Natural torsion in structures isolated with the triple friction pendulum system.

Abstract

Esta investigación trata acerca del control torsional de estructuras aisladas con el péndulo friccional triple (TFP). Primero, un modelo simplificado de una estructura de varios pisos, paramétrica, y un modelo de pequeñas deformaciones del TFP con la capacidad de capturar levantamiento fueron usados para realizar análisis no lineales 3D con 20 registros chilenos seleccionados utilizando un Conditional Mean Spectrum. Resultados tiempo-historia mostraron que los sistemas con excentricidad en rigidez experimentan mayores desplazamientos de borde que los excéntricos en masa, con amplificaciones de 3.6 y 2.8 veces el máximo desplazamiento del asociado sistema nominalmente simétrico, respectivamente. Levantamiento en los dispositivos ocurre en estructuras con alta excentricidad en masa, y los valores de las fuerzas normales en los TFPs pueden llegar a ser de 6 veces la carga gravitacional nominal promedio en cada aislador. Resultados espectrales muestran que los sistemas excéntricos en masa experimentan mayores factores de amplificación de borde (α) relativo al sistema excéntrico en rigidez, con factores 2.5 y 1.8, respectivamente. Por otro lado, resultados de balance torsional probaron que el TFP no es capaz de lograr de forma natural un balance torsional en la forma débil, i.e. igualarlos desplazamientos entre planos resistentes igualmente espaciados respecto del centro geométrico; aunque las rotaciones encontradas son pequeñas. Además, estructuras con alta excentricidad en masa o rigidez en la superestructura alcanzan una correlación lineal lateral-torsional casi perfecta, lo que implica el peor caso en términos de balance torsional. Incluso, este resultado no depende de la razón de frecuencia torsional a lateral de la superestructura, s. Sin embargo, este parámetro tiene una alta influencia en la mayoría de las métricas de amplificación torsional utilizadas en este estudio. Finalmente, un modelo físico del TFP para largas deformaciones y capaz de capturar levantamiento y efecto P-delta es desarrollado con el fin de realizar análisis no lineal.