Browsing by Author "Castaldo, Paolo"

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    Mitigating the adverse effects of internal lateral impacts in structures equipped with frictional isolators
    (2022) Auad Álvarez, Gaspar Andrés; Almazán Campillay, José Luis; Castaldo, Paolo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Esta tesis investiga dos alternativas para mitigar los problemas generados por impactos laterales internos en estructuras equipadas con aisladores friccionales. El aislamiento sísmico representa una de las mejores alternativas en la protección de estructuras. Los terremotos extremos que inducen impactos laterales internos entre los deslizadores de los dispositivos de fricción y los bordes de contención de las superficies de deslizamiento ponen en peligro los beneficios del usar esta tecnología. La primera parte de esta investigación evalúa el uso de aisladores de curvatura variable con comportamiento de endurecimiento suave como estrategia para mitigar los efectos adversos de los impactos internos. Aunque el uso de aisladores de endurecimiento suave disminuye la probabilidad de observar impactos internos o disminuye su intensidad, en algunos casos, el empleo de estos dispositivos puede disminuir el desempeño sísmico de las estructuras con asilamiento sísmico. Impulsado por esta limitación, la segunda parte de este estudio presenta un nuevo aislador. El Péndulo de Fricción Cóncavo Doble Resistente al Impacto Lateral (LIR-DCFP) tiene un deslizador interno mejorado. La presencia de una interfaz plana de alta fricción dentro del deslizador interno proporciona un mecanismo para limitar la fuerza máxima durante un impacto interno. Más aún, debido a la presencia de un gap interno, se genera una fuente adicional de disipación de energía. La última parte de esta investigación presenta un análisis paramétrico integral con el objetivo de determinar las propiedades estructurales que resaltan los beneficios del uso de dispositivos LIR-DCFP. Los aisladores LIR-DCFP se recomiendan para estructuras diseñadas para comportarse esencialmente elásticas si no se supera la capacidad lateral del sistema de aislamiento. Si la respuesta no lineal de la superestructura se presenta incluso en ausencia de impactos internos, se sugiere usar el nuevo aislador para estructuras rígidas o para edificios con una rigidez post-fluencia relativamente alta. Reducciones de hasta un 20% en las probabilidades de exceder los umbrales de demanda de ductilidad se logran mediante el uso de rodamientos LIR-DCFP.
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    Seismic reliability of structures equipped with LIR-DCFP bearings in terms of superstructure ductility and isolator displacement
    (2022) Auad, Gaspar; Castaldo, Paolo; Almazan, Jose L.
    This research deals with the seismic reliability of non-linear base-isolated structures equipped with Lateral Impact Resilient Double Concave Friction Pendulum (LIR-DCFP) devices. Specifically, exceeding probabilities within the reference lifetime are assessed with respect to both superstructure ductility and isolator displacement demand. The innovative LIR-DCFP bearing has an improved inner slider with an internal gap and is capable to reduce adverse effects of the lateral impact between the inner slider and the restraining rims. The dynamic behavior of the superstructure is represented by a simplified one-degree-of-freedom model describing its lateral response. The isolation system is characterized by a model based on rigid body dynamics also including the lateral impact behavior. A wide parametric analysis is developed for several system properties considering the friction coefficients as relevant random variables. Different sets of natural seismic records able to match conditional spectra for a site in Riverside (California) were selected to consider the aleatory uncertainties of the seismic input. Incremental dynamic analyses were performed to determine the statistics of significant engineering demand parameters and compute probabilities exceeding specific limit states to define fragility curves. Finally, employing seismic hazard curves, the seismic reliability of isolated structures was evaluated. For increasing values of the internal gap, structures equipped with LIR-DCFP devices exhibit better seismic performance with respect to classical DCFP bearings with same size, especially, if the superstructure is designed to behave essentially elastic when the lateral capacity of the isolation level is not reached, or the hardening post-yield stiffness of the superstructure is relatively high. Reductions up to 20% in the exceeding probabilities within 50 years related to the ductility demand are achievable using the suggested LIR-DCFP isolator.