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Rubén Boroschek, PhD

Rubén Boroschek & Asociados Ltda.

Universidad de Chile

Rose School, I

Seminario

Rubén L. Boroschek, Ph. D.Universidad de Chile

Rose School, ItalyProfesor Honorario

Universidad San Antonio Abaddel Cusco, Peru

RBA-Global

AISLACIÓNDISIPACIÓNSÍSMICA

Rubén Boroschek, PhD

Rubén Boroschek & Asociados Ltda.

Universidad de Chile

Rose School, I

CHILE A HISTORY OFLARGE EQ

Modified from Comte

DATE MAGNITUDE APROX LOCATION1570 Feb.8 8 - 8 1/2 Concepción1575 Dec. 16 8 1/2 Valdivia1604 Nov.24 8 1/2 North de Arica1647 May. 13 8 1/2 Valparaiso1657 Mar. 15 8 Concepcion1730 Jul. 8 8.8 Valparaiso1737 Dec. 24 7 1/2 - 8 Valdivia1751 May. 25 8 1/2 Concepcion1796 Mar. 30 7 1/2 - 8 Copiapo1819 Apr. 3-11 8.3 Copiapó (3 EQ)1822 Nov. 19 8 1/2 Valparaiso1835 Feb.20 8 - 8 1/2 Concepcion1837 Nov.7 8 Valdivia1868 Aug.13 8 1/2 Arica1877 May.9 8 lquique1880 Aug. 15 7 1/2 - 8 Illapel1906 Aug.16 7.9 Valparaiso1922 Nov.10 8.4 Vallenar1928 Dec. 1 8.4 Talca1939 Jan.24 8 - 8.3 Chillan1943 Abr. 6 8.3 Illapel1950 Dec. 9 8 Calama1960 May. 22 9.5 Sur de Chile1966 Dec. 28 8.1 Taltal1985 Mar. 3 7.8 Zona Central1995 Jul. 30 8 Antofagasta2001 Jun.23 8.4 South Peru2005 Jun.13 7.8 Tarapaca2010 Feb.27 8.8 Center-South2014 Apr. 1 8.2 Iquique2015 Sep. 16 8.3 Canela Baja

[email protected] – Univ Chile

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TÍTULO DE LA PONENCIA

www.rba-global.com www.boroschek.com | Puerto Montt Junio 2017

Source: USGS

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Daño Estructural

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• En general, buen desempeño• Stock de edificios +3 niveles: 9,974• ~5 edificios colapsados (0.05% stock)• ~35 edificios para demolición (0.35% stock)

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• Grietas horizontales y pérdidas de hormigón en 1er piso y1er subterráneo

Daño Estructural

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• Refuerzo fracturadoDaño Estructural

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Instalaciones Industriales

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Instalaciones Industriales

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Pandeo Local y Global

Ing. Alejandro Verdugo

Vertical elements that are part of the seismic structuralsystem, that work under compression, shall havewidth/thickness ratios smaller than r. Elementsslenderness shall be smaller than:

yFE /5.1

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Anclajes y Placas BaseRamón Montecinos

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Lecciones aprendidas…Respecto al diseño estructural• En términos generales, el desempeño sísmico de los

sistemas estructurales fue satisfactorio• Esto es consecuencia de la aplicación de un código

muy estricto y la excelente preparación de losingenieros locales

• Sin embargo, el daño estructural, aunque mínimo, noes aceptado por inversionistas ni propietarios

• Daños No Estructurales son típicamente confundidoscon daños estructurales

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• La filosofía de diseño de los códigos actuales seencuentra en revisión, a efectos de satisfacer lasexpectativas de propietarios e inversionistas Objetivosde diseño de códigos actuales:

• Nueva filosofía de diseño está orientada a controlar losdaños, preservar la operación de las estructuras ymejorar el confort de los ocupantes de las estructurasdurante eventos sísmicos severos

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Lecciones aprendidas…Respecto al diseño estructural

NCh433

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NCh3359: Requisitos para edificaciones estratégicas yde servicio comunitario

Define las edificaciones estratégicas que se deben mantener operativasen caso de sismos de gran magnitud y establece los requisitos mínimos,condiciones de operación y niveles de servicio que deben mantener enun período de emergencia incluye:

1. Autonomía de Agua Potable2. Autonomía energética total o parcial.3. Sistema integral de protección contra incendios.4. Helipuerto operativo, en el predio o en un radio no mayor que 500 m.5. Vías independientes de acceso y salida hacia la vía pública.

