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Criterios para la revisión de proyectosque incorporan Aisladores yDisipadores Sísmicos
Expositor: Ing. Diego Taboada Saavedra 1
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ANEXO 03 DE LA NORMA E-030 “SISTEMAS DE PR OT EC CIÓN SÍSM ICA ¨ , PARAESTABLECIMIENTOS DE SALUD
1. Los establecimientos de salud como hospitales, institutos o similares según clasificación del
MINSA, ubicados en las zonas 3 y 2 del mapa sísmico del Perú, deben ser diseñados con
sistemas de protección sísmica: aislación de base o disipación de energía. Las edificacionesque alojen los servicios indicados en la tabla 1, deberán necesariamente ser dotadas de
sistemas de aislación sísmica. En tanto no haya una norma técnica peruana, eldiseño se hará de acuerdo al estándar ASCE/SEI7 última edición.
2. El proyecto, construcción y supervisión deben ser responsabilidad de ingenieros civiles
colegiados, de acuerdo a lo estipulado en el artículo 11 de la norma G.030 de RNE.
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Aisladores Sísmicos
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REVISION DE PROYECTOS
INVOLUCRADOS
DISEÑO PRODUCTO EJECUCIÓN
PERSONAS ESTRUCTURAL CLIENTE / GERENCIA DEPROYECTOS
CONTRATISTA
REVISOR/SUPERVISIÓN CONTRATISTA SUPERVISOR
DOCUMENTOS MEMORIA CÁLCULO ESPECIFICACIONES MANUAL INST.
EXPEDIENTE TÉCNICO PLANOS PLANOS
ESPECIFICACIONES
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
Principales propiedades a obtener:
PARÁMETRO SISMO DE DISEÑO SISMO MÁXIMODesplazamiento Total Máximo:
Cargas Axiales Máximas: () ()
Rigidez Efectiva:
Amortiguamiento:
Periodo del edificio aislado
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
Principales propiedades a obtener:
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
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Elaborado por La SOCIEDAD AMERICANA DEINGENIEROS CIVILES ( ASCE ), colegioprofesional fundado en 1852, representa a ingenierosciviles de todo el mundo. La más antigua de lassociedades de ingeniería en los EE. UU.
ULTIMA VERSIÓN: 2010
CAPITULOS ESPECIALES:
CAPITULO 17.- Requerimientos de diseño paraestructuras aisladas sísmicamente.
CAPITULO 18.- Requerimientos de diseño paraestructuras con sistema de amortiguamiento.
1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Referencia normativa: ASCE 7-10.
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ALTURA / B < 2.5
FORMA DE LA
PLANTA:B B
1.REVISIÓN DE DISEÑO
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
Tipo de análisis:ESTÁTICO DINÁMICO
FUERZA LAT. EQ. ESPECTRAL TIEMPO-HISTORIA
# PISOS 4 Máximo (20m.)
T (aislado) Max. 3 seg.
CONFIGURACIÓN REGULAR
CERCA A FALLA Mayor a 10 KM Mayor a 10 KM
TIPO DE SUELO* S1 - S2 S1, S2 y S3
ZONA SISMICA* 3 (S1-S2); 2, 1
Fuente: Norma ASCE , cap. 17 de Aisladores Sísmicos,
(Modificada con sugerencias para las condiciones en el
Perú – No oficial)
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Verificar que:
1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Sismicidad: Sismo Máximo Posible (SMP)
= 1.5 × ()
Fuente: Norma Chilena NCh2745 de Aisladores Sísmicos
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Factores de Amortiguamiento:
Coeficiente de Amortiguamiento, BD o BM
Amortiguamiento Efectivo BD o BM (ASCE) BD o BM (CHILE)
≤2 0.80 0.65
5 1.00 1.00
10 1.20 1.37
20 1.50 1.94
30 1.70 2.38
40 1.90 2.7
≥50 2.00 3.02
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Excentricidad en interfaz de aislamiento
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Verificar que:
- Fuerza cortante en superestructura:
= × ()
=3
8 R ; 1 ≤ ≤ 2
Donde:
1.REVISIÓN DE DISEÑO
Vs
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- Límites de Drift:
∆< 0.004 (á á)
∆< 0.003 (á á)
1.REVISIÓN DE DISEÑO
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- Limitar fuerzas de tracción en aisladores
1.REVISIÓN DE DISEÑO
Esfuerzo de tracción alrededor de 0,75 MPa a 1 MPa
FUERZA
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1 REVISIÓN DE DISEÑO
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Reducción de aceleración en un sismo hasta en un 80%.
