APOYO DE PÉNDULO DESLIZANTE
CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un apoyo para proteger construcciones, el cual está construido como un apoyo de péndulo deslizante hecho de un material deslizante, una primera placa deslizante con una primera superficie deslizante cóncava y una zapata deslizante en contacto deslizante con la primera superficie deslizante de la primera placa deslizante, y la primera superficie deslizante de la primera placa deslizante presenta una posición de equilibro estable cuando menos en una dimensión para la zapata deslizante, en la cual la zapata deslizante se recupera después de una deformación provocada por el efecto de las fuerzas externas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las posibilidades de uso de apoyos en las construcciones son múltiples. Un campo de aplicación es la protección sísmica. Por ejemplo, en la construcción de puentes los apoyos deformables se utilizan para el apoyo elástico horizontal. Los sistemas de protección sísmica sirven para proteger las construcciones de los efectos destructivos de los sismos. Para esto se utilizan, por ejemplo, apoyos que
deben desacoplar la edificación de sus cimientos. El desacoplamiento puede servir también para la protección contra agitaciones de otro origen. Ya que aún en las zonas sísmicamente activas los sismos se presentan con poca frecuencia, esos sistemas deben colocarse básicamente de forma duradera, robusta y relativamente libre de mantenimiento. Los requisitos incluyen además una elevada y prolongada recepción de carga vertical, un desacoplamiento o aislamiento efectivo de la edificación frente a los movimientos horizontales del subsuelo y una suficiente capacidad de disipación de la energía transmitida por medio de efectos externos. Los costos de los sistemas de protección sísmica comunes que cumplen cuando menos parcialmente con estos requisitos, son considerables. La instalación posterior de sistemas de protección sísmica en las construcciones y el mantenimiento de sistemas dañados por los sismos es costosa. Un tipo de sistemas de protección sísmica presenta un aislamiento base, esto es, la edificación se desacopla en el caso de movimientos horizontales descontrolados del suelo donde se encuentra la edificación. En los sistemas conocidos frecuentemente se pretende una disipación de energía lo más elevada posible por medio de los efectos de amortiguación y/o ductilidad en el material
o el aislamiento base, por ejemplo, en el caso de apoyos de péndulo por fricción. De esta manera se reduce propiamente el esfuerzo de la edificación. Sin embargo entre mayor sea la disipación del aislamiento base por medio de las oscilaciones amortiguadas, mayor es el peligro de que el sistema al final del temblor ya no regrese a su configuración original y como consecuencia se compromete su funcionalidad. Las consecuencias son los posibles daños por las replicas de los sismos y los altos costos de mantenimiento del sistema. Un sistema que resuelve cuando menos parcialmente ese problema se describe en la patente norteamericana 5,867,951. La patente se refiere a un apoyo de péndulo deslizante para la protección contra sismos, en el cual se utiliza una resina sintética termoplástica con un material deslizante de baja fricción. En este apoyo se asegura la recuperación del apoyo después de un movimiento a su posición de partida. En cualquier caso, con el uso de resinas sintéticas termoplásticas las pequeñas imprecisiones, desviaciones geométricas y defectos en los componentes de un apoyo, por ejemplo en el material del contrafuerte, influyen negativamente sobre las propiedades del apoyo. Si por ejemplo se coloca una zapata deslizante sobre una placa deslizante delgada relativamente grande
respecto a la zapata, entonces esta zapata deslizante hace presión sobre la placa con un punto de aplicación de carga relativamente pequeño. Asi, después de una carga prolongada se forma una depresión por asentamiento en el concreto por debajo de la placa deslizante. Como consecuencia, el material deslizante utilizado ya no se asienta contra si mismo de una manera esférica, sino que se comprime contra el acero y el material contrafuerte. Además de estos asentamientos pueden presentarse deformaciones elásticos o imprecisiones en la producción, que provocan que ambas superficies esféricas que se encuentran una sobre la otra ya no sean idénticas. Por lo tanto, las dos superficies deslizantes de los dos materiales deslizantes no coinciden exactamente entre si. Como resultado, esas influencias conducen a una sobrecarga y a largo plazo a un daño de las superficies deslizantes, en especial en la zona de los cantos de la zapata deslizante que se encuentra por encima. El material delgado de la mayor superficie deslizante se desgasta en esos puntos. Con esto se modifica la fricción. Esto conduce a que el apoyo en ese caso individual ya no funcione de acuerdo con lo planeado. También en el caso de los apoyos deslizantes deformables comunes con una recuperación elástica en una dirección pueden presentarse problemas, cuando la
recuperación no se realiza exactamente en la linea de equilibrio. Aquí pueden tener un papel importante entre otros los procesos de envejecimiento del material.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN A partir de esto, es una tarea de la presente invención producir un apoyo que presente larga vida, sea robusto, libre de mantenimiento y económico, y con el cual puedan equiparse construcciones ya existentes con un reducido gasto. Para lo cual, debe mantenerse una recuperación exacta en la posición de equilibrio también después de la aplicación de altas cargas y después de tiempos de reposo prolongados. Esta tarea se resuelve por medio de un apoyo para construcciones de acuerdo con la reivindicación 1. El apoyo de acuerdo con la invención para proteger las construcciones está formado como un apoyo de péndulo deslizante hecho de un material deslizante. Presenta una pequeña placa deslizante con una primera superficie deslizante cóncava y una zapata deslizante que se encuentra en contacto deslizante con la primera superficie deslizante de la primera placa deslizante. La primera superficie deslizante de la primera placa deslizante presenta una posición en equilibrio estable para la zapata deslizante; la zapata deslizante se recupera a
