1 disipadores deenergiaf

20
M. C. Tomás Amateco Reyes http://tamateco.design.officelive.com/default.aspx Octubre de 2011

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Page 1: 1 disipadores deenergiaf

M. C. Tomás Amateco Reyes

http://tamateco.design.officelive.com/default.aspx

Octubre de 2011

Page 2: 1 disipadores deenergiaf

Contribución al desarrollo local, estatal y nacional.

Edificios altos con disipadores de energía sísmica.

Garantizar la ductilidad de los elementos

estructurales.

Adicionar dispositivos disipadores de energía.

Proporcionan amortiguamiento durante el sismo.

Respuesta sísmica de estructuras con disipadores.

Representación del comportamiento histerético.

Caracterizar el comportamiento F–D no lineal de los

disipadores de energía bajo carga cíclica.

Page 3: 1 disipadores deenergiaf

Identificar las necesidades de investigación.

Describir el estado actual de las investigaciones

sobre disipadores de energía.

Proponer un modelo para la respuesta sísmica de

estructuras con disipadores de energía.

Page 4: 1 disipadores deenergiaf

Desarrollar o adaptar procedimientos de análisis y

de diseño simples.

Especificar el dimensionamiento de los disipadores

de energía.

Reglamentar el análisis lineal y no lineal de

estructuras con este tipo de dispositivos.

Page 5: 1 disipadores deenergiaf

Objetivos de un reglamento de construcción.

Objetivos de un reglamento de construcción para diseño

por sismo.

Fallas de los reglamentos de construcción.

Normas de construcción.

Normas Técnicas Complementarias para Diseño por

Sismo.

Page 6: 1 disipadores deenergiaf

Determinar el tamaño de los dispositivos para alcanzar la reducción

de la respuesta estructural deseada.

Obtener el desempeño deseado en un determinado nivel de intensidad

sísmica.

Decidir la ubicación óptima de los disipadores y el tamaño de los

mismos.

Conocer la sensibilidad de un diseño óptimo con respecto al diseño

inicial.

Determinar los parámetros del sistema y la variación de éstos en la

práctica.

Page 7: 1 disipadores deenergiaf
Page 8: 1 disipadores deenergiaf

Desplazam iento (m m )

Fue

rza

(kg)

-40 -24 -8 8 24 40-40,000

-32,000

-24,000

-16,000

-8,000

0

8,000

16,000

24,000

32,000

40,000

Desplazam iento (m m )

Fue

rza

(kg)

-40 -24 -8 8 24 40-40,000

-32,000

-24,000

-16,000

-8,000

0

8,000

16,000

24,000

32,000

40,000

Desplazam iento (m m )

Fue

rza

(kg)

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 400

3,000

6,000

9,000

12,000

15,000

18,000

21,000

24,000

27,000

30,000

Desplazam iento (m m )

Fue

rza

(kg)

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 400

4,000

8,000

12,000

16,000

20,000

24,000

28,000

32,000

36,000

40,000ExperimentalTeórica

Page 9: 1 disipadores deenergiaf

Desplazamiento (mm)

Fuer

za (k

g)

-32 -24 -16 -8 0 8 16 24 32 40-32,000

-24,000

-16,000

-8,000

0

8,000

16,000

24,000

32,000

= 3.237

n = 4.621

fo = 15270.5

error = -0.026 %

n=4.49 = 0.5

Fo = 9949.8Error = 0.1 %

Page 10: 1 disipadores deenergiaf

Propiedades para el modelado como elemento no lineal

(comportamiento histerético de Wen).

El comportamiento no lineal en la dirección traslacional

horizontal de prueba.

Constante elástica del resorte, k.

Fuerza de fluencia, fy.

Relación entre la rigidez de posfluencia y la rigidez

elástica, r.

Exponente n, para controlar la transición del estado

elástico al plástico.

Page 11: 1 disipadores deenergiaf

k1 = 14000 kg/cm

k2 = 3714.29 kg/cm

k2 / k1=0.265

exp = 4.621

k1 = 15270.5 kg/cm

k2 = 4717.485 kg/cm

k2 / k1=0.309

exp = 4.621

Page 12: 1 disipadores deenergiaf

s = f (α , n) z = f (β , n)

Tiempo (s)

d (

pu

lg)

600 625 650 675 700 725 750 775 800 825 850-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Desplazamiento (pulgadas)

Fu

erza

(k

ips

)

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Tiempo (s)

s (

kip

s)

625 650 675 700 725 750 775 800 825 850 875-0.075

-0.06

-0.045

-0.03

-0.015

0

0.015

0.03

0.045

0.06

0.075

Tiempo (s)

z (

kip

s)

625 650 675 700 725 750 775 800 825 850 8750.06

0.12

0.18

0.24

0.3

0.36

0.42

0.48

0.54

0.6

0.66

n

zsf

ddf

n

zsf

ds

n

zsf

dz

Page 13: 1 disipadores deenergiaf

d=x/xo

f=F

/Fo

-3 -1.8 -0.6 0.6 1.8 3-1.5

-1.2

-0.9

-0.6

-0.3

0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

d=x/xo

f=F

/Fo

-3 -1.8 -0.6 0.6 1.8 3-1.5

-1.2

-0.9

-0.6

-0.3

0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

Desplazamiento (mm)