-1701.21
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
0 10 20 30 40 50
S ( c m / s 2 )
T(s)
Original 03/10/74
S max
Con disipadores
Con Aisladores
ACELERACIONES MAXIMAS X-X (cm/s2)
ORIGINAL CON AISLADORES
03/10/1974 1700 (1.7g) 261 (0.4g)REDUCCIÓN - 84.50%
1.REVISIÓN DE DISEÑO
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Producto
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Respaldo de una organización de investigación en ingeniería de terremotos de renombre mundial.
(Centro de Investigación sísmica MCEER en EEUU y NCREE en Japón.)
Que tengan respaldo de centros de
investigación sísmica
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Evidencien 20 años de experiencia en paísescon terremotos
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Sean 100% libres de mantenimiento
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Amplio rango para resistir cargas axialeselevadas
PESO DE LA
COLUMNA
EDIFICIO EN YOKOHAMA
JAPON 33 PISOS CON
AISLADORES DIS
EDIFICIO ÑUÑOA CHILE 28
PISOS CON AISLADORES DIS
4000 Ton.
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CRITERIOS A TENER EN CUENTA EN LA CALIDAD DEL DISPOSITIVO
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Ensayos de aisladores de obra: Al 100% de losaisladores.
CRITERIOS A TENER EN CUENTA EN LA CALIDAD DEL DISPOSITIVO
Ensayos de aisladores prototipo: por lo menos 2 porcada tipo de aislador.
Certificado de calidad de todos los materiales: Plomo,Caucho, Acero, Pernos.
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Ensayo con sismos reales:
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Ensayo con sismos reales:
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CRITERIOS A TENER EN CUENTA EN LA CALIDAD DEL DISPOSITIVO
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Ensayo de aislador que llega a deformaciones de 400%
CRITERIOS A TENER EN CUENTA EN LA CALIDAD DEL DISPOSITIVO
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Construcción
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Colocacion de anclajes que
quedaran embebidos en elconcreto de la subestructura
Vaciado de concreto en
pedestal que soportara elaislador
* Verificar dimensiones de los aisladores con elfabricante
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Izaje de aisladores en obra
Montaje de losaisladores sobre pedestal
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Colocacion de anclajessuperiores Montaje de columnas y
vigas sobre el aislador
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Detalles a tener en cuenta
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Detalles a tener en cuenta
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Detalles a tener en cuenta
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Detalles a tener en cuenta
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FOSA SÍSMICADetalles a tener en cuenta:
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FOSA SÍSMICADetalles a tener en cuenta:
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Instalaciones flexiblesDetalles a tener en cuenta:
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Instalaciones flexiblesDetalles a tener en cuenta:
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Escaleras separadas para el nivel de sótano
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
El Capitolio en
Utah
El City Hall enOakland
Parlamento deNueva Zelandia
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras HistóricasCONDICIÓN EXISTENTE
INSTALACION DE REFUERZO EN CIMENTACIÓN
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INSTALACION DE REFUERZO EN CIMENTACIÓN
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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Experiencia:NUEVA CIMENTACIÓN CONSTRUIDA
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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Experiencia:
Encofrado para “gatos” hidraulicos alrededor de las columnas existentes
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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Experiencia:Construcción de apoyos
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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Experiencia:Apoyo construido
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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p“Gatos ” temporalmente instalados
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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pCorte de la columna existente
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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pAislador Instalado
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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pAislador Instalado
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
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pViga superior rigidizadora sobre aisladores
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Disipadoressísmicos
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1 REVISIÓN DE DISEÑO
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ADAS y fricción:
Fallan por fatiga: actúan antecualquier solicitación por lo que sufrirán
de desgaste permanente y tendrá una
capacidad limitada de ciclos de carga y
descarga.
Testeos: No se puede probar uno auno. No son industrializados.
Falla propiedades internas del metal:variaciones químicas entre capas que
alteran las propiedades del acero quehacen inconsistente su resistencia.
Fallas de material: No regresarán a suposición original.
1. CRITERIOS PRELIMINARES
1.REVISIÓN DE DISEÑO
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Disipadores de Fluido Viscoso
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p
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Disipadores Viscosos
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p
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
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Elaborado por La SOCIEDAD AMERICANA DEINGENIEROS CIVILES ( ASCE ), colegioprofesional fundado en 1852, representa a ingenierosciviles de todo el mundo. La más antigua de lassociedades de ingeniería en los EE. UU.
ULTIMA VERSIÓN: 2010
CAPITULOS ESPECIALES:
CAPITULO 17.- Requerimientos de diseño paraestructuras aisladas sísmicamente.
CAPITULO 18.- Requerimientos de diseño paraestructuras con sistema de amortiguamiento.
