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Criterios para la revisión de proyectos

que incorporan Aisladores y

Disipadores Sísmicos

Expositor: Ing. Diego Taboada Saavedra1

ANEXO 03 DE LA NORMA E-030 “SISTEMAS DE PROTECCIÓN SÍSMICA¨, PARA

ESTABLECIMIENTOS 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 edificaciones

que 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, el

diseño 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.

2

Aisladores Sísmicos

3

REVISION DE PROYECTOS

INVOLUCRADOS

DISEÑO PRODUCTO EJECUCIÓN

PERSONAS ESTRUCTURAL CLIENTE / GERENCIA DE PROYECTOS

CONTRATISTA

REVISOR/SUPERVISIÓN CONTRATISTA SUPERVISOR

DOCUMENTOS MEMORIA CÁLCULO ESPECIFICACIONES MANUAL INST.

EXPEDIENTE TÉCNICO PLANOS PLANOS

ESPECIFICACIONES

5

1.REVISIÓN DE DISEÑO

Principales propiedades a obtener:

PARÁMETRO SISMO DE DISEÑO SISMO MÁXIMO

Desplazamiento Total Máximo: 𝐷𝑇𝐷 𝐷𝑇𝑀

Cargas Axiales Máximas: 𝑃𝑈(𝑑𝑖𝑠) 𝑃𝑈(𝑚𝑎𝑥)

Rigidez Efectiva: 𝐾𝐷 𝐾𝑀

Amortiguamiento: 𝛽𝐷 𝛽𝑀

Periodo del edificio aislado 𝑇𝐷 𝑇𝑀

* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.

7



* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.

8

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.


- Referencia normativa: ASCE 7-10.

9

ALTURA / B < 2.5

FORMA DE LA

PLANTA:B B


X 10


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 elPerú – No oficial)

11

Verificar que:


- Sismicidad: Sismo Máximo Posible (SMP)

𝑆𝑀𝑃 = 1.5 × (𝑆𝐷)

Fuente: Norma Chilena NCh2745 de Aisladores Sísmicos

12


- 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

13


- Excentricidad en interfaz de aislamiento

14

Verificar que:

- Fuerza cortante en superestructura:

𝑉𝑠 =𝑘𝐷 × (𝐷𝐷)

𝑅1

𝑅1 =3

8R ; 1 ≤ 𝑅1 ≤ 2Donde:


Vs

15

- Límites de Drift:

∆𝑑< 0.004 (𝐴𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝐷𝑖𝑛á𝑚𝑖𝑐𝑜)

∆𝑑< 0.003 (𝐴𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝐸𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑜)


16

- Limitar fuerzas de tracción en aisladores


Esfuerzo de tracción alrededor de 0,75 MPa a 1 MPa

FUERZA

17

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%


18

19

Producto

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

21

Evidencien 20 años de experiencia en países con terremotos

22

Sean 100% libres de mantenimiento

23

Amplio rango para resistir cargas axiales elevadas

PESO DE LA COLUMNA

EDIFICIO EN YOKOHAMA – JAPON, 33 PISOS CON

AISLADORES DIS

EDIFICIO ÑUÑOA CHILE, 28 PISOS CON AISLADORES DIS

4000 Ton.

24

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.

25

Ensayo con sismos reales:

26

Ensayo de aislador que llega a deformaciones de 400%

CRITERIOS A TENER EN CUENTA EN LA CALIDAD DEL DISPOSITIVO

27

28

Construcción

Colocacion de anclajes que quedaran embebidos en el concreto de la subestructura

Vaciado de concreto en pedestal que soportara el aislador

* Verificar dimensiones de los aisladores con el

fabricante

30

Izaje de aisladores en obraMontaje de los aisladores sobre pedestal

31

Colocacion de anclajes superiores Montaje de columnas y

vigas sobre el aislador

32

Detalles a tener en cuenta

33

Detalles a tener en cuenta

34

FOSA SÍSMICADetalles a tener en cuenta:

35

Instalaciones flexiblesDetalles a tener en cuenta:

