Metodología para Supervisar el Diseño y Ensayos de...
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Ing. Diego Taboada
Unidad de Protección Sísmica
Metodología para Supervisar el
Diseño y Ensayos de Aisladores
Sísmicos en Puentes y Edificaciones
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2
FABRICANTE X
FABRICANTE Y
FABRICANTE Z
Diseño
Precalificación
Ensayos
Obra
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Supervisión de Diseño
3
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4
FABRICANTE X
FABRICANTE Y
FABRICANTE Z
Diseño
Precalificación
Ensayos
Obra
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Objetivos de Desempeño:
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
5
Derivas menores a 3/1000
Aceleraciones de Entrepiso menor a 0.4g
Desplazamiento de Aisladores (Puentes)
Relación “V / W”
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Tipo de Aisladores a Usar
- Goma de Alto Amortiguamiento (HDR)
- Caucho Natural con Núcleo de Plomo (LRB)
Péndulo de Fricción (FPS) Simple, Doble,
Triple
6
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Última Versión: 2010
Próxima Versión: 2017
Capítulo 17.- Requerimientos en
estructuras aisladas.
Referencia normativa: ASCE 7-10.
7
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Última Versión: 2014
Referencia normativa: Guía AASHTO.
8
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PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS(según ASCE)
-PROCEDIMIENTO DE FUERZA LATERAL EQUIVALENTE
-PROCEDIMIENTO DINÁMICO
-ESPECTRAL
-TIEMPO - HISTORIA
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Principales propiedades a obtener:
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
10
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
Principales propiedades a obtener:
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
11
Desplazamiento
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PROPIEDADES PRINCIPALES
3. Condición a Sismo Máximo:
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
12
Vm
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
Principales propiedades a obtener:
PARÁMETRO SISMO DE DISEÑO SISMO MÁXIMO
Desplazamiento Total Máximo: 𝐷𝑇𝐷 𝐷𝑇𝑀
Cargas Axiales Máximas: 𝑃𝑈(𝑑𝑖𝑠) 𝑃𝑈(𝑚𝑎𝑥)
Rigidez Efectiva: 𝐾𝐷 𝐾𝑀
Amortiguamiento: 𝛽𝐷 𝛽𝑀
Periodo del edificio aislado 𝑇𝐷 𝑇𝑀
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
13
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REVISIÓN DE DISEÑO: Sliders - Deslizadores
14
𝑆𝐿𝐼𝐷𝐸𝑅 (𝐷𝑒𝑠𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟)𝑃𝑇𝐹𝐸
≥ 𝐷𝑡𝑚
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REVISIÓN DE DISEÑO: Sliders - Deslizadores
15
𝛽𝑒𝑓𝑓𝐷~ 64% 𝐾𝑒𝑓𝑓 𝐷 ~ 30 𝑡𝑛/𝑚
𝐾𝑒𝑓𝑓 𝑀~ 20 𝑡𝑛/𝑚𝛽𝑒𝑓𝑓𝑀 ~ 64%
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REVISIÓN DE DISEÑO: Sliders - Deslizadores
16
+
#aisl #desl
K1>K2
K1
K1
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REVISIÓN DE DISEÑO: Rigidez de aisladores
17
+
K1
K2
K2=0.5-0.9ton/cmK1=1.0-1.6ton/cmamort=20-25-30%
amort=9-12%
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REVISIÓN DE DISEÑO: Sliders - Deslizadores
18
K1
K2
K2=0.6-0.9ton/cmK1=1.0-1.6ton/cmamort=20-25-30%
amort=9-12%
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Memoria de Cálculo del Fabricante
19
Verificar la estabilidad del aislador
FS sin deformación 3
FS máxima deformación 1.1
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AISLADOR
SÍSMICO
JUNTA
SÍSMICA
MUROS DE
CONCRETO
El uso de placas se ve disminuido en razón de usar los aisladores, incluso dejar las placas perjudica a los aisladores.
CON AISLADORESSIN AISLADORES
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El uso de placas se ve disminuido en razón de usar los aisladores, incluso dejar las placas perjudica a los aisladores.
SIN AISLADORES
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El uso de placas se ve disminuido en razón de usar los aisladores, incluso dejar las placas perjudica a los aisladores.
CON AISLADORES
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El uso de placas se ve disminuido en razón de usar los aisladores, incluso dejar las placas perjudica a los aisladores.
CON AISLADORES
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SUPER-ESTRUCTURA Y SUB-
ESTRUCTURA
Con semi sótano
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Momentos de segundo Orden en sub y
super estructura
MA =P ∗ DD2
+ V ∗ H1
MB =P ∗ DD2
+ V ∗ H2
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Diseño de capiteles
-Carga axial.
-Momento de segundo orden.
