solidaria a ambads bases o libres en un extremo. De acuerdo ha datos experimentales espreferible la union apernada fija a la supeestrcutura por que presenta un buen comportamiento ante cragas extremas.

Muchos dicen que son caros, pero realtivo a que. Si consideramos los costos inciales mantenimientos y los costos por perdidas de maquinarias especiales y opreracionales, ampliamente el aislador aventaja a una estrcutura tradicional.
A pesar del ser el muro el elemento estrcutural que mejor se ha comportado ante sismos, no es posible seguir aumentando la densidad de estos en los edificios para disminuir los daños es la estrcutura sin aumentar las aceleraciones de piso, lo que impidide un buen funcioanmientos de maquinarias cmo es le caso de Hospitales.

Despues hablaremos un poco de los modelos de estos elementos y de la estrcutura tambien.

Cualquier comentario y opiniendo mandenlo y publiquenla. seria bueno que despudes tratarran de enviar alguan ejemeplo de diseño de estrcuturas aisladas o realizaran algunoi y lo revisaramos los que quieren participar de este foro. Por mi parte estare semanalmente publicando informacion mientras estoy de vacaciones asi que no dusen en consultar.

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gatogalaxi
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#4

Mié Mar 01, 2006 9:07 am

aqui les envio las especificaciones de la fema respecto al tema de aisladores
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#5

Mié Mar 01, 2006 2:07 pm

correcion el amortiguamiento normalmente se encuentra entre 15 a 20 %.

en caso de solo aisladores elastomericos se necesitan altos modulos de corte y altoa amortiguamiento.
los amortigaumiento que se pueden logar a una defromacion del 150% para un compuesto de alto amortiguamiento son de 12% y un modulo de corte de 7.5 kg/cm2
las gomas de bajo nivel de amortiguamiento y de corte son de un amortiguamiento de un 3 a 6% del critico, junto con un modulo de corte de 3 kg/cm2.
Tambien es posible logar compuestos de bajo amortiguemiento y alto modulo de corte, todo dependera de la formulacion del compuesto.
Estos normalmente se hacen con materail base de caucho de goma natural y se combina con otros

Estos son los tipos de modelos actuales que se realizan.


Para estrcuturas que tiene aisaldores con nucleo de plomo en el perimetro. Estos se colocan en el perimetro de forma de aumentar la rigideza torsioanld e la base aislada.

Se aumenta de esta forma la rigidez de la estrcutura ante de la deformacion de fluencia que normalmente ocurre para una deofrmacion de un 10% de la altura de la goma.
La rigidez de fluencia respecto a la rigidez final es del orden de 0.3
Es muy importante que ante cargas de viento y sismos menores o de caracteristicas frecuentes la estrcutura aislada no tenga deformaciones excesivas y solamente para sismos de gran intensidad esta concentre gran deformacion en los aisladores.

Las estrcuturas aisladas tiene por objetivo disminuir la demanda de deformaciones y aceleraciones de piso de forma que ante un sismo de gran intensidad esta permanesca en forma opreracional.
NO colapso, no fuera de servicio, no daño en elementos no estrcuturales, se eprmite que trabajan los elementos resistentes pero sin daño(rango lineal de deformaciones).

Las estrcuturas aisladas ademas tienen un mejor comprtamiento sismico debido a que cada uno de los aisladores es ensayado tanto en forma estatica y dinamica ante de ser puestos en ls estrcutura, por lo que se tiene un registro del verdadero comprtamiento de la estrcutura a diferencia de una tradicional. Que el nivel de incertidumbre que tenemos es alto.

DEntro de los modelos tenemos dende los mas simples, donde se analiza la estrcutura con los aisladores con modelo lineal de la estrcutura y lineal de los aisladores modelandolos estos elementos como resortes equivalentes con la rigidez a la defromacion de diseño.
Para esto se debe iterar de forma de que la defroamcion obtenida de un analisis con cargas laterales en forma estatica con la rigidez inicial coincida con la defromacion del aislador ha este nivel de deformacion, lo mismo ocurre con el amortiguamiento, donde se deben reducir las fuerzas sismicvas en funcion del emortiguamiento por loq ue tambien se va iterando en este parametro.

