CChC Proyectos Prefabricados Con Aislamiento Sismico Abril 2013

Corporación de Desarrollo Tecnológico

Corporación de Desarrollo Tecnológico

24 de Abril de 2013

CONFERENCIA TECNOLÓGICA 2013

Michael Rendel Gerente de Proyectos y Carl Lüders, Socio Fundador de Sirve

www.sirve.cl

"PREFABRICADOS DE HORMIGÓN Y SU RESISTENCIA SÍSMICA”

25 páginas

CONFERENCIA TECNOLÓGICA 2013

PREFABRICADOS DE HORMIGÓN Y SU RESISTENCIA

SÍSMICA

www.sirve.cl

SIRVE

Seismic Protection Technologies

Soluciones innovadoras para un óptimo desempeño estructural

QUIÉNES SOMOS

Crecimiento

2013

ingeniería tecnología

Soluciones integrales de Protección Sísmica

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.

SIRVE


Innovative Solutions for Optimal Structure Performance

QUÉ HACEMOS SIRVE entrega soluciones para proyectos de ingeniería a través de cinco áreas de negocios:

I. Ingeniería de Protección Sísmica

II. Ingeniería estructural

III. Revisión estructural y análisis de riesgo sísmico

IV. Mediciones y ensayos

V. I+D

SIRVE



Protección Sísmica

Campos de Aplicación

Edificios en altura

Oficinas

Educación

Infraestructura / Industria

Centros médicos

Edificios prefabricados

Edificios gubernamentales

Hospitales

Puentes

Viviendas sociales

Estructuras complejas

Viviendas unifamiliares

SIRVE



EL PROBLEMA

2011 Japón

2010 Chile

2010 Haití

2004 Indonesia

2011 Nueva Zelanda

SISMOS

INTERSISMICO

COSISMICO - POSTSISMICO

Mecanismo

TERREMOTO DEL 27-F (CHILE)

Curico

INTENSIDADES Y DESLIZAMIENTOS (CHILE)

CONCEPTOS BÁSICOS

PREFABRICADO EN HORMIGÓN

SIRVE


Innovative Solutions for Optimal Structural Performance

• 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

2.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE PREFABRICADOS EN HORMIGÓN

SIRVE



• 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




• 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




• 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




• 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



2.2. DAÑOS OBSERVADOS EN EL PASADO TERREMOTO 27F

• Uniones Viga Columna (secas)

SIRVE





Edificio en Ciudad Empresarial

SIRVE





SIRVE




• Uniones de Costaneras (dallas) con Vigas

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• Uniones Arriostramientos de techo con Columnas o Vigas

SIRVE




• Elementos no estructurales Cierres y Fachadas

NUEVA FILOSOFÍA

DE DISEÑO

FILOSOFIA SISMICA

NIVEL NIVEL NIVEL

Resistan sin daños movimientos sísmicos de intensidad moderada

Limiten los daños en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad

Aunque presenten

daños, eviten el colapso durante

sismos de intensidad excepcionalmente severa

CONVENCIONAL DE DISEÑO SÍSMICO

La filosofía tradicional de diseño sísmico asume la

ocurrencia de daño, y que las estructuras

puedan quedar INSERVIBLES

PROTECCIÓN SÍSMICA

Mayor confort

Protección estructural

Protección a

contenidos

Continuidad en la

operación

Protección a la vida

Nueva

de diseño sísmico

TÉCNICAS

Elastomérico Friccional Cinemático

Disipación Aislamiento Sísmico Metálica

Friccional Viscosa Viscoelástica Magnetoreológica Semiactivas Masas sintonizadas

EDIFICIO SIN

AISLACION BASAL EDIFICIO CON

AISLAMIENTO

BASAL

La estructura vibra y la deformación produce daño

La vibración se reduce entre 6 y 8 veces

CO

NC

EPTO

1.3 AISLADOR

TIPO PENDULO

FRICCIONAL

1.2 AISLADOR

DE BASE DE FRICCION

1.1 AISLADOR DE BASE

ELASTOMÉ-RICO

TIPOS DE AISLADORES

Dispositivos

09

Fue

rza

de

dis

eño

(W

/g)

3 0

0 0.5 1 1.5 2 2.5

0.2

0.4

0.6

1

1.2 1.2

1

0.4

0

NCh 2745-03

NCh 433-96

0.8

0.2

R ≈

6

R =

2b

d

Periodo (s)

Ve

Vi

ESTRUCTURA CONVENCIONAL

ESTRUCTURA AISLADA

CO

NC

EPTO

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

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

Sa [

g ]

T [s]

Espectros de diseño reducidos (Suelo II(B), Zona=3)

NCh2745 NCh433 NCh433+MINSAL

Período aislado

Período base fija

R=2

R=3

R=7.0

Aislamiento

Sísmico

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 APLICACIÓN

SIRVE



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



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

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• 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%.

2.2 CRITERIOS DE DISEÑO

SIRVE



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



Viga de H.A. in situ

Sobrelosa H.A. in situ

Losetas prefabricadas Columnas prefabricadas

Viga prefabricada

Losa H.A. in situ

2.4 COMPONENTES SISTEMA PRE-FABRICADO

SIRVE



Conexión de momento en todas las vigas

Conexión de momento en ambos extremos de la viga in situ.

Ménsula para vigas prefabricadas simplemente apoyadas.