-Peralte mínimo para cumplir longitud de
empotramiento del acero de columna.
-Verificación de distancia al borde del perno del
aislador.
-Peralte típico mayor en 10 cm al peralte de las
vigas de conexión.
-Estribos horizontales mínimos.
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Acero en capiteles
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Acero en capiteles
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TIPOS DE AISLADORES SÍSMICOS
Aisladores de Caucho Natural con Núcleo de Plomo (LRB) y
Aisladores de Caucho de Alto Amortiguamiento (HDR)
30
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TIPOS DE AISLADORES SÍSMICOS
Aisladores de Caucho Natural con Núcleo de Plomo (LRB) y
Aisladores de Caucho de Alto Amortiguamiento
31
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TIPOS DE AISLADORES SÍSMICOS
Aisladores de Caucho Natural con Núcleo de Plomo (LRB) y
Aisladores de Caucho de Alto Amortiguamiento
32
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TIPOS DE AISLADORES SÍSMICOS
Aisladores de Caucho Natural con Núcleo de Plomo (LRB) y
Aisladores de Caucho de Alto Amortiguamiento
33
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TIPOS DE AISLADORES SÍSMICOS
Aisladores de Caucho de Alto Amortiguamiento
34
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CLB Fuente: Dynamic Isolation System
Cross Linear Bearing
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Requisitos de Precalificación
36
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37
FABRICANTE X
FABRICANTE Y
FABRICANTE Z
Diseño
Precalificación
Ensayos
Obra
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Documentos de Revisión de Propuestas
Memoria de Cálculo del Fabricante
Plan de Ensayos de Aisladores
•
Planos de Fabricación
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MEMORIA DE CALCULO DEL FABRICANTE
39
Verificar diseño de las conexiones y placas de
montaje
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Ensayos – Aisladores Prototipo Edificaciones
40
SECUENCIA
DE ENSAYOCARGA (tonf)
N° DE
CICLOSDESPLAZ.(mm)
A Promedio D+0.5L 20 0.10DD
B Promedio D+0.5L 3 0.25DD
C Promedio D+0.5L 3 0.50DD
D Promedio D+0.5L 3 1.00DD
E Promedio D+0.5L 3 1.00DM
F Promedio D+0.5L+EM 3 0.25DD
G Promedio D+0.5L+EM 3 0.50DD
H Promedio D+0.5L+EM 3 1.00DD
I Promedio D+0.5L+EM 3 1.00DM
J Promedio 0.9D-EM 3 0.25DD
K Promedio 0.9D-EM 3 0.50DD
L Promedio 0.9D-EM 3 1.00DD
M Promedio 0.9D-EM 3 1.00DM
N Promedio D+0.5L 3 1.00DTM
O1 Promedio D+0.5L 5 1.00DTD
O2 Promedio D+0.5L 5 1.00DTD
P P(máxima) 1 1.00DTM
Q P (mínimo) 1 1.00DTM
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Ensayos – Aisladores de Obra
Edificaciones
41
SECUENCIA
DE ENSAYOCARGA (tonf)
N° DE
CICLOS
DESPLAZ.
(mm)
APromedio
D+0.5L 3
DD
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Ensayos – Aisladores Prototipo Puentes
42
SECUENCIA
DE ENSAYOCARGA (tonf)
N° DE
CICLOS
DESPLAZ.
(mm)
NOTAS
A DL 3 Desp.tempVelocity>0.0762mm/
min
B DL 20Desp.viento Duration>40seg
C DL 3 Dd
D DL 3 25%Dd
E DL 3 50%Dd
F DL 3 75%Dd
G DL 3 Dd
H DL 3 125%Dd
I DL 3Desp.viento
J DL 3 Dd
K 1.2L+L+EM 1 Dtd
L 0.8D-EM 1 Dtd
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Ensayos – Aisladores Obra Puentes
43
SECUENCI
A DE
ENSAYO
CARGA
(tonf)
DURACIÓN(
min)DESPLAZ. (mm)
A 1.5(DL+LL) 5---
SECUENCI
A DE
ENSAYO
CARGA (tonf)N° DE
CICLOSDESPLAZ. (mm)
A DL 3 Dd
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Planos de Fabricación
45
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Planos de Fabricación
46
CALIDAD MATERIALES
ACABADOS
TOLERANCIASGEOMETRICAS
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USC hospital
Nagarajaiah et al; 2000
USGS
Experiencia
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17.8.2.7 Las pruebas en los prototipos no son requeridas si un
aislador es de tamaño similar y del mismo tipo y material como
el prototipo del aislador que ha sido probado con anterioridad
siguiendo la secuencia de pruebas
Omisión de Ensayos de Aisladores Prototipo
48
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Omisión de Ensayos de Aisladores Prototipo
49
Las dimensiones del dispositivo no son 15% más
grandes, ni 30% más pequeñas que el prototipo
ensayado anteriormente.
