Estudio experimental de un prototipo de aislamiento sísmico de bajo costo y bajo amortiguamiento usando diferentes tipos de material elastómero

Abstract

En esta investigación, se propone el desarrollo de un dispositivo de Aislamiento de Bajo Costo (ABC) fabricado con diferentes tipos de caucho y reforzado con láminas de acero, con el fin de conocer experimentalmente su comportamiento histerético frente a cargas laterales cíclicas cuasi-estáticas y a una carga axial, según los requerimientos de ensayo de la Norma de Aislamiento Sísmico E.031. De esta manera, con la finalidad de obtener su módulo de corte se realizó ensayos según la norma ASTM D4014 a tres tipos de materiales provenientes del caucho: neopreno, caucho natural y caucho reciclado. De acuerdo a estos resultados experimentales se codificó un programa nombrado D’ABC para el diseño y verificación de aisladores elastómeros circulares, y se fabricó 3 dispositivos de Aislamiento de Bajo Costo (ABC) de diferente material de caucho. Posteriormente, se realizó ensayos cíclicos frente a cargas laterales que fueron conducidos por actuadores electro-hidráulicos y mediante un control automático de desplazamiento horizontal. De los datos experimentales, se obtuvo las curvas cíclicas de carga-deformación para cada dispositivo de aislamiento ABC. Por otro lado, en base a investigaciones pasadas, se desarrolló el modelo matemático bilineal con el fin de caracterizar el comportamiento histerético del dispositivo que será calibrado con la data experimental obtenida en el ensayo cíclico. Finalmente, se realizó una simulación numérica de una edificación informal de albañilería con y sin el uso de estos sistemas de Aislamiento de Bajo Costo (ABC), con el fin de estudiar su eficiencia y comportamiento de estos sistemas mediante comparaciones de desplazamientos, fuerzas inerciales, aceleraciones, distorsiones máximas, etc.

In this research, the development of a Low-Cost Insulation (ABC) device made with different types of rubber and reinforced with steel sheets is proposed, in order to experimentally determine its hysteretic behavior against quasi-static cyclical lateral loads and an axial load, according to the test requirements of the Seismic Isolation Standard E.031. In this way, in order to obtain its cutting modulus, tests were carried out according to the ASTM D4014 standard to three types of materials from rubber: neoprene, natural rubber and rubber. According to these experimental results, a program named D'ABC was coded for the design and verification of circular elastomeric insulators, and 3 Low-Cost Insulation (ABC) devices of different rubber materials were manufactured. Subsequently, cyclical tests were carried out against lateral loads that were conducted by electro-hydraulic actuators and by means of an automatic control of horizontal displacement. From the experimental data, the cyclic load-strain curves for each ABC isolation device were obtained. On the other hand, based on past research, the bilinear mathematical model was developed in order to characterize the hysteretic behavior of the device, which will be calibrated with the experimental data obtained in the cyclic test. Finally, a numerical simulation of an informal masonry building was carried out with and without the use of these Low-Cost Insulation (ABC) systems, in order to study their efficiency and behavior of these systems through comparisons of displacements, inertial forces, accelerations, maximum drifts, etc.