Aplicación de Sistemas de Aislación Sísmica en Edificaciones de Mediana Altura: Edificio Torre del Sol Rodrigo Retamales, Patricio Bonelli, Ruben Boroschek y Jorge Carvallo Ingeniero Civil Universidad de Chile 17 de Mayo de 2012

Contenidos Objetivos de la aislación sísmica ¿Como funciona? Aplicaciones de aislación sísmica Edificio Torre del Sol 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? Registros U. de Chile: http://terremotos.ing.uchile.cl 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 4

Aislación Sísmica: ¿Cómo funciona? Videos disponibles en www.dis-inc.com Ensayos efectuados en Universidad de California, San Diego 5 5

¿Cómo funciona? Terremoto Tohoku Japón Mw=9 Edificio Shimizu Corporation Fuente: USGS Video Cortesía K. Saito 6 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 Utah State Capitol Building Oakland City Hall Golden Gate Bridge Erzurum Hospital (Turquía) Takasu Hospital (Japón) Fotos cortesía de: www.dis-inc.com 10 10

Y Edificaciones en Altura… Fotos cortesía de: www.dis-inc.com 11 11

Y Edificaciones en Altura… Fotos cortesía de: www.dis-inc.com 12 12

En Chile: Edificio Torre del Sol 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 Se utilizan 45 aisladores, 8 de ellos en los extremos del edificio, bajo los estacionamiento del segundo subterráneo, para prevenir tracciones en los aisladores 20 niveles en total: 1 piso mecánico+2 subterráneos+15 pisos +1 nivel equipamiento+1 nivel sala de máquinas 19100 m2 construidos, aproximadamente. Se usan aisladores de goma con núcleo de plomo (20% amortiguamiento) 14

Aislación Sísmica: Ensayos de Laboratorio 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 15 15

Aislación Sísmica: Ensayos de Laboratorio 16 16

Modelo de Análisis 17

Promedio Cortes Basales (Tonf) Respuesta Sísmica Promedio Cortes Basales (Tonf) 18

Respuesta Sísmica Dirección Longitudinal 19

Respuesta Sísmica Dirección Transversal dPromedio Aislado = 0.0009 dPromedio Convencional = 0.0045 APromedio Aislado = 0.17g APromedio Convencional = 1.11g 20

Respuesta Sísmica 21

Fragilidad Estructural Fragilidad Estructural en Términos de Deformaciones de Entrepiso (HAZUS) P(Sin Daños)=0.04 P(Daño Leve)=0.54 Sin Aislación P(Daño Moderado)=0.41 P(Daño Extenso)=0.01 22

Fragilidad Estructural Fragilidad Estructural en Términos de Deformaciones de Entrepiso (HAZUS) Con Aislación P(Sin Daños)=0.95 P(Daño Leve)=0.05 23

Fragilidad No Estructural Fragilidad Componentes No Estructurales Sensibles a Deformaciones de Entrepiso P(Sin Daños)=0.44 Sin Aislación P(Daño Leve)=0.34 P(Daño Moderado)=0.21 P(Daño Extenso)=0.01 24

Fragilidad No Estructural Fragilidad Componentes No Estructurales Sensibles a Deformaciones de Entrepiso Con Aislación P(Sin Daños)=0.98 P(Daño Leve)=0.02 25

Fragilidad No Estructural Fragilidad Componentes No Estructurales Sensibles a Aceleraciones de Piso P(Sin Daños)=0.05 P(Daño Leve)=0.17 P(Daño Moderado)=0.32 Sin Aislación P(Daño Extenso)=0.30 P(Daño Total)=0.16 26

Fragilidad No Estructural Fragilidad Componentes No Estructurales Sensibles a Aceleraciones de Piso P(Sin Daños)=0.76 Con Aislación P(Daño Leve)=0.18 P(Daño Moderado)=0.05 P(Daño Extenso)=0.01 27

Costos de la Protección Aisladores sísmicos UF9800 (fabricación, ensayos, insertos y anclajes, aduana, transporte, seguros, etc.) Juntas de dilatación UF 2260 Fundación adicional UF 6670 Elementos flexibles para instalaciones UF 200 Diseño sísmico, modificaciones especialidades y viajes UF 1050 Total estimado UF 19980 Equivalente a 1 UF/m2 (0.5 UF/m2 costo directo aisladores y 0.5 UF/m2 obras anexas) Equivalente a 7.9% del valor del proyecto Notar que los valores anteriores no consideran los ahorros de costos por elementos de borde que no son necesarios, ni por los menores espesores de muro requeridos, ni los ahorros por reducción de pérdidas 28

Conclusiones Se ha demostrado la factibilidad de implementar sistemas de aislación sísmica en edificaciones de mediana altura Un proyecto pionero de Constructora ALCORP considera el uso de aislación sísmica en un edificio habitacional El uso de aislación sísmica permite reducir los cortes basales en un 88% Las deformaciones máximas de entrepiso se reducen de 0.006 a 0.002, aproximadamente Las deformaciones máximas promedio de entrepiso se reducen de 0.0045 a 0.0009 29

Conclusiones Las aceleraciones absolutas máximas de piso se reducen de 2g a 0.3g, aproximadamente Las aceleraciones absolutas máximas promedio se reducen de 1.11g a 0.17g Mejora el nivel de protección de la estructura: Reduce de un 95 a un 5% la probabilidad de daño leve y moderado en la estructura Reduce de un 55 a un 2% la probabilidad de daño leve y moderado en componentes no estructurales sensibles a deformaciones de entrepiso Aumenta de un 5 a un 76% la probabilidad de no presentar daño en componentes no estructurales sensibles a aceleraciones de piso El costo de la protección es del orden de 1 UF/m2 para este proyecto 30

Agradecimientos Constructora 31

Gracias! ¿Preguntas? 32