Criterios para la revisión de proyectos que incorporan Aisladores y Disipadores Sísmicos Expositor: Ing. Diego Taboada Saavedra
1
CIÓN N SÍSM ICA ¨ , PARA ANEXO 03 DE LA NORMA E-030 “SISTEMAS DE PR OT EC CIÓ ESTAB EST ABLEC LECIMIE IMIENT NTOS OS DE SA SALUD LUD 1. Los establec lecimie mientos de salud lud como como hospit spita ales les, instit stitu utos o simi imilares seg según clas lasific ifica ación ión del MINSA, ubicados en las zonas 3 y 2 del mapa sísmico del Perú, deben ser diseñados con sist sistem emas as de prote rotecc cció ión n sísm sísmic ica: a: aisla islaci ció ón de base base o disip isipa ación ción de ener energí gía. a. Las Las edif edific icac acio ion nes que alojen los servicios indicados en la tabla 1, deberán necesariamente ser dotadas de sist sistem emas as de aisla islaci ción ón sísm sísmic ica. a. En tanto no haya una norma técnica peruana, el
dise di seño ño se ha hará rá de acue uerd rdo o al es está tán nda darr ASC SCE/ E/SE SEI7 I7 úl últtim imaa ed edic ició ión. n. 2. El proyecto, construcción y supervisión deben ser responsabilidad de ingenieros civiles colegiad iados, de acuerdo rdo a lo estip stipu ulad lado en el artículo 11 de la norma G.030 de RNE.
Aisladores Sísmicos
3
4
REVISION DE PROYECTOS INVOLUCRADOS
PERSONAS
DOCUMENTOS
DISEÑO
PRODUCTO
EJECUCIÓN
ESTRUCTURAL
CLIENTE / GERENCIA DE PROYECTOS
CONTRATISTA
REVISOR/SUPERVISIÓN
CONTRATISTA
SUPERVISOR
MEMORIA CÁLCULO
ESPECIFICACIONES
MANUAL INST.
EXPEDIENTE TÉCNICO
PLANOS
PLANOS
ESPECIFICACIONES
6
1.REVISIÓN DE DISEÑO Principales propiedades a obtener: PARÁMETRO
SISMO DE DISEÑO
SISMO MÁXIMO
Desplazamiento Total Máximo:
()
()
Rigidez Efectiva:
Amortiguamiento:
Periodo del edificio aislado
Cargas Axiales Máximas:
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
1.REVISIÓN DE DISEÑO Principales propiedades a obtener:
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
1.REVISIÓN DE DISEÑO - Refe Referenci renciaa normativa normativa:: ASCE 7-10. Elaborado por La SO SOCIED IEDAD AMER AMERIC ICA ANA DE ASCE ), INGENIEROS CIVILES ( ASCE colegio profesio sional fundad ndado o en 1852, repre presen senta a ing ingenie enierros civiles de todo el mundo. La más an antig tigua ua de las soci socied edad ades es de inge ingeni nier ería ía en los los EE. EE. UU. UU. ULTIMA VERSIÓN: 2010 CAPITULOS ESPECIALES: CAPI CAPITU TULLO 17.17.- Requerimientos estructuras aisladas sísmicamente.
de diseño
para
CAPI CAPITU TULLO 18.18.- Requerimientos de diseño estr estruc uctu turras con con sist sistem emaa de amortiguamiento amortiguamiento..
para
1.REVISIÓN DE DISEÑO
ALTURA / B < 2.5
FORMA DE LA PLANTA:
B
B
1.REVISIÓN DE DISEÑO Tipo de análisis: ESTÁTICO FUERZA LAT. EQ.