esa posición de equilibrio después de una deformación provocada por la aplicación de fuerzas externas. El material deslizante incluye un material sintético con capacidades de compensación elasto-plásticas , que en especial presenta una reducida fricción. Como este apoyo de protección sísmica el apoyo puede compensar efectos exteriores. Como ejemplo de efectos que producen sacudidas pueden considerarse los sismos, pero también el choque de masas en movimiento (por ejemplo vehículos, aviones, barcos). También pueden considerarse explosiones o masas que impactan sobre las construcciones como consecuencias de explosiones y que puede ejercer fuerzas sobre la edificación, las cuales deben ser absorbidas por el apoyo de acuerdo con la invención. En el caso de un apoyo de péndulo deslizante, cuando menos una parte de la energía cinética transferida por el sismo a todo el sistema se transforma en energía potencial. Con esto, la parte del apoyo del lado de la edificación se mueve bajo el efecto de las fuerzas laterales sobre los cimientos desde su posición de equilibrio, en especial se sale de su posición de equilibrio estable, con lo cual de forma análoga a un péndulo, una parte de la energía cinética se transforma en energía cinética. Se alcanza la mayor desviación desde la
posición de equilibrio (que es la posición con mayor energía potencial), la masa del edificio realiza un movimiento de péndulo con relación a los cimientos de la construcción y desde el punto de equilibrio estable se mueve hacia el otro lado. Esta oscilación amortiguada continua hasta que la masa, como en el caso de un péndulo, ha eliminado la energía inicial que se le ha aplicado y se detiene en la posición de equilibrio. El periodo de oscilación de un apoyo de péndulo deslizante, como en el caso del péndulo, es independiente de la masa. Con esto es posible una disposición óptima del apoyo para la protección contra sismos. Además, el apoyo, que conlleva a una venta económica en comparación con los apoyos elastoméricos comunes, también es adecuado para usarse en construcciones ligeras y construcciones con una sobrecarga modificada. Así, el bajo perfil de los apoyos de péndulo deslizante provoca que las construcciones existentes puedan ser equipadas de manera económica. La construcción del apoyo de péndulo deslizante es en general sencilla. Gracias al bajo coeficiente de fricción del material deslizante se obtiene un apoyo de péndulo deslizante (contrariamente al apoyo de péndulo de fricción de acuerdo con el estado de la técnica) . Entre menor sea la fricción de un apoyo de péndulo deslizante, en el caso
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de una menor disipación, más precisamente puede retroceder la zapata deslizante a la posición de equilibrio estable. Por el contrario, en el caso de una mayor fricción existe la posibilidad de que al terminar el proceso de movimiento de péndulo la zapata deslizante no quede centrada en el punto medio del apoyo (dependiendo de las elevaciones muy reducidas en el ambiente del punto de equilibrio) . En el caso de otro sismo, se presenta el problema de que bajo esas condiciones la magnitud del apoyo, en especial el diámetro del apoyo, ya no es suficiente para absorber las fuerzas aplicadas. Contrariamente a los apoyos de fricción comunes, en los cuales la atención se da a la buena disipación, en la presente invención se minimizan los coeficientes de fricción, para asegurar una retracción del sistema a su posición de partida estable, de tal forma que el apoyo después de una réplica está listo para funcionar sin la necesidad de un mantenimiento previo. Por medio de la selección de un material deslizante con propiedades de compensación elasto-plásticas se obtienen otras ventajas. Por medio de la suavidad y la capacidad de adaptación del material pueden compensarse las imprecisiones. Asi en el caso de un comportamiento elasto-plásticas pueden compensarse las variaciones de los valores nominales geométricos, por ejemplo el radio de curvatura nominal de la placa deslizante. De esta manera es más
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fácil conservar las tolerancias en las dimensiones, durante la producción y mantenimiento del apoyo. Además pueden compensarse los defectos, por ejemplo en la estructura superficial de la superficie deslizante, que pueden depender de la construcción pero también a largo plazo pueden ser provocadas por influencias externas. Asi puede evitarse que los asentamientos locales y las tolerancias en el radio de curvatura de la superficie deslizante, influyan negativamente sobre las propiedades del apoyo. Los asentamientos descritos con respecto al estado de la técnica, que se forman debido a las reducidas superficies de apoyo de la zapata sobre la placa deslizante delgada relativamente grande, pueden ser compensados por medio del material elasto-plástico . Una compensación se presenta además cuando la superficie de contacto del material deslizante aplicado en la zapata deslizante presenta una suficiente capacidad de deformación, para que los cantos del material portador no se introduzcan en la superficie contraria, como seria el caso con los materiales deslizantes duros. Se evita que el canto del material deslizante se apoye sobre la placa deslizante que puede provocar una modificación considerable en las propiedades de fricción y desgaste, y asi en el caso particular se garantiza un efecto deslizante relativamente sin impedimentos.
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Además de la influencia de la depresión por asentamiento de ambas superficies esféricas que se encuentran una sobre otra (esto es por un lado la superficie de contacto del material deslizante de la zapata deslizante, por otro lado la superficie deslizante de la placa deslizante) , asi como deformaciones elásticas por ejemplo en la placa deslizante, se compensan por medio del material deslizante con propiedades de compensación elasto-plásticas. Con esto se compensan las influencias que conducen a que las superficies deslizantes de ambos materiales deslizantes no coincidan exactamente. El material deslizante de acuerdo con la invención con propiedades de compensación elasto-plásticas produce también que al estar bajo cargas, el material deslizante se apoye de forma precisamente exacta sobre la superficie deslizante . Las propiedades de compensación elasto-plásticas del material deslizante pueden compensar por ejemplo variaciones de 0.5 mm, 1 mm o hasta 2 mm (con relación a la profundidad de los asentamientos en la placa deslizante).
