El aislamiento sísmico de la base , también conocido como aislamiento de la base , [3] o sistema de aislamiento de la base , [4] es uno de los medios más populares para proteger una estructura contra las fuerzas sísmicas . [5] Es un conjunto de elementos estructurales que deben desacoplar sustancialmente una superestructura de su subestructura que a su vez descansa sobre el suelo tembloroso, protegiendo así la integridad de una estructura edificable o no edificatoria . [6]
El aislamiento de la base es una de las herramientas más poderosas de la ingeniería sísmica perteneciente a las tecnologías de control de vibraciones estructurales pasivas . El aislamiento se puede obtener mediante el uso de diversas técnicas como cojinetes de goma, cojinetes de fricción, cojinetes de bolas, sistemas de resortes y otros medios. Está destinado a permitir que un edificio o una estructura que no es un edificio sobreviva a un impacto sísmico potencialmente devastador a través de un diseño inicial adecuado o modificaciones posteriores. En algunos casos, la aplicación del aislamiento de la base puede aumentar considerablemente el rendimiento sísmico de una estructura y su sostenibilidad sísmica . Contrariamente a la creencia popular, el aislamiento básico no hace que un edificio sea a prueba de terremotos.
El sistema de aislamiento básico consta de unidades de aislamiento con o sin componentes de aislamiento , donde:
- Las unidades de aislamiento son los elementos básicos de un sistema de aislamiento de base que están destinados a proporcionar el efecto de desacoplamiento antes mencionado a una estructura de edificio o no edificio.
- Los componentes de aislamiento son las conexiones entre las unidades de aislamiento y sus partes que no tienen un efecto de desacoplamiento propio.
Las unidades de aislamiento pueden consistir en unidades de corte o deslizantes. [7] [8]
Esta tecnología se puede utilizar tanto para el nuevo diseño estructural [9] como para la modernización sísmica . En proceso de reforzamiento sísmico , algunos de los más destacados monumentos de Estados Unidos, por ejemplo, Ayuntamiento Pasadena , Ayuntamiento de San Francisco , de Salt Lake City y el edificio del condado o LA Ayuntamiento fueron montados en sistemas de aislamiento de base . Se requirió crear diafragmas de rigidez y fosos alrededor de los edificios, así como tomar medidas contra el vuelco y el efecto P-Delta .
El aislamiento de la base también se usa en una escala más pequeña, a veces hasta una sola habitación en un edificio. Los sistemas de piso elevado aislados se utilizan para proteger el equipo esencial contra terremotos. La técnica se ha incorporado a las estatuas proteger y otras obras de arte, ver, por ejemplo, Rodin 's Puertas del Infierno en el Museo Nacional de Arte Occidental de Tokio ' s Parque Ueno . [10]
Las unidades de aislamiento base constan de cojinetes de movimiento lineal , que permiten que el edificio se mueva, amortiguadores de aceite que absorben las fuerzas generadas por el movimiento del edificio y cojinetes de caucho laminado que permiten que el edificio vuelva a su posición original cuando el terremoto ha terminado. . [11]
Historia
El Dr. Bill Robinson fue pionero en los cojinetes aisladores de base en Nueva Zelanda durante la década de 1970. [12] El cojinete, que consta de capas de caucho y acero con un núcleo de plomo, fue inventado por el Dr. Robinson en 1974. [13] Algunos de los primeros usos de los sistemas de aislamiento de base se remontan al 550 a. C. en la construcción de la Tumba de Ciro el Grande en Pasargadae, Irán. Más del 90% del territorio de Irán, incluido este sitio histórico, se encuentra en el cinturón Alpino-Himalaya, que es una de las zonas sísmicas más activas de la Tierra. Los historiadores descubrieron que esta estructura, compuesta predominantemente de piedra caliza, fue diseñada para tener dos cimientos. La primera cimentación y la inferior, compuesta de piedras que se unieron con un enlucido de cal y mortero de arena, conocido como mortero Saroj, fue diseñado para moverse en caso de un terremoto. La capa de cimentación superior, que formaba una gran placa que de ninguna manera estaba unida a la base de la estructura, estaba compuesta de piedras pulidas. La razón por la que esta segunda base no estaba atada a la base era que en el caso de un terremoto, esta capa en forma de placa podría deslizarse libremente sobre la primera base de la estructura. Como los historiadores descubrieron miles de años después, este sistema funcionó exactamente como lo habían predicho sus diseñadores y, como resultado, la Tumba de Ciro el Grande sigue en pie hoy.
