aislación sísmica edificio indumotora las condes - aice.cl · 3 núcleo de plomo (provee rigidez...
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Aislación Sísmica Edificio
Indumotora Las Condes
Sergio Contreras Arancibia
Rodrigo Retamales Saavedra Ingenieros Civiles Universidad de Chile
5 de Junio de 2014
2
Objetivos de uso de sistemas
de proteccion sísmica
• Proteger la operación de la estructura durante e
inmediatamente después de sismos severos
• Mejorar el confort de los ocupantes del edificio
en caso de sismos
• Protección adicional de componentes
estructurales y no estructurales en caso de
sismo severo:
• Equipamiento eléctrico y mecánico
• Mobiliario
• Equipos anclados y no anclados
3
Núcleo de Plomo
(Provee rigidez y
amortiguamiento)
Capas de acero y
goma vulcanizadas
Placa de montaje
Edificio con Aislación
Sísmica
Edificio sin Aislación
Sísmica
Cubierta de
protección
Ozono y UV
Alargamiento de periodo
Aumento de amortiguamiento
Registros U. de Chile: http://terremotos.ing.uchile.cl
¿Aislación: Cómo funciona?
4
Ensayos efectuados en Universidad de California, San Diego
Videos disponibles en www.dis-inc.com
Aislación Sísmica: ¿Cómo
funciona?
5
¿Cómo funciona?
Video Cortesía K. Saito
Terremoto
Tohoku Japón
Mw=9
Edificio Shimizu
Corporation
Fuente: USGS
6
Investigaciones en desarrollo
• Ensayos efectuados en E-Defense: Estructura escala real
de 5 pisos montada sobre aisladores y rieles. Cada piso
contiene equipo y mobiliario oficina, hospitales y vivienda
Fotos cortesía de: www.dis-inc.com
7
Investigaciones en desarrollo
Ensayos E-Defense: Agosto 2011
Fotos cortesía de: www.dis-inc.com
9
• Extensamente usada en Japón, China, Italia, Turquía, EEUU, México y Chile
San Francisco City Hall Utah State Capitol Building Oakland City Hall
Erzurum Hospital (Turquía) Takasu Hospital (Japón)
Aplicaciones Aislación Sísmica
Fotos cortesía de: www.dis-inc.com
Golden Gate Bridge
10
Y Edificaciones en Altura…
Fotos cortesía de: www.dis-inc.com
11 Fotos cortesía de: www.dis-inc.com
Y Edificaciones en Altura…
En Chile…
12
• 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
FICHA TÉCNICA
Nombre: Edificio Torre del Sol
Mandante: Inmobiliaria Santo Domingo Ltda.
Constructora: ALCORP S.A.
Uso: Habitacional
Dirección: Chañarcillo 831, Copiapó, Región de Atacama
Periodo Construcción: 2012
Arquitectos: BGL Arquitectos
Cálculo Estructural: Patricio Bonelli & Asociados Ltda.
Revisión Estructural: Luis Mendieta
FICHA TÉCNICA
Nombre: Edificio Torre del Sol
Mandante: Inmobiliaria Santo Domingo Ltda.
Constructora: ALCORP S.A.
Uso: Habitacional
Dirección: Chañarcillo 831, Copiapó, Región de Atacama
Periodo Construcción: 2012
Arquitectos: BGL Arquitectos
Cálculo Estructural: Patricio Bonelli & Asociados Ltda.
Revisión Estructural: Luis Mendieta
Edificio Ñuñoa Capital
13
• Edificio de oficinas y departamentos en
Ñuñoa, Santiago
• 40000 m2 construidos, aproximadamente
• 33 niveles (29 Pisos + 4 Subterráneos)
• Se usan 24 aisladores de goma con
núcleo de plomo de gran diámetro
• Suelo clasificado como Tipo B conforme a
DS 61 (Tipo II según NCh2745.Of2003)
FICHA TÉCNICA
Nombre: Edificio Ñuñoa Capital
Mandante: Empresas Armas
Uso: Habitacional/Oficina
Arquitectos: Empresas Armas
Cálculo Estructural: René Lagos Engineers
Diseño Aislación Sísmica: Rubén Boroschek & Asociados Ltda.