Otro tipo de modelo mas simple es considerar a la estrcutura superior como un cuepero rigido montado por u resorte que corresponde a la suma total de los aisladores y determinar als defroamcion para realizar la correscion en el amortiguamiento en la rigidez indiviudual. esta manera se obtiene resultado del orden del 90% del que se obtiene realizando un analisis estatico con la estrcutura flexible o un analisis modal espectral.

De la distribicuon de cargas en la altura. Debido a que el primer modo de vibrar es el preponserante se considera la forma del modo aislado en la distribucion de fuerzas. es decir una distribucion uniforma en la altura de las fuerzas. Otro tipo de distribucion no es adecuada.

Otra forma es realizar un analisis no lineal de los aialdores y lineal de la estrcutura y realizar un analisis incremental no lineal con algun registro de un sismo con las condiciones de suelo y zona donde se emplazara la estrcutura.
Ha este normalmentes e agregan sismos artificiales de cuardo a un espectro de diseñod efindo por alguna normal de cuerdo al tipo de suelo y zona.


Para el modelo de la rigidez un buen modelo es el establecido por wen, para modelar aisaldores. La verdada que se acerca bastante a la histeretica obtenida de ensayes de los aisladores. La unica diferencia tieie que ver que en los extremos las histereticas reales tiene a aumentar la rigidez.

Hasta ahora se estan buscando modelos mas reales, creo que un autor Chino realizao un modelo donde considera el efecto de la temperatura en el aislador y el efeto de la deformacion , junto con la carga axial.

De acuerdo a la informacion los efcetos de carga axial si infliyen la rigidez y amortiguamiento de los aisladores (la goma especificamente), pero no de una manera que afecte demasiado los resultados finales, para efectos de ingeneiria.

Si la temperatura y frecuencia de trabajo de la goma, produce cambios en el modulo de corte y en el nivel de amortiguamiento, por ,lo que creo que a futuro debera considerarse.
No olvidemos que al defromase el asialdores o cualquire elemento que tenga una curva de histeresis, esta disipa la energia a traves del calor y la defromacion remanente del materila.
Como el aislador recupera su forma original, este didipa principalmente la neergia en forma de calor por lo que este deberia ser considerardo dentro del modelo.
Actualmente se esta tratando de incorporar la temperatura de trabajo, epero todavia no hay cosas muy claras al respecto. Falta para que lleguen estos avances directamente a la ingenieria aplicable.

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#6

Mié Mar 01, 2006 2:25 pm

Aqui les envio otrso articulos relacionado con ensayes y el Profesor Robinson de la Universidad de Auklan de nueva zelanda especialista en este tema
Adema va el modelo de dos grados de libertad del prof Kelly y el modelo de viga de corte del prof Skinner
esto es para entender el concepto de la aislacion basal desde los beneficios a la estrcutura
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#7

Mié Mar 01, 2006 8:28 pm

Bueno, Aqui va el tema de mi memeoria espero que les sea de gran utilidad.

Lean especificamente el capitulo n°4 que trata de los modelos de estrcutura y asialdores junto con el diseño.
El cinco corresponde al desempeño de la estrcutura aislada ante sismos reales. Es decir un analisis incremental no lineal de los aisladores junto con la estrcutura, para diferentes sismos.

Cualquire duda consulten. No es la idea que le esnvie materail y no consulten ni discutan o tendre que bajarlo finalmente.