DINÁMICO 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) (S1-S2);; 2, 1
Fuen Fuente te:: Norma Norma ASCE ASCE , cap. cap. 17 de Aisl Aislado adores res Sísm Sísmic icos os,, (Mod (M odif ific icad ada a con con suge sugere renc ncia iass para para las las cond condic icio ione ness en el Perú – No oficial oficial))
1.REVISIÓN DE DISEÑO - Sismicidad: Sismo Máximo Posible (SMP) Verificar que:
= 1.5 × ( )
Fuente: Norma Chilena NCh2745 de Aisladores Sísmicos
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 1.00 1.20 1.50 1.70 1.90 2.00
0.65 1.00 1.37 1.94 2.38 2.7 3.02
5 10 20 30 40 ≥50
1.REVISIÓN DE DISEÑO - Excentricidad en interfaz de aislamiento
1.REVISIÓN DE DISEÑO - Fuerza cortante en superestructura:
Verificar que: Donde:
=
=
3 8
R ;
× ( ) 1 ≤ ≤ 2
Vs
1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Límites de Drift: ∆ < 0.003 (á á) ∆ < 0.004 (á á)
1.REVISIÓN DE DISEÑO - Limitar fuerzas de tracción en aisladores
FUERZA
Esfuerzo de tracción alrededor de 0,75 MPa a 1 MPa
1.REVISIÓN DE DISEÑO Reducción de aceleración en un sismo hasta en un 80%. ACELERACIONES MAXIMAS X-X (cm/s2) ORIGINAL
CON AISLADORES
03/10/1974 1700 (1.7g) REDUCCIÓN
-
261 (0.4g)
84.50%
1500
Original 03 /10/74 S max
1000
Con disipadores
Con Aisladores
500 ) 2 0 s / 0 m c ( -500 S
10
20
30
40
50
-1000 -1500 -1701.21
-2000
T(s) 18
Producto
19
20
Que tengan respaldo de centros de investigación sísmica
Respaldo de una organización de investigación en ingeniería de terremotos de renombre mundial. (Centro de Investigación sísmica MCEER en EEUU y NCREE en Japón.)
Evidencien 20 años de experiencia en países con terremotos
Sean 100% libres de mantenimiento
Amplio rango para resistir cargas axiales elevadas
PESO DE LA COLUMNA
CRITERIOS A TENER EN CUENTA EN LA CALIDAD DEL DISPOSITIVO
Ensayos de aisladores de obra: Al 100% de los aisladores.
Ensayos de aisladores prototipo: por lo menos 2 por cada tipo de aislador.
Certificado de calidad de todos los materiales: Plomo, Caucho, Acero, Pernos.
Ensayo con sismos reales:
CRITERIOS A TENER EN CUENTA EN LA CALIDAD DEL DISPOSITIVO
Ensayo de aislador que llega a deformaciones de 400%
Construcción
28
29
* Verificar dimensiones de los aisladores con el fabricante
Colocacion de anclajes que quedaran embebidos en el concreto de la subestructura
Vaciado de concreto en pedestal que soportara el aislador
30
Izaje de aisladores en obra Montaje 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
Detalles a tener en cuenta: FOSA SÍSMICA
35
Detalles a tener en cuenta: Instalaciones flexibles
36
Escaleras separadas para el nivel de sótano
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
El Capitolio en Utah
Parlamento de Nueva Zelandia
El City Hall en Oakland
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas CONDICIÓN EXISTENTE
INSTALACION DE REFUERZO EN CIMENTACIÓN
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas NUEVA CIMENTACIÓN CONSTRUIDA
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas Encofrado para “gatos” hidraulicos alrededor de las columnas existentes
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas Construcción de apoyos
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas Apoyo construido
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas “Gatos ” temporalmente instalados
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas Corte de la columna existente
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas Aislador Instalado
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas Aislador Instalado
Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas Viga superior rigidizadora sobre aisladores
Disipadores sísmicos
50
1.REVISIÓN DE DISEÑO ADAS y fricción
:
1. CRITERIOS PRELIMINARES
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.
