Traduccion Parte 1

PRÓLOGO El aislamiento sísmico es un enfoque de diseño estructural simple de mitigar o reducir los posibles daños del terremoto. Estructuras aisladas sísmicas son actualmente difíciles de analizar, diseñar y poner en práctica, sin embargo, debido a los requisitos de códigos complejos. Este libro sirve como una guía para ayudar al lector navegar y entender los conceptos y procedimientos que intervienen en el análisis, diseño y desarrollo de especificaciones para estructuras aisladas sísmicos. El libro pretende ser una referencia para la práctica de los ingenieros y arquitectos, así como un texto para cursos de posgrado sobre aislamiento sísmico. Proporciona un up-to-fecha de cobertura completa y de la materia y ejemplos numéricos y desarrollo sistemático de los c onceptos en la teoría y la aplicación práctica. El libro se desarrolla parcialmente de a puntes generados durante el período de dos décadas de clases de postgrado de enseñanza en la Universidad Universidad de California en Berkeley. Berkeley. El material se complementa con conocimientos prácticos obtenidos a partir de muchos años de participación en el análisis, diseño y revisión de los principales proyectos aislados sísmicos en los Estados Unidos. En respuesta a los daños generados por los recientes terremotos en las zonas densamente pobladas, los códigos de diseño sísmico para el diseño de edificios, puentes e instalaciones industriales cambiaron con la intención de lograr un mejor desempeño sís mico. Este proceso se ha repetido en respuesta a todos los recientes terremotos fuertes, como el de 1989 en Loma Prieta, Northridge en 1994, y 1.995 eventos de Kobe. Además, los terremotos dañinos en México, Australia, Armenia, Irán y la India han cambios en los códigos y procedimientos de diseño sísmico causado. En c onsecuencia, todos los ingenieros estructurales que diseñan estructuras resistentes a los terremotos han tenido que lidiar con los requisitos del código cada vez más complejos. El aislamiento sísmico es un enfoque para el diseño sismo-resistente que se basa en el concepto de la reducción de la demanda sísmica en lugar de aumentar la capacidad de resistencia sísmica de la estructura. La aplicación adecuada de esta tecnología conduce a mejores estructuras escénicas que permanecerán esencialmente elástico durante grandes ter remotos. Sorprendentemente, los fundamentos de este enfoque son bastante simples. Desafortunadamente, sin embargo, las disposiciones del código de diseño sísmico para el diseño de estructuras aisladas sísmicas son complicados y difíciles para el ingeniero de aplicar. Este libro de texto tiene por objeto aclarar el ingeniero en ejercicio, así como estudiante de ingeniería, los conceptos básicos de aislamiento sísmico y los principios fundamentales del diseño de aislamiento sísmico. Proporciona un marco para el profesional de diseño para satisfacer los requisitos del código de tiempo que conserva los aspectos,, control de daños rentables favorables de esta nueva tecnología. Es la contención € ™ authorsâ que, una vez se omiten las barreras intimidante de aplicación a plicación de código, el uso de aislamiento sísmico se convertirá en un procedimiento de rutina para muchos tipos de estructuras. La base teórica de aislamiento sísmico se ha establecido firmemente y la tecnología ha sido verificado por un extenso trabajo experimental sobre el último cuarto de siglo. El material en cuestión está cubierto en muchos informes técnicos, publicaciones archivadas, y artículos de revistas. Pero ninguna colección general de esta investigación en una forma accesible para el ingeniero practicante ha estado disponible hasta este momento. Este libro de texto traerá traerá mucha de esta información a la profesión de la ingeniería y se complementan con el conocimiento obtenido por los autores a partir de años de experiencia como diseñadores, consultores y revisores de muchos proyectos aislados sísmicos. Los autores desean expresar su agradecimiento a las siguientes personas e instituciones: Ashraf Habibullah y Computers and Structures, Inc., por la amabilidad de permitir que la versión educativa del programa informático SAP2000 para ser utilizado como un complemento de este libro; Syed Iqbal Suharwardy Hasanain y por su valiosa ayuda en este sentido; Claire Johnson para su tipificación experto del manuscrito; Roy Lobo para codificar el algoritmo de optimización para el programa de ordenador ISOSEL compañero; Ian Aiken y Fredrick Tajirian de Aislamiento Sísmico Engineering, Inc., para proporcionar las especificaciones de muestra incluido en el capítulo 10 del libro; y por último pero no menos importante, Mark Día, Andrew Besirof, Evita Oseguera y Nicki Hyde por su valiosa ayuda con la obra de arte y la logística durante el curso de la preparación del manuscrito. FARZAD NAEIM JAMES M. K ELLY ELLY

