DISEÑO DE DISPOSITIVOS DE … · 1) Modificar la filosofía de diseño actual, basada en...

DISEÑO DE DISPOSITIVOS DE AMORTIGUAMIENTO

VISCOSO NO LINEAL

JORGE RUIZ GARCÍAProfesor-Investigador Titular

León, Gto., 3 de noviembre de 2010

Curso “Diseño de sistemas pasivos de

disipación de energía”

Organización

© Dr. Jorge Ruiz-García

Procedimiento de diseño de dispositivos

viscosos no lineales

Rehabilitación de un edificio de acero de 6

niveles con DVNL

Uso del software SAP2000 para incorporar DVL

y DVNL


Procedimiento de diseño

de dispositivos viscosos

no lineales

Descripción de la estructura


5 m

3.7 m

3.7 m

x2

x1

Descripción de la estructura


Matriz de masa

Matriz de rigideces


Paso 1: Se conocen las constantes CL para dispositivos viscosos lineales


Paso 2: Suponiendo que el disipador viscoso no lineal disipa la misma

cantidad de energía que el dispositivo viscoso lineal, las constantes CNL

se pueden encontrar como:

Donde

se puede considerar como la frecuencia fundamental de la

estructura original (sin dispositivos viscosos)

se puede considerar como el desplazamiento límite en los

dispositivos asociado a un nivel de desempeño


Considerando

Entonces,

La constante de cada disipador se puede encontrar como:


Diseño final

CL CNL [kN-s/mm]

[kN-s/mm] a = 0.1 a = 0.2 a = 0.3 a = 0.5

1.248 97.23 59.13 35.96 13.30

0.624 48.61 29.56 17.98 6.65


Refuerzo de un edificio de

acero de 6 niveles con DVL

(software RUAUMOKO)


Descripción del edificio

Paso 1: Se conocen las constantes CL para dispositivos viscosos lineales


Considerando

Entonces,

La constante de cada disipador se puede encontrar como:

Primer nivel

Niveles restantes

Primer nivel

Niveles restantes

Paso 2:


CL CNL [kN-s/mm]

[kN-s/mm] a = 0.1 a = 0.2 a = 0.3 a = 0.5 a = 0.7 a = 0.9

13.17 902.03 556.46 343.28 130.64 49.72 18.92

13.17 902.03 556.46 343.28 130.64 49.72 18.92

19.89 1362.28 840.39 518.43 197.30 75.08 28.57

20.8 1424.61 878.84 542.15 206.32 78.52 29.88

25.22 1727.34 1065.59 657.36 250.17 95.20 36.23

16.76 1305.69 794.03 482.88 178.58 66.04 24.42


0

1

2

3

4

5

6

-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0IDR [%]

0

1

2

3

4

5

6

-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0RIDR [%]

0

1

2

3

4

5

6

-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0IDR [%]

0

1

2

3

4

5

6

-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0RIDR [%]

EL CENTRO 1940

LANDERS 1992


Paso 3: Evaluación del comportamiento mediante análisis dinámico

no-lineal

0

1

2

3

4

5

6

-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0IDR [%]

0

1

2

3

4

5

6

-6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0RIDR [%]

KOBE 1995

Ante acelerogramas registrados en estaciones cercanas a la fuente,

los dispositivos de amortiguamiento viscoso tanto lineal como no lineal

no pueden controlar las demandas de distorsión de entrepiso.


Uso del software SAP2000


Modelo analítico en SAP2000Estructura

NOTA: Los elementos usualmente se modelan con comportamiento elástico


Define > Section Properties > Link/Support Properties

Propiedades del dispositivo

Seleccionar elemento

tipo “amortiguador”

Indicar un nombre


Define > Section Properties > Link/Support Properties


Seleccionar la dirección longitudinal y comportamiento no-lineal



Seleccionar definir propiedades en la dirección longitudinal


Draw > Draw 2 joint link

Elemento tipo “Damper”


Comportamiento

Dispositivo viscoso con comportamiento lineal (a = 1.0)


Comportamiento

Dispositivo viscoso con comportamiento lineal (a = 0.5)


1. El comportamiento del elemento “damper” es no-lineal, pero el

comportamiento de los elementos restantes (vigas y columnas) sigue

siendo lineal durante el análisis dinámico.

2. Se recomienda el uso de SAP2000 cuando se espere que los elementos

de la estructura (vigas y columnas) se comporten elásticamente ante una

excitación dinámica (por ejemplo, empleando el registro El Centro 1940).

3. Se sugiere su empleo para el diseño de nuevos edificios.

Comentarios


Comentarios finales


El Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chile se encuentra

evaluando los cambios necesarios a la Ley de Urbanismo y

Construcciones (LUC) y a la normatividad técnica en materia de

diseño sismorresistente (La Tercera, 15 de abril de 2010). Entre los

cambios necesarios que se proponen se encuentran:

1) Modificar la filosofía de diseño actual, basada en resistencia para

prevenir el colapso estructural, a una filosofía de diseño que

permita mantener funcionando estructuras esenciales (como

aeropuertos, hospitales o escuelas),

2) incorporar la exigencia de una supervisión detallada por parte de

las autoridades durante la construcción; o bien, exigir una póliza

de seguro ante sismo, a fin de que las aseguradoras verifiquen

que la edificación cumple con estándares de calidad adecuados.


La primera medida se basa en el comportamiento inadecuado de los

componentes no estructurales, cuya falla no permitió que estructuras

esenciales siguieran en operación después del evento sísmico.

(foto tomada por: G. Pekcan),

(foto tomada por: E. Miranda)(foto tomada por: J. Ruiz-Garcia)

(foto tomada por: G. Mosqueda)© Dr. Jorge Ruiz-García

Por ello, el uso de dispositivos de control, entre ellos los dispositivos de

amortiguamiento viscoso, representan una opción muy atractiva para lograr

un desempeño adecuado ante eventos extremos.


www.taylordevices.com/papers/history/design.htmwww.arquigrafico.com/estructura-sismica-de-la-torre-mayor-mexico

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