NUEVAS NORMAS CHILENAS

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NCh3362: Requisitos mínimos de diseño, instalación yoperación para ascensores electromecánicos frente asismosDeberá ser aplicada en edificaciones nuevas, ampliaciones y otras obrasque requieran de permiso de edificación otorgado por la DOM respectiva.Establece algunas exigencias para ascensores existentes, tales comosensor sísmico, dispositivos protección de caída de elementos delcontrapeso, guardacabos e intercomunicador.

NCh3332: Estructuras – Intervención de construccionespatrimoniales de tierra cruda – Requisitos para proyectoestructuralEstablece requisitos mínimos para proyectos de renovación,recuperación, reforzamiento o restauración de edificios con valorpatrimonial, incluidas construcciones basadas en albañilería de adobe,tapial, quincha y mampostería de piedra asentada en barro.

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NCh3363: Diseño estructural - Edificaciones en áreas deriesgo de inundación por tsunami o seichesEstablece los requisitos mínimos de diseño estructural complementariospara edificaciones que se construyan en zonas inundables por tsunamis.

La norma considera los ítems de estabilidad, cargas y socavación.

Establece los procedimientos para determinar las fuerzas que puedenafectar a las estructuras durante un tsunamiIndica que las estructuras que requieren ser protegidas de los efectosde inundación por tsunami, debido a que se emplazan total oparcialmente bajo la cota de inundación, deberán ser diseñadas por uningeniero civil o arquitecto con conocimientos en diseño de este tipo deestructuras y de acuerdo a las disposiciones y requisitos establecidospor la norma.




TSUNAMI EVACUATION TOWERS

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Puente Perqui Lauqen (JSCE,2010)

Otras Acciones: Puentes

Acciones:• Regreso a detallamiento anterior• Adopción de requisitos de norma Japonesa• Uso tecnologías de protección sísmica• Monitoreo de estructuras (?)

SARRAZIN

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Puentes

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Ensayos efectuados en Universidad de Nevada, Reno

Puentes



Ensayos efectuados en Universidad de Nevada, Reno

Puentes

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Otras acciones: Area Industrial

Acción Norma Industrial NCh2369:• Drásticas modificaciones a norma de diseño estructurasAcción Minería (Criterios de diseño de Codelco):• Requerimientos de diseño basado en desempeño

Ubicación de daño, tiempo y costo de reparación,paralización, Limitación de daño.

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Daño No Estructural

22Source: E. Miranda

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Daño No Estructural



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Daños en ascensores

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https://www.youtube.com/watch?v=18u-3e5Q46Y

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NCh3357: Calificación medianteensayo



NONSTRUCTURAL PROTECTION

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Experiencias Satisfactorias:Muros cortina

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• No se reportaron daños enmuros cortina

• Uno de los pocos NCS’s condiseño sísmico

• Típicamente ensayados adeformaciones del 1.5%



Experiencias Satisfactorias:Estructuras con Protección Sísmica

• No se reportaron daños en estructurascon sistemas de protección sísmica

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Pasarela Bandera Banco SantanderDiseño Estructura RLEDiseño Sistema Control Vibraciones RBA

Aplicaciones de DisipadoresViescoelásticos

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Satisfactory Experiences:550 kV Transformers

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Alternativas de aislación sísmica- Aisladores de goma de alto amortiguamiento- Aisladores con núcleo de plomo- Sistemas friccionales



Núcleo de Plomo(Provee rigidez yamortiguamiento)

Capas de acero ygoma vulcanizadas

Placa de montaje

Estructura con AislaciónSísmica

Estructura sin AislaciónSísmica

Cubierta deprotecciónOzono y UV

Alargamiento de periodoAumento de amortiguamiento

Registros U. de Chile: http://terremotos.ing.uchile.cl

¿Cómo funciona?