36

Escaleras separadas para el nivel de sótano

37

Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas

El Capitolio en Utah

El City Hall en Oakland

Parlamento de Nueva Zelandia


CONDICIÓN EXISTENTE

INSTALACION DE REFUERZO EN CIMENTACIÓN


NUEVA CIMENTACIÓN CONSTRUIDA


Encofrado para “gatos” hidraulicos alrededor de las columnas existentes


Construcción de apoyos


Apoyo construido


“Gatos” temporalmente instalados


Corte de la columna existente

Experiencia: Reforzamiento de Estructuras HistóricasAislador Instalado


Aislador Instalado


Viga superior rigidizadora sobre aisladores

Disipadores sísmicos

50

ADAS y fricción:

Fallan por fatiga: actúan ante

cualquier 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 a

uno. No son industrializados.

Falla propiedades internas del metal:

variaciones químicas entre capas que

alteran las propiedades del acero que

hacen inconsistente su resistencia.

Fallas de material: No regresarán a su

posición original.

1. CRITERIOS PRELIMINARES


51

Disipadores de Fluido Viscoso

52

Disipadores Viscosos

53

1.DISEÑO

2.PRODUCTO

3.CONSTRUCCIÓN

PRINCIPALES GRUPOS DE CRITERIOS

54

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.


- Referencia normativa: ASCE 7-10

55



Coeficiente de Amortiguamiento:

Exponente de Velocidad:

Fuerza Promedio:

Amortiguamiento:

𝐶

𝛼

𝐹

𝛽𝑒𝑓𝑓

Balance de Energía:

𝐹 = 𝐶 × 𝑉𝛼

56

Verificar que:


- Sismicidad: Sismo Máximo Posible (SMP)

𝑆𝑀𝑃 = 1.5 × (𝑆𝐷)

- 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

57

1.REVISIÓN DE DISEÑO- Sismicidad: Registros correctamente escalados,

de la zona tal como manda la norma

58


- Interacción Disipador-Estructura principal

59

Sistema Convencional Sistema con disipadores


60

61

Producto


62

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 de investigación sísmica

63

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

64

Garantía que certifique que en 30 años el disipador no requiere mantenimiento.

(Solo se requiere renovar pintura externa).

Sean 100% libres de mantenimiento

65

EL fabricante demuestra experiencia ensayando dispositivos con la carga de sismo máximo.

Ensayos a carga de sismo máximo

66

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 estos productosFuente: Taylor Devices

67

No se debe permitir el uso de amortiguadores que funcionen mediante el sistema de válvulas cómo

componente de disipación de energía.

Que no tengan válvulas en su composición

Que tengan orificios en el propio pistón . Las válvulas pueden fallar.

68

69

Construcción


70

* Verificar anclajes embebidos para conexiones

71

* Verificar dimensiones de los disipadores con el

fabricante

72

Protegerlos para posterior pintado o soldaduras de

estructura metálica

73

Aplicaciones en PerúReforzamiento AIJCH / Proyectista: GCAQ

74

Aplicaciones en PerúAmpliación y Reforzamiento Hotel Costa del Sol/ Proyectista: GCAQ

75

Dónde ocurrirá el siguiente terremoto?

Cuál será su magnitud?

Cuándo será la fecha?

76

“…En el caso de la región central delPerú, 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 veríaafectada con los mayores niveles deaceleración…”

http://www.igp.gob.pe/portal/images/documents/sismos/Documentos/lima_2014.pdf

77

“…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).

78

Créditos: (Pulido et al, 2012).

79

En cuanto a lasvelocidades desacudimiento del suelo,estas serían del orden de80 cm/s en Villa elSalvador y el Callao.

“…las zonas costeras de Lima Metropolitana y el Callao, muestran que la primera ola del tsunami llegaría a la zona de costa en 18 minutos y con alturas probables de 8 metros. Los niveles de inundación varían, hasta un máximo de 1400 metros frente a la zona portuaria del Callao (…) el Callao y La Punta serían afectados en mayor porcentaje.

80

“…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

81

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