CAPÍTULO CAPÍTULO 1

Los Angeles, Angeles, Calif orni a Berk Berk eley, eley, Cali Cali forn ia

DESARROLLO DE AISLAMIENTO SÍSMICO EN TODO EL MUNDO 1.

INTRODUCCIÓN

En agosto 1909 JA Calantarients, un médico de la ciudad norteña Inglés de Scarborough, escribió una carta al director del Servicio Sismológico de Chile, en Santiago de llamar su atención a un método para la construcción de edificios que él había desarrollado mediante el cual â € edificios œsubstantial puede ser acondicionadas en los países del terremoto en este principio con total seguridad ya que el grado de severidad ot de un terremoto pierd e su significado a través de la existencia de la joint.â libre lubricado € Calantarients había presentado una solicitud de patente a la oficina de patentes británica por su método de construcción, que propuso que el edificio se construirá en sus â € œfree jointâ € y una capa de arena fina, mica o talco que permitiría la construcción se deslice en un terremoto, lo

que reduce la fuerza transmitida al propio edificio. Lo que el médico estaba prescribiendo era un ejemplo temprano de una estrategia de diseño resistentes a terremotos conocida como aislamiento de base o de aislamiento sísmico. Muchos mecanismos se han inventado en el siglo pasado para tratar de lograr el objetivo de desacoplar el edificio de la acción dañina de un terremoto , por ejemplo, rodillos, bolas, ca bles, columnas oscilantes, así como arena. Los edificios han sido construidos por bolas, incluyendo un edificio en Sevastopol, Ucrania, y una escuela de cinco pisos en la Ciudad de México. Al menos un edificio, una residencia de cuatro pisos para el Observatorio Sismológico del Estado en Beijing, se ha construido sobre una capa de arena entre el edificio y la fundación específicamente diseñado para deslizarse en el caso de un terremoto. Dr. Calantarients menciona en su carta que, â € OEI realiz ó el experimento con bolas de muchos años antes de que se llevó a cabo en Japón, o en cualquier caso, antes de cualquier cantidad Diseño de estructuras aisladas sísmicas:. De la Teoría a la Práctica F. Naeim y JM Kelly Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Inc.

de él apareció en los periódicos de unos 25 años ago.â € La referencia es casi seguro que el inglés John Milne, quien era un profesor de