Fu

erz

a (

kg

)

-40 -24 -8 8 24 40-40,000

-32,000

-24,000

-16,000

-8,000

0

8,000

16,000

24,000

32,000

40,000

TeóricaExperimental

Desplazamiento (mm)

Fu

erz

a (

kg

)

-40 -24 -8 8 24 40-40,000

-32,000

-24,000

-16,000

-8,000

0

8,000

16,000

24,000

32,000

40,000

ExperimentalTeórica 1Teórica 2

α = 0.1β = -.01 n=5.Fo = 1

α = 0.1β = .01 n=5.Fo = 1

= 0.5n = 4.49

Fo = 9949.8

n = 0.5= 0.0427 = 0.089

Fo = 25

Page 14: 1 disipadores deenergiaf

Energía impartida

Capacidad de disipación de energía

PSDKI EEEEE

dxfdxxkdxxcxmdtxmx g 21

2

PSPHP EEE

prefPH k

fdtxfE

2

2I

PHDM E

EIE

Page 15: 1 disipadores deenergiaf

gxmfkxxcxm

Registro sísmico No. de puntos Masa Constante del resorte Coeficiente de amortiguamiento Paso de integración Rigidez de prefluencia

Tiempo (seg)

a /g

0 40 80 120 160 200-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

SCT-EW 85NE= 9006m= 0.2533 t-s²/cmk= 10 t/cmc= 4 t-s/cmh= 0.02 skf= 75 t

n

zsf

ddf

n

zsf

ds

n

zsf

dz

Page 16: 1 disipadores deenergiaf

Desplazamiento (mm)

Fu

erz

a (

t)

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25-20

-16

-12

-8

-4

0

4

8

12

16

20SCT-EW85NE = 9006m = 0.2533 t-s²/cmk = 10 t/cmc = 4 t-s/cmh = 0.02 skf = 75 t

Desplazam iento (cm )

Fu

erz

a (

To

n)

-3.2 -2.4 -1.6 -0.8 0 0.8 1.6 2.4 3.2 4 4.8-32

-24

-16

-8

0

8

16

24

32

40

48

Desplazam iento (cm )

Fu

erz

a (

To

n)

-4 -3.2 -2.4 -1.6 -0.8 0 0.8 1.6 2.4 3.2 4-12.5

-10

-7.5

-5

-2.5

0

2.5

5

7.5

10

12.5

Desplazam iento (cm )

Fu

erz

a (

ton

)

-3.2 -2.4 -1.6 -0.8 0 0.8 1.6 2.4 3.2 4 4.8-32

-24

-16

-8

0

8

16

24

32

40

48

Tiempo (seg)

a /g

0 40 80 120 160 200-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

Page 17: 1 disipadores deenergiaf

Tiempo (seg)

a /g

0 40 80 120 160 200-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

Modelo Desplazamiento (cm)

Velocidad (cm/s)

Aceleración (cm/s²)

Fuerza (t)

Convencional 3.1 8.8 56.6 31.1

Elastoplástico 3.2 8.5 51.9 7.5

Marco con disipador de

energía

2.6 7.3 55.1 26.0

Disipador 2.1 16.5

Page 18: 1 disipadores deenergiaf

Tiempo (s)

Ene

rgía

(cm

/s)²

0 40 80 120 160 200-500

0

500

1,000

1,500

DisipadorImpartida

Tiempo (s)

Índi

ce d

e co

mpo

rtam

ient

o

-25 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225-0.15

0

0.15

0.3

0.45

0.6

0.75

0.9

1.05

1.2

1.35

t=180.12 s

EI=1403.7 cm/s²

EPH=95.8 cm/s²

6.82 %

Page 19: 1 disipadores deenergiaf

Desplazamiento (mm)

Fu

erz

a (

t)

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25-20

-16

-12

-8

-4

0

4

8

12

16

20

Desplazamiento (mm)

Fu

erz

a (

t)

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25-20

-16

-12

-8

-4

0

4

8

12

16

20

n =1α = -0.00059164β =.0054199Fo = 9.95

n =1α = -0.01β =.03Fo = 9.95

Tiempo (seg)

a /g

0 40 80 120 160 200-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

Desplazamiento (mm)

Fu

erz

a (

t)

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25-20

-16

-12

-8

-4

0

4

8

12

16

20

Desplazamiento (mm)

Fu

erz

a (

t)

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25-20

-16

-12

-8

-4

0

4

8

12

16

20

n =5α = -0.00059164β =.0094199Fo = 9.95

n =5α = 0.5β =.03Fo = 9.95

Page 20: 1 disipadores deenergiaf

El modelo histerético es confiable.

Es posible implantar el modelo histerético para

estudiar daño estructural.

los valores de los parámetros que rigen al

modelo se pueden obtener analíticamente.

Reduce la respuesta sísmica del modelo.

Puede emplearse en elementos estructurales.