Download Aislacion Sismica Edificio Torre del Sol

Aplicación del Concepto de
“Manzana Aislada” al Condominio
Sunset Armas Copiapó
Patricio Bonelli, Rubén Boroschek y
Rodrigo Retamales
14 de Mayo de 2013
Contenidos
•
•
•
•
•
Objetivos de la aislación sísmica
¿Como funciona?
Aplicaciones de aislación sísmica
Edificio Sunset Armas Copiapó
Conclusiones
2
Objetivos de uso de sistemas
de aislación 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
¿Cómo funciona?
Núcleo de Plomo
(Provee rigidez y
amortiguamiento)
Capas de acero y
goma vulcanizadas
Alargamiento de periodo
Aumento de amortiguamiento
Placa de montaje
Cubierta de
protección
Ozono y UV
Edificio con Aislación
Sísmica
Edificio sin Aislación
Sísmica
Registros U. de Chile: http://terremotos.ing.uchile.cl
4
Aislación Sísmica: ¿Cómo
funciona?
Videos disponibles en www.dis-inc.com
Ensayos efectuados en Universidad de California, San Diego
5
¿Cómo funciona?
Terremoto
Tohoku Japón
Mw=9
Edificio Shimizu
Corporation
Fuente: USGS
Video Cortesía K. Saito
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
8
Investigaciones en desarrollo
Ensayos E-Defense: Efectuados en Agosto 2011
Fotos cortesía de: www.dis-inc.com
9
Aplicaciones Aislación Sísmica
•
Extensamente usada en Japón, China, Italia, Turquía, EEUU, México y Chile
San Francisco City Hall
Golden Gate Bridge
Utah State Capitol Building
Erzurum Hospital (Turquía)
Fotos cortesía de: www.dis-inc.com
Oakland City Hall
Takasu Hospital (Japón)
10
Y Edificaciones en Altura…
Fotos cortesía de: www.dis-inc.com
11
Y Edificaciones en Altura…
Fotos cortesía de: www.dis-inc.com
12
En Chile: Edificio Torre del Sol
•
•
•
•
•
•
•
FICHA T ÉCNICA
Nombre: Edificio Torre del Sol
Mandante: Inmobiliaria Santo Domingo Ltda.
Constructora: ALCORP S.A.
Uso: Habitacional
Direcci ón: Chañarcillo 831, Copiap ó, Región de Atacama
Periodo Construcci ón: 2012
Arquitectos: BGL Arquitectos
Cálculo Estructural: Patricio Bonelli & Asociados Ltda.
Revisi ón Estructural: Luis Mendieta
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
13
Aislación Edificio Torre del Sol
21 m
52 m
13 m
53 m
•
•
•
Estructuración típica de edificios de muros
Se utilizan 45 aisladores idénticos, 8 de ellos en los extremos del edificio, bajo los
estacionamiento del segundo subterráneo, para prevenir tracciones en los aisladores
Se usan aisladores de goma con núcleo de plomo (20% amortiguamiento)
14
Edificio Ñuñoa Capital
• 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: Armas
Uso: Habitacional/Oficina
Arquitectos: Armas
Cálculo Estructural: René Lagos Engineers
Diseño Aislación Sísmica: Rubén Boroschek & Asociados Ltda.
Revisión Sísmica: IEC Ingeniería Ltda.
15
86 m
Edificio Ñuñoa Capital
Tipo A (RB)
Tipo B (LRB)
Tipo C (RB)
32 m
40 m
Modelo:
René Lagos Engineers
16
Edificio Sunset Armas Copiapó
•
•
•
•
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: Armas
Uso: Habitacional
Arquitectos: Darraïdou Arquitectos
Cálculo Estructural: Patricio Bonelli & Asociados Ltda.
Diseño Aislación Sísmica: Rubén Boroschek & Asociados Ltda.
Revisión Sísmica: IEC Ingeniería Ltda.
17
Edificio Sunset Armas Copiapó
Imágenes: Inmobiliaria Armas
18
41 m
15.6 m
Geometría
Planta piso tipo
45 m
Modelo:
Patricio Bonelli y Asociados Ltda.