Ingeniería de Minas en Tokio en los años 1876 a través de 1895 Durante este período Milne hizo muy interesado en los fenómenos del terremoto , y él diseñó y mejoró varios seismoscopes y sismógrafos. Milne llevó a cabo investigaciones pioneras sobre sismología, tanto es así que él se refiere a menudo como el â € œFather de Modern Seismology.â € También dio mucha importa ncia al diseño de edificios en zonas activas camente seismi- y publica normas para terremotos construcción resistente que todavía todavía son válidas en la actualidad. Mientras que en la Universidad de Tokio, edificó un ejemplo de un edificio aislado. La estructur a fue construida por bolas en € œcast placas de hierro A con bordes bordes platillo-como en las cabezas de los pilotes. Por encima de las bolas y se conectan a los edificios son placas de hierro fundido ligeramente cóncava pero por lo demás similares a aquellos b elow.â € El edificio fue instrumentada y aparentemente experimentó movimiento terremoto. En 1885 se describió este experimento en un informe de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia. Al parecer, no estaba completamente satisfecho con el rend imiento de su edificio en la carga del viento, por lo que cambió el sistema de aislamiento, y en 1886 se describió la nueva versión en un informe de seguimiento a la asociación. Las primeras bolas habían sido de 10 pulgadas de diámetro, 8 pulgadas bolas fueron juzgados, y después, 1 pulgadas bolas. Finalmente la casa se ba saba en cada uno de sus pilares en un puñado de perdigones de hierro fundido, cada cuarto de pulgada de diámetro. Por este medio, el edificio se convirtió en estable frente a las ca rgas de viento. El diseño final fue evidentemente exitosa bajo la acción real terremoto. El concepto de aislamiento sísmico se ha convertido en una realidad práctica en los últimos 20 años con el desarrollo de apoyos elastoméricos de múltiples capas, que se hacen por vulcanización unión de crepé de caucho para placas de refuerzo de acero delgadas. Estos cojinetes son muy rígida en la dirección vertical y puede transportar la carga vertical del edificio, pero son muy flexibles en posición horizontal, permitiendo de ese modo el edificio para mover lateralmente bajo fuerte movimiento de tierra. Su desarrollo fue una extensión de la utilización de apoyos de puentes elastómeros y rodamientos para el aislamiento de las vibraciones de los edificios. En los últimos años se han desarrollado otros sistemas que son modificaciones del enfoque deslizante. El concepto de aislamiento de base es ahora ampliamente aceptada en las regiones propensas a los terremotos del mundo para la protección de estructuras importantes del fuerte movimiento movimiento de la tierra, y ahora hay muchos ejemplos en los Estados Unidos y Japón. Un número más pequeño de bases iso edificios lada se han construido en Nueva Zelanda y en Italia, principalmente para edificios grandes e importantes. Los proyectos de demostración que se aplican los sistemas de a islamiento de base de bajo costo para la vivienda pública en los países en desarrollo se han completado en Chile, República del Peopleâ € ™ s de China, China, Indonesia, Indonesia, y Armenia. Armenia. No es de extrañar que la mayoría de las aplicaciones son para los edificios importantes que albergan equipos internos sensibles. El dilema básico frente a un ingeniero estructural encargado de proporcionar la resistencia sísmica superiores de un edificio es la forma de minimizar la deriva de piso y aceleraciones de entrepiso. Grandes montones de entrepiso causan daños a los componentes no estructurales y para el equipo que interconecta historias. Derivas de entrepiso pueden minimizarse mediante la estructura de refuerzo, pero esta

DESARROLLO DE AISLAMIENTO SÍSMICO EN TODO EL MUNDO 1.

INTRODUCCIÓN

En agosto 1909 JA Calantarients, un médico de la ciudad norteña Inglés de Scarborough, escribió una carta al director del Servicio Sismológico de Chile, en Santiago de llamar su atención a un método para la construcción de edificios que él había desarrollado mediante el cual â € edificios œsubstantial puede ser acondicionadas en los países del terremoto en este principio con total seguridad ya que el grado de severidad ot de un terremoto pierd e su significado a través de la existencia de la joint.â libre lubricado € Calantarients había presentado una solicitud de patente a la oficina de patentes británica por su método de construcción, que propuso que el edificio se construirá en sus â € œfree jointâ € y una capa de arena fina, mica o talco que permitiría la construcción se deslice en un terremoto, lo

que reduce la fuerza transmitida al propio edificio. Lo que el médico estaba prescribiendo era un ejemplo temprano de una estrategia de diseño resistentes a terremotos conocida como aislamiento de base o de aislamiento sísmico. Muchos mecanismos se han inventado en el siglo pasado para tratar de lograr el objetivo de desacoplar el edificio de la acción dañina de un terremoto , por ejemplo, rodillos, bolas, ca bles, columnas oscilantes, así como arena. Los edificios han sido construidos por bolas, incluyendo un edificio en Sevastopol, Ucrania, y una escuela de cinco pisos en la Ciudad de México. Al menos un edificio, una residencia de cuatro pisos para el Observatorio Sismológico del Estado en Beijing, se ha construido sobre una capa de arena entre el edificio y la fundación específicamente diseñado para deslizarse en el caso de un terremoto. Dr. Calantarients menciona en su carta que, â € OEI realiz ó el experimento con bolas de muchos años antes de que se llevó a cabo en Japón, o en cualquier caso, antes de cualquier cantidad Diseño de estructuras aisladas sísmicas:. De la Teoría a la Práctica F. Naeim y JM Kelly Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Inc.

