DISEÑO DE HOSPITALES CON LA NORMA PERUANA DE …Inspección cada dos años y luego de un sismo con...
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Ing. Alejandro Muñoz PeláezProfesor Principal PUCP
Gerente TECNCO PRISMA INGENIERIA
Presidente del Comité Peruano de Diseño Sismorresistente.NTE.030
Miembro de los comités de Aislamiento, Concreto Armado, Cargas
DISEÑO DE HOSPITALES CON LA NORMA
PERUANA DE AISLAMIENTO SÍSMICO E.031
Lima - 2018
II CONGRESO
INTERNACIONAL DE
ESTRUCTURAS EN
EDIFICACIONES
Comité Técnico de Normalización “Aislamiento Sísmico”
El Diseño Sin Aislamiento acepta daño y la pérdida de funcionalidad
P V
V diseño= 0.20 P V elástico= 0.80 P
entonces Daño !!! (aún considerando sobrerresistencia)
V diseño= (ZUSC/R) P = (U/R) V elástico
U = 1.5 R = 6
Usando la Norma Peruana E.030 :
Entonces, ¿ la E.030 , está errada ?,
¿hay normas que no tengan este “problema”
La E.030 , y todas las normas de países con fuerte sismicidad aceptan daño
frente a sismos severos.
Lo hacen porque sería imposible dotar a las edificaciones del nivel de
resistencia que demandan los sismos severos y aún si esto fuera posible, no
hay manera de cuidar el contenido.
Aspiraciones y normas de ingeniería.
1990: Comité Visión 2000 del SEAOC
Diseño Orientado al Desempeño !!!…
en todas sus formas….
…
2018: NTE.030 y todas las Normas deDiseño SR no pueden lograraún las aspiraciones de los90´para edificios de base fija.
Sismo
Leve Moderado Severo
“
Sin Daño
Estructural
”
Sin daño
en el
Contenido ó
ó ó
ó
Desempeño para Edificios Aislados y de Base Fija
x
xx
“Deseos para nuestros edificios …”
Materializar Objetivos en Procesos y
Restricciones (Derivas, aceleraciones, etc.)
“Deseos e Ingeniería…”
Traducir Deseos en Objetivos de Desempeño
Funcionalidad Contínua
Nueva norma E.031
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
NORMA E.031
AISLAMIENTO SÍSMICO
LIMA – PERÚ
2018
Protocolos de ensayo
La norma E.031 contiene …
Metodología de análisis y diseño
Requisitos mínimos
CAPITULOS
I DISPOSICIONES GENERALES
II REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO
III DEFINICIÓN DEL MOVIMIENTO DEL TERRENO
IV SELECCIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE ANALISIS
V PROCEDIMIENTO DE FUERZAS ESTATICAS EQUIVALENTES
VI PROCEDIMIENTOS DE ANALISIS DINÁMICO
VII REVISIÓN DEL DISEÑO
VIII ENSAYOS
CAPÍTULO I : DISPOSICIONES GENERALES
Objeto, Definiciones, Ambito de Aplicación, Nomenclatura
Definiciones
CAPÍTULO 2: REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO
Desarrollo y Presentación del Proyecto
20
Múltiples Proveedores:
P1: ….
P2 : ….
P3 : …
P4 : …
Diseño Independiente de
fabricantes y proveedores Planos con la información
adecuada
Desplazamientos
Rigidez y
amortiguamiento
Carga axial última
Factores de Seguridad
Factores modificadores
Rango Basado en Desempeño y no en preferencias de proveedores!
Diseño que permita un rango amplio de productos
P1
P3P2
P4
CAPÍTULO II: REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO
Estructura Aislada es Irregular sólo cuando la
superestructura tiene:
23
Piso blando
o
Piso Debil
o Torsión
o Discontinuidad
Extrema en
elementos
Sismorresistentes
Solo se prohíben las irregularidades extremas
TABLA N°1
CATEGORIA Y REGULARIDAD DE EDIFICACIONES AISLADAS
CATEGORÍA DE LA
EDIFICACIÓNZONA RESTRICCIONES
A y B4 y 3
No se permiten irregularidades
extremas
2 y 1 Sin restricciones
C4
No se permiten irregularidades
extremas
3, 2 y 1 Sin restricciones
Entonces se podría tener un edificio aislado con
piso blando, torsión y discontinuidad simple en su
superestructura
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
Fue
rza
Late
ral
Desplazamiento
fr
D máximo
Dmáximo / 2
fr > 2.5% Peso
Fuerza de restitución lateral (fr).
