Download Diapositiva 1
Document related concepts
no text concepts found
Transcript
Corporación de Desarrollo Tecnológico CONFERENCIA TECNOLÓGICA 2013 24 de Abril de 2013 "PREFABRICADOS DE HORMIGÓN Y SU RESISTENCIA SÍSMICA” Michael Rendel Gerente de Proyectos y Carl Lüders, Socio Fundador de Sirve www.sirve.cl Corporación de Desarrollo Tecnológico 25 páginas CONFERENCIA TECNOLÓGICA 2013 PREFABRICADOS DE HORMIGÓN Y SU RESISTENCIA SÍSMICA www.sirve.cl QUIÉNES SOMOS 2013 Crecimiento SIRVE Seismic Protection Technologies Soluciones innovadoras para un óptimo desempeño estructural Misión Desarrollar tecnología y proveer soluciones innovadoras que mejorar sustantivamente el desempeño de las estructuras frente a solicitaciones extremas, mejorando así la calidad de vida de las personas y la seguridad de la Industria. ingeniería tecnología Soluciones integrales de Protección Sísmica QUÉ HACEMOS SIRVE entrega soluciones para proyectos de ingeniería a través de cinco áreas de negocios: I. II. III. IV. V. Ingeniería de Protección Sísmica Ingeniería estructural Revisión estructural y análisis de riesgo sísmico Mediciones y ensayos I+D SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for para Optimal Structure Performance Soluciones innovadoras un óptimo desempeño estructural Protección Sísmica Viviendas sociales Campos de Aplicación Oficinas Hospitales Puentes Edificios en altura Estructuras complejas Viviendas unifamiliares Educación Edificios prefabricados Infraestructura / Industria Centros médicos Edificios gubernamentales SIRVE Seismic Protection Technologies Soluciones innovadoras para un óptimo desempeño estructural EL PROBLEMA 2011 Japón 2010 Haití 2004 Indonesia 2011 Nueva Zelanda 2010 Chile SISMOS Mecanismo INTERSISMICO COSISMICO - POSTSISMICO TERREMOTO DEL 27-F (CHILE) INTENSIDADES Y DESLIZAMIENTOS (CHILE) Curico CONCEPTOS BÁSICOS PREFABRICADO EN HORMIGÓN 2.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE PREFABRICADOS EN HORMIGÓN • Velocidad Constructiva superior a obras in-situ • Terminaciones de obra gruesa de alto estándar • Requiere menos personal para montaje en obra • Prefabricación de elementos estructurales en espacios y con procedimientos bien controlados • Dimensionamiento de elementos prefabricados puede verse controlado por variables de transporte y montaje SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE PREFABRICADOS EN HORMIGÓN • Diseño sísmico regulado por las siguientes normas: • NCh433.Of96 (y D.S. 61-2011) • NCh2369.Of2003 • NCh2745.Of2003 • Restricciones especiales para ciertas configuraciones estructurales y tipologías de unión. (columnas voladizo…) • Montaje y unión de piezas en obra: Existen 3 grandes grupos de uniones: • Uniones Húmedas • Uniones Dúctiles • Uniones Secas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE PREFABRICADOS EN HORMIGÓN • Uniones Húmedas Emulan el comportamiento de las estructuras de hormigón armado construidas en sitio, que cumplen con anclajes y longitudes de empalme de barras según ACI318 SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE PREFABRICADOS EN HORMIGÓN • Uniones Dúctiles Elementos prefabricados unidos mediante elementos de conexión que hayan demostrado (análisis y ensayos) tener mayor o igual resistencia y ductilidad a uniones monolíticas hormigonadas en sitio según ACI318 • POR EJEMPLO UNIONES MEDIANTE CADWELD • Buscar ejemplo Tipo Cadweld SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE PREFABRICADOS EN HORMIGÓN • Uniones Secas Elementos prefabricados unidos mediante conexiones fuertes que aseguren que el comportamiento dúctil se produzcan en secciones alejadas de la conexión fuerte. * Estas conexiones tienen impuestas mayores exigencias en la normativa de diseño. SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones Viga Columna (secas) SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones Viga Columna (secas) Edificio en Ciudad Empresarial SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones Viga Columna (secas) SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones Viga Columna (secas) SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones Viga Columna (secas) SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones Viga Columna (secas) SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones de Costaneras (dallas) con