de él apareció en los periódicos de unos 25 años ago.â € La referencia es casi seguro que el inglés John Milne, quien era un profesor de

Ingeniería de Minas en Tokio en los años 1876 a través de 1895 Durante este período Milne hizo muy interesado en los fenómenos del terremoto , y él diseñó y mejoró varios seismoscopes y sismógrafos. Milne llevó a cabo investigaciones pioneras sobre sismología, tanto es así que él se refiere a menudo como el â € œFather de Modern Seismology.â € También dio mucha importa ncia al diseño de edificios en zonas activas camente seismi- y publica normas para terremotos construcción resistente que todavía todavía son válidas en la actualidad. Mientras que en la Universidad de Tokio, edificó un ejemplo de un edificio aislado. La estructur a fue construida por bolas en € œcast placas de hierro A con bordes bordes platillo-como en las cabezas de los pilotes. Por encima de las bolas y se conectan a los edificios son placas de hierro fundido ligeramente cóncava pero por lo demás similares a aquellos b elow.â € El edificio fue instrumentada y aparentemente experimentó movimiento terremoto. En 1885 se describió este experimento en un informe de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia. Al parecer, no estaba completamente satisfecho con el rend imiento de su edificio en la carga del viento, por lo que cambió el sistema de aislamiento, y en 1886 se describió la nueva versión en un informe de seguimiento a la asociación. Las primeras bolas habían sido de 10 pulgadas de diámetro, 8 pulgadas bolas fueron juzgados, y después, 1 pulgadas bolas. Finalmente la casa se ba saba en cada uno de sus pilares en un puñado de perdigones de hierro fundido, cada cuarto de pulgada de diámetro. Por este medio, el edificio se convirtió en estable frente a las ca rgas de viento. El diseño final fue evidentemente exitosa bajo la acción real terremoto. El concepto de aislamiento sísmico se ha convertido en una realidad práctica en los últimos 20 años con el desarrollo de apoyos elastoméricos de múltiples capas, que se hacen por vulcanización unión de crepé de caucho para placas de refuerzo de acero delgadas. Estos cojinetes son muy rígida en la dirección vertical y puede transportar la carga vertical del edificio, pero son muy flexibles en posición horizontal, permitiendo de ese modo el edificio para mover lateralmente bajo fuerte movimiento de tierra. Su desarrollo fue una extensión de la utilización de apoyos de puentes elastómeros y rodamientos para el aislamiento de las vibraciones de los edificios. En los últimos años se han desarrollado otros sistemas que son modificaciones del enfoque deslizante. El concepto de aislamiento de base es ahora ampliamente aceptada en las regiones propensas a los terremotos del mundo para la protección de estructuras importantes del fuerte movimiento movimiento de la tierra, y ahora hay muchos ejemplos en los Estados Unidos y Japón. Un número más pequeño de bases iso edificios lada se han construido en Nueva Zelanda y en Italia, principalmente para edificios grandes e importantes. Los proyectos de demostración que se aplican los sistemas de a islamiento de base de bajo costo para la vivienda pública en los países en desarrollo se han completado en Chile, República del Peopleâ € ™ s de China, China, Indonesia, Indonesia, y Armenia. Armenia. No es de extrañar que la mayoría de las aplicaciones son para los edificios importantes que albergan equipos internos sensibles. El dilema básico frente a un ingeniero estructural encargado de proporcionar la resistencia sísmica superiores de un edificio es la forma de minimizar la deriva de piso y aceleraciones de entrepiso. Grandes montones de entrepiso causan daños a los componentes no estructurales y para el equipo que interconecta historias. Derivas de entrepiso pueden minimizarse mediante la estructura de refuerzo, pero esta