Esto quiere decir que pueden compensarse variaciones de 0.5 mm, preferentemente de 1 mm, en especialmente preferidas de 2 mm, del plano nominal de la superficie deslizante nominal por medio de las propiedades elásticas del material. Además, el comportamiento de asentamiento de los
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materiales deslizantes con propiedades de compensación elasto-plásticas supera a las de los materiales deslizantes rígidos. Por medio de la elasticidad del material se compensan las deformaciones de la placa deslizante (por ejemplo las depresiones por asentamiento). La curvatura de una placa deslizante puede ajustarse óptimamente, sin tener que tomar en cuenta las deformaciones provocadas por el efecto de la carga. Con esto se simplifica en general la disposición del apoyo. Las propiedades de compensación elasto-plásticas del material deslizante significan a este respecto que el material deslizante fluye sólo limitadamente. El material deslizante durante la aplicación de carga sobre el apoyo debe fluir en los espacios entre los componentes del apoyo, entre los cuales se encuentra dispuesto ese material. Ese flujo sin embargo no rebasa un punto en el cual pueda temerse un contacto entre ambos componentes del apoyo. Por lo regular el material deslizante está introducido en una cámara en los componentes del apoyo (esto es, se encuentra en una cavidad), que presentan las menores superficies de contacto de los componentes de apoyo que se deslizan sobre el apoyo. El material deslizante introducido en la cavidad presenta un saliente sobre el borde de la cámara, que determina la distancia hasta los componentes de apoyo vecinos y con esto el ancho de la
separación de deslizamiento. También el material deslizante que se encuentra introducido en la cámara que de acuerdo con la invención presenta propiedades de compensación elasto-plásticas al encontrarse el apoyo bajo carga, fluye de forma limitada en la separación de deslizamiento. Este flujo sin embargo se detiene oportunamente antes de que un componente del apoyo se apoye sobre otro, de tal forma que se evita, en cualquier caso, el contacto entre ambos componentes. También pueden aprovecharse las ventajas durante el uso del apoyo de péndulo deslizante como alternativa a los apoyos deslizantes deformables comunes. El material deslizante, en especial en los planos deslizantes, está provisto cuando menos en las superficies deslizantes más pequeñas de la zapata deslizante y en la superficie deslizante de la placa deslizante que está en contacto con la zapata deslizante. El material deslizante con propiedades de compensación elasto-plásticas es más blando o más elástico que el material del contrafuente, que está provisto como superficie deslizante para el material deslizante. Para evitar un enganche o una perturbación del material suave en los cantos, es necesario recubrir la menor de las superficies con un material más blando. El material deslizante incluye preferentemente UH WPE (polietileno de peso molecular ultra alto) , en
especial consiste esencialmente de UH WPE (polietileno de peso molecular ultra alto) . El UHMWPE es un material deslizante con propiedades de compensación elasto-plásticas , como lo requiere la invención. El cuerpo deslizante puede, por ejemplo, producirse en forma de material deslizante termoplástico sinterizado. Por medio de modificaciones en el material o por medio de modificaciones del sistema deslizante puede ajustarse la fricción en la forma deseada. Asi, el UHMWPE puede mezclarse con lubricantes. cuando menos en la zona superficie, para ajusfar un valor de fricción determinado que considere tanto los requisitos de baja fricción como también las propiedades de disipación. Además, el UHMWPE como material deslizante presenta la propiedad positiva de que el valor de fricción ajustado también permanece estable en gran medida también a bajas temperaturas. Otras ventajas consisten en el reducido envejecimiento de los materiales de UHMWPE. Además, el material presenta un bajo coeficiente de desgaste, de tal forma que el apoyo puede utilizarse, por ejemplo, para la protección durante varios sismos. El UHMWPE (polietileno de peso molecular ultra alto) presenta propiedades de deslizamiento que permiten la retracción o recuperación efectiva y total a la posición inicial después de un sismo. La funcionalidad del apoyo se
asegura así después de un sismo. Además se evita el desplazamiento de la construcción en comparación con su cimiento. Después del movimiento puede regresar el apoyo a su posición nominal. Se evita que la posición base se modifique durante el sismo. Por medio del flujo limitado del UH PE (polietileno de peso molecular ultra alto) a la cámara se evita esencialmente que el material deslizante fluya hacia fuera a través de la separación de deslizamiento, también en el caso de cargas elevadas. El UHMWPE (polietileno de peso molecular ultra alto) puede utilizarse en forma pura, como mezcla homogénea con otros materiales como una pieza compuesta hecha de material deslizante. El material para el apoyo deslizante con UHMWPE
(polietileno de peso molecular ultra alto) con las propiedades antes mencionadas permite el cálculo, el dimensionamiento y la disposición sencillas del apoyo en comparación con los apoyos conocidos por el estado de la técnica, en especial en el caso de sistemas de protección sísmica . El material deslizante alternativamente incluye preferentemente PTFE (politetrafluoretileno) , en especial consiste esencialmente de PTFE (politetrafluoretileno) . También el PTFE es un material con propiedades de
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compensación elasto-plásticas , que de acuerdo con la invención pueden utilizare como material deslizante en apoyos . En una modalidad especial, el material deslizante presenta composiciones adicionales, en especial componentes lubricantes. Por medio de la introducción de esos componentes en el material deslizante puede ajustarse de manera deseada el valor de la fricción. En especial, puede optimizarse el carácter de recuperación del apoyo de péndulo deslizante por medio de una selección adecuada del material deslizante tratado en combinación con el contrafuerte seleccionado. Sin embargo, también es posible mejorar otras propiedades físicas como rigidez, elasticidad, estabilidad o resistencia del material por medio de la adición de aditivos conocidos habitualmente por el técnico. Cuando menos en una superficie deslizante del material deslizante pueden estar introducidos lubricantes. Por ejemplo el lubricante puede ser un cuerpo sinterizado, en cuya estructura superficial porosa se introdujeron lubricantes. El material puede ser homogéneo, esto es con una distribución uniforme de los diferentes componentes del material, o heterogéneo, esto es con una concentración variable de los componentes individuales del material. El material deslizante presenta preferentemente
