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El uso de aislación sísmica ha sido efectivo en el control de la respuesta de edificios; la experiencia con un edificio de la Comunidad Andalucía así lo ratifica. Este edificio, de vivienda social, es de 4 pisos, tiene una planta de 10 x 6 m2, muros de hormigón armado en el primer piso y de albañilería confinada en los otros tres. Está soportado por ocho aisladores de goma. En este trabajo se presenta un estudio para mejorar la efectividad del sistema aislante mediante la adición de amortiguadores magneto-reológicos (MR). Se modela el edificio mediante elementos uniaxiales, agregando elementos de propiedades no-lineales que simulan los amortiguadores MR, cuyas propiedades son función de la velocidad y se obtienen de ensayos de laboratorio realizados por otros investigadores. Para optimizar la operación de los amortiguadores MR se emplean algoritmos genéticos que modifican los parámetros representativos de los sistemas de control de lógica difusa. Las variables a optimizar son la aceleración absoluta máxima y el desplazamiento relativo máximo en el edificio. Como “input” se emplean registros del terremoto de marzo 1985. Se comparan las respuestas del edificio: a) sólo con aislación, b) con aislación y con amortiguadores pasivos y c) con aislación y amortiguadores activos. Finalmente se logra diseñar sistemas de control en lógica difusa que reducen la aceleración absoluta máxima hasta en un 27.6% y otros que reducen los desplazamientos relativos máximos hasta en un 64,9% en promedio con respecto al caso sin disipadores.

El presente trabajo tiene como fin demostrar, que mediante el uso de aisladores sísmicos en la fundación del equipo turbogenerador, es posible instalar equipos turbogeneradores estándar, diseñados para zonas de una sismicidad baja a media, en zonas de altas sismicidad de Chile, cumpliendo los requerimientos operacionales de los fabricantes, pues se produce una reducción de aceleraciones en el conjunto de fundación-equipo- STG-rotor, producto de la instalación de aislación sísmica.

En este trabajo, se muestran los efectos que tiene en su comportamiento sísmico, la aplicación de aislación basal a un sistema de generación de una central termoeléctrica, en particular a la fundación de un turbogenerador de una capacidad nominal de 400 MW. Esto, ha sido motivado porque actualmente las plantas generadoras adquieren equipos diseñados para zonas de baja o mediana demanda sísmica, y en Chile, se proyectan las centrales en zonas de alta sismicidad, por lo que estos equipos corren el riesgo de dañarse y/o quedar fuera de operación. Así, se busca reducir las solicitaciones sísmicas mediante el uso de la aislación basal, cumpliendo al mismo tiempo, las exigencias operacionales de los fabricantes. Se realiza el análisis de cuatro casos, que se obtienen como resultado de la combinación de tipos de suelo (I o II) y de zona sísmica (2 o 3). El procedimiento utilizado consta de una recopilación de antecedentes, enfocado en tres aspectos: Información del equipo turbogenerador, detalles del sistema de aislación y antecedentes sísmicos. Posteriormente se diseña el sistema de aislación, seguido del desarrollo de modelos computacionales, para así realizar el análisis de los resultados y conclusiones, para cada uno de los casos estudiados. Se concluye finalmente que el tipo de solución propuesta es factible para condiciones como tipo suelo I y cualquier zona sísmica, pero que se debe tener especial cuidado para tipo de suelo II y zona de alta sismicidad, como la zona 3.