Características del sistema de aislamiento
Estable EN LAS CONDICIONES
EXTREMAS del SMC.
Características del sistema de aislamiento
Diafragma rígido
Monitoreo Inspección y remplazo
Programa de
monitoreo,
inspección y
mantenimiento
del sistema de
aislamiento
Edificio ---
Mínimo :1.5 m
Inspección cada dos años y luego de un sismo con
Intensidad Mercalli > 6
Inspección de aisladores
Junta de separación
> Desplazamiento total esperado para
el SMC
Combinación de cargas verticales
Promedio: 1.0 CM + 0.5 CV
CM, CV
Máxima:1.25 (CM + CV) + 1.0 (CSH + CSV) + 0.2 CN
Mínima:0.9 CM – 1.0 (CSH + CSV)
CSV
Carga Vertical (P) =
Combinaciones:
CSH
Casos de carga vertical:
CSV: Sismo Vertical
CSH: Sismo Horizontal
CM,CV: Carga Muerta
y Viva
Instrumentación de edificaciones públicas
Nivel superior
Nivel aislamiento
Nivel del terreno
FPT15636/20-16/14-8
Average Triple Pendulum Properties at Quality Control Test Load
Properties f1 f2 f3 L1 (mm.) L2 (mm.) L3 (mm.) D (mm.) Shear(W) Teff (sec.) Damping Keff(kn/mm/kn) EDC(W)
Upper Bound DBE 0.02 0.04 0.07 610 4115 7620 159 0.073 2.96 0.331 0.000460 0.948
Lower Bound MCE 0.005 0.025 0.055 610 4115 7620 257 0.071 3.82 0.255 0.000276 1.151
EPS Proposed Nominal 0.01 0.03 0.06 610 4115 7620 166 0.064 3.23 0.284 0.000385 0.747
-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
-300 -200 -100 0 100 200 300
La
tera
l/V
erti
ca
l
HORIZONTAL DISPLACEMENT (mm)
Propiedades nominales de dispositivos.
En base a ensayos de dispositivos prototipo.
Ensayo de dispositivo Propiedades nominales elásticas
DM
Keff
beff
Propiedades nominales elásticas en el desplazamiento
máximo
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
Fue
rza
Late
ral
Desplazamiento
DM
FM+
FM-
M
MM
MD
FFk
2
22 MM
M
MDk
E
b
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
Fuer
za L
ater
al
Desplazamiento
EM
Rigidez efectiva: Amortiguamiento efectivo:
Propiedades del modelo no lineal
Kd
dy , Fy (ó Q )
zeff
Las propiedades se modifican por …
36
Ensayos, velocidad de
carga, calentamiento,,
scragging
Envejecimiento y
condiciones ambientales
Proceso de
fabricación
Rango de diseño
Keff, máx.Keff, min. Keff, Nominal
X l min
INFORMACIÓN DEL PROVEEDOR
con límites definidos
Variación de propiedades de los dispositivos
X l máx
Los modificadores λ
λ máx = (1+ (0.75*( λ (ae, máx) -1) )) *𝝀(𝒕𝒗𝒔,𝒎í𝒏) * 𝝀 (fab, max) ≥ 1.8
λ min = (1- (0.75*(1- 𝝀 (ae, min)) )) * 𝝀(𝒕𝒗𝒔,𝒎í𝒏)* 𝝀 (fab, min) ≤ 0.60
Valor máximo = λmáx * (Valor nominal)
Valor mínimo = λmin * (Valor nominal)
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
Fuer
za L
ater
al
Desplazamiento
Valor nominal
Valor Mínimo
Valor Máximo
- Análisis por separado para los extremos del rango
- Para el diseño se usan los valores máximos de
desplazamientos, fuerzas y aceleraciones
Límite superior
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
Fuer
za L
ater
al
Desplazamiento
Valor nominal
Valor Mínimo
Valor Máximo
Límite inferior
CAPÍTULO III: DEFINICIÓN DEL MOVIMIENTO DEL TERRENO
• Corresponde a un evento de 2500 años de periodo
de retorno
• Se debe obtener mediante un estudio de sitio o
empleando las indicaciones de la NTE.030 previa
verificación del periodo de vibración del suelo
Espectro de Diseño (SMC)
TABLA N° 2
SUELO TIPO Ts (s)
S0 Roca dura < 0,15
S1 Roca o suelos muy rígidos < 0,30
S2 Suelos intermedios < 0,40
S3 Suelos blandos < 0,60
Si se usan los perfiles de suelo de la NTE E.030
se debe verificar (ensayos de Microtrepidación)
que el periodo del suelo , Ts, corresponda a lo
indicado en la tabla.