Vigas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones de Costaneras (dallas) con Vigas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones Arriostramientos de techo con Columnas o Vigas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones Arriostramientos de techo con Columnas o Vigas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Uniones Arriostramientos de techo con Columnas o Vigas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Elementos no estructurales Cierres y Fachadas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Elementos no estructurales Cierres y Fachadas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Elementos no estructurales Cierres y Fachadas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F • Elementos no estructurales Cierres y Fachadas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance NUEVA FILOSOFÍA DE DISEÑO FILOSOFIA CONVENCIONAL DE DISEÑO SISMICA SÍSMICO La filosofía tradicional de diseño sísmico asume la ocurrencia de daño, y que las estructuras puedan quedar INSERVIBLES NIVEL NIVEL Resistan sin daños Limiten los daños movimientos sísmicos de intensidad moderada en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad NIVEL Aunque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de intensidad excepcionalmente severa Nueva de diseño sísmico Mayor confort Protección a la vida PROTECCIÓN SÍSMICA Continuidad en la operación Protección estructural Protección a contenidos TÉCNICAS Disipación Metálica Friccional Viscosa Viscoelástica Magnetoreológica Semiactivas Masas sintonizadas Aislamiento Sísmico Elastomérico Friccional Cinemático CONCEPTO La estructura vibra y la deformación produce daño EDIFICIO SIN AISLACION BASAL La vibración se reduce entre 6 y 8 veces EDIFICIO CON AISLAMIENTO BASAL Dispositivos TIPOS DE AISLADORES 1.1 AISLADOR DE BASE ELASTOMÉRICO 1.2 AISLADOR DE BASE DE FRICCION 1.3 AISLADOR TIPO PENDULO FRICCIONAL (Suelo II(B), Zona=3) NCh2745 0,8 NCh433 NCh433+MINSAL Aislamiento 0,7 0,6 Sísmico Período base fija 0,5 Sa [g ] CONCEPTO Espectros de diseño reducidos 0,4 R=2 0,3 R=3 Período aislado 0,2 R=7.0 0,1 0,0 0,0 0,3 0,5 0,8 1,0 1,3 1,5 1,8 2,0 2,3 2,5 2,8 3,0 3,3 3,5 3,8 4,0 T [s] ESTRUCTURA CONVENCIONAL ESTRUCTURA AISLADA Disposición APLICACIÓN CON PREFABRICADOS La combinación de prefabricados con Aislamiento Sísmico es una solución atractiva por las siguientes razones: • El punto crítico de los prefabricados son las uniones entre elementos, debido al requerimiento de ductilidad implícito en los métodos tradicionales de diseño (R ≥ 4). • El uso de aislamiento sísmico prácticamente elimina los requerimientos de ductilidad sobre las estructuras (R ≤ 2) • Históricamente ha existido escepticismo sobre el correcto comportamiento dúctil de las uniones (secas especialmente), el aislamiento sísmico abre posibilidades en esta materia. • Las uniones secas son más eficientes para la velocidad constructiva y por lo tanto costos. APLICACIÓN CON PREFABRICADOS La combinación de prefabricados con Aislamiento Sísmico es una solución atractiva por las siguientes razones: • Se busca que la eficiencia económica obtenida del prefabricado pague el costo del aislamiento sísmico. Como resultado, es posible obtener una estructura protegida sísmicamente a costo similar (o menor) que una convencional, más todas las virtudes propias del Prefabricado: • • • • Velocidad constructiva (aprox. 50%) Calidad de la obra gruesa y acabados Inicio temprano de terminaciones e instalaciones Protección antisísmica efectiva (80 – 90%) EJEMPLOS DE AP L IC AC IÓN 1. EDIFICIO MARINA PAIHUE - PUCÓN • • • • • • • • • • Nombre: Edificio Marina Paihue Mandante: Inversiones las Quilas S.A. Uso: Habitacional Superficie: 2.400 m2 aprox. Ubicación: Sector La Poza, Pucón. Período de Construcción: 2010 Arquitectura: Daniel Marín Dañobeitía Ingeniería: Sirve S.A. Construccción: Prefabricados y Obra Gruesa: Tensocret. Terminaciones: Constructora Araucaria Montaje: Tensocret SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2. DISEÑO ESTRUCTURAL 2.1 NORMATIVA UTILIZADA Para el desarrollo del proyecto se han utilizado principalmente las siguientes normas: • NCh433.Of96 Diseño sísmico de edificios • NCh2745.Of2003 Análisis y diseño de edificios con aislación sísmica • ACI318 Building Code Requirements for