Análisis del comportamiento mecánico de los aisladores sísmicos de bajo costo expuestos a condiciones medioambientales
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Date
2024
Authors
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Publisher
Pontificia Universidad Javariana Cali
Abstract
En Colombia, los aislantes elastoméricos no adheridos reforzados con fibras de bajo costo hechos de caucho natural (UN-FREI) y caucho reciclado (UR-FREI) han surgido como una solución para reducir los daños en estructuras de baja altura durante los terremotos. Sin embargo, no se ha estudiado suficientemente su comportamiento frente a la degradación ambiental causada por factores como el dióxido de carbono, agua salada, humedad relativa y radiación UV. Estos agentes pueden comprometer las propiedades mecánicas del caucho, afectando su capacidad para disipar energía. Este estudio evaluó el comportamiento de los aislantes en diferentes condiciones ambientales mediante la caracterización inicial del caucho, ensayos mecánicos sobre prototipos a escala reducida expuestos a ambientes controlados y el análisis sísmico de una estructura aislada. Se determinaron factores de modificación (λae,max y λae,min) que reflejan el efecto del cambio en las propiedades de los aisladores en el comportamiento estructural. Los resultados mostraron que la edificación con aisladores de UN-FREI y UR-FREI, presentan mayores derivas, cortantes basales e indices de sobreesfuerzos con λae,max. Esto pone de manifiesto la necesidad de realizar ensayos sobre los aisladores para determinar factores de modificación que reflejen el efecto de las condiciones ambientales sobre las estructuras a lo largo de su vida útil.
Abstract
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In Colombia, low-cost fiber-reinforced unbonded elastomeric isolators made of natural rubber (UN-FREI) and recycled rubber (UR-FREI) have emerged as a solution to reduce damage in low-rise structures during earthquakes. However, their behavior against environmental degradation caused by factors such as carbon dioxide, salt water, relative humidity, and UV radiation has not been sufficiently studied. These agents can compromise the mechanical properties of rubber, affecting its ability to dissipate energy. This study evaluated the behavior of the isolators under different environmental conditions through initial characterization of the rubber, mechanical testing on reduced-scale prototypes exposed to controlled environments, and seismic analysis of an isolated structure. Modification factors (λae,max and λae,min) were determined that reflect the effect of the change in the isolators' properties on structural behavior. The results showed that buildings with UN-FREI and UR-FREI isolators present higher drifts, basal shears and overstress indices with λae,max. This highlights the need to carry out tests on the isolators to determine modification factors that reflect the effect of environmental conditions on the structures throughout their useful life.