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A simple and intuitive procedure to identify pulse-like ground motions
(2020-01-01) Frau, Carlos; Tornello, Miguel; Panella, Dante
Los movimientos sísmicos cercanos a fallas se caracterizan frecuentemente por intensos pulsos de velocidad y desplazamiento de períodos relativamente largos que los distinguen claramente de los movimientos de suelo típicos de campo lejano. Los movimientos con grandes pulsos de velocidad pueden afectar negativamente el desempeño sísmico de las estructuras. Para comprender la influencia de los movimientos cercanos a fallas en la respuesta estructural, se han desarrollado diversos estudios para identificar registros sísmicos impulsivos. El presente artículo revisa brevemente estos estudios y presenta un nuevo procedimiento simple y eficiente para identificar acelerogramas tipo pulso; el procedimiento se basa en un nuevo parámetro llamado "longitud desarrollada de la historia de tiempo de velocidad”. El procedimiento se aplica a una serie representativa de registros, los resultados muestran una buena eficiencia para identificar registros sísmicos impulsivos, de fácil reproducción y con muy bajo costo computacional; permite también una clasificación de registros sísmicos impulsivos según diferentes rangos.
Aislamiento sísmico para protección de elementos no estructurales esenciales en instituciones hospitalarias
(2023-02-01) Dogo González, Martin; Giacobone, Federico; Pesalaccia, Lucas; Tornello, Miguel; Gioacchini, Gustavo; Cordone, Juan Pablo
El norte de Mendoza y el sur de San Juan se emplazan en la zona de mayor peligrosidad sísmica del país, por lo tanto, resulta importante implementar acciones preventivas que permitan minimizar los efectos de los terremotos. Si bien se recomienda que, en zonas de algo peligro sísmico, todas las obras deben protegerse, aspecto difícil de alcanzar desde el punto de vista económico no se debe tener duda que, al menos implementemos acciones preventivas sobre las obras esenciales, es decir aquellas deben atender la emergencia posterremoto y en tal sentido la infraestructura de salud toma un papel relevante. En el trabajo se estudia la protección sísmica del bunker que alojara el Ciclotón de la Fundación Escuela de Medicina Nuclear (FUESMEN) emplazada en la ciudad de Mendoza con el objeto de proteger el equipamiento principal del edificio. Se realiza un prediseño de los dispositivos de aislamiento, se elabora el modelo estructural de la ampliación y se realizan análisis dinámicos lineales del tipo modal espectral para encontrar las respuestas del edifico con base fija y con aislamiento sísmico de base. Los resultados demuestran la eficacia y la conveniencia de la implementación de la técnica del aislamiento sísmico en obras que son esenciales para la sociedad en general conservando no solo la integridad del equipamiento y de las personas sino también, la inversión oportunamente realizada por el estado provincial.
Comparación cualitativa e instrumental de respuestas del edificio aislado y de base fija de la Residencia Universitaria de la FRM
(2022-01-01) Gioacchini, Gustavo; Tornello, Miguel
La ingeniería sísmica ha desarrollado en las últimas décadas nuevas estrategias para controlar y reducir el daño de las construcciones frente a terremotos destructivos. Entre ellas se destacan los dispositivos de disipación de energía y los sistemas de aislamiento sísmico. Estas dos estrategias han planteado un cambio de paradigma de la ingeniería estructural sismorresistente, por lo tanto, son muy utilizadas a nivel mundial, pero con una muy escasa aplicación a nivel local y nacional. El presente trabajo sintetiza las respuestas sísmicas medidas en términos de aceleraciones y desplazamientos del edificio aislado de la FRM UTN perteneciente a la residencia de estudiantes de la Facultad. Los resultados corresponden a un periodo de tiempo de más de veinte años a partir del momento en que se registró el primer movimiento sísmico sensible en la región,2005. El proyecto del sistema de aislamiento del edificio, posee instrumental sísmico para el monitoreo tanto del edificio protegido sísmicamente como de otro idéntico, pero, con fundaciones tradicionales. La instrumentación permite comparar las respuestas del edificio de base fija con el edificio aislado los cuales, se encuentran separados por escasos metros. Los resultados encontrados a lo largo de más de dos décadas, no solamente muestran la eficiencia de los dispositivos de aislamiento sísmico instalados y la conveniencia del uso de esta estrategia en construcciones emplazadas en regiones de alto riesgo sísmico sino también, la adecuada performance que ha tenido el instrumental sísmico que se encuentra instalado en el proyecto.
