Publication: Análisis experimental del efecto de la flexibilidad de apoyo en el comportamiento axial-lateral de un aislador elastomérico
Date
2018
Authors
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Publisher
Universidad Católica de la Santísima Concepción
Abstract
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.
Description
Simposio de Habilitación Profesional presentado a la Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica de la Santísima Concepción para optar al grado académico de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería y al título de Ingeniero Civil
Keywords
Acoplamiento axial-lateral, Carga crítica de pandeo, Iinestabilidad lateral, Ingeniería Civil