Revisión Sísmica: IEC Ingeniería Ltda.
Edificio Sunset Copiapó
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• Edificio de departamentos en Copiapó
• 42000 m2 construidos, aprox.
• 3 edificios de 17 niveles cada uno: 16 pisos + 1 subterráneo.
• Suelo clasificado como Tipo D según DS61 de 2011 (velocidad de ondas de
corte ~210 m/s)
FICHA TÉCNICA
Nombre: Condominio Sunset Armas Copiapó
Mandante: Empresas Armas
Uso: Habitacional
Arquitectos: Darraïdou Arquitectos
Cálculo Estructural: Patricio Bonelli & Asociados Ltda.
Diseño Aislación Sísmica: Rubén Boroschek & Asociados Ltda.
Revisión Sísmica: IEC Ingeniería Ltda.
Imagen:
Darraïdou
Arquitectos
Hospital del Salvador
15
Edificio Hospital del Salvador, Santiago
Superficie de nivel de aislación de 46000 m2 aproximadamente
4 Edificios en 1 placa común Suelo clasificado como Tipo B
conforme a DS 61
Imagen Cortesía IDOM
Todos los edificios
en una placa común
de 250x184 m,
aproximadamente
Alfonso Larraín V.
y Asociados Ltda.
Edificio Indumotora
Las Condes
16
• Edificio de oficinas emplazado en Las
Condes, Santiago
• 33000 m2 construidos, aproximadamente
• 17 niveles (11 Pisos + 6 Subterráneos)
• Se han evaluado 2 alternativas de
protección sísmica basadas en aisladores
de goma con núcleo de plomo
• Suelo clasificado como Tipo II (según
NCh2745.Of2003)
• Peso sísmico porción aislada: 13800 Tonf
FICHA TÉCNICA
Nombre: Edificio Indumotora Las Condes
Mandante: Inmobiliaria Indumotora S.A.
Uso: Oficinas
Arquitectos: Sabbagh Arquitectos
Cálculo Estructural: Sergio Contreras y Asociados Ltda.
Diseño Aislación Sísmica: Rubén Boroschek & Asociados Ltda.
Revisión Estructural: Patricio Bonelli y Asociados Ltda.
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Desafíos?
• Cumplir con expectativas de arquitectura
• Diseñar una estructura ubicada a 150 m de la
traza de la Falla San Ramón
• Diseñar un sistema de aislación sísmica
suficientemente flexible para alcanzar corte
mínimo y prevenir tracciones en los aisladores
• Proveer un sistema de aislación con adecuada
capacidad de restitución
• Prevenir sobrecargar aisladores sísmicos
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Como se consigue?