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Alternativas de disipadoresde energía

Tipos de Sistemas de Disipación Pasiva de EnergíaActivados por

DesplazamientosActivados

por VelocidadActivados

por MovimientoDisipadores Metálicos Disipadores Viscosos Amortiguadores de Masa

SintonizadaDisipadores Friccionales Disipadores Viscoelásticos

Disipadores Autocentrantes

Imagen

ref:http://seismic.cv.titech.ac.jp/committee/FIB/5th_meeting.html



Sistemas de Disipación de Energíay Aislación Sísmica de Base

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Diagonales de Pandeo Restringido(BRB’s)

• El casing evita el pandeo de ladiagonal, aumentandosustancialmente la capacidad dedisipación de energía

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Diagonales de PandeoRestringido (BRB’s)

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Ensayos Diagonales de PandeoRestringido (BRB’s)

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BRB mas larga del mundo: 21 m




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Ensayos efectuados en Universidad de California, San Diego

Videos disponibles en www.dis-inc.com

Aislación Sísmica

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www.rba-global.com www.boroschek.com | Puerto Montt Junio 2017 45Video Cortesía K. Saito

Terremoto TohokuJapón Mw=9Edificio ShimizuCorporation

Fuente: USGS

Aislación Sísmica



Sistemas de Disipación de Energíay Aislación Sísmica de Base

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Sistemas de Disipación de Energía yAislación Sísmica de Base



En Chile: Edificio Torre del Sol

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• Edificio de departamentos en Copiapó• 19100 m2 construidos, aproximadamente• 20 niveles: 1 piso mecánico+2 subterráneos+15 pisos +1 nivel equipamiento+1 nivel

sala de máquinas• Se usan 45 aisladores de goma con núcleo de plomo (20% amortiguamiento)• Monto del proyecto: UF 252000• Velocidad de ondas de corte en primeros 30m: vs = 598 m/s• Suelo clasificado como Tipo II conforme a DS 117

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Aislación Edificio Torre del Sol

• Se utilizan 45 aisladores, 8 de ellos en los extremos del edificio, bajo los estacionamiento delsegundo subterráneo, para prevenir tracciones en los aisladores

• 20 niveles en total: 1 piso mecánico+2 subterráneos+15 pisos +1 nivel equipamiento+1 nivelsala de máquinas

• 19100 m2 construidos, aproximadamente.• Se usan aisladores de goma con núcleo de plomo (20% amortiguamiento)

52 m

13 m

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Ensayos ejecutados por laboratorio certificado conforme a ASTM E4 bajosupervisión de representantes del Mandante

Se debe ensayar la totalidad de los aisladores de obra

Aislación Sísmica: Ensayos deLaboratorio

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Respuesta Sísmica

δAve Isolated = 0.0009δAve Non Isolated= 0.0045

Aave Isolated = 0.17gAave Non Isolated = 1.11g

IsolatedNon isolated

Hei

ght (

m)

Hei

ght (

m)

Hei

ght (

m)

Displacement (m) Drift (%H) Floor Acceleration (g)

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INSTRUMENTACIÓN• Continua – Tiempo Real• Procesamiento en Línea• Detección de Cambios

de Estado• Mantenimiento de

Sistema de Aislación• Alerta Rápida• Estado de Salud

Estructural• Validacion de Análisis y

Diseño

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Datacenter CLARO



Datacenter

Parámetro DirecciónReducciónEst. Aislada

X 71%Drift CM

Y 65%X 67%Drift

Esquina Y 66%

X 81%AceleraciónCM Y 81%

X 86%IntensidadArias Y 88%

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Datacenter Efectos en la Operación

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

Prob

abili

dad

de E

xced

enci

a

Máxima Aceleración del Suelo, PGA (g)

Curvas de Fragilidad Estructuras con Componentes Anclados

DS1 (Daño Moderado)DS2 (Daño Extenso)DS3 (Daño Total)

P(Sin Daños)=0.30

P(DañoModerado)=0.39

P(Daño Extenso)=0.26

P(Daño Total)=0.05



0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

Prob

abili

dad

de E

xced

enci

a

Máxima Aceleración del Suelo, PGA (g)

Curvas de Fragilidad Estructuras con Componentes Anclados

DS1 (Daño Moderado)DS2 (Daño Extenso)DS3 (Daño Total)

P(Sin Daños)=0.95

P(Daño Moderado)=0.05


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0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Porc

enta

je d

e Fu

ncio

nalid

ad

Dias

Curvas de Recuperacion de Estructuras con Componentes Anclados

DS1 (Dano Moderado)

DS2 (Dano Extenso)

DS3 (Dano Total)




INSTRUMENTACIÓN TIEMPO REAL

• VALIDACIÓN ANTE USUARIOS

• Procesamiento en Línea• Detección de Cambios de

Estado• Mantenimiento de Sistema de

Aislación• Alerta Rápida• Estado de Salud Estructural• Validación de Análisis y Diseño

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Nuevas posibilidades…

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