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un coeficiente de fricción que depende de la presión superficial del apoyo deslizante de tal forma que el producto del coeficiente de fricción y la compresión superficial es esencialmente constante en un rango de compresión superficial. Del producto a partir del coeficiente de fricción y la compresión superficie se calcula la fuerza de fricción del apoyo deslizante (que como una fuerza horizontal está dirigida esencialmente de forma horizontal). La compresión superficial corresponde aquí a la fuerza vertical que actúa sobre el apoyo. La ventaja de una fuerza horizontal constante, esto es independiente de la compresión superficial consiste en que independientemente del peso de la construcción en un tramo predeterminado se disipa una cantidad de energía muy determinada. En el caso de un apoyo de péndulo correspondientemente en cada ciclo de oscilaciones se elimina una cantidad de energía determinada a través del apoyo. Esto tiene un papel importante, por ejemplo en edificaciones o construcciones que pueden presentar diferentes estados de carga (por ejemplo al presentar tanques) . Además puede utilizarse un apoyo antes concebido para diferentes construcciones con diferentes cargas. Pudiéndose evitar una adaptación a la compresión superficial absorbida por el apoyo. En otras palabras esto hace posible el uso de un apoyo estándar en construcciones
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con diferentes estructuras. El material deslizante, preferentemente de forma independiente de la velocidad entre los componentes del apoyo deslizante, presenta en esencial un coeficiente de fricción constante. Esta propiedad del material deslizante es especialmente ventajosa para la protección contra los sismos, ya que es difícil predecir las velocidades con las cuales la o las partes de la construcción y los cimientos se desplazan conjuntamente. La independencia de la velocidad de la fricción hace posible calcular fácilmente el apoyo deslizante y realizarse de forma correspondiente a las necesidades, sin tener que tomar en cuenta las influencias de la velocidad. El apoyo puede preferentemente consistir de un contra material con el cual está en contacto el material deslizante, siendo el contra material un material metálico con capas deslizantes metálicas, en especial cromo duro, aluminio eloxidado o níquel químico (fosfato de níquel) . El contra material puede también incluir cuando menos una lámina metálica, en especial una lámina de acero inoxidable pulido. La lámina metálica puede estar colocada sobre la placa deslizante sin estar unida a ésta, en particular puede estar insertada. Si la lámina metálica está fijamente unida con la placa deslizante, las ondas que se
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extienden en la lámina, se desplazan hacia fuera y allí pueden dañar o deshacer la unión formada. Una lámina metálica solamente insertada puede oscilar libremente y asi eliminar la energía oscilatoria hacia uno de los componentes de apoyo sin dañar las uniones. Por esta razón se prefiere la llamada "colocación flotante" de la contra lámina . El apoyo presenta en especial un contra material el cual está en contacto con el material deslizante, en donde el contra material incluye un material sintético, en especial del grupo de poliamidas, polioximetileno, polietilentereftalato o polibutilentereftalato . Por lo regular, en todos los casos el contra material es, por lo menos, igualmente duro o más duro que . el material deslizante con sus propiedades de compensación elasto-plásticas . El contra material presenta preferentemente un coeficiente de fricción que varía entre la posición de equilibrio y el borde de la superficie deslizante. En especial el coeficiente de fricción aumenta hacia el borde de la superficie deslizante. De esta manera con un mejor aislamiento en la zona central de la superficie deslizante se obtiene un mejor centrado de la zapata deslizante. La fricción que aumenta hacia fuera en estas zonas produce una mejor disipación a través del apoyo, de la energía
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provocada por el sismo. El apoyo presenta en especial coeficientes de fricción del 2%. Mientras que en el estado de la técnica aún a altas temperaturas raramente se obtienen valores de fricción por debajo del 6%, con los materiales deslizantes seleccionados de acuerdo con la invención se obtiene una mejor fricción con valores del 5%, 4%, 3% o 2%, también en el caso de bajas temperaturas. Con el término mejor fricción se entiende aquí un índice de fricción reducido absoluto µ, definido como el cociente de la superficie de histéresis del desplazamiento de la fuerza horizontal y la correspondiente superficie rectangular de la fuerza horizontal máxima y la desviación horizontal máxima. Se obtiene de acuerdo con el diagrama esquemático siguiente a partir de una prueba de desviación correspondiente de µ = A/(4*V*D), en donde V representa la carga vertical sobre el apoyo. El aumento que se observa en esta prueba y en cada cambio de dirección así como durante el inicio del movimiento para superar la fuerza de fricción estática en comparación frente a la fricción de deslizamiento con los materiales seleccionados de acuerdo con la invención típicamente asciende a menos del 50 al 100%, en especial entre 10 y 25%.
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En una modalidad preferida el apoyo presenta una placa de apoyo, que puede flexionarse u oscilar a través de una articulación con relación a la zapata deslizante. La articulación define aquí un plano de flexión que se encuentra arriba o debajo del plano de deslizamiento definida por medio del contacto entre la zapata deslizante y la superficie de deslizamiento. La articulación puede por ejemplo ser una articulación esférica con una corteza esférica . La placa de apoyo puede estar colocada por abajo o por encima de la zapata deslizante. Preferentemente el apoyo deslizante presenta una segunda placa deslizante con una segunda superficie deslizante cóncava que está en contacto con la zapata deslizante. En especial la zapata deslizante está colocada entre la primera placa deslizante y la segunda placa deslizante, haciendo contacto deslizante con las placas deslizantes primera y segunda.