1.1 INTRODUCCIÓN 3

conduce a la amplificación del movimiento del suelo, lo que conduce a altas aceleraciones del suelo, lo que puede dañar el equipo interno sensible. Aceleraciones de suelo pueden reducirse haciendo que el sistema sea más flexible, pero esto conduce a grandes deriv as de entrepiso. La única forma práctica de reducir la deriva y aceleraciones del suelo simultáneamente entrepiso es utilizar el aislamiento de base; el sistema de aislamiento proporciona la flexibilidad necesaria, con los desplazamientos se concentran en el nivel de aislamiento. El concepto de aislamiento de base es bastante simple. El sistema desacopla el edificio o estructura de las componentes horizontales del movimiento del suelo mediante la interposición de elementos estructurales con baja rigidez horizontal entre la estructura y la fundación. Esto le da a la estructura de una frecuencia fundamental que es mucho menor que tanto su frecuencia de base fija y las frecuencias predominantes del movimiento del suelo. El primer modo dinámico de la estructura aislada implica la deformación sólo en el sistema de aislamiento, la estructura anterior es para todos los intentos y propósitos rígidos. Los modos más altos que producen la deformación en la estructura son ortogonales al primer modo y, en consecuencia, para el movimiento de tierra. Estos modos superiores no participan en el movimiento, por lo que la alta energía en el movimiento del suelo a estas frecuencias más altas no se puede transmitir en la estructura. El sistema de aislamiento no absorbe la energía del terremoto, sino más bien lo desvía a través de la dinámica del sistema; este efecto no depende de la amortiguación, pero un cierto nivel de amortiguación es beneficioso para suprimir la posible resonancia a la frecuencia de aislamiento. El primer uso de un sistema de aislamiento de goma para proteger una estructura de los terremotos fue en 1969 de una escuela primaria en Skopje, Yugoslavia. La Escuela Pestalozzi, una estructura de hormigón de tres plantas diseñado y construido por ingenieros suizos (Fig. 1.1), se aísla mediante un sistema conocido como el suizo Base completo aislamiento-3D (FBI-3D) del sistema [116], diferencia de desarrollado más recientemente cojinetes de goma, los bloques de caucho utilizadas aquí (Fig. 1.2) están completamente sin reforzar de manera que el peso de la construcción hace que sobresalgan hacia los lados. Bloques de vidrio (Fig. 1.3) que actúa como espoletas sísmicas están destinados a romperse cuando la carga sísmica excede un cierto umbral. Debido a que la rigidez vertical y horizontal del sistema es aproximadamente la misma, el edificio rebote y oscile hacia atrás y hacia adelante en un terremoto.Estos cojinetes fueron diseñados cuando la tecnología para reforzar bloques de caucho con acero platesâ € "como en el puente bearingsâ €" no

estaba muy desarrollada o ampliamente conocido, y es poco probable que este enfoque se volverá a utilizar. La mayoría de los ejemplos recientes de edificios aislados utilizan cojinetes de caucho laminado de varias capas con capas de acero de refuerzo como el componente de transporte de carga del sistema. Debido a las placas de acero de refuerzo, estos cojinetes son muy rígida en la dirección vertical, pero son muy suaves en la dirección horizontal, produciendo de este modo el efecto de aislamiento. Fácil de fabricar, estos cojinetes no tienen partes móviles, no se ven afectadas por el tiempo, y son muy resistentes a la degradación del medio ambiente. Muchos de los sistemas de aislamiento, particularmente los utilizados en Nueva Zelanda y Japón, combinan rodamientos de caucho natural de baja amortiguación con algún tipo de mecánica

Higo. 1.2 Rodamientos utilizados en la Escuela Pestalozzi. 1.1 INTRODUCCIÓN 5

Fig. 1.3 espoletas sísmicas utilizadas en la Escuela Pestalozzi. amortiguador. Estos incluyen amortiguadores hidráulicos, barras de acero, bobinas de acero, o tapones de plomo dentro del propio rodamiento. Hay varios inconvenientes a la utilización amortiguadores para aislar las estructuras: Cada tipo de damperâ € "excepto el Pluga plomo interna €" requiere conectores mecánicos y de mantenimiento de rutina, el rendimiento de los amortiguadores metálicos presenta una no linealidad en la respuesta que complica el análisis de la respuesta dinámica del edificio aislado, y reducen el grado de aislamiento provocando la respuesta en los modos más altos. En los Estados Unidos el sistema de aislamiento más comúnmente utilizado es el cojinete de goma tapón de plomo. Estos rodamientos son rodamientos elastoméricos de varias capas, laminados que tienen uno o más orificios circulares. Tapones de plomo se insertan en estos agujeros para añadir amortiguación para el sistema de aislamiento. Aunque algunos proyectos se aíslan exclusivamente con cojinetes de goma plomo de conexión, que se utilizan generalmente en combinación con apoyos elastoméricos de varias capas sin tapones de plomo. También es posible incorporar en un sistema de amortiguación de aislamiento mediante la inclusión de amortiguación en el propio elastómero. Edificios en los Estados Unidos, Ita lia, Japón, República del € ™ s Peoplesâ China e Indonesia se han aislado utilizando estos rodamientos de alto amortiguamiento de caucho natural, y la sencillez de este método es tal que su uso se puede esperar que se extendió rápidamente . El primer edificio de base aislada que se construirá en los Estados Unidos utiliza este tipo de aislador: las Comunidades Foothill Ley y Justicia Center (FCLJC). Tanto antes como después del comienzo de la aplicación de aislamiento de base en las estructuras de los Estados Unidos, hubo un amplio programa de investigación sobre el tema en varias universidades. Gran parte de este trabajo de investigación fue

patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF), con otro tipo de financiación de las agenc ias, como el Departamento de Energía de Estados Unidos y el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica. Esta investigación incluyó varios experimentos de mesa sacudida en el gran simulador de terremotos en el Centro de Investigación de Ingeniería Sísmica (CEIE) de la Universidad de California en Berkeley. Los programas de pruebas utilizan una serie de modelos de edificios cada vez más grandes, que van desde un 20 -ton, modelo de tres pisos a una de 60 toneladas, modelo de nueve pisos, con modelos cada vez más realistas de los rodamientos de aislamiento de varios tipos. En paralelo con las pruebas de mesa vibratoria, que generalmente utilizan pequeños modelos de aisladores con factores de escala entre 3 y 8, las pruebas estáticas se llevaron a cabo en una amplia gama de aisladores en tamaños más cerca de tamaño completo. Estas pruebas han permitido a los usuarios de aisladores para estudiar los mecanismos de falla y la influencia de diversos parámetros en las características mecánicas de los aisladores. Los resultados de estos programas de prueba han sido reportados en una serie de informes CEIE. El concepto de aislamiento de la base también ha proporcionado una rica fuente de trabajo teórico, tanto en la dinámica del sistema estructural aislado y en la mecánica de los propios aisladores. Este trabajo teórico, ampliamente publicada en revistas de ingeniería de ingeniería y terremoto estructurales, ha llevado a diseñar directrices para estructuras aisladas y reglas de diseño para aisladores. Varios países están formulando códigos de diseño de estructuras aisladas. En los Estados Unidos los códigos de diseño han estado en uso desde 1986 El proceso codewriting ha experimentado una evolución constante a través de una serie de código que se inició con una simple regulación titulado â € œTentative Sísmica Aislamiento Diseño Requirementsâ € basada principalmente en métodos equivalentes de diseño estático [121] , el cual fue modificado considerablemente y se convirtió en la versión de 1991 del Código Uniforme de Con strucción (UBC), â € Reglamentos œEarthquake para aislar sísmica Structuresâ € [53]. El último, la versión de 1994 y 1997, de la UBC son aún más elaborada. El UBC 1997 [55] es un código extremadamente compleja basada principalmente en métodos dinámicos de diseño. La Asociación de Ingenieros Estructurales de 1986 el norte de California código (SEAONC) fue deliberadamente sencillo y simple, con la intención de fomentar el uso de esta nueva tecnología. Como ha evolucionado el código, se ha vuelto cada vez más difícil de usar, y que ahora constituye un obstáculo considerable a la tecnología de aislamiento de la base de aplicación en los Estados Unidos.

2.