• Aislación sísmica en columnas del primer
subterráneo y bajo el núcleo central
• Desarrollo de estudio de peligro sísmico para
el sitio de la obra
• Usar un sistema de aisladores sísmicos
basado en 31 aisladores de goma natural con
núcleo de plomo
• Periodo objetivo en rango 3.0-3.5 segundos
• Amortiguamiento objetivo en rango 15-20%
• Trabajo en estrecha colaboración con el
fabricante (base de datos de +30000 ensayos
de laboratorio)
21
Peligro Sísmico
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
Registros Artificiales. Aceleraciones en X
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
A [g
]
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
Tiempo [s]
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
Registros Artificiales. Aceleraciones en Y
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
A [g
]
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
0 20 40 60 80 100 120 140-0.5
0
0.5
Tiempo [s]
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad Estructura
(a) Deformación de Entrepiso
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 1 2 3 4 50
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad Estructura
(b) Aceleración del Suelo (g)
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad No Estructural
(c) Deformación de Entrepiso
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 1 2 3 4 50
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad No Estructural
(d) Aceleración de Piso (g)
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
Fragilidad Estructural
26
P(Daño Leve)=0.18
P(Daño Moderado)=0.76
P(Daño Extenso)=0.06
Fragilidad Estructural en Términos de Deformaciones de Entrepiso
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad Estructura
(a) Deformación de Entrepiso
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 1 2 3 4 50
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad Estructura
(b) Aceleración del Suelo (g)
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad No Estructural
(c) Deformación de Entrepiso
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 1 2 3 4 50
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad No Estructural
(d) Aceleración de Piso (g)
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
Fragilidad Estructural
27
P(Daño Leve)=0.27
Fragilidad Estructural en Términos de Deformaciones de Entrepiso (HAZUS)
P(Sin Daños)=0.73
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad Estructura
(a) Deformación de Entrepiso
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 1 2 3 4 50
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad Estructura
(b) Aceleración del Suelo (g)P
robabili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad No Estructural
(c) Deformación de Entrepiso
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 1 2 3 4 50
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad No Estructural
(d) Aceleración de Piso (g)
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
Fragilidad No Estructural
28
P(Daño Leve)=0.18
P(Daño Moderado)=0.29
P(Daño Extenso)=0.31
Fragilidad Componentes No Estructurales Sensibles a Aceleraciones de Piso
P(Daño Total)=0.19
P(Sin Daño)=0.03
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad Estructura
(a) Deformación de Entrepiso
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 1 2 3 4 50
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad Estructura
(b) Aceleración del Suelo (g)P
robabili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad No Estructural
(c) Deformación de Entrepiso
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
0 1 2 3 4 50
0.2
0.4
0.6
0.8
1Fragilidad No Estructural
(d) Aceleración de Piso (g)
Pro
babili
dad d
e E
xcedencia
DS1: Daño Leve
DS2: Daño Moderado
DS3: Daño Extenso
DS4: Daño Total
Fragilidad No Estructural
29
P(Sin Daños)=0.78
P(Daño Leve)=0.19
P(Daño Moderado)=0.03
Fragilidad Componentes No Estructurales Sensibles a Aceleraciones de Piso
Evaluación de GAP
30
• Según análisis efectuado conforme a Norma NCh2745:2013,
se requiere un gap de 311 mm
• No obstante, se establece un gap de 10 mm en vertical y 400
mm en el plano horizontal para reducir la probabilidad de
impacto
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
P(Im
pac
to)
Gap (m)
Probabilidad de Impacto
32
Ensayos ejecutados por laboratorio certificado conforme a ASTM E4
bajo supervisión de representantes del Mandante
Conforme a la buena práctica nacional, se efectuó el ensayo de la
totalidad de los aisladores de obra
Ensayos de Laboratorio
33
Necesario para verificar se cumplen
las condiciones de diseño para DBE
y MCE
Se debe exigir las curvas de
histéresis de los aisladores de
prototipo y de obra
Conclusiones
• El uso de sistemas de aislación sísmica permite
viabilizar estructuras arquitectónicamente mas audaces
• Se ha demostrado la factibilidad de implementar
sistemas de aislación sísmica en el Edificio Indumotora
Las Condes
• El uso de aislación sísmica permite reducir los cortes
basales en un 85%
• Las deformaciones máximas promedio de entrepiso se
reducen de 0.007 a 0.0015, aproximadamente, con la
consecuente reducción de daños en elementos
estructurales y no estructurales
34
Conclusiones
• Las aceleraciones máximas promedio de piso se
reducen de 1.15g a 0.17g, aproximadamente, con la
consecuente reducción de daño en contenidos y
mejora en el confort de los usuarios
• Se recomienda implementar una junta de aislación
mayor al exigido por la norma, con el objeto de
reducir la probabilidad de impacto
• Se recomienda efectuar ensayos de control de
calidad a desplazamiento máximo, para verificar las
propiedades de los aisladores para MCE
• Se debe exigir los ciclos de histéresis de los ensayos
de prototipo y control de calidad
35