Disipadores de Fluido Viscoso
Disipadores Viscosos
53
PRINCIPALES GRUPOS DE CRITERIOS
1.DISEÑO
2.PRODUCTO
3.CONSTRUCCIÓN
54
1.REVISIÓN DE DISEÑO - Referencia normativa: ASCE 7-10 Elaborado por La SOCIEDAD AMERICANA DE INGENIEROS CIVILES ( ASCE ), colegio profesional fundado en 1852, representa a ingenieros civiles de todo el mundo. La más antigua de las sociedades de ingeniería en los EE. UU. ULTIMA VERSIÓN: 2010 CAPITULOS ESPECIALES: CAPITULO 17.- Requerimientos estructuras aisladas sísmicamente.
de
diseño
para
CAPITULO 18.- Requerimientos de diseño estructuras con sistema de amortiguamiento.
para
1.REVISIÓN DE DISEÑO Principales propiedades a obtener: =×
Coeficiente de Amortiguamiento: Exponente de Velocidad: Fuerza Promedio:
Amortiguamiento: Balance de Energía:
1.REVISIÓN DE DISEÑO - Sismicidad: Sismo Máximo Posible (SMP) Verificar que: = 1.5 × ( )
- Factores de Amortiguamiento: Coeficiente de Amortiguamiento, BD o BM Amortiguamiento Efectivo ≤2
5 10 20 30 40 ≥50
BD o BM (ASCE) 0.80 1.00 1.20 1.50 1.70 1.90 2.00
1.REVISIÓN DE DISEÑO - Sismicidad: Registros correctamente escalados, de la zona tal como manda la norma
1.REVISIÓN DE DISEÑO - Interacción Disipador-Estructura principal
1.REVISIÓN DE DISEÑO Sistema Convencional
Sistema con disipadores
60
Producto
61
PRINCIPALES GRUPOS DE CRITERIOS
62
Que tengan respaldo de centros de investigación sísmica
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.)
Evidencian de ciclos de vida durante años de trabajo
Sellos Taylor 1954: cero fallas
Otros con menos tiempo, fallan
Conformidad con la prueba de Ciclo de Vida del dispositivo
Sean 100% libres de mantenimiento
Garantía que certifique que en 30 años el disipador no requiere mantenimiento. (Solo se requiere renovar pintura externa).
Ensayos a carga de sismo máximo
EL fabricante demuestra experiencia ensayando dispositivos con la carga de sismo máximo.
Demostrar que tienen sellos resistentes Ensayo de disipadores a presión de 20000Psi Fuente: Taylor Devices
Cuidado con estos productos
Cero fallas/Cero derrames
Sellos de presión fabricados para resistir como mínimo 20000 psi .
Que no tengan válvulas en su composición Que tengan orificios en el propio pistón . Las válvulas pueden fallar.
No se debe permitir el uso de amortiguadores que funcionen mediante el sistema de válvulas cómo componente de disipación de energía.
Construcción
69
PRINCIPALES GRUPOS DE CRITERIOS
70
* Verificar anclajes embebidos para conexiones
* Verificar dimensiones de los disipadores con el fabricante
72
Protegerlos para posterior pintado o soldaduras de estructura metálica
73
Aplicaciones en Perú Reforzamiento AIJCH / Proyectista: GCAQ
74
Aplicaciones en Perú Ampliación 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 del
Perú, daría origen a un sismo de magnitud del orden de 8.8 Mw (…), el sismo tendría un área de ruptura del orden de 500x 160 km, (…); similar al sismo de Japón del 2011. En este escenario, toda la zona costera entre Pisco y Chimbote se vería afectada con los mayores niveles de aceleración…”
http://www.igp.gob.pe/portal/images/docume nts/sismos/Documentos/lima_2014.pdf 77
“…El análisis y cuantificación
de la información obtenida permite proponer para Lima Metropolitana y El Callao niveles de sacudimiento del suelo mayores a 500 cm/s2, siendo el máximo de 900 cm/s2 en la zona costera, entre Ventanilla y Chorrillos…”
Créditos: (Pulido et al, 2012). 78
En cuanto a las velocidades de sacudimiento del suelo, estas serían del orden de 80 cm/s en Villa el Salvador y el Callao.
Créditos: (Pulido et al, 2012). 79
“…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 este
momento, no es importante conocer dónde ocurrirá el siguiente terremoto, ni tampoco su magnitud, mucho menos la fecha, sino el saber qué estamos haciendo como personas y como sociedad para no ser dañados por ese terremoto que de todas manera va a ocurrir…”
http://www.igp.gob.pe/portal/images/docume nts/sismos/Documentos/lima_2014.pdf 81