No quiere que este foro se trasnforma en un monologo. Creo que qunque uno este herardo debe preguntar.
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#8

Jue Mar 02, 2006 5:48 am

Gracias por toda la información que has suministrado, te agradezco me puedas colaborar más adelante cuando logre estudiar lo que has enviado. Estoy digiriendo la información.
Atte
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#9

Jue Mar 02, 2006 3:22 pm

cree que se puede diseñar un sistema de aislamiento para casas de una o dos plantas ademas de tener que ser economico

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#10

Jue Mar 02, 2006 6:07 pm

LAs estrcuturas de este tipo . Uno a dos pisos son estucturas rigideas donde los elementos estrcuturales e comportan principalmente en el rango lineal de deformaciones. Si quires para que te des cuenta realiza un pushover y determina la deformacion final.
Logicamente esta sera mucho menor que la impondra el sismo.

Por lo que en este tipo de estrcuturas no se justifica. Claro que se pude pero no tiene mucho sentido.

Por ejemplo y se acuerdo al espectro de furier se determina que la concentracion de energia tiene pick en los periodos 0.5 y 1.2 que puede corresponde a un caso real y tu estrctura por ser muy rigida tendra un periodo de 0.3 no se justifica mucho.

En general no es recomedable.

Si lo recomiendo para estructuras de mas de cuatro pisos, y de caracteristicas mas bien rigidas.

Si quieres hacemos el analisis comparativo, para los amigos del foro. Eso si tu haces el modelo inicial y despues te guio en el analisis de los aisladores.

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#11

Jue Mar 23, 2006 10:34 am

AQUI LES ENVIO DOS INTERESANTES ARCHIVOS.

UNO CORRESPONDE AL PANDEO DE LOS AISLADORES ESLASTOMERICOS, FENOMENO EL CUAL TODAVIA SE ESTA ESTUDIANDO EN FORMA EXPERIMENTAL DE MANERA DE VERIFICAR SI LAS ECUACIONES DE DISEÑO PREDISEN EN DEFINITVA EL COMPORTAMIENTO REAL DE ESTOS ELMENTOS.

EL OTRO CORRESPONDE A LOS MODELOS MATEMATICOS UTILIZADOS TANTO EN ASILADORES ELASTOMERICOS, FIRCIONALES Y DE PENDULO FRICIONAL.

ESTOS LES SERAN DE GRAN AYUDA PARA ENTENDER EL MECANISMO DE FUNCIONAMIENTO DE ESTOS, Y SABER CUALES SON LOS SUPUESTOS UTILIZADOS Y RESTRICIONES DEL MODELO MATEMATICOS.

SABIAN QUE JAPON ES EL LUGAR DONDE SE CONSTRUYEN LA MAYOR CANTIDAD DE EDIFICOS ASIALDOS EN EL MUNOD. INCLUSIVE LO UTILIZAN PARA EDIFICOS ALTOS. ESTOS ELEMENTSO EN LAS ESQUINAS DE ESTOS EDIFICOS TRABAJAN A TRACION, PERO HACER CUMPIR ESTA CONDICON DE DISEÑO.

DESPUES DEL SISMO DE KOBE VIENDO EL BUEN DESEMPEÑO QUE TUBIERON LOS EDIFICOS ASIALDOS EN COMPARACION A LOS TRADICIONALES PROLIFERO LA CONSTRUCION DE ESTOS.

ESTOS SISTEMAS SE HAN ITILIZADOS PARA REHABILITAR ESTRCUTURAS DE CARECTRERISTICAS SISMICASFRAGILES.

OJALA QUE SE SIGAN MASIFICANDO ESTOS SISTEMAS REALMENTE EXTRAORDINARIOS POR EL MUNDO..

PROXIMAMENTE PUBLICARE INFORMACION ACERCA DE SISIPADORES DE ENERGIA.

CUALQUIER COMENTARIO ME LO ENVIAN.



SE DESPIDE F.E.C
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#12

Sab Mar 25, 2006 5:44 pm

AQUI LES DEJO UNA DIRECION BASTANTE INTERESANTE.