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La zapata deslizante puede estar colocada de forma deslizante y/o giratoria tanto con respecto a la primera placa como también con respecto a la segunda placa deslizante. De esta manera ambas superficies deslizantes en combinación absorben los giros y los desplazamientos de la zapata deslizante. La primera superficie deslizante y la segunda superficie deslizante pueden presentar en esencial las mismas curvaturas. De esta manera se distribuyen los desplazamientos de la zapata deslizante con respecto a la posición de equilibro a las mismas partes en ambas superficies deslizantes. Una ventaja de esta forma de realización consiste en que puede omitirse el soporte flexible para compensar las flexiones de la zapata deslizante durante el desplazamiento con respecto a la posición de equilibrio estable. Con respecto a la solución con una superficie deslizante y un apoyo flexible fijo, se eleva casi al doble la desviación máxima posible del apoyo. Alternativamente la primera superficie deslizante y la segunda superficie deslizante presentan diferentes curvaturas. En esta modalidad se realiza una diferente distribución del desplazamiento en los dos contrafuertes. En especial la zapata deslizante está construida cuando menos en dos partes con dos partes unidas a través de una articulación. Con la ayuda de la articulación se
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garantiza que también en el caso de radios de curvatura diferentes de las dos superficies deslizantes es posible una flexión entre sí. Preferentemente la primera superficie deslizante y la segunda superficie deslizante pueden presentar diferentes propiedades de deslizamiento, en especial diferentes coeficientes de fricción. De esta manera puede modificarse y ajustarse el coeficiente de fricción total del sistema de la manera deseada. La zapata deslizante para lograr las diferentes compresiones superficiales sobre las superficies de contacto, puede presentar superficies de contacto de diferentes tamaños con respecto a la primera superficie deslizante y a la segunda superficie deslizante. Por ejemplo los diámetros de los materiales deslizantes que se encuentran sobre los contrafuertes, por ejemplo de UHMWPE o PTFE, pueden seleccionarse diferentes. También esta medida permite un ajuste óptimo de todo el comportamiento de sistema . Cuando menos una de las superficies deslizante puede presentar una curvatura constante. Cuando menos una de las superficies deslizante puede estar conformada con arcos de transición, en especial en forma de clotoide, para mejorar el centrado de la zapata deslizante. Por medio de una dependencia funcional del
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radio de curvatura con relación a las coordenadas locales puede ajustarse las propiedades de recuperación del apoyo (en combinación con otras magnitudes como la fricción) . Un clotoide produce propiedades de recuperación especialmente convenientes. En el borde de la superficie deslizante puede colocarse un limitador para limitar la desviación de la zapata deslizante con respecto a la posición de equilibrio. Este limitador puede estar formado como una barra en el borde de las placas deslizantes. Con esto se evita que la zapata deslizante en situaciones extremas abandone la placa deslizante. Al estar presentes varias placas deslizantes obviamente pueden estar provistas algunas o todas las placas deslizantes con un limitador. El apoyo además puede presentar un dispositivo de vigilancia para determinar el estado del apoyo por medio de mediciones del grosor del saliente de material deslizante sobre el borde de la cámara, en la cual está introducido el material deslizante, hasta la superficie deslizante de la correspondiente placa deslizante. Con otras palabras se mide el tamaño de la separación de deslizamiento entre la zapata y la superficie deslizante de la correspondiente placa deslizante, en la cual se apoya la zapata deslizante a través del material deslizante. Si la separación deslizante es lo suficientemente grande de tal forma que
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pueda evitarse de forma confiable un contacto de la zapata deslizante con la superficie deslizante en el caso de un sismo, puede considerarse que el apoyo se encuentra intacto. Si esta condición ya no se cumple entonces el apoyo debe recibir mantenimiento. El dispositivo de vigilancia con una simple medición del ancho de la separación puede indicar confiablemente si el apoyo todavía funciona adecuadamente. En muchos casos un simple control visual produce resultados suficientes para evaluar el estado del apoyo. En comparación con las construcciones convencionales, se simplifica el mantenimiento que se limita solo a una revisión visual. La superficie deslizante puede estar conformada de tal manera que la posición de equilibrio es un punto de equilibrio de tal forma que la desviación de un centrado se realiza en dos dimensiones. En especial para la protección sísmica cuando menos una superficie deslizante está conformada como calota con un punto de equilibrio. La fuerza de recuperación actúa en dos dimensiones, esto es la recuperación actúa hacia la posición de partida. Si se utiliza el tipo de apoyo por ejemplo como alternativa a un apoyo deslizante deformable de acuerdo con el no. 1.5 en EN 1337-1, tabla 1, puede la superficie deslizante estar conformada de tal forma que la posición de
equilibrio es una linea de equilibrio, de tal forma que en el caso de una desviación del centrado se realiza solo en una dimensión. La superficie deslizante puede estar formada como segmento de una superficie de cubierta cilindrica con una linea de equilibrio paralela al eje longitudinal del cilindro. La fuerza de recuperación en el caso de una desviación en este efecto actúa transversal al eje del cilindro, mientras que longitudinalmente al eje se hacen posibles movimientos de compensación sin momento de recuperación. El apoyo puede ser designado como un apoyo de péndulo deslizante de un solo eje. En principio en el caso de un apoyo deslizante deformable la recuperación en una dimensión se efectúa por medio de la deformación elástica. La recuperación elástica en la presente invención se sustituye por el movimiento pendular de la posición de equilibrio. En la segunda dimensión o dirección el apoyo puede deslizarse prácticamente sin impedimentos en ambos casos. De acuerdo con la invención se utiliza el apoyo para desacoplar la zona de construcción y la construcción en el caso de movimientos y vibraciones por medio de influencias externas, en especial por medio de temblores. El apoyo como parte de un sistema de protección sísmico está colocado entre los cimientos de construcción y la correspondiente edificación. Por medio del uso del