1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Referencia normativa: ASCE 7-10
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
Principales propiedades a obtener:
Coeficiente de Amortiguamiento:
Exponente de Velocidad:
Fuerza Promedio:
Amortiguamiento:
Balance de Energía:
= ×
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
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Verificar que:
1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Sismicidad: Sismo Máximo Posible (SMP)
= 1.5 × ()
- Factores de Amortiguamiento:
Coeficiente de Amortiguamiento, BD o BM
Amortiguamiento Efectivo BD o BM (ASCE)
≤2 0.80
5 1.00
10 1.20
20 1.50
30 1.70
40 1.90
≥50 2.00
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
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1.REVISIÓN DE DISEÑO- Sismicidad: Registros correctamente escalados,de la zona tal como manda la norma
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
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1.REVISIÓN DE DISEÑO- Interacción Disipador-Estructura principal
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
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Sistema Convencional Sistema con disipadores
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Producto
PRINCIPALES GRUPOS DE CRITERIOS
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Respaldo de una organización de investigación en ingeniería de terremotos de renombre mundial.
(Por ejemplo Centro de Investigación sísmica MCEER en EEUU y NCREE en Japón.)
Que tengan respaldo de centros deinvestigación sísmica
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Conformidad con la prueba de Ciclo de Vida del dispositivo
Evidencian de ciclos de vida durante años de
trabajo
Sellos Taylor 1954: cero fallas Otros con menos tiempo, fallan
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Garantía que certifique que en 30 años el disipador no requiere mantenimiento.
(Solo se requiere renovar pintura externa).
Sean 100% libres de mantenimiento
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EL fabricante demuestra experiencia ensayando dispositivos con la carga de sismo máximo.
Ensayos a carga de sismo máximo
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Sellos de presión fabricados para resistir como mínimo 20000 psi.
Demostrar que tienen sellos resistentes
Cero fallas/Cero derrames
Ensayo de disipadores a presión de 20000Psi Cuidado con estosproductosFuente: Taylor Devices
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No se debe permitir el uso de amortiguadores que funcionen mediante el sistema de válvulas cómocomponente de disipación de energía.
Que no tengan válvulas en su composición
Que tengan orificios en el propio pistón .Las válvulas pueden fallar.
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Construcción
PRINCIPALES GRUPOS DE CRITERIOS
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* Verificar anclajes embebidos para conexiones
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71
* Verificar dimensiones de los disipadores con elfabricante
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fabricante
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Protegerlos para posterior pintado o soldaduras deestructura metálica
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est uctu a etá ca
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Aplicaciones en PerúReforzamiento AIJCH / Proyectista: GCAQ
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Reforzamiento AIJCH / Proyectista: GCAQ
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Aplicaciones en PerúAmpliación y Reforzamiento Hotel Costa del Sol/ Proyectista: GCAQ
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Ampliación y Reforzamiento Hotel Costa del Sol/ Proyectista: GCAQ
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Dónde ocurrirá el siguiente terremoto?
Cuál será su magnitud?
Cuándo será la fecha?
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“…En el caso de la región central del
Perú, daría origen a un sismo de magnituddel orden de 8.8 Mw (…), el sismo tendríaun área de ruptura del orden de 500x160 km, (…); similar al sismo de Japón del2011. En este escenario, toda la zonacostera entre Pisco y Chimbote se vería
afectada con los mayores niveles deaceleración…”
http://www.igp.gob.pe/portal/images/documents/sismos/Documentos/lima_2014.pdf
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“…El análisis y cuantificaciónde la información obtenidapermite proponer para LimaMetropolitana y El Callaoniveles de sacudimiento delsuelo mayores a 500 cm/s2,
siendo el máximo de 900cm/s2 en la zona costera,entre Ventanilla yChorrillos…”
Créditos: (Pulido et al, 2012).
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Créditos: (Pulido et al, 2012).
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En cuanto a lasvelocidades desacudimiento del suelo,estas serían del orden de
80 cm/s en Villa elSalvador y el Callao.
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“…las zonas costeras de LimaMetropolitana y el Callao, muestran quela primera ola del tsunami llegaría a lazona de costa en 18 minutos y conalturas probables de 8 metros. Los
niveles de inundación varían, hasta unmáximo de 1400 metros frente a lazona portuaria del Callao (…) el Callao yLa Punta serían afectados en mayorporcentaje.
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“…No se debe olvidar que en estemomento, no es importante conocerdónde ocurrirá el siguiente terremoto, nitampoco su magnitud, mucho menos lafecha, sino el saber qué estamos haciendocomo personas y como sociedad para noser dañados por ese terremoto que detodas manera va a ocurrir…”
http://www.igp.gob.pe/portal/images/documents/sismos/Documentos/lima_2014.pdf
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82/82
Av. Javier Prado Este 3349
San Borja, Lima
(511) 346 1002
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