Corección de la irregularidad torsional extrema en edificios mediante el uso de aisladores sísmicos
(2024-10-18) Blasco Poblet, Pablo Gabriel; Formica Lopez, Ricardo Gabriel; Gonzalez, Ignacio Agustín; Grasso Langer, Gino; Tillar, Alejandro del Corazón de Jesús; Tornello, Miguel
La ciudad de Mendoza está ubicada en una zona de elevada peligrosidad sísmica y es una tarea de la ingeniería y del diseño sismo-resistente la protección de la vida, mejorando el comportamiento sísmico de las edificaciones para reducir el colapso. Por ende, una de las estrategias para mejorar el comportamiento de la edificación es el aislamiento sísmico. Este aislamiento permite un control pasivo de la vibración de la estructura, reduciendo la transmisión de las fuerzas sísmicas a la superestructura. Este concepto se ha consolidado como una solución efectiva para reducir la vulnerabilidad de las edificaciones ante los efectos destructivos del movimiento sísmico. No obstante, su aplicación en edificios con características especiales, como aquellos que presentan demandas torsionales e irregularidades en planta, plantea nuevos desafíos. Con el creciente desarrollo urbanístico y las imposiciones de restricción de dominio impuestas por los códigos de edificación, es cada vez más común la construcción de edificios asimétricos o con geometrías irregulares, debido a limitaciones de espacio, requisitos de diseño arquitectónico, o pendientes del terreno. En este contexto, resulta esencial estudiar el comportamiento sísmico de estos edificios y evaluar la eficiencia del aislamiento sísmico en su protección. Las demandas de torsión ocurren cuando el centro de masa y el centro de rigidez no coinciden en los diferentes niveles del edificio o en el sistema de base. Esta distancia entre el centro de masa y el centro de rigidez se denomina excentricidad geométrica (o natural); sin embargo, existe también la excentricidad accidental o adicional producida por: la componente torsional del movimiento del suelo, errores en la determinación y distribución de las rigideces y masas respecto a los valores reales, relaciones no reales fuerza-deformación de los materiales del sistema resistente, no uniformidad de las constantes de amortiguamiento y la deformación en una dirección perpendicular al análisis. Este proyecto presenta un análisis comparativo de la respuesta sísmica de una edificación hipotética con un elevado grado de irregularidad torsional, utilizando herramientas informáticas de la práctica de la profesión. El estudio compara el comportamiento de la estructura con base fija, con aisladores elastoméricos y con aisladores de péndulo de fricción.
Desarrollo de un dispositivo de aislamiento sísmico con bajo nivel de carga axial
(2017-03-17) Gioacchini, Gustavo; Tornello, Miguel; Frau, Carlos
Los terremotos son uno de los fenómenos naturales que causan anualmente la mayor cantidad de pérdidas de vidas humanas y también económicas. En los últimos años la ingeniería estructural sismorresistente ha desarrollado nuevas estrategias para proteger las construcciones de los terremotos entre las cuales se destaca el aislamiento sísmico. Los antecedentes sobre el empleo de estructuras aisladas indican que la estrategia de protección ha sido orientada fundamentalmente a grandes emprendimientos, aspecto que se considera altamente positivo, sin embargo, se han omitido muchas obras, ampliamente difundidas tales como viviendas de uno o dos niveles, edificios comerciales y edificios de departamentos de baja altura, estructuras y equipos industriales de bajo peso, donde el uso de dispositivos de aislamiento tendría una incidencia importante en el costo final. El objeto de la tesis es el diseño y fabricación de dispositivos elastoméricos para baja carga axial junto a su caracterización elástica y mecánica. Se presentan los resultados de los ensayos experimentales, de los distintos prototipos fabricados, ensayados a cargas verticales y horizontales cíclicas. También se muestran modelos numéricos y su validación a través de los ensayos experimentales. Los resultados obtenidos indican un aceptable comportamiento de los distintos dispositivos ensayados en función de las mediciones de energía disipada durante los ciclos de carga y descarga. Por último se realiza un análisis de la respuesta estructural de dos viviendas del Instituto Provincial de la Vivienda de Mendoza (IPV), para el caso de fundación tradicional y para el caso de fundación aislada con el nuevo sistema de aislamiento desarrollado en la presente tesis. Los resultados indican que el sistema de aislamiento reduce de manera apreciable las solicitaciones producidas en los elementos estructurales de la superestructura respecto a las construcciones con fundaciones tradicionales.