material deslizante de acuerdo con la invención en los apoyos deslizantes como protección contra sismos, en especial en la construcción de puentes y edificios altos, se produce un apoyo de larga vida, robusto y casi libre de mantenimiento como protección contra los sismos el cual puede integrarse en una pluralidad de sistemas de protección contra sismos. Un uso alternativo del apoyo se refiere a un apoyo elástico horizontal para partes de construcción en la ingeniería civil. El apoyo en esta aplicación se coloca en lugar de un apoyo deformable común. En especial para este uso es adecuado el apoyo de péndulo deslizante con una línea de equilibrio antes descrito, de tal forma que en una dirección se ejerce un momento de recuperación, mientras que en la otra dirección es posible un deslizamiento relativamente libre.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Otras características y ventajas de la invención se describen con ayuda de los ejemplos de realización especial indicados en la siguiente descripción: la figura la muestra una primera modalidad del apoyo deslizante de acuerdo con la invención en una posición de equilibrio; la figura Ib muestra un soporte deslizante de
acuerdo con la figura la en el caso de una desviación provocada por un sismo; la figura 2a muestra una segunda modalidad del apoyo deslizante de acuerdo con la invención en una posición de equilibrio; la figura 2b muestra una segunda modalidad del apoyo deslizante de acuerdo con la invención en una posición de equilibrio; la figura 3 muestra una tercera modalidad del apoyo deslizante de acuerdo con la invención en una posición de equilibrio.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la figura la se muestra un soporte de péndulo deslizante, como se puede aplicar por ejemplo para 1 protección de terremotos en la ingeniería civil. El soporte 1 se dispone entre un cimiento de edificio 2 y un edificio 3 para aislar al edificio 3 del cimiento 2 de contra sacudidas sísmicas de la tierra horizontales. El edificio 3 se une con una placa deslizante 5 superior, que presenta un área deslizante 5' esférica cóncava. El área deslizante 5' de la placa deslizante 5 se recubre con un material metálico como cromo duro, aluminio eloxidado, níquel químico entre otros. Especialmente la placa deslizante 5 puede estar
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unida con un elemento separado, que presenta el área deslizante 5' y comprende uno de los materiales nombrados o se forma de este. Como elemento separado puede considerarse una lamina metálica, por ejemplo lámina de acero inoxidable pulida. En una modalidad especial el elemento separado no es parte de la placa deslizante 5 ni se une con esta, sino que simplemente se coloca en una cámara y es asegurado por esta contra desplazamientos laterales a lo largo de la superficie de la placa deslizante 5. En esta colocación existe sin embargo un cierto espacio de movimiento para el elemento separado, de modo que las fuerzas y sacudidas exteriores, que se transmiten al elemento y generan oscilaciones, no pueden ocasionar daños sobre la fijación. Una placa inferior 6 se une con el cimiento de edificio 2. La placa inferior 6 presenta una parte en forma esférica cóncava, que comprende una superficie de flexión 6' . Una zapata deslizante 4 que se adapta en su forma al área deslizante 5' o a una área de flexión 6' se provee entre la placa deslizante 5 y la placa 6. La zapata deslizante 4 presenta un área de contacto superior 4a para hacer contacto con el área deslizante 5' dispuesta sobre la zapata deslizante 4 y un área de contacto 4b para hacer contacto con el área de flexión 6' colocada por debajo de
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la zapata deslizante 4. En la zona de su área de contacto inferior 4b se forma la zapata deslizante 4 de manera convexa esférica con aproximadamente el mismo radio que el área de flexión 6' esférica correspondiente. De esta manera se puede flexionar la zapata deslizante 4 contra la placa 6. El área de flexión 6' , que está en contacto con la zapata deslizante, se compone en todos los casos de un contra material, que permite la flexión de la zapata deslizante 4. Especialmente el área de flexión 6' puede, como se muestra en la figura la formarse mediante un primer elemento deslizante 7 colocado en la placa 6. El elemento deslizante 7 puede componerse de cualquier material deslizante adecuado, como por ejemplo PTFE (politetrafluoretileno) o UHM PE (Polietileno de peso molecular ultra alto) . Se debe sin embargo notar, que este elemento deslizante puede estar hecho también de otros materiales no elásticos, siempre que permitan una flexión. Además se coloca la zapata deslizante 4 a través un área de contacto 4a con el área deslizante 5' de la placa deslizante 5 en contacto deslizante. La curvatura del área 4a de la zapata 4 se adapta asi a la curvatura 4 del área deslizante 5' . La curvatura del área deslizante 5' se elige de manera relativamente pequeña, es decir el radio de curvatura es grande en comparación a la expansión
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horizontal de la placa deslizante 5. Esto genera, que la placa deslizante 5 pueda realizar con respecto a la placa de flexión 6 ordenada bajo la zapata deslizante 4 movimientos relativos horizontales al presentarse una influencia externa de fuerza, por ejemplo causada por un terremoto. Con esto las sacudidas horizontales causadas por movimientos de la tierra del cimiento 2 hacia el edifico 3 pueden ser detenidas o compensadas, ya que el edificio 3 conserva su posición en general al haber una desviación horizontal del cimiento 2 debido a su inercia. La desviación lateral de la zapata deslizante 4 de manera relativa a la placa 5 se limita mediante un limitador 8 exterior en el margen exterior del área deslizante 5' . Es esencial para la invención, que el área superior de contacto 4a de la zapata deslizante se forma con un segundo elemento deslizante 9a. El segundo elemento deslizante 9a se coloca en la zapata deslizante 4. El segundo elemento deslizante 9a se compone de un material deslizante, que presenta un material sintético con poca fricción con comportamiento de compensación elasto-plástico. El material deslizante presenta un comportamiento de flujo adecuado, es decir es presionado al recibir carga hasta cierto grado en la separación deslizante entre el cuerpo base de la zapata deslizante 4 y el área deslizante 5' , sin embargo solo con suficiente