19
Edificio Sunset Armas Copiapó
85 m
Torre C
Torre B
Torre A
Planta General de Fundaciones
103 m
20
Alternativa de Aislación 1
Torre C
Torre B
Torre A
Aislación de Torres Individualmente
21
Alternativa de Aislación 2
Torre C
Torre B
Torre A
Aislación de Torres y Parque Central
22
Análisis de Costos
•
Comentarios:
• Usar menos juntas de aislación facilita la construcción
• Usar interfaz de aislación en la base de la estructura facilita la
construcción
• Se requiere mejor control del proceso de hormigonado para prevenir
efectos de retracción
23
85 m
Solución final
Relleno estabilizador + vigas estabilizadoras
103 m
24
Modelo de Análisis
Modelo:
Patricio Bonelli y Asociados Ltda.
DD = 187 mm
DM = 238 mm
DTM = 269 mm
Modo
1
2
3
Estructura Aislada
Masa Participante
Periodos (s)
Dir Long
Dir Trans
2.98
3.5%
90%
2.96
88%
6.2%
2.90
8.1%
4.2%
25
Aislación Edificio Sunset Copiapó
•
Se utilizan 99 aisladores de 3 tipos distintos, con y sin núcleo de plomo (26%
amortiguamiento)
Fuerzas en los Aisladores.
Aislador
FMax [Tonf]
FMin [Tonf]
Tipo A
Tipo B
Tipo C
353
1056
1548
120
18
79
Dimensiones Globales de los Aisladores
Aislador
Propiedad
Diámetro goma (mm)
Placas de montaje (mm)
Altura total (mm)
Tipo A
Tipo B
Tipo C
648
700
332
851
900
416
1003
1050
454
Propiedades para modelación de aisladores (sismo de diseño)
Aislador
Tipo A
Tipo B
Tipo C
Propiedad
Mecánica
KHD (Tonf/m)
KV (Tonf/m)
β (%)
KHD (Tonf/m)
KV (Tonf/m)
β (%)
KHD (Tonf/m)
KV (Tonf/m)
β (%)
Valor
Descripción
93.5
118520
0
245.0
260259
27
317.2
386587
28
Rigidez horizontal del aislador
Rigidez vertical del aislador
Amortiguamiento
Rigidez horizontal del aislador
Rigidez vertical del aislador
Amortiguamiento
Rigidez horizontal del aislador
Rigidez vertical del aislador
Amortiguamiento
26
Respuesta Sísmica
Comparison Response vs Design Spectra
2.5
2
Sa (g)
1.5
1
0.5
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Periodo T (s)
Promedio Cortes Basales (Tonf)
Estructura
Dirección
Reducción
Base fija
Aislada
Longitudinal
36011
4587
87%
Transversal
29200
4283
85%
27
28
Respuesta Sísmica
Desplazamientos
29
Respuesta Sísmica
Desplazamiento entre piso
δPromedio = 0.84‰ (Con Aislación)
δPromedio = 4.84‰ (Sin Aislación)
30
Respuesta Sísmica
Aceleraciones
APromedio = 0.20g (Con Aislación)
APromedio = 1.29g (Sin Aislación)
31
Fragilidad Estructural
Fragilidad
Fragilidad Estructural en
Términos Estructura
de Deformaciones de Entrepiso
Probabilidad de Excedencia
1
P(Sin Daños)=0.03
0.8
P(Daño Leve)=0.50
0.6
0.4
0.2
0
0
DS1:
DS2:
DS3:
DS4:
P(Daño Moderado)=0.46
P(Daño Extenso)=0.01
0.01
0.02
0.03
Daño Leve
Daño Moderado
Daño Extenso
Daño Total
0.04
0.05
(a) Deformación de Entrepiso
32
Fragilidad Estructural
Probabilidad de Excedencia
Fragilidad
Estructura de Entrepiso (HAZUS)
Fragilidad Estructural en Términos
de Deformaciones
1
0.8
0.6
P(Sin Daños)=0.97
0.4
DS1:
DS2:
DS3:
DS4:
0.2
0
0
P(Daño Leve)=0.03
0.01
0.02
0.03
Daño Leve
Daño Moderado
Daño Extenso
Daño Total
0.04
0.05
(a) Deformación de Entrepiso
33
Fragilidad No Estructural