Evaluación de la respuesta sísmica de un tanque cilíndrico de acero con aisladores FPS mediante un modelo físico a escala reducida.
(2023-01-01) Gioacchini, Gustavo; Tornello, Miguel
El objetivo de este trabajo es determinar la eficiencia de los sistemas de aislamiento de base en la reducción de la respuesta sísmica de tanques cilíndricos apoyados que almacenan líquidos peligrosos. Para esto, se realizaron ensayos a escala reducida con el objeto de modelar experimentalmente el comportamiento hidrodinámico de un tanque contenedor de líquidos, frente a diversas excitaciones sísmicas, evaluando la variación de algunos parámetros de respuesta representativos, al modificar la condición de apoyo del tanque mediante la colocación de distintos aisladores sísmicos. Con la finalidad anterior, se diseñó y construyó un tanque característico de un parque petroquímico emplazado en zonas de alto riesgo sísmico, combinado con cinco configuraciones de apoyo, una de base fija y cuatro de base aislada con dispositivos de aislamiento sísmico de tipo FPS, con distintos períodos de vibración y coeficientes de fricción. Como input sísmico se utilizó un conjunto de registros de terremotos de campo cercano y lejano, que fueron reproducidas por una mesa vibradora donde se montó el tanque. Además, se colocaron dos piezómetros para registrar las respuestas en el tiempo de la presión hidrodinámica. A partir de los resultados obtenidos, se concluye que los sistemas de aislamiento sísmico han sido efectivos en la disminución de la respuesta, respecto al caso de base fija, en términos de presión hidrodinámica total y presión impulsiva.
Identificación de registros impulsivos para análisis sísmicos de estructuras
(2022-01-01) Panella, Sebastián; Frau, Carlos; Tornello, Miguel
Los movimientos sísmicos cercanos a fallas se caracterizan frecuentemente por intensos pulsos de velocidad y desplazamiento de períodos relativamente largos que los distinguen claramente de los movimientos de suelo típicos de campo lejano. Los movimientos con grandes pulsos de velocidad pueden afectar negativamente el desempeño sísmico de las estructuras por lo que resulta necesario poder identificar este tipo de registros para realizar análisis sísmicos confiables cuando las obras se emplazan en zonas de elevada sismicidad. El presente artículo revisa brevemente estos estudios y presenta un nuevo procedimiento simple y eficiente para identificar acelerogramas tipo pulso; el procedimiento se basa en un nuevo parámetro llamado " longitud desarrollada de la historia de tiempo de velocidad”. El procedimiento se aplica a una serie representativa de registros, los resultados muestran una buena eficiencia para identificar registros sísmicos impulsivos, de fácil reproducción y con muy bajo costo computacional; permite también una clasificación de registros sísmicos impulsivos según diferentes rangos. Este trabajo es una síntesis en español del artículo: “A simple and intuitive procedure to identify pulse-like ground motions”. Elsevier, Soil Dynamics and Earthquake Engineering 2017. (94), 234-243.