EN ELLA PODRAN ENCONTAR UN PROGRAMA PAEA VER EL EFECTO DE LOS ASIALDORES PASIVOS EN LA ESTRCUTURA.
http://cee.uiuc.edu/sstl/default.html

LA PAGINA EXACTA ES http://cee.uiuc.edu/sstl/default.html

A LINK A INFORMACION MUY INTERESANTE DE ESTA Y OTRAS UNIVERSIDADES DE ESTADOS UNIDOS.

TAMBIEN SALEN LAS ECUACIONES BASICAS UTILIZADAS EN EL MODELO.

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#13

Lun Abr 10, 2006 7:29 pm

Tema interesante, voy ha digerirlo y te enviare mis comentarios, me imagino que los arquitectos, ya estan pensando en el espacio que el sistema le quita, o agrega


jaime



gatogalaxi escribió:AQUI LES DEJO UNA DIRECION BASTANTE INTERESANTE.

EN ELLA PODRAN ENCONTAR UN PROGRAMA PAEA VER EL EFECTO DE LOS ASIALDORES PASIVOS EN LA ESTRCUTURA.
http://cee.uiuc.edu/sstl/default.html

LA PAGINA EXACTA ES http://cee.uiuc.edu/sstl/default.html

A LINK A INFORMACION MUY INTERESANTE DE ESTA Y OTRAS UNIVERSIDADES DE ESTADOS UNIDOS.

TAMBIEN SALEN LAS ECUACIONES BASICAS UTILIZADAS EN EL MODELO.

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#14

Mié Sep 27, 2006 9:07 pm

El modelo mas utilizado para el modelo de aisladores del tipo elastomericos con y son nucleo de plomo es el modelo de Wen.

Ahora explicare cual son los supuestos y la deduccion de este para que se comprendean de mejor manera el uso de esta poderosa herramienta que esta implementada dentro de las rutinas del sap.

se supone una fncion del tipo siguiente.

f(d)=Ky*d+(Ke-Ky)*e
d: desplazamiento
Ky: rigidez de fluencia.
Ke:Rigidez inicial.
e: parametro que define el comportamiento de la funcion no lineal.

Esta funcion debemos derivarla en funcion de d dando como resultado lo siguiente.

df/dd=Ky+(Ke-Ky)*de/dd.

Esta funcion debe cumplir con las siguientes condicioens de borde.

df/dd(d=0)=ke lo que implica que de/dd(d=0)=1
df/dd(d=dy)=ky lo que implica que de/dd(d=dy)=0

y ademas.

si d=dy implica que e=dy

Estas definidas cuales son las condiciones de que debe cumplir la derivada de la fuciion no lineal.

La forma de esta ecuaciones es entonces.

de/dd=1-(e/dy)n.

n: parametro que regula el comportamiento de la funcion no lineal.
Si n es mayor o igual a 20 se aproxima casi por completo a un modelo bilineal.

De esta forma tenemos que

(de/dt)/(dd/dt)=1-(e/dy)n.

Cosa que aparece en el modelo de WEN. Lo demas es facilmente deducible.

Los invito a revisar estos conceptos basicos de esta poderosa funcion que es utiliada en muchos modelos.

El modelo de Wen permite tener una aproximacion muy buena del comportamiento de los aisladores con y sin nucleo de plomo.

Se despide FEC.


jdavidig84
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#15

Mié Oct 25, 2006 9:11 am

HOLA GRACIAS POR LA INFORMACION ES MUY BUENAS QUISIERA QUE ME AYUDES GRACIAS SOY ESTUDIANTE DE ING. CIVIL DE LOJA ECUADOR ESTUVE POR TU PAIS EN EL II COLEIC EL AÑO PASADO MYU HERMOSO....VOLVIENDO AL TEMA ME GUSTO EL TEMA Y QUISIERA QUE ME AYUDES A VER ALGUNA INVESTIGACION SOBRE AISLADORES EN PUENTES PARA PRESENTAR COMO MI PROYECTO DE TESIS YA QUE ES UN TEMA NUEVO Y ME GUSTO GRACIAS POR TU AYUDA ESCRIBE A MI CORREO.

jdavidig84@hotmail.com

GRACIAS

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