Ingeniero Civil / En la presente Memoria se presenta el registro de la experiencia en el desarrollo de los primeros prototipos de aisladores sísmicos de goma y láminas de acero fabricados en Chile, como parte de un proyecto de aislar sísmicamente un edifico de vivienda económica de cuatro pisos financiado por FONDECYT. La experiencia se desarrolló entre los años 1988 y 1990, adicionalmente se generaron algunas publicaciones y se aportó la base para las etapas siguientes del estudio. El estudio comprende el diseño teórico, obtención y pruebas de los materiales constituyentes, fabricación de los aisladores y ensayos de los prototipos. Para esto se utiliza la experiencia internacional y la tecnología disponible entonces en Chile dentro de un marco de bajo costo. Se utiliza la infraestructura de Idiem y del Laboratorio de Vialidad para efectuar los ensayos. Entre los objetivos principales esta la obtención de una goma de alto amortiguamiento, requisito obligatorio para conformar el sistema de aislación en estudio. Para esto se prueban variadas fórmulas de goma , hasta obtener los valores del amortiguamiento deseados, al mismo tiempo que se verifican otras propiedades también importantes. Para los ensayos efectuados a la goma se requiere fabricar probetas especiales, siendo algunas de ellas originales, ya que no están cubiertas por normativa de ese entonces. Se destaca entre estos últimos el ensayo de corte, que permite a determinar el amortiguamiento y la rigidez de la goma. Una vez conocidos los materiales constituyentes se efectúa el diseño del aislador utilizando la teoría sobre aislación sísmica disponible. Se adopta la forma cilíndrica como la más adecuada y se plantea como meta que la aplicación de la aislación permitiría al edificio oscilar con un período hasta de dos segundos frente a un sismo. El resultado del diseño define aisladores de 30 cm de diámetro constituidos por 30 capas de goma de 7 mm espesor y 29 placas de acero 1 mm de espesor. La fabricación de los prototipos se efectuó en una pequeña industria nacional, siendo necesaria la materialización de una matriz especialmente adaptada para este efecto. Se adopta, por ser más económico el método de compresión directa en vez de la inyección para efectuar la vulcanización. Como resultado de este proceso se fabrican dos aisladores prototipo. Los aisladores son sometidos en Idiem a ensayos y se verifica su capacidad resistente y como elemento disipador. Para esto es necesario fabricar el dispositivo de ensayo, que permite efectuar todas las pruebas incluso las pruebas dinámicas. Estas última destinadas a determinar el amortiguamiento del aislador. Se confirmó en ese entonces que es posible generar en Chile aisladores sísmicos con goma de alto amortiguamiento reforzados con placas metálicas a bajo costo y de fabricación sencilla. Se confirma que se puede contar con la infraestructura para pasar por todas las etapas que este proceso requiere.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica / Ingeniero Civil / Gracias a los avances en la tecnología, se ha desarrollado un gran aumento de construcción de edificios altos. Las estructuras altas presentan un bajo amortiguamiento y los daños producidos durante vibraciones fuertes, como lo son las ráfagas de viento y sismos, son causados en buena medida a los elementos no estructurales. Ya se han estudiado diferentes sistemas de control para reducir la respuesta de una estructura, los cuales son los sistemas de aislación sísmica y los disipadores sísmicos. Dentro de estos últimos se encuentras los disipadores sísmicos sintonizados en base a masas sólidas o en base a fluidos. Los edificios altos son estructuras que debido a su esbeltez y bajo amortiguamiento desarrollan vibraciones que persisten en el tiempo, y ocurren a su vez según las dos direcciones principales de la estructura. Esto último se traduce en una molestia para los ocupantes del edificio y, además, también recae en mayores demandas al contenido y elementos no estructurales. Por lo tanto, el dispositivo de control estructural debe ser tal que pueda reducir las vibraciones en ambas direcciones principales. Al conjugar esta necesidad con la que el sistema de control no debe significar un gasto muy grande en comparación con el del mismo edificio y que tampoco debe ser algo muy complicado de mantener, es que en el artículo A bidirectional tuned liquid column damper for reducing the seismic response of building" (L. Rozas, R. Boroschek, A. Tamburrino y M. Rojas, 2015) se ha propuesto un nuevo disipador de columna líquida bidireccional (BTLCD, por sus siglas en inglés) para controlar la respuesta sísmica estructural. La configuración del dispositivo hace que actúe como dos disipadores de columna líquida (TLCD) orientados ortogonalmente, requiriendo