AISLAMIENTO SÍSMICO ESTANQUE GNL – MEJILLONES Sistemas de protección sísmica: Conceptos generales, alternativas y beneficios Michael Rendel K. – Santiago, 6 de octubre 2011
AISLAMIENTOSÍSMICO ESTANQUEGNL – MEJILLONES
Sistemas de protección sísmica:Conceptos generales, alternativas y beneficios
Michael Rendel K. – Santiago, 6 de octubre 2011
4.
Modelo Estructural y Análisis
Conclusiones
ÍNDICE Resultados y Dispositivos de Aislamiento
Descripción General1.
3.
2.
DESCRIPCIÓN GENERAL
• Estructura de hormigón pretensado y acero
• 160.000 toneladas de peso (lleno), h=50m y D=90m
• Con capacidad para almacenar 175.000 m3 de GNL a ‐164C°
GENERALDESCRIPCIÓN
PRINCIPALESCOMPONENTES
SÍSMICOSAISLADORES
• Sistema: 501 aisladores elastoméricos de d=75cm
• 208 aisladores con núcleo de plomo
• Losa de aislación de 94 metros de diámetro (70 ‐ 120cm de espesor)
ESTRUCTURA CONVENCIONAL
ESTRUCTURA AISLADA
CONCE
PTO
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Fuerza Sísmica de
Dise
ño (W
/g)
Período de la Estructura (s)
Espectros reducidos de diseño Infraestructura
R = 4
(Dañ
o)
DISEÑO INFRAESTRUCTURA
ESFUERZOS SIMILARESMENOR DETERIORO
R =
3 –
4
R =
2
ESTRUCTURA CONVENCIONAL
ESTRUCTURA AISLADA
CONCE
PTO DISEÑO FUNDACIONES
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Fuerza Sísmica de
Diseño (W
/g)
Período de la Estructura (s)
Espectros reducidos de diseño Fundaciones
MENOR ESFUERZO DE DISEÑO
M O D E L OESTRUCTURALY ANÁLISIS
• Generación del modelo Cad 3D• Importación en Ansys
Workbench• Asignación de secciones y
espesores• Exportación a Ansys Classic
• Generación elementos:• Elementos del estanque• Elementos volumétricos del
Fluido• Elementos no lineales para el
sistema de aislamiento sísmico• Elementos para modelación del
suelo (SSI)
• Análisis Tiempo Historia• Rutinas de Post‐proceso
ESTRUCTURALMODELO
ANSYS WORKBENCH ANSYS CLASIC
• Modelo Geométrico
Inner Tank
Outer Tank
Bottom Slab
Roof frame Hanger Rod
SuspendedDeck
Secondary Raft
Isolators
CAD 3DMODELO
• ELEMENTOS Y MALLASE.FINITOS
MODELO
INTERACCIÓNFLUIDO‐ESTRUCTURA (FSI)•Modelo lineal• Elemento volumétrico Fluid80• Restricciones cinemáticas (FSI)•Malla compatible (fluido/estructura)
Restricciones cinemáticas normales a la superficie(radiales)
Elemento tipo Fluid80
FEM‐FSIMODELO
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Desplazamiento (cm)
Fue
rza
(ton)
k1=5.8199k2 = 1.3246rk = 0.2276Fy = 8.6026ks ec = 1.5904WD = 625.176
= 0.100
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
Desplazamiento (cm)
Fuer
za (t
on)
k1=40.2238k2 = 1.3246rk = 0.0329Fy = 20.5758ks ec = 2.1206WD = 1949.108
= 0.234
AISLADORESMODELO
MODELOS BILINEALES REPRESENTATIVOS
SIN NÚCLEO DE PLOMO
CON NÚCLEO DE PLOMO
• Interacción SSI
Representación del Suelo
Modelación del Suelo
• Elementos puntuales (K y C)
• Modelación del suelo aumentaba demasiado el tamaño del modelo
SUELOMODELO
• Análisis Modal– Elementos Lineales– Formas modales– Frecuencias modales– Masas modales
• Análisis Tiempo Historia– Registro sísmico compatible (Espectro Proyecto)– Elementos No‐Lineales– Combinación H‐V– Alto costo computacional
ANÁLISISTIPOS DE
SÍSMICOREGISTRO
REGISTRTO SÍSMICO REAL RESPUESTA ESPECTRAL V/SESPECTRO DE DISEÑO NORMATIVO
0 2 4 6 8 10 120
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
T (s)
S a (g)
OBE SpecLLo LleoMelip illaSan Felipe
0 2 4 6 8 10 120
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
T (s )
S a (g)
OBE SpecLLo LleoMelipillaSan Felipe
0 10 20 30 40 50 60-1
-0.5
0
0.5
1
Time (s)
Hor
izon
tal A
ccel
erat
ion
(g)
Activation for Horizontal Accel.Activation for total Accel.Activation Value
0 10 20 30 40 50 60-1
-0.5
0
0.5
1
Time (s)
Ver
tical
Acc
eler
atio
n (g
)
1
0 10 20 30 40 50 60-1
-0.5
0
0.5
1
Time (s)
Hor
izon
tal A
ccel
erat
ion
(g)
Activation for Horizontal Accel.Activation for total Accel.Activation Value
0 10 20 30 40 50 60-1
-0.5
0
0.5
1
Time (s)
Ver
tical
Acc
eler
atio
n (g
)
1
SÍSMICOREGISTRO
HORIZONTAL
VERTICAL
• Compatibilización de Sismosa espectros de diseño
RESULTADOS Y DISPOSITIVOS DEA I SLAMIENTO
• Modos del Sistema (Convectivos, Impulsivos)
VIBRACIÓNMODOS DE