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