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fuerza, para que no sea posible una colocación del área deslizante 5' sobre el cuerpo base de la zapata deslizante 4. Como materiales deslizantes para el segundo elemento deslizante 9a son apropiados materiales como PTFE (politetrafluoretileno), UHMWPE (Polietileno de peso molecular ultra alto) o materiales, que comprendan por lo menos una parte de PTFE (Politetrafluoretileno) y/o UHMWPE (polietileno de peso molecular ultra alto) . Especialmente se puede producir un elemento deslizante 9a de UHMWPE (Polietileno de peso molecular ultra alto) mediante sinterizado. El material mismo puede de ser necesario ser provisto con lubricantes o aditivos. De este modo el material deslizante puede formarse como un material de sinterizado poroso, en cuya superficie se colocan materiales lubricantes. El elemento deslizante 9a puede además presentar bolsas para recibir lubricante en el área de contacto con el área deslizante 5' . El elemento deslizante 9a se adecúa para una toma de carga vertical alta. El material deslizante compensa además, mediante su comportamiento no rígido sino relativamente elástico, las influencias que pueden generarse en soportes convencionales a través de alta presión superficial. De este modo se puede adaptar el material elástico a las cavidades del cimiento, errores en
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la conformación de la superficie del área deslizante 5' o compensar desviaciones en el radio de curvatura del área deslizante 5' . El radio de curvatura de la superficie deslizante 5' puede ajustarse de manera óptima, sin tener que tomar en cuenta para los cálculos posibles deformaciones de la placa deslizante 5' . En total se pueden cumplir más fácilmente las tolerancias de fabricación al montarse el soporte. Además el coeficiente de fricción del material deslizante 9a, es bajo en comparación con soportes convencionales, también en el caso de temperaturas exteriores bajas de acuerdo con la invención. Además de mayor estabilidad de temperatura los materiales deslizantes se caracterizan por bajo desgaste y una alta resistencia al deterioro. El material deslizante UHMWPE aporta de este modo para un soporte sísmico de larga vida, robusto y relativamente libre de mantenimiento. Mediante la baja fricción entre el área de contacto 4a y el área de contacto 5' se mejora el comportamiento de desplazamiento del soporte. Esto significa, que el soporte 1 después del agitación sísmico, se balancea y la zapata deslizante 4 se detiene de manera relativa justo en el centro (es decir en una posición estable de equilibrio) de la placa deslizante 5. Por lo tanto el soporte 1 está listo para funcionar sin ajustes
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adicionales después de la sacudida o sin una influencia externa . En la presente modalidad el plano deslizante (correspondiente con el área deslizante 5' ) se encuentra sobre el plano flexible (correspondiente al área flexible 6' ) . Para alguien versado en la técnica queda claro sin embargo, que el plano flexible también puede colocarse sobre la zapata deslizante y el plano deslizante (correspondiente al área deslizante) por debajo. El soporte de péndulo deslizante mostrado en la figura la se encuentra en una posición estable de equilibrio. Esto significa, que la energía potencial del sistema completo es mínima. El punto central del sistema se encuentra en la posición más profunda (por lo menos de manera local) . La figura Ib muestra en cambio un caso, en el que el sistema se encuentra en un estado de no equilibrio. En el caso del soporte de péndulo deslizante 1 la zapata deslizante 4 se encuentra desplazada en un monto u de manera esencialmente horizontal de su posición de equilibrio. A través de la curvatura del área deslizante 5' de su punto medio m hacia afuera se ha desplazado también el punto central de la zapata deslizante 4 (así como todos los componentes que carga) hacia arriba. De este modo la energía cinética, que se aplico a través del
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terremoto en el cimiento 2, se ha convertido en energía potencial. Después del choque sísmico la zapata deslizante 4 se mueve nuevamente en la dirección de la posición de equilibrio y continúa balanceándose, hasta que la energía introducida por el choque símico se haya eliminado del soporte . La frecuencia de oscilación del sistema es, en el caso de un péndulo, independiente de la masa del sistema. Así se permite un diseño óptimo del soporte sísmico. Especialmente el soporte se adecúa también para edificios ligeros . La fuerza restauradora depende del radio de curvatura del área deslizante 5' así como de las características deslizantes del material deslizante 9a. De acuerdo con la invención se utiliza un material plástico deformable 9a con poca fricción. De este modo no solo se permiten desplazamientos de poca fricción de manera horizontal del edificio 3 de manera relativa al cimiento 2, sino que entran en efecto fuerzas restauradoras altas en caso de una desviación, que superan la fricción entre la zapata deslizante 4 y el área deslizante 5' y de este modo pueden llevar a la zapata deslizante 6 a su posición original estable. Este aspecto logra el objeto de que después del terremoto se excluye prácticamente un desplazamiento del
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edificio 3 con respecto al edificio 2. Asi se eliminan trabajos posteriores complicados después de un terremoto. Además el aseguramiento sísmico se puede aplicar a través de un lapso de tiempo con varios terremotos, sin trabajos de reparación y sin pérdida de funcionalidad. Los trabajos de mantenimiento se limitan a una examinación visual simple del soporte. En las figuras 2a y 2b se representa una modalidad adicional de un soporte de péndulo deslizante 1 de acuerdo con la invención. El soporte 1 dispuesto entre el cimiento de edificio 2 y el edificio 3 presenta una primera placa deslizante 5 con una primera área esférica cóncava 5' . En contraste con la primera modalidad el soporte 1 presenta en la segunda modalidad en lugar de la placa 6 con el área de flexión 6' una segunda placa deslizante 6 con una segunda área deslizante 6' , que se une con el cimiento 2 del edificio. Para esto se prevén en vez de un plano deslizante y un plano de flexión (como en la figura 1) dos planos deslizantes 5' y 6' . Las áreas deslizantes 5' y 6' pueden formarse como el área deslizante 5' descrita en el contexto de la figura la. Las áreas 5' y 6' presentan el mismo radio de curvatura en esta modalidad. Una zapata deslizante 4 se dispone entre la placa deslizante 5 y la placa deslizante 6. La zapata deslizante