menos masa de líquido que dicha configuración equivalente. En esta tesis se realiza la verifiación analítica y experimental del disipador. El primer paso es obtener las ecuaciones de movimiento suponiendo una estructura primaria de sólo 2 GDL. Luego se obtienen expresiones para los parámetros óptimos de frecuencia y amortiguamiento considerando la excitación como ruido blanco. Finalmente, se diseña un BTLCD para una estructura de laboratorio, la cual se somete a ensayos en sus configuraciones original (sin BTLCD) y con BTLCD, de manera de comparar sus respuestas y esperando verificar la efectividad del BTLCD. De los resultados experimentales a partir de los ensayos realizados con el disipador solo, se ve que la simplificación de obviar el grado de libertad de torsión funciona bien, obteniéndose frecuencias naturales de oscilación y razones de amortiguamiento experimentales bastante cercanas a lo predicho teóricamente. Por otro lado se aprecia que, en general, al cumplirse la hipótesis principal de que la respuesta de la estructura esté controlada por el primer modo de vibrar en cada dirección, efectivamente se tienen reducciones en la respuesta estructural. Sin embargo, al no darse este comportamiento para la totalidad de los casos, se presume que se el supuesto de no considerar el efecto de la torsión podría tomar mayor importancia. Es por esto que se estima necesario realizar la extensión de la teoría presentada para el caso de este estudio y, por supuesto, contraponer los resultados experimentales de este trabajo más otros que se realicen, con los que predice la teoría que si considera el efecto de la torsión.

La gran actividad sísmica que se presenta en el territorio nacional, junto con el crecimiento de la construcción, y el cada vez mayor costo del terreno en ciudades importantes, han tenido como resultado un incremento en la edificación en altura. Esta clase de estructuras, que poseen como denominador común un bajo amortiguamiento y gran flexibilidad, presentan problemas asociados con vibraciones molestas las cuales pueden ocasionar no solo problemas a sus ocupantes sino que también a su contenido y elementos no estructurales. Como respuesta a esta clase de problemas, diversos dispositivos de protección sísmica se han propuesto como solución. En particular, los disipadores de masa sintonizada y los disipadores de columna líquida sintonizada, han cobrado en años recientes gran interés por parte de los investigadores demostrando ser a su vez ser una herramienta eficaz para el control de vibraciones. En la presente investigación se estudia el comportamiento de una estructura con esta clase de dispositivos. En una primera etapa, mediante análisis teóricos al sistema estructura disipador, se caracteriza la a respuesta del sistema para acciones sísmicas idealizadas. Primeramente se supone que la acción sísmica es de tipo deterministica monofrecuencial. Posteriormente la misma se asume como aleatoria tipo ruido blanco, y finalmente como ruido blanco filtrado. Para cada una de estas acciones sísmicas idealizadas se proponen expresiones para determinar los parámetros óptimos de diseño, con objeto de minimizar el desplazamiento de la estructura a controlar. Las expresiones de los parámetros óptimos de diseño se presentan en función de la razón de masas entre el dispositivo y la estructura controlada, la razón de amortiguamiento crítico de la estructura controlada, y en el caso del disipador de columna líquida del factor de forma del dispositivo. Para verificar la efectividad de los parámetros óptimos de diseño y procedimientos de diseño propuestos en la investigación, se construye un disipador de masa sintonizada y un disipador de columna líquida sintonizada para controlar la respuesta de una estructura de seis grados de libertad sujeta a la acción de diez registros sísmicos aplicados en su base mediante la mesa de vibrar del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile. Los resultados de los análisis muestran una reducción promedio de los máximos desplazamientos del modelo de un 30%, registrándose además notorias disminuciones de variables tales como la intensidad de Arias y el RMS de las aceleraciones medidas en cada uno de los niveles del modelo. Asimismo los resultados indican un mejor comportamiento de los dispositivos para los registros Chilenos los que poseen una duración de movimiento fuerte mayor. Finalmente se puede concluir que los disipadores sintonizados son dispositivos de reducción de vibraciones eficaces. Especialmente indicados en aquellos casos en que se desea controlar la respuesta de una estructura sujeta a la acción de vibraciones ambientales, que puedan ocasionar molestias a los usuarios, su instalación es en general sencilla y no involucra grandes modificaciones a la estructura.