!!!
Espectro para Zona 4 y Suelo S1
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Sa (g)
T seg.
X 1.5
( U = 1 )
gZCSSaM 5,1
E.031
E.030
• Siete registros mínimo (siete pares de acelerogramas)
representativos del SMC y las condiciones locales
• Se permite escalar registros por factores únicos o usar
escalamiento en frecuencias para lograr señales
espectro compatibles
• También se permite usar señales sintéticas
Registros de aceleración del suelo
E.031 permite tres tipos de registros sísmicos:
Reales: obtenidos de terremotos
representativos
-0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0 20 40 60 80
Acele
ració
n d
el su
elo
(g
)Tiempo (seg.)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Seu
do
acele
ració
n (
g)
Periodo (seg.)
1970 Huaraz EW
Espectro objetivoZ4S1
Artificiales : Generados en base a las características del
sitio y del SMC
Espectro-compatibles: ajustados al espectro
de diseño
Tratamiento del juego de registros
-0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0 20 40 60 80
Acele
ració
n d
el su
elo
(g
)
Tiempo (seg.)
-0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0 20 40 60 80
Acele
ració
n d
el su
elo
(g
)
Tiempo (seg.)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Seu
do
acele
ració
n (
g)
Periodo (seg.)
1970 Huaraz NS
Espectro objetivoZ4S1
(1) Seleccionar siete registros representativos del lugar.
Registro : señal NS + señal EW + señal UV
(2) Determinar los Espectro de respuesta de las componente NS, EW
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0
Seu
do
acele
ració
n (
g)
Periodo (seg.)
1970 Huaraz EW
Espectro objetivoZ4S1
(3) Determinar el Espectro SRSS para cada registro
(raíz cuadrada de la suma de cuadrados )
(4) Escalar señales para que el promedio de los SRSS no sea menor al espectro
objetivo en el rango establecido para señales naturales o espectro-
compatibles:
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Seu
do
acele
ració
n (
g)
Periodo (seg.)
1966 Lima
1970 Huaraz
1974 Lima
Espectro objetivo
Para señales Naturales:
0.75TM-1.25TM
Para señales espectro compatibles:
0.2TM-1.25TM
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Seu
do
acele
ració
n (
g)
Periodo (seg.)
Espectro objetivo
Espectro promedio
Para señales espectro compatibles, el acelerograma en la
dirección de análisis deberá tener un espectro que no sea
menor al 90 % del espectro de diseño.
-0.5
-0.3
-0.1
0.1
0.3
0.5
PGA (g
) Tie
mpo (s
eg.)
Reg
istro sí
smic
o:-0.5
-0.3
-0.1
0.1
0.3
0.5
PGA (g
)
Tiem
po (seg.)
Reg
istro sísm
ico:
Comentarios al Capítulo III
Máx = 0.6 g
Northridge, USA 1994
Máx = 0.17 g
DF, México 1985
PGA= 0.49 g
Talca, Chile 2010
PGA= 0.18g
Lima, Perú 1974
Otros sitios…
Acelerogramas, Costa Pacífico Sur …
Nuestros Sismos: Alta frecuencia, bajos
desplazamientos
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 3 6 9 12 15
Am
plit
ud
de
Fou
rier
Frecuencia (Hz)
Perú, Lima 1974
f=3.3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 3 6 9 12 15
Am
plit
ud
de
Fou
rier
Frecuencia (Hz)
Chile, Talca 2010
f=3.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 3 6 9 12 15
Am
plit
ud
de
Fou
rier
Frecuencia (Hz)
México, DF 1985
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 3 6 9 12 15
Am
plit
ud
de
Fou
rier
Frecuencia (Hz)
USA, Nortdrige 1994
f=1.3f=0.5
ALTAS FRECUENCIAS BAJOS DESPLAZAMIENTOS
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
0 1 2 3 4
Sa (g)
T seg.