0.63m < Diámetro < 1.04m
0.665m < H < 0.43m
H = 471-2*(25.4+25.4) = 0.37m
Diámetro = 0.90m
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Omisión de Ensayos de Aisladores Prototipo
50
Es un aislador del mismo tipo y con los mismos materiales.
LRB FPS HDR
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Omisión de Ensayos de Aisladores Prototipo
51
Tiene una energía disipada por ciclo, ELOOP, que no es menor del 85% del
prototipo previamente ensayado.
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Omisión de Ensayos de Aisladores Prototipo
52
Está elaborado por el mismo fabricante con iguales o más estrictos
procedimientos de fabricación y control de calidad debidamente
documentados.
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Omisión de Ensayos de Aisladores Prototipo
53
Para los aisladores tipo elastoméricos, el diseño del aislador no tendrá una
mayor deformación de corte ni mayor esfuerzo vertical que el del prototipo
previamente probado.
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Omisión de Ensayos de Aisladores Prototipo
54
Para aisladores tipo deslizante, el diseño del aislador no tendrá un esfuerzo
vertical o velocidad de deslizamiento mayor que el del prototipo probado
anteriormente y usando el mismo material deslizante.
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Supervisión de Ensayo
56
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57
FABRICANTE X
FABRICANTE Y
FABRICANTE Z
Diseño
Precalificación
Ensayos
Obra
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Plan De Ensayos – Equipo de Ensayo
58
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Plan De Ensayos – Aisladores Prototipo (Según Asce)
59
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Plan de Ensayos – Aisladores de Obra
60
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Plan De Ensayos – Aisladores De Obra
61
AISLADOR “A”
* RIGIDEZ (+-15%-referencial)
* AMORTIGUAMIENTO (mínimo)
AISLADOR “B”
* RIGIDEZ (+-15%-referencial)
* AMORTIGUAMIENTO (mínimo)
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Plan De Ensayos – Aisladores De Obra
62
• RIGIDEZ GLOBAL = Σ rigidez A + Σrigidez B
• Tolerancia +-10%
* AMORT. GLOBAL = Σ amort A + Σamort B
* Tolerancia: Valor Mínimo
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Plan De Ensayos – Aisladores De Obra
63
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Ensayos de Materiales:
64
Caucho
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Ensayos de Materiales
65
Pureza del Plomo
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Ensayos de Materiales
66
Placas de Acero Externas
Placas de Acero Internas
Pernos de conexión
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Slider: Ensayos de Caracterización
67
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Supervisión en Obra
69
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70
FABRICANTE X
FABRICANTE Y
FABRICANTE Z
Diseño
Precalificación
Ensayos
Obra
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Compatibilizar Planos De Fabricación
71
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Limpieza antes de Vaciado de Pedestales
72
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Vaciado de Pedestales
73
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Vaciado de Pedestales
74
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Curado de Concreto
75
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Vaciado de Grout
76
- Superficie rugosa
- Saturado superficialmente seco
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Vaciado de Grout
77
- Vaciado por un solo lado
- Vaciado Contínuo
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Torque en Pernos
78
12
3
4 5
6
7
8
A ajuste cruzado 1 - 5
B ajuste cruzado 5 - 2
C ajuste cruzado 2 - 6
D ajuste cruzado 6 - 7
E ajuste cruzado 7 - 3
F ajuste cruzado 3 - 8
G ajuste cruzado 8 - 4
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Torque en Pernos
- Pernos Engrasados de Preferencia
DIAM.
PERNO
TORQUE (LB-PIE)
ENGRASADO
TORQUE (LB-PIE)
SIN ENGRASAR
½” 50 - 58 100 - 117
5/8” 99 - 120 198 - 240
¾” 175 - 213 350 - 425
7/8” 284 - 343 569 - 685
1” 425 - 508 850 - 1017
1 1/8” 525 - 625 1050 - 1256
1 ¼” 740 - 885 1479 - 1771
1 3/8” 974 - 1169 1948 - 2338
1 ½” 1288 - 1550 2575 - 3100
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Torque en Pernos
- El torque es en dos etapas:
Etapa 1: Al 30% de torque
Etapa 2: Al 100% de torque
12
3
4 5
6
7
8
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Torque en Pernos
- Certificado de Calibración de Torquímetro.
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Inspecciones finales
82
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Tapajuntas flexibles
83
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Tuberías flexibles
84
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Tuberías flexibles
85
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86
Proyecto Hospital Tocache
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87
Nueva Sede GR Moquegua,
Diseño Aislamiento GCAQ