Implementación y desarrollo de tecnología local en el área de la protección sísmica
(2022-01-01) Gioacchini, Gustavo; Tornello, Miguel
La ocurrencia de terremotos en zonas sísmicas densamente pobladas del mundo y en particular las del oeste argentino, conlleva a grandes pérdidas económicas y de vidas humanas. La historia sísmica del país indica que la situación no es muy distinta en relación a otras regiones sísmicas del planeta. Con el objeto de controlar y minimizar el daño ocasionados por los terremotos se han desarrollado, en los últimos años, distintas técnicas de protección sísmica basadas en la disipación de energía y/o el aislamiento sísmico. Dichas estrategias son ampliamente utilizadas en distintas zonas sísmicas del mundo, especialmente en los países desarrollados y también en países vecinos como Chile, Perú y Ecuador, sin embargo, su uso es muy incipiente en la Argentina porque, todos los dispositivos que se utilizan para la protección deben importarse y ninguno de ellos se fabrica en el país. El objetivo principal del trabajo ha sido el diseño y el desarrollo de un dispositivo de aislamiento sísmico para construcciones de mediano porte utilizando tecnología local. Para tal objetico se fabricaron, en colaboración con una empresa local, aisladores elastoméricos de bajo amortiguamiento. Los dispositivos fueron ensayados a cargas verticales y horizontales, con el objeto de caracterizar su comportamiento. Los resultados obtenidos de los ensayos experimentales permitieron concluir que los dispositivos tienen una adecuada capacidad a compresión y al desplazamiento lateral además de un valor muy conveniente de amortiguamiento lo cual, le permite una muy buena disipación de energía. Además de las aceptables propiedades logradas para el dispositivo de aislamiento se estima que uno de los logros más importantes del trabajo fue haber conseguido el diseño y fabricación de un dispositivo con tecnología local situación que nos permitiría que un mayor número de construcciones emplazadas en zonas sísmicas de argentina, la puedan utilizar.
Input Energy Spectra for Pulse-Like Ground Motions
(2023-01-01) Panella, Germán; Frau, Carlos; Tornello, Miguel
In energy based seismic design (EBSD) approach, effect of ground motions on structures is considered as an energy input to structures (EI). The usage of energy spectra is an effective tool in energy based seismic design (EBSD) methods, such as the use of design acceleration spectra in force-based and displacement-based methods. The obtention of input energy spectra offers an important advantage to determine the energy input to structures with the effect of ground motions. On the other side, near-fault seismic ground motions are frequently characterized by intense velocity and displacement pulses of relatively long periods that clearly distinguish them from typical far-field ground motions. Intense velocity pulse motions can affect adversely the seismic performance of structures. Based on these ideas, a correlation between the impulsivity level and input energy spectrum is presented in this study, and a new parameter is established for evaluating the input energy power. This correlation may aid to select ground motion for structural analysis in near-fault regions.
Manufactura y caracterización de aisladores sísmicos con placas de acero y deformación vertical controlada.
(2023-01-01) Gioacchini, Gustavo; Tornello, Miguel
Los efectos de terremotos importantes, ocurridos en distintas regiones sísmicas del mundo, han mostrado que el empleo de técnicas de protección sísmica es una estrategia eficiente para controlar el daño, la seguridad de vida y contenidos. Basado en esos antecedentes, el uso de dichas técnicas ha tenido un incremento importante en las últimas décadas en distintos países sísmicos del mundo, entre ellos, algunos de Latinoamérica. Para tener acceso a distintos dispositivos de protección sísmica estos países, generalmente deben importar los dispositivos con el consecuente impacto económico que ello representa. Los dispositivos importados de protección sísmica poseen una amortización razonable en proyectos de gran envergadura, pero eso no sucede para proyectos menores, situación que desalienta su uso. El trabajo describe el diseño y manufactura de un aislador elastomérico reforzados con placas de acero y núcleo de plomo, para deformación vertical controlada, utilizando materiales y tecnología local con el objeto de facilitar, desde el punto de vista económico, el empleo de la técnica de protección sísmica en una mayor cantidad de proyectos. Además, se describe la caracterización de los dispositivos a través de ensayos de laboratorios. Los resultados obtenidos indican que los principales parámetros que caracterizan a los aisladores, se encuentran dentro de los rangos que poseen los dispositivos que tienen sus propias patentes. Se ha comprobado, además, un comportamiento adecuado de los dispositivos tanto en términos de fabricación, como de respuesta sísmica.