Espectros de aceleraciones E.031
≈ 1.5 g
Espectros de desplazamiento
≈ 42 cm
NO !!!
Los Sismos Peruanos tienen bajas demandas de
desplazamientos… ENTONCES…
…NO NECESITAMOS ACOMODAR GRANDES DESPLAZAMIENTOS!!!... Y POR TANTO…
ENTONCES…
𝑫 𝑻𝑴
…Y POR TANTO…
… Podemos emplear TODOS los tipos de dispositivos
del mercado, para aislar NUESTROS EDIFICIOS.
Cuando los estudios de Microtrepidación muestren perfiles de
suelo distintos a los de la NTE.030 hay que desarrollar estudios
de sitio
Concepción, CHILE 2010DF, MÉXICO 1985
Estudio de Sitio
imprescindible
!!!
CAPÍTULO IV: SELECCIÓN DEL
PROCEDIMIENTO DE ANALISIS PARA ESTRUCTURAS AISLADAS
3 métodos de análisis :
Fuerzas estáticas equivalentes(FEE)
Dinámico espectral(DE)
Dinámico tiempo-historia(DTH)
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0 10 20 30
Acele
rac
ión
(g
)
tiempo (seg.)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
SA (g)
T seg.
Requisitos para el uso de los Análisis de FEE y DE
Sistemas regulares de máximo cuatro niveles ó 20 m de
altura
Zona y Suelo.
Amortiguamiento efectivo menor o
igual a 30%.
. . .
TM > 3 T sólo para el análisis de FEE
TM T
Condición para los Periodos de la Estructura Aislada, TM y estructura de base fija, T
TM < 5.0 seg para ámbos métodos
. . .
Restricciones al uso del Análisis DTH
NingunaPara el diseño de la estructura, los resultados no serán menores a los
obtenidos por el análisis DE
CAPITULO VPROCEDIMIENTO DE FUERZAS
ESTATICAS EQUIVALENTES
El desplazamiento traslacional (máximo) y total
se calculan para el SMC y se reduce por el amortiguamiento efectivo del
sistema.
Desplazamiento traslacional Desplazamiento total
D TM
DM
El desplazamiento traslacional
M
MaM
M
dMM
B
TS
B
SD
2
2
4
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
SdM (cm)
T seg.
reducción por amortiguamiento
(BM)
TM
TM
Z4S1
• Desplazamiento
Traslacional:
Periodo del sistema de aislamiento TM
gk
PT
M
M 2
• Periodo de Vibración
Tabla N° 3 Factor de amortiguamiento BM
Amortiguamiento Efectivo (%), Factor BM
≤ 2 0,8
5 1,0
10 1,2
20 1,5
30 1,7
≥ 40 1,9
• Factor de reducción por amortiguamiento (BM)
El desplazamiento total máximo se calcula
considerando la excentricidad
Razón entre periodo
traslacional y rotacional
CM +
Yi
Xi
N aisladores
222
121
db
eyDD
T
MTM
Desplazamiento
Total:
N
yx
r
N
i ii
a
T
1
22
1
Fuerzas del análisis para el SMC
Vst
Vb
Vb: Fuerza cortante en la interface de aislamiento
Vst: Fuerza cortante en la superestructura
La fuerza Vb se obtiene con la rigidez y el desplazamiento
traslacional del sistema de aislamiento.