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4 presenta una primera área de contacto 4a para hacer contacto con la primera área 5' y una segunda área de contacto 4b para hacer contacto con la segunda área deslizante 6' . Las áreas de contacto 4a y 4b se forman en la modalidad mediante las superficies de un primer elemento deslizante 9a y un segundo elemento deslizante 9b. Los cuerpos deslizantes 9a y 9b se forman como bloques o discos. Como el elemento deslizante 9a descrito en la figura la los elementos deslizantes 9a y 9b se componen de un material deslizante adecuado, como por ejemplo PTFE (Politetrafluoretileno) o UHMWPE (Polietileno de peso molecular ultra alto) , con comportamiento de compensación elasto-plástico y una fricción relativamente baja con respecto al área contraria correspondiente 5' o 6' . Los elementos deslizantes 9a y 9b se depositan en la parte superior del cuerpo base de la zapata deslizante 4 o en su parte inferior. En vista al material, la disposición y características de los elementos deslizantes 9a y 9b se debe tomar relación con las modalidades del elemento deslizante 9a en relación con la figura la y Ib. Lo mismo es válido para las áreas contrarias 5' y 6' , que se disponen y forman especialmente como el área deslizante 5' de la figura la o Ib correspondientemente. Los elementos
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deslizantes 9a y 9b pueden ser idénticos, pero también diferentes en vista del material, tamaño del área de contacto, de la fricción ajustada (por ejemplo mediante lubricantes/elección de material), etc. En la figura 2a se representa el soporte 1 en un estado de equilibrio. La figura 2b muestra en vez de esto un soporte 1 desviado de manera máxima horizontal por un choque sísmico. La desviación se limita por un limitador 8 dispuesto en los bordes externos de las áreas deslizantes 5' y 6' . Como se ve claramente en la figura 2b, la desviación máxima u, es aproximadamente el doble de grande con dimensiones iguales del soporte 1 como en el caso de la figura la. La desviación total u se distribuye de manera uniforme en las placas 5 y 6. La flexión de la zapata deslizante 4 se compensa en el caso de la figura 2b, al presentar las placas deslizantes 5 y 6 el mismo radio de curvatura. Una flexión de la zapata deslizante 4 con respecto a la primera placa 5 se compensa con una flexión correspondiente, en dirección contraria de la zapata deslizante 4 con respecto a la segunda placa 6. Ya que el edificio 3 permanece en su posición original debido a su inercia en el caso de un choque sísmico, ocurre un desplazamiento relativo entre el edificio 3 y el cimiento 2, y por lo tanto entre las placas
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5 y 6. El soporte de péndulo deslizante 1 con el material deslizante de los elementos 9a y 9b se encarga de un desplazamiento relativo, esencialmente horizontal de ambos componentes 5 y 6 uno contra el otro. De este modo se aisla la obra del subsuelo, o se desacopla. Después del choque sísmico el edificio 3 oscila junto con la zapata deslizante 4 alrededor del punto de equilibrio central m. La energía suministrada al sistema por el choque sísmico se transforma entonces en calor mediante fuerzas de fricción y eliminada a través del soporte 1. De esta forma se atenúa la oscilación del soporte de péndulo deslizante 1. Mediante la utilización de composiciones de material para los elementos de soporte 9a y 9b con comportamiento elasto-plástico y menos fricción entre las áreas deslizantes 5' , 6' y la zapata deslizante 4 se mejoran de manera sustancial el comportamiento deslizante (reposición centrada) y el comportamiento de sedimentación . La figura 3 muestra una combinación de las modalidades de las figuras la y 2a. Entre dos placas deslizantes 5 y 6 como las descritas anteriormente se dispone una zapata deslizante 4 de dos partes. Ésta presenta una parte superior 10, que se forma aproximadamente como la zapata deslizante 4 de la figura la. Con un área de contacto superior 4a, la zapata
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deslizante 4 se encuentra en contacto con la primera área deslizante 5'. Como se describió anteriormente, se forma el área deslizante 4a de la zapata deslizante 4 por un primer elemento deslizante 9a con las características descritas en el contexto de esta invención. Una segunda parte 11 dispuesta por debajo de la primera parte 10 de la zapata deslizante 4 se encuentra en contacto mediante una segunda área de contacto 4b con una segunda área de deslizamiento 6' de la placa deslizante 6 inferior. También el área de contacto 4b inferior se forma mediante un elemento deslizante 9b, ya que presenta las características del material deslizante de acuerdo con la invención . En esta modalidad se pueden formar las áreas deslizantes superior e inferior 5' y 6' con diferentes radios de curvatura y el soporte 1 se adapta de forma óptima a las necesidades técnicas. Una flexión de la placa deslizante 5 con respecto a la placa deslizante inferior 6 se logra en este caso mediante un soporte esférico de la parte superior 10 de la zapata deslizante 4 con respecto a la parte inferior 11 de la zapata deslizante 4. Entre la parte superior 10 y la parte inferior 11 puede, más sin embargo no tiene que en el marco de esta invención, proveerse un material deslizante 7. El material deslizante 7 puede tener la características
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del material deslizante 7 del contexto de la figura la. Al aplicar el soporte de péndulo deslizante como sustitución de un soporte convencional deslizante de deformación de acuerdo con No. 1.5 EN 1337-1, tabla 1, las figuras pueden verse como cortes transversales correspondientes del soporte. En dirección longitudinal el soporte 1 se formaría de tal modo, que sea posible un deslizamiento libre. En este caso se provee una línea de equilibrio en lugar de un punto de equilibrio (como por ejemplo, una placa deslizante formada como calota) . Por ejemplo, la placa deslizante podría formarse como una superficie cilindrica cóncava con una línea inferior. En contraste con los soportes de deformación convencionales resultan en esta aplicación un centrado mejorado así como un diseño más exacto y flexible del soporte en vista de los requerimientos .
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