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https://tesis.ucsc.cl/handle/25022009/7

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Browsing Facultad de Ingeniería by Subject "Acoplamiento axial-lateral"

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    Thesis
    Análisis experimental del efecto de la flexibilidad de apoyo en el comportamiento axial-lateral de un aislador elastomérico
    (Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2018) Ibacache Rivas, Franco; Maureira Carsalade, Nelson
    Los aisladores elastoméricos están construidos con láminas de caucho natural y placas de acero unidos por vulcanización y adherencia química. Esto le otorga al espécimen la capacidad de alcanzar grandes desplazamientos horizontales con baja rigidez lateral y una elevada rigidez vertical. Los desplazamientos laterales generan rotación de las láminas de goma respecto de un eje perpendicular al plano de las cargas. Esto hace que tanto la carga axial como la de corte tengan proyecciones tanto en el plano como perpendicular al plano medio de la lámina de elastómero. Lo anterior genera interacción entre carga axial y desplazamiento lateral, llamado comportamiento axial-lateral-acoplado. La aplicación de carga axial sobre el aislador reduce la rigidez lateral de éste pudiendo llegar a la inestabilidad o pandeo. De igual manera, el desplazamiento horizontal se genera reducción de la rigidez vertical del espécimen. Existen diversos modelos analíticos que pueden predecir el comportamiento axial-lateral acoplado de un aislador elastomérico. En todos los modelos simplificados se considera como hipótesis que el aislador se encuentra restringido de rotar en ambos extremos ya que la rigidez flexural de la sub-estructura y de la super-estructura se consideran mucho mayores que la del aislador. Sin embargo, el comportamiento del aislador no está bien caracterizado cuando la rigidez flexural de la super-estructura en el punto de conexión con el aislador es del mismo orden que la del mismo dispositivo. Esta tesis busca caracterizar el efecto de la flexibilidad del apoyo del aislador con la superestructura en el comportamiento axial-lateral acoplado. Para lo anterior se construyó un aislador a escala reducida y se construyó un mecanismo para instalarlo en mesa vibradora y someterlo a carga axial y desplazamiento lateral. El mecanismo de montaje se diseñó para permitir modificar su rigidez flexural desde virtualmente empotrado hasta rotulado. El aislador se sometió a cuatro cargas axiales diferentes en combinación con cuatro condiciones de rigidez de apoyo, aplicando en cada caso un ciclo de desplazamiento lento desde cero a máximo y de regreso a cero. De los resultados de los ensayos se pudo verificar que la rigidez lateral se ve reducida por el incremento de la carga axial, llegándose incluso a condición de inestabilidad con rigidez lateral negativa. El cambio en las condiciones de apoyo tuvo significativo efecto en el comportamiento axial-ateral acoplado. Al reducir la rigidez del apoyo se acentuó el efecto de la carga axial en la reducción de la rigidez del aislador, llegándose a la inestabilidad para cargas axiales menores cuando el apoyo fue más flexible. La rigidez del apoyo del aislador es un factor de gran relevancia en la estabilidad de estos dispositivos y debe tenerse en cuenta sobre todo cuando la super-estructura es flexuralmente flexible en los puntos de soporte sobre los aisladores.
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    Thesis
    Estudio experimental de la estabilidad axial-lateral de un aislador elastomérico con condición de apoyo flexuralmente flexible
    (Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2018-04) Pedreros Aguilar, Esteban Giovanni; Maureira Carsalade, Nelson
    Es sabido que los aisladores elastoméricos tienen comportamiento axial-lateral acoplado. La carga axial genera inestabilidad lateral, así como el desplazamiento lateral reduce la rigidez axial. Existen modelos analíticos que predicen este comportamiento, avalado por resultados experimentales y numéricos. En todos los casos se asume que el aislador está impedido de rotar en ambos extremos, debido a la elevada rigidez flexural de la sub y superestructura. Sin embargo, esta hipótesis no es representativa de estructuras flexibles como marcos aislados sísmicamente. En esta investigación se diseñó una metodología y se construyó un mecanismo que permite ensayar aisladores elastoméricos de pequeñas dimensiones, reproduciendo una condición de empotramiento flexible. Esto último con el objetivo de contar con información experimental del comportamiento axial-lateral acoplado de un espécimen de aislador cilíndrico con goma de bajo amortiguamiento. Esta información es requerida para la validación posterior de un modelo no lineal analítico de caracterización mecánica de aisladores elastoméricos que se encuentra en desarrollo. El espécimen analizado fue sometido a secuencias de desplazamiento lateral cuasi-estáticas en presencia carga axial debido a pesos conocidos. Se consideraron cuatro niveles de carga axial y cuatro diferentes condiciones de empotramiento desde rotulado hasta virtualmente empotrado en la base. En total se realizaron 16 ensayos al mismo espécimen de aislador determinándose desplazamiento lateral, giro, carga axial y corte. A excepción del caso con base rotulada que resultó anómalo, los ensayos mostraron la pérdida de rigidez lateral debido al incremento de la carga axial. Se observó reducción de rigidez lateral debido a la pérdida de rigidez flexural del apoyo basal. Por último, se evidenció pérdida de rigidez lateral tangente con el incremento del desplazamiento lateral. Se observaron algunas falencias en la metodología de análisis que permitieron proponer mejoras a los procedimientos para obtención de datos más robustos en una segunda etapa experimental.