Vb =KM . DM
DM
…
La fuerza cortante en la superestructura, Vst, se obtiene como:
)5.21( M
P
PVV s
bst
b
Ps: Peso de la
superestructura
P: Peso total
Fuerzas de diseño
Vs = Vst / Ra
Vb
Vb : Fuerza cortante de diseño para el sistema de
aislamiento y la subestructura
Vs : Fuerza cortante de diseño en la superestructura
Ra = (3/8) Ro 2
La deriva máxima permitida para
fuerzas sin reducir
Deriva máxima = 0.0035
…
La fuerza de diseño Vs, debe ser mayor que:
La fuerza sísmica, según E.030, de un edificio con Peso Ps y periodo TM
Vs > V E.030
Peso PsPeriodo TM
La carga de viento factorada
Vs > Vviento
…
La fuerza Vst, calculada a partir de Vb necesario para activar el sistema de aislamiento:
(a) Fluencia del sistema de aislamientopara propiedades máximas
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
Fuer
za L
ater
al
Desplazamiento
fy
(b) La fuerza para cero desplazamiento
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
Fuer
za L
ater
al
Desplazamiento
fy
CAPÍTULO 6: PROCEDIMIENTOS DE ANALISIS DINAMICO
El modelo estructural …
• Debe considerar la distribución espacial del sistema de aislamiento,
las acciones bidireccionales y la velocidad de carga.
• Se puede suponer elásticos los elemento sobre el nivel de aislamiento.
El análisis espectral del sistema estructural …
• El amortiguamiento modal para el modo fundamental no será mayor al
amortiguamiento efectivo o al 30% del amortiguamiento crítico.
• En cada dirección, el análisis debe efectuarse empleando el espectro al
100% en la dirección de análisis más el 30% en la dirección
perpendicular.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
SA (g)
T seg.
Espectro SMC
100% SMC30% SMC
• En el análisis espectral y tiempo historia los desplazamiento del
sistema de aislamieto se obtienen como la suma vectorial de las
direcciones X e Y
Desp. X Desp. y
DesplazamientoTotal
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
-0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15
Des
pla
za
mie
nto
Y (
m)
Desplazamiento X (m)
• Las fuerzas internas de diseño deben ser escalados para
garantizar valores mínimos de cortante basal
Deriva máxima de entrepiso
∆máx
h
Deriva máxima de entrepiso (0/00)Espectral 3.5
Tiempo-historia 5.0
Daño en el Contenido por aceleraciones
CAPÍTULO VII: REVISIÓN DEL DISEÑO
Revisión del diseño …
por ingenieros civiles colegiados y habilitados
independientes del diseñador y del proveedor de
dispositivos, con experiencia.
CAPÍTULO VIII: ENSAYOS
Los ensayos podrán ser efectuados en los Laboratorios
del fabricante o en Laboratorios Independientes, con
certificación de acuerdo a la Norma ASTM E04 o similar.
Ensayos Aisladores prototipos
Aisladores a instalarse
en obra
Ensayos de prototipos
Estos ensayos serán hechos preferentemente previo a la fabricación de
aisladores de obra. La carga vertical será el promedio grupal del 100%
de la carga muerta y el 50% de la carga viva.
100% CM + 50%CV
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
Am
plit
ud
(D
M)
1.00 DM
0.63 DM0.50 DM
0.25 DM
ENSAYOS DE PRODUCCIÓN
100% DE DISPOSITIVOS
VERIFICACIÓN DE PROP. EFECTIVAS
Para el Diseño de Hospitales es necesario limitar la aceleración de respuesta a un valor del orden de 0.2 g
Que aceleración ?La máxima de algún piso ?
o el promedio de las aceleraciones
espectrales de piso en un rango de periodos ?
Aceleración máxima en un piso ó
aceleración media espectral de piso
Máx = 0.2 g
Ó
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Se
ud
o a
ce
lera
ció
n (
g)
Periodo (seg.)
1966 Lima
1970 Huaraz
1974 Lima
Desempeño de edificios diseñados con la E.031
Evaluación del Desempeño usando Análisis Dinámico Incremental No Lineal
Maddeley Yucra , Alejandro Muñoz
CASO DE ESTUDIO
• Área: 4615 m2
• N° de pisos: 4
• Suelo S2
• Unidades productoras de servicio:
Diagnóstico/ Patología/ Hospitalización
Bloque 4B
Edificio Estudiado 4PS2
Bloque Hospitalario
-0.5
-0.3
-0.1
0.1
0.3
0.5
PGA
(g)
Tiempo (seg.)