Parámetros para caracterizar los espectros de energía sísmica
(2023-01-01) Panella, Sebastián; Frau, Carlos; Tornello, Miguel
En el procedimiento de diseño sísmico basado en energía (EBSE), el efecto de los terremotos sobre las estructuras es considerado como un “input” de energía a la estructura. El uso de espectros de energía es una herramienta efectiva en este tipo de diseño. Los espectros de energía de entrada ofrecen una interesante alternativa para el análisis sísmico de estructuras sometidas a terremotos. Para una adecuada selección de registros sísmicos a ser utilizadas en diseño sísmico basado en energía resulta de interés establecer una clasificación de los registros de acuerdo a su intensidad. En el presente trabajo se exponen tres parámetros desarrollados previamente por los autores para ponderar la intensidad de un registro acelerométrico de un sismo en término de potencia: potencia de la energía de entrada, espectro de potencia de energía de entrada e intensidad espectral de potencia. Estos parámetros se ponen a prueba con diferentes tipos de registro para evaluar su efectividad. Se observa que los parámetros logran capturar diferencias presentes en los registros. El presente trabajo es una versión reducida y en español del artículo: Frau, C., Panella, S., Tornello, M. (2023). Input Energy Spectra for Pulse-Like Ground Motions. In: Varum, H., Benavent-Climent, A., Mollaioli, F. (eds) Energy-Based Seismic Engineering. IWEBSE 2023. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 236. Springer, Cham.
Potential destructive power of earthquakes in the northern region of the Province of Mendoza, Argentina
(2019-01-01) Panella, Germán; Frau, Carlos; Tornello, Miguel
The Center - North of the Mendoza province, Argentina, is considered of high seismic risk. However, the earthquakes of magnitude greater than 7 degrees are infrequent. So, cataloguing the area in this way does not depend only on the magnitude. There are other characteristics that influence: the depth of the hypocenter, the duration of the principal phase, the proximity of the buildings to the geological faults, the type of ground and its possible liquefaction, are some of them. The destructive earthquake of 1861, reported by people who lived it, confirm what has been said. The magnitude Richter depends mostly on the maximum amplitude of a seismic wave and of the time difference that exists in arriving the wave "S" with respect to the wave "P". This magnitude is correlated directly with the energy released by the earthquake. The released energy is dissipated in various ways; the most quantity of this energy is dissipated in the environment of the focus and in the travel of the waves, always depending on the geological characteristics of the substrates through which they move. The type of destructive earthquake that is expected is of the impulsive type and short duration, unlike those that are of the harmonic type. The result of the work is the tracing of attenuation curves of the released energy of an earthquake upon reaching the earth's surface. The chosen parameters are those that allow determining the Potential Destructive Power of earthquakes of the impulsive type and of short duration.
Ranking of pulse-like ground motions
(2020-09-13) Panella, Sebastián; Frau, Carlos; Tornello, Miguel
Near-fault seismic ground motions are frequently characterized by intense velocity and displacement pulses of relatively long periods that clearly distinguish them from typical far-field ground motions. Intense velocity pulse motions can affect adversely the seismic performance of structures. In response to the realization of the importance of near-fault motions on structural performance, a number of studies have been directed to developing procedures for the identification of ground motions containing velocity pulses; these procedures classify ground motions as yes/no (pulse or non-pulse). The procedure proposed by Panella, Tornello, and Frau to identify pulse-like ground motions is based on the parameter called “development length of velocity time history”. It classifies ground motions in pulse or non-pulse too, but besides that, it is able to assess the level of impulsivity of them. In this work, we present a ranking of pulse-like ground motions based on the severity of the pulses. This paper may be a help to an adequate selection of records that are used to analyze structures in near-fault regions. The study ends with an analysis of the regions in the acceleration response spectra where they are affected for the velocity pulses.