Probabilidad de Excedencia
Fragilidad Componentes NoFragilidad
Estructurales
Sensibles
a Deformaciones de Entrepiso
No
Estructural
1
0.8
P(Sin Daños)=0.40
0.6
P(Daño Leve)=0.35
0.4
0.2
0
0
DS1:
DS2:
DS3:
DS4:
P(Daño Moderado)=0.24
P(Daño Extenso)=0.01
0.01
0.02
0.03
Daño Leve
Daño Moderado
Daño Extenso
Daño Total
0.04
0.05
(c) Deformación de Entrepiso
34
Fragilidad No Estructural
Probabilidad de Excedencia
Fragilidad Componentes NoFragilidad
Estructurales
Sensibles
a Deformaciones de Entrepiso
No
Estructural
1
0.8
0.6
P(Sin Daños)=0.98
0.4
DS1:
DS2:
DS3:
DS4:
0.2
0
0
P(Daño Leve)=0.02
0.01
0.02
0.03
Daño Leve
Daño Moderado
Daño Extenso
Daño Total
0.04
0.05
(c) Deformación de Entrepiso
35
Fragilidad No Estructural
Probabilidad de Excedencia
Fragilidad Componentes Fragilidad
No Estructurales
Sensibles a Aceleraciones de Piso
No Estructural
1
P(Sin Daños)=0.03
P(Daño Leve)=0.13
0.8
P(Daño Moderado)=0.30
0.6
0.4
P(Daño Extenso)=0.32
DS1:
DS2:
DS3:
DS4:
0.2
P(Daño Total)=0.22
0
0
1
2
3
Daño Leve
Daño Moderado
Daño Extenso
Daño Total
4
5
(d) Aceleración de Piso (g)
36
Fragilidad No Estructural
Probabilidad de Excedencia
Fragilidad Componentes Fragilidad
No Estructurales
Sensibles a Aceleraciones de Piso
No Estructural
1
0.8
P(Sin Daños)=0.70
0.6
0.4
0.2
0
0
DS1:
DS2:
DS3:
DS4:
P(Daño Leve)=0.22
P(Daño Moderado)=0.07
P(Daño Extenso)=0.01
1
2
3
Daño Leve
Daño Moderado
Daño Extenso
Daño Total
4
5
(d) Aceleración de Piso (g)
37
Conclusiones
• Se ha demostrado la factibilidad de implementar el
concepto de “Manzana Aislada” para la aislación
sísmica de edificaciones de mediana altura
• Un proyecto pionero de Armas considera la aislación
sísmica de una manzana completa
• El uso de aislación sísmica permite reducir los cortes
basales en un 85%
• Las deformaciones máximas de entrepiso se reducen
de 9‰ a 2‰, aproximadamente
• Las deformaciones máximas promedio de entrepiso
se reducen de 4.84‰ a 0.84‰
38
Conclusiones
• Las aceleraciones absolutas máximas de piso se
reducen de 2.75g a 0.4g, aproximadamente
• Las aceleraciones absolutas máximas promedio se
reducen de 1.29g a 0.2g
• Mejora el nivel de protección de la estructura:
• Reduce de un 96 a un 3% la probabilidad de daño leve y
moderado en la estructura
• Reduce de un 59 a un 2% la probabilidad de daño leve y
moderado en componentes no estructurales sensibles a
deformaciones de entrepiso
• Aumenta de un 3 a un 70% la probabilidad de no presentar
daño en componentes no estructurales sensibles a
aceleraciones de piso
• El costo de la protección es del orden de 0.6 UF/m2
para este proyecto
39
Nuevo desafío:
Hospital del Salvador
Todos los edificios
en una placa común
de 250x184 m,
aproximadamente
Alfonso Larraín V.
y Asociados Ltda.
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
40
Agradecimientos
41
Agradecimientos
• Armas:
• Rodrigo Palacios
• Marcel Coloma
• Juan Eduardo Castillo
• Patricio Bonelli y Asociados Ltda.:
• Begoña Aguirre
• Rubén Boroschek y Asociados Ltda.:
• Rodrigo Aillapan
42
Contacto:
[email protected]
43