Registro sísm
ico:
-0.5
-0.3
-0.1
0.1
0.3
0.5
PGA (g)
Tie
mpo (seg.)
Registro sísm
ico:
Sistema de Aislamiento:33 Aisladores elastoméricos y 8 Deslizadores
CASO DE ESTUDIO
PROPIEDADES
TipoAisladores
elastoméricos
Deslizadores
planos
Denominación Símbolo HDR -1 HDR -2 SLID - 1 SLID - 2
Cantidad CANT 10 23 4 4
Rigidez efectiva Keff (tnf/m) 83 76 8 12
Rigidez inicial K1 (tnf/m) 660 640 149 231
Fuerza de fluencia Fy (tnf) 4.93 3.46 2.08 3.24
Modelo aislador elastomérico Modelo deslizador plano
Distribución de los aisladores.
(33 elastoméricos y 8 deslizadores planos).
Modelo: Estructura y Sistema de Aislamiento No Lineales
Momento – Rotación No Linealidad Concentrada en rótulas
CASO DE ESTUDIO
Curva de comportamiento de dispositivos
Estructura
Sistema de
aislamiento
Análisis dinámico incremental
SismicidadCreciente
• PGA
• PGV
• Sa (T1)
• Deriva de entrepiso
• Aceleración de piso
• Deformaciones
Internas
• etc
CASO DE ESTUDIO
• Análisis no lineal tiempo historia para diferentes niveles de intensidadcreciente.
• Para cada registro de aceleraciones se obtiene una curva “daño”versus “nivel de intensidad”
Me
did
a d
e in
ten
sid
ad
Medida de daño
Registro Fecha
PGA (g)
NS – EW
Magnitu
d
(Mw)
Duració
n (seg.)
Lima 17-10-1966 0.27 –
0.18
8.1 65
Huaraz 31-05-1970 0.10 –
0.11
6.6 45
Lima 03-10-1974 0.18 –
0.20
6.6 98
Pisco 15-08-2007 0.34 –
0.28
7.0 218
Tocopilla 14/11/2007 0.48 –
0.55
7.7 71
Mejillones 15-11-2007 0.08 –
0.12
6.8 146
Concepción 27/02/2010 0.40 –
0.29
8.8 141
7 registros entre peruanos y otros con magnitud importante en Chile
CASO DE ESTUDIO
Aceleración Espectral en el periodo
fundamental de los 7 registros naturales.
Espectros de aceleración
CASO DE ESTUDIO
...
Espectros para PGA 0.6g
CASO DE ESTUDIO
Los registros se modificaron en su contenido de frecuencia y se escalaron a intensidades de PGA 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2 y 1.4g.
Aceleración Espectral en el periodo
fundamental de los 7 registros espectro
compatibles a PGA 0.6 g.
• Se calculó la respuesta inelástica deledificio en el tiempo, 98 veces
CASO DE ESTUDIO
• Se construyeron las curvas IDA
• Se cuantificaron las deformacionesinelásticas
• Se construyeron curvas resumen
X-X Y-Y
CASO DE ESTUDIO
Derivas de Entrepiso
Aceleraciones de pisoCASO DE ESTUDIO
X-XY-Y
Daño deriva para la estructura
• Desempeño y Deriva (HAZUS).
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Estado de daño Nivel de desempeño
Leve Ocupación Inmediata
Moderado Seguridad de Vida
Severo Prevención del Colapso
Completo Colapso
Daño leveDaño
moderado
Daño
severo
Daño
completo
Edificio 4PS2Límite de
deriva0.0032 0.0058 0.014 +
HAZUSLímite de
deriva0.0033 0.0058 0.0156 +
• En función de la curva de capacidad de la
estructura :
Daño y Deformaciones Internas en vigas y columnas (FEMA).
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Deriva y Daño Leve
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
X-X Y-Y
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
X-X Y-Y
Aceleración y Daño Leve
DISCUSIÓN DE RESULTADOSRotaciones Plásticas y Daño Leve (umbral es 1.0)
DISCUSIÓN DE RESULTADOSOcupación Inmediata para el sismo máximo.
Giro / Giro de OI para el sismo Concepción en Y-Y
Conclusión
• Los procedimientos sencillos de diseño de la Norma E.031permiten estimar con razonable aproximación la respuestaestructural.