Structural Concrete • PCI Design Handbook. Precast and Prestressed Concrete SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.2 CRITERIOS DE DISEÑO • Detallamiento: Para el diseño estructural del edificio se buscó cumplir con todos los requisitos que establece el código ACI318 para “marcos especiales resistentes a momento”. • Corte mínimo: De acuerdo a los requisitos estipulados por la norma NCh433 y el período del sistema aislado, la estructura ha sido diseñada con el corte mínimo, es decir, 5%. SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.3 ESTRUCTURACIÓN • Estructuración: • Marcos rígidos de hormigón armado (SIN MUROS) • Materiales: • Hormigón in situ H40: Nivel de aislamiento, fundaciones y muros de contención H30: Desde el zócalo hasta la mansarda. • Hormigón prefabricado H40: Todos los elementos • Acero de refuerzo A63-42H • Acero estructural A42-27ES SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.4 COMPONENTES SISTEMA PRE-FABRICADO Losa H.A. in situ Sobrelosa H.A. in situ Viga prefabricada Viga de H.A. in situ Losetas prefabricadas Columnas prefabricadas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.5 CONEXIONES DE ELEMENTOS PRE-FABRICADOS Conexión de momento en todas las vigas Ménsula para vigas prefabricadas simplemente apoyadas. Conexión de momento en ambos extremos de la viga in situ. Tipo Lenton Lock Tipo Cadweld SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.6 ESTRUCTURACIÓN DEL DIAFRAGMA DE SOBRE-LOSA ESTRUCTURAL Amarre de las losetas a las vigas in situ SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2.7 SISTEMA DE FUNDACIONES Caliz Fundaciones combinadas Fundaciones Aisladas SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3. AISLAMIENTO SÍSMICO 3.1 IDEA CONCEPTUAL Aislamiento sísmico • Estructura se flexibiliza (aumenta su período, T) • Incorporación de amortiguamiento adicional Reducción ~90% ¡¡ Reducción de demanda (fuerzas y deformaciones) en la estructura!! SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3.2 MODELO ESTRUCTURAL Principales propiedades dinámicas del modelo: • Masa sísmica: 3370tonf • Tn: 2.94 (s) • Masa modal en x: 94.73% • Masa modal en y: 91.69% SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3.3 SISTEMA DE AISLAMIENTO • Tipo de dispositivos: Aisladores elastoméricos de alto amortiguamiento • Cantidad de dispositivos: 13 dispositivos • Tamaño de dispositivos : 75 centímetros de diámetro SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3.3 SISTEMA DE AISLAMIENTO SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3.4 ENSAYOS DE LABORATORIO PROYECTO EDIFICIO MARINA PAI-HUE PUCON CLIENTE - PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE Laboratorio de Ensayos Dinámicos y Control de Vibraciones Departamento de Ingeniería Estructural y Geotécnica Se ensayó el 100% de los aisladores sísmicos de obra CARGA AXIAL 397 ton DEFLEXION [-5.1,+5.2] cic., (=0.253) Trabajo Nº Fecha PUCON-VUL-A0201 Figura Hora 10-may-2010 01 15:35 15 Fuerza de Corte [ton] 10 5 0 -5 G=13.5 kg/cm 2 -10 =0.141 -15 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 Deformación [cm] A partir de los resultados se hizo una verificación no-lineal del diseño del edificio. SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3.5 COMPARACIÓN EDIFICIO BASE FIJA v/s EDIFICIO AISLADO Reducción de la aceleración máxima de techo Losa Cielo P7 TIPO ACELERACIÓN X (G) ACELERACIÓN Y (G) AISLADO 0.22 (red 81%) 0.21 (red 84%) FIJO 1.18 1.25 2 Edificio Aislado Edificio Base fija x a (g) 1 0 -1 -2 Reduccion = 81.28 0 10 20 30 40 50 t (S) 60 70 80 90 100 2 Edificio Aislado Edificio Base fija y a (g) 1 0 -1 -2 El punto de control está en el centro de la planta Reduccion = 83.53 0 10 20 30 40 50 t (S) 60 70 80 90 100 SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3.5 COMPARACIÓN EDIFICIO BASE FIJA v/s EDIFICIO AISLADO Reducción del corte basal elástico TIPO CORTE BASAL X (tonf) CORTE BASAL Y (tonf) AISLADO 296 (red 83%) 279 (red 84%) FIJO 1703 1729 2000 Edificio Aislado Edificio Base fija 0 b Q (tonf) 1000 -1000 -2000 Reduccion = 82.62 0 10 20 30 40 50 t (S) 60 70 80 90 100 2000 Edificio Aislado Edificio Base fija Q (tonf) 1000 0 b Losa Cielo Subterráneo -1000 -2000 El punto de control está en el centro de la planta Reduccion = 83.87 0 10 20 30 40 50 t (S) 60 70 80 90 100 SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3.5 COMPARACIÓN EDIFICIO BASE FIJA v/s EDIFICIO AISLADO Reducción del drift entre el techo y la base TIPO Def .Relativa. X (cms) Def. Relativa. Y (cms) AISLADO 2.91 (red 80%) 2.68 (red 82%) FIJO 14.62 14.89 Losa Cielo P7 20 Edificio Aislado Edificio Base fija d(cm) 10 0 -10 -20 Reduccion = 80.13 0 10 20 30 40 50 t (S) 60 70 80 90 100 20 Edificio Aislado Edificio Base fija d(cm) 10 0 -10 -20 Losa Cielo Subterráneo Reduccion = 81.99 0 10 20 30 40 50 t (S) 60 70 80 90 100 SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 2. EDIFICIO VULCO • • • • • • • • Nombre: Edificio Oficinas Vulco Mandante: Vulco Uso: Oficinas Superficie: 1.200 m2 aprox. Ubicación: San Bernardo Período de Construcción: 2005 Ingeniería: Sirve S.A. Construccción: Prefabricados y Obra Gruesa: Tensocret. Montaje: Tensocret SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance EDIFICIO VULCO 1. MODELO ESTRUCTURA SAP 2000 SIRVE Innovative Solutions for Optimal Structural Performance EDIFICIO VULCO 1. MODELO ESTRUCTURA SAP 2000 SIRVE Innovative Solutions for Optimal Structural Performance EDIFICIO VULCO 12 Aisladores 6 Deslizadores 2. SISTEMA DE AISLAMIENTO SÍSMICO SIRVE Innovative Solutions for Optimal Structural Performance EDIFICIO VULCO PREFABRICADO 2. SISTEMA DE AISLAMIENTO SÍSMICO SIRVE Innovative Solutions for Optimal Structural Performance EDIFICIO VULCO 2. DESEMPEÑO TERREMOTO 27F • No se registraron daños estructurales ni no-estructurales • Los contenidos se mantuvieron intactos (elementos sobre escritorios, computadores etc.) • Se registraron desplazamientos máximos en el sistema de aislamiento sísmico de 15 cm aproximadamente (evidencias en deslizadores) SIRVE Innovative Solutions for Optimal Structural Performance EDIFICIO VULCO 2. DESEMPEÑO TERREMOTO 27F – DESPLAZAMIENTOS MEDIDOS SIRVE Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3. EDIFICIO CHACAY Destino: Ubicación: Nº pisos: Superficie: Oficinas y locales Temuco 6 2650 m2 Estructuración: • marcos prefabricados de hormigón armado • Losetas prefabricadas • Sobrelosa estructural in-situ • Solución de nueva unión seca (desarrollo de SIRVE S.A.) Fabricación y Montaje: Tensocret SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3. EDIFICIO CHACAY • Implementación de nueva solución de unión viga columna del tipo seca (en proceso de patentamiento). • Unión de momento sin necesidad de hormigón en obra directo en el nudo, únicamente grout, y hormigón de sobrelosa. • Permite realizar montaje de vigas y losas y posteriormente realizar soldaduras y rellenos de grout (velocidad) • Evita el uso de ménsula de HA: mejor para aprovechamiento del espacio interno de los recintos • Independiza la obra de proveedores terceros • Requiere soldador calificado en fábrica y en obra SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3. EDIFICIO CHACAY • Implementación de nueva solución de unión viga columna del tipo seca (en proceso de patentamiento). SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3. EDIFICIO CHACAY • Ensayo de Laboratorio SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3. EDIFICIO CHACAY Imagen de: www.momenta.cl SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 3. EDIFICIO CHACAY Imagen de: www.momenta.cl SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 4. OTRAS TÉCNICAS EN DISIPACIÓN DE ENERGÍA Unión viga-columna con cable postensado central y barras en fluencia SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 4. OTRAS TÉCNICAS EN DISIPACIÓN DE ENERGÍA Muros Postensados con disipación de energía entre paneles SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance 4. OTRAS TÉCNICAS EN DISIPACIÓN DE ENERGÍA SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance Sistemas de Protección Sísmicas - Estructuras en Chile El excelente comportamiento de los edificios protegidos sísmicamente ha sido reconocido JAPON por el mercado incrementado exponencialmente la demanda. 2011 45 Se repite el efecto producido en Japón tras el terremoto de Kobe (1995) 2009 13 2001 1 2003 2 2005 3 2007 6 Edificios protegidos sísmicamente Gracias por su atención www.sirve.cl Liderando la ingeniería sísmica en Chile, uno de los países más sísmicos del mundo. SIRVE Seismic Protection Technologies Innovative Solutions for Optimal Structural Performance