Investigar
A través de la red George E. Brown, Jr. para la simulación de ingeniería sísmica ( NEES ), los investigadores están estudiando el rendimiento de los sistemas de aislamiento de base. [14] El proyecto, una colaboración entre investigadores de la Universidad de Nevada, Reno ; Universidad de California, Berkeley ; Universidad de Wisconsin, Green Bay ; y la Universidad de Buffalo está llevando a cabo una evaluación estratégica de las barreras económicas, técnicas y de procedimiento para la adopción generalizada del aislamiento sísmico en los Estados Unidos. Los recursos de NEES se han utilizado para simulación experimental y numérica, minería de datos, redes y colaboración para comprender la compleja interrelación entre los factores que controlan el rendimiento general de un sistema estructural aislado. Este proyecto incluye pruebas híbridas y de mesa vibradora de terremotos en las instalaciones experimentales de NEES en la Universidad de California, Berkeley y la Universidad de Buffalo, con el objetivo de comprender los límites de rendimiento finales para examinar la propagación de fallas de aislamiento locales (p. Ej., Golpes contra topes, cojinetes fallas, elevación) a la respuesta a nivel del sistema. Estas pruebas incluirán una prueba tridimensional a gran escala de un edificio aislado de acero de 5 pisos en la mesa vibratoria E-Defense en Miki, Hyogo, Japón. [15] . La investigación del aislamiento sísmico a mediados y finales de la década de 1970 se basó en gran medida en la observación de que la mayoría de los registros de movimiento fuerte registrados hasta ese momento tenían valores de aceleración espectral muy bajos (2 segundos) en el rango de período largo. Los registros obtenidos de los sitios del lecho de los lagos en el terremoto de la Ciudad de México de 1985 plantearon preocupaciones sobre la posibilidad de resonancia, pero tales ejemplos se consideraron excepcionales y predecibles. Uno de los primeros ejemplos de la estrategia de diseño sísmico es el dado por el Dr. JA Calantariens en 1909. Se propuso que el edificio se pudiera construir sobre una capa de arena fina, mica o talco que permitiría que el edificio se deslizara en un terremoto, reduciendo así las fuerzas transmitidas a la edificación. Una revisión detallada de la literatura de los sistemas de control semiactivo Michael D. Symans et al. (1999) proporciona referencias a la investigación tanto teórica como experimental, pero se concentra en describir los resultados del trabajo experimental. Específicamente, la revisión se enfoca en descripciones del comportamiento dinámico y características distintivas de varios sistemas que han sido probados experimentalmente tanto a nivel de componentes como dentro de modelos estructurales a pequeña escala.
Aislamiento de base adaptable
Un sistema de aislamiento de base adaptativo incluye un aislador sintonizable que puede ajustar sus propiedades en función de la entrada para minimizar la vibración transferida. Se han sugerido amortiguadores de fluido magnetorreológicos [16] y aisladores con elastómero magnetorreológico [17] como aisladores de base adaptativos.
Edificios y estructuras notables en sistemas de aislamiento de base
- Ayuntamiento de Los Ángeles
- Ayuntamiento de Oakland
- Ayuntamiento de Pasadena
- Ayuntamiento de San Francisco
- Palacio de la Legión de Honor de California en San Francisco
- Museo Memorial MH de Young en San Francisco
- Museo de Arte Asiático en San Francisco
- Edificio de la Corte de Apelaciones de los Estados Unidos James R. Browning en San Francisco
- Aeropuerto internacional de San Francisco 's Terminal Internacional , una de las estructuras de base-aislados más grandes en el mundo [18] [19]
- Edificio del condado y de Salt Lake City
- Başakşehir Çam y Sakura City Hospital en Estambul
- Edificios del Parlamento de Nueva Zelanda en Wellington
- Museo de Nueva Zelanda Te Papa Tongarewa en Wellington
- Templo de Salt Lake de La Iglesia de Jesucristo de los Santos de los Últimos Días en Salt Lake City (en proceso de renovación sísmica 2019-2024) [20]
- BAPS Shri Swaminarayan Mandir Chino Hills , [21] [22] el primer templo hindú a prueba de terremotos en el mundo [23]
Ver también
- Estructuras resistentes a terremotos
- Ingeniería geotécnica
- Modernización sísmica
- Amortiguador
- Montura de choque
- Aislamiento de vibraciones
Referencias
- ^ "Proyecto de rehabilitación sísmica del Ayuntamiento de Los Ángeles - Tecnología de aislamiento de base" . Archivado desde el original el 27 de julio de 2011.
- ^ "Asociados de Nabih Youssef | Ingenieros estructurales" . www.nyase.com . Consultado el 11 de junio de 2017 .
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- ^ Webster, Anthony C. (1994). Avance tecnológico en el diseño y la construcción de edificios japoneses . Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles. pag. 70. ISBN 978-0-87262-932-5.
- ^ Datta, TK (2010). Análisis sísmico de estructuras . John Wiley e hijos. pag. 369. ISBN 978-0-470-82462-7.
- ^ "Aislamiento de la base: demostración en vídeo" , a través de www.youtube.com.
- ^ El rodamiento de caucho de plomo se está probando en las instalaciones de UCSD Caltrans-SRMD , YouTube [ ¿fuente no confiable? ]
- ^ Simulación híbrida de estructuras base aisladas , YouTube [ ¿fuente no confiable? ]
- ^ "Proyectos" . www.siecorp.com .
- ^ Reitherman, Robert (2012). Terremotos e ingenieros: una historia internacional . Reston, VA: Prensa de ASCE. ISBN 9780784410622.
- ^ "Aislamiento sísmico | [THK || Global English]" . www.thk.com .
- ^ Recursos seleccionados de Base Isolation, https://www.ccanz.org.nz/page/Base-Isolation.aspx
- ^ Instituto de Investigación Robinson, https://www.victoria.ac.nz/robinson/about/bill-robinson
- ^ Lo más destacado del proyecto nees @ berkeley: simulación híbrida de aislamiento sísmico NEES TIPS, https://www.youtube.com/watch?v=Uh6l5Jqtp0c
- ^ Giovannardi, Fausto; Guisasola, Adriana (2013). "Aislamiento de la base: dalle origini ai giorni nostri" . Consultado el 7 de octubre de 2013 .
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