• La Norma E.031 permite proyectar edificios aislados que ensismos muy grandes (TR=2500 años) continuaríanfuncionando plenamente debido a que estaríanprácticamente sin daño (ni en la estructura ni en elcontenido)
Comentarios Generales al Sistema de Aislamiento
El Talón del Sistema de Aislamiento
La superestructura de un edificio aislado esmenos resistente y menos rígida que lade un edificio convencional
Si el sistema de aislamiento se bloquea losdaños en el edificio sería muy fuertes.
Juntas de Separación
SISMO 2500 AÑOS
Pequeños o grandes deslizamientos
DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS
TALUD ESTABLE PARA SISMO 1000
AÑOS
SISMO 2500 AÑOS
Edificios Vecinos
DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS
Edificio antiguo ≤ TR= 500 años
SISMO 500 AÑOS
Edificios Vecinos
DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS
Edificio antiguo, podría no tener diseño sismorresistente o tal vez
sólo para TR= 500 años
Muros de Contención
DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS
SISMO 2500 AÑOS
MURO DISEÑADO PARA SISMO 500 AÑOS
Dos Casos de Hospitales Importantes
Caso 1:
Nuevo edificio INEN
….
• 9 PISOS
• 3 SÓTANOS
Muro de contención
SISMO MCE ( TR = 2500 AÑOS)Estructura Aislada
Estructura Fija
Objetivos de desempeño
• Deriva máxima: 3 ‰• Aceleración máxima: 0.2g
• Interface de Aislamiento -> ok!
Para el sismo máximo, Tr = 2500 años:
Estructura de concreto armado
Muros de 60 cm.
Losa de 60 cm.
Sintonización estructura – sistema de
aislamiento
AISLARMUROS
Origen de la tracción en dispositivos
AXIAL DE SISMO
AXIAL DE GRAVEDADSISMO
AXIAL DE SISMO
AXIAL DE GRAVEDADSISMO
Eliminación de la tracción
Reducción del
Peralte en vigas
Desempeño del edificio con tres
alternativas de provisión
• A1: Péndulos de fricción triples
• A2: Péndulos de fricción simples o dobles
• A3: Aisladores LRB + deslizadores
A1: Péndulos de fricción triples
A1: Constitutiva global con TFP - final
Parámetro Valor
Periodo aislado "T" 3.5
Desplazamiento de diseño "DD" 19.8
Amortiguamiento @ DD 15.9%
Deriva max. (‰) 2.6
Aceleración máx. (g) 0.21
A3: Propuesta con elastoméricos
A2: Propuesta con elastoméricos
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250
F. L
ATE
RA
L (T
ON
)
DESPLAZAMIENTO (mm)
CONSTITUTIVA GLOBAL DEL SISTEMA
Parámetro Valor
Periodo aislado "T" 3.7
Desplazamiento de diseño "DD" 20.7 cm
Amortiguamiento @ DD 15.10%
Deriva max. (‰) 2.5
Aceleración máx. (g) 0.19
PARÁMETRO
ALTERNATIVAS
AISLADORES ELASTOMÉRICOS +
DESLIZADORES
AISLADORES FRICCIONALES TRIPLES
AISLADORES FRICCIONALES
SIMPLES
Resumen de desempeño
Caso 2:
Hospital de la Policía Nacional del Perú
HOSPITAL DE LA POLICÍA NACIONAL DEL PERÚ
HOSPITAL DE LA POLICÍA NACIONAL DEL PERÚ
28,000 m2 de área construida213 DISPOSITIVOS
BLOQUE HOSPITALARIO
DESEMPEÑO LOGRADO ….
Aceleraciones máximas = 0.28g
Deriva máxima = 2.8/1000
Control del Daño…
Deriva vs Rigidez & Amortiguamiento
Control del Daño…
Aceleración de piso vs Rigidez & Amortiguamiento
Otros Casos recientes:
Hospital de Llata - Huánuco
Hospital de ILAVE- Puno
• Y la lista seguro se irá incrementando.
Origen de dispositivos instalados en Perú …
muchas gracias!
Siempre es mejor
aislar !!!