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 !!!