2.5 CONEXIONES DE ELEMENTOS PRE-FABRICADOS

Tipo Cadweld Tipo Lenton Lock

SIRVE



Amarre de las losetas a las vigas in situ

2.6 ESTRUCTURACIÓN DEL DIAFRAGMA DE SOBRE-LOSA ESTRUCTURAL

SIRVE



Fundaciones Aisladas

Fundaciones combinadas

Caliz

2.7 SISTEMA DE FUNDACIONES

SIRVE



3. AISLAMIENTO SÍSMICO 3.1 IDEA CONCEPTUAL

Aislamiento sísmico

• Estructura se flexibiliza (aumenta su período, T) • Incorporación de amortiguamiento adicional

¡¡ Reducción de demanda (fuerzas y deformaciones) en la estructura!!

Reducción ~90%

SIRVE



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



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



3.3 SISTEMA DE AISLAMIENTO

SIRVE



3.4 ENSAYOS DE LABORATORIO

Se ensayó el 100% de los aisladores sísmicos de obra

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

-15

-10

-5

0

5

10

15

Deformación [cm]

Fu

erz

a d

e C

ort

e [to

n]

G=13.5 kg/cm2

=0.141

PROYECTO EDIFICIO MARINA PAI-HUE PUCON

CLIENTE -

CARGA AXIAL 397 ton

DEFLEXION [-5.1,+5.2] cic., (=0.253)

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE

Laboratorio de Ensayos Dinámicos y Control de Vibraciones

Departamento de Ingeniería Estructural y Geotécnica

Trabajo Nº

PUCON-VUL-A0201

Fecha

10-may-2010

Hora

15:35

Figura

01

A partir de los resultados se hizo una verificación no-lineal del diseño del edificio.

SIRVE



Reducción de la aceleración máxima de techo

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-2

-1

0

1

2

t (S)

ax(g

)

Reduccion = 81.28

Edificio Aislado

Edificio Base fija

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-2

-1

0

1

2

t (S)

ay(g

)

Reduccion = 83.53

Edificio Aislado

Edificio Base fija

Losa Cielo P7

TIPO ACELERACIÓN X (G)

ACELERACIÓN Y (G)

AISLADO 0.22 (red 81%) 0.21 (red 84%)

FIJO 1.18 1.25

El punto de control está en el centro de la planta

3.5 COMPARACIÓN EDIFICIO BASE FIJA v/s EDIFICIO AISLADO

SIRVE



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-2000

-1000

0

1000

2000

t (S)

Qb(t

onf)

Reduccion = 82.62

Edificio Aislado

Edificio Base fija

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-2000

-1000

0

1000

2000

t (S)

Qb(t

onf)

Reduccion = 83.87

Edificio Aislado

Edificio Base fija

Losa Cielo Subterráneo

TIPO CORTE BASAL X (tonf)

CORTE BASAL Y (tonf)

AISLADO 296 (red 83%) 279 (red 84%)

FIJO 1703 1729


Reducción del corte basal elástico

El punto de control está en el centro de la planta

SIRVE



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-20

-10

0

10

20

t (S)

d(cm

)

Reduccion = 80.13

Edificio Aislado

Edificio Base fija

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-20

-10

0

10

20

t (S)

d(cm

)

Reduccion = 81.99

Edificio Aislado

Edificio Base fija

Losa Cielo P7

Losa Cielo Subterráneo

TIPO Def .Relativa. X (cms)

Def. Relativa. Y (cms)

AISLADO 2.91 (red 80%) 2.68 (red 82%)

FIJO 14.62 14.89


Reducción del drift entre el techo y la base

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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

EDIFICIO VULCO 1. MODELO ESTRUCTURA SAP 2000

SIRVE


EDIFICIO VULCO 12 Aisladores

6 Deslizadores

2. SISTEMA DE AISLAMIENTO SÍSMICO

SIRVE


EDIFICIO VULCO

PR

EFA

BR

ICA

DO

2. SISTEMA DE AISLAMIENTO SÍSMICO

SIRVE


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


EDIFICIO VULCO 2. DESEMPEÑO TERREMOTO 27F – DESPLAZAMIENTOS MEDIDOS

SIRVE


SIRVE



3. EDIFICIO CHACAY

Destino: Oficinas y locales Ubicación: Temuco Nº pisos: 6 Superficie: 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



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



3. EDIFICIO CHACAY • Implementación de nueva solución de unión viga columna del tipo

seca (en proceso de patentamiento).

SIRVE



3. EDIFICIO CHACAY • Ensayo de Laboratorio

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3. EDIFICIO CHACAY

Imagen de: www.momenta.cl

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4. OTRAS TÉCNICAS EN DISIPACIÓN DE ENERGÍA

Unión viga-columna con cable postensado central y barras en fluencia

SIRVE




Muros Postensados con disipación de energía entre paneles

SIRVE




Sistemas de Protección Sísmicas - Estructuras en Chile

El excelente comportamiento de los

edificios protegidos sísmicamente ha sido reconocido

por el mercado incrementado exponencialmente la demanda.

2001 1

2003 2

2005 3

2007 6

2009 13

2011 45

Edificios protegidos sísmicamente

JAPON

Se repite el efecto producido en Japón tras el terremoto de Kobe (1995)

Liderando la ingeniería sísmica en Chile, uno de los países más

sísmicos del mundo.

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Gracias por su atención

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