Respuesta experimental y analítica de mampostería de gran espesor utilizada en edificios patrimoniales
(2023-11-01) Agüera, Nelson; Tornello, Miguel; Frau, Carlos
Los últimos terremotos que han afectado a Latinoamérica en Perú y Chile (8.0 Mw-2007, 8.8 Mw-2010, 8.4 Mw-2015) ponen en evidencia que el desempeño sísmico de los edificios vulnerables es un tema pendiente en la Provincia de Mendoza. El tema cuenta con escaso desarrollo de investigaciones afines. La estimación de la vulnerabilidad y la posterior intervención sísmica antes de un evento es la mejor estrategia para mitigar un desastre, en especial en zona donde los periodos de recurrencias de sismos significativos son largos, como es el caso del Gran Mendoza. El comportamiento de los edificios antiguos suele ser complejo para ser interpretado por simples modelos mecánicos. Los ensayos realizados en muros de mampostería evidencian un comportamiento sumamente frágil, con una rotura de tipo explosiva que numéricamente puede entenderse como una limitación en la capacidad de disipación de energía. El objeto de la tesis es caracterizar algunas de la mampostería histórica que se emplazan en Mendoza y definir el comportamiento mecánico frente a cargas verticales y horizontales. Se presentan los resultados de los ensayos experimentales, a partir de la fabricación de muretes de mampostería de diferentes espesores y de las respuestas de dichos muretes cuando son sometidos a cargas verticales y horizontales cíclicas. Los resultados obtenidos indican una importante variabilidad de la respuesta estructural de los muretes ensayos en el ámbito de la presente tesis, en función del espesor de los mismos. Diferentes parámetros de respuesta mecánica no muestran una relación directa con la variación del espesor de los muretes, aunque el mecanismo de falla es similar y repentino para todos los casos estudiados. La representación de la nueva expresión de resistencia al corte, que propone la tesis para los muros de mampostería de espesores importantes, no contradice las teorías actuales conocidas, sino que realiza una corrección y un aporte simple para evaluar la respuesta de muretes de mampostería con espesores mayores a 290 mm.
Técnicas de protección sísmica basada en el aislamiento sísmico de base
(2023-01-01) Gioacchini, Gustavo; Tornello, Miguel
En la República Argentina más de las dos terceras partes de su territorio se encuentran en riesgo sísmico. Estudios realizados sobre sismicidades locales y regionales han demostrado el elevado peligro sísmico de importantes provincias del oeste argentino, un ejemplo son Mendoza y San Juan. La región conocida como el Gran Mendoza con cerca de dos millones de habitantes, presenta una importante historia sísmica. En los últimos 200 años han ocurrido no menos de 15 terremotos que ocasionaron distintos niveles de daños en las construcciones y en algunos casos se ha tenido que lamentar la pérdida de vidas humanas. El antecedente histórico más conocido lo constituye el terremoto de 1861, que provocó la destrucción total de la ciudad y ocasionó la muerte del 60 % de las personas que habitaban la ciudad. El avance tecnológico de los últimos años ha permitido contar con nuevos desarrollos tecnológicos que tiendan a reducir y controlar el efecto de los terremotos destructivos sobre las construcciones emplazadas en regiones de riesgo sísmico. El trabajo realiza una revisión de los dispositivos de aislamiento más comúnmente utilizados a nivel mundial y particularmente se presenta un desarrollo y una aplicación concreta de aislamiento sísmico de base para un edificio de construcción típica, de tres niveles, para las zonas sísmicas del país, con dispositivos de aislamiento distintos a los habitualmente utilizados en otras zonas sísmicas del continente. Se desarrolla el marco teórico que permite predecir la respuesta sísmica de la construcción aislada. El trabajo se completa con, i) información sobre la respuesta del edificio diseñado localmente frente a sismos sensibles ocurridos en la región registrados por el instrumental sísmico instalados en el edificio aislado y, en otro edificio de idénticas características, pero de base tradicional, ii) características generales de los dispositivos de aislamiento instalados en relación a su mecanismo particular de disipación de energía.

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