AISLAMIENTO BASE EN LOS ESTADOS UNIDOS

El primer edificio de base aislada que se construirá en los Estados Unidos fue la Comunidades Foothill Ley y Justicia Center (FCLJC) (Fig. 1.4), un centro de servicios legales para el Condado de San Bernardino, ubicado en la ciudad de Rancho Cucamonga, sobre 97 kilometros (60 millas) al este del centro de Los Angeles. No sólo fue el primer edificio de bases aisladas en los Estados Unidos, sino que también fue el primer edificio en el mundo que utiliza cojinetes de aislamiento de caucho natural a alta amortiguación. El FCLJC fue diseñado con aisladores de goma a petición del Condado de San Bernardino. El edificio se encuentra a 21 km (13 millas) de la Falla de San Andrés,

Higo. 1.4 Comunidades Foothill Derecho y el Centro de Justicia, Rancho Cucamonga, California.

que es capaz de generar grandes terremotos en la zona sur. Como resultado, el condado ha tenido durante muchos años uno de los programas de preparación para terremotos más completos en los Estados Unidos. El edificio, de aproximadamente 15.794 m 2 (170.000 pies 2) y cuatro pisos de altura, con un sótano lleno, fue diseñado para soportar un terremoto de magnitud 8,3. Situado en un subsótano especial, un total de 98 cojinetes se utiliza para aislar el edificio. La construcción del edificio comenzó a principios de 1984 y se terminó a mediados de 1985 a un costo de $ 38 millones. Cuatro compuestos de alto amortiguamiento de caucho natural fueron desarrolladas por la goma Producersâ € Asociación de Malasia ™ Investigación (MRPRA) del Reino Unido para este edificio [123]. Los aisladores están hechos de un caucho natural

altamente lleno de propiedades mecánicas que lo hacen ideal para un sistema de aislamiento de base. La rigidez de cizalladura de este caucho es alta en cepas pequeños pero disminuye en un factor de aproximadamente 4 o 5 como la cepa aumenta, alcanzando un valor mínimo en el 50% de deformación de cizallamiento. Para las cepas de más de 100%, la rigidez comienza a a umentar de nuevo. Así, por pequeña carga causada por el viento o terremotos de baja intensidad, el sistema tiene una alta rigidez horizontal y un corto período; como la intensidad aumenta la carga, la rigidez cae y el periodo se alarga. Para cargas muy altas, por ejemplo, por encima de cargas máximas terremoto capaz (MCE), la rigidez aumenta de nuevo, proporcionando una acción de seguridad. La amortiguación sigue un patrón similar pero menos dramática, disminuyendo desde un valor inicial de aproximadamente 20% a un mínimo de alrededor de 10% y luego aumentar de nuevo. El sistema está diseñado de manera que se supone que los valores mínimos de rigidez y amortiguación, y se toma la respuesta a ser lineal. La alta rigidez inicial se utiliza sólo para la resistencia a la carga del viento y la gran respuesta de la tensión sólo para la acción a prueba de fallos. Se adoptó el mismo sistema de alta amortiguación de goma para un edificio encargado por el Condado de Los Angeles, el Comando de Bomberos y el Servicio de Control (FCCF) [11] (Fig. 1.5). El FCCF alberga los sistemas informáticos y de

comunicaciones para el programa de servicios de emergencia de liras de la provincia y se requiere para seguir funcionando durante y después de un terremoto extrema. Este edificio fue aislado basado en la comparación de los esquemas convencionales y de aislamiento diseñados para proporcionar el mismo grado de protección. Sobre esta base el diseño aislado se estima que costará 6% menos que el diseño convencional. Para la mayoría de los proyectos de un diseño aislado por lo general cuesta alrededor de un 5% más en comparación con un diseño de código convencional; Sin embargo, el código de diseño proporciona un nivel mínimo de protección contra la planta fuerte agitación, garantizando únicamente que el edificio no se derrumbe. No protege el edificio de daños estructurales. Cuando se comparan los niveles equivalentes de rendimiento de diseño, un edificio aislado siempre es más costoefectiva. Además, estos son los costos primarios cuando contemplan un sistema estructural y no abordar los costes del ciclo de vida, que también son más favorables cuando se utiliza un sistema de a islamiento en comparación con la construcción convencional. Un segundo edificio base aislada Recientemente se ha completado para el Condado de Los Angeles en la misma ubicación que el FCCF. El Centro de Operaciones de Emergencia (EOC) (Fig. 1.6) es un acero de dos pisos se preparó aislado estructura de la trama

Higo. 1.5 Comando y Control de Incendios Fondo, Los Angeles. California. Higo. 1.6 Centro de Operaciones de Emergencia. Los Angeles. California. utilizando 28 cojinetes de caucho natural de alta amortiguación que proporciona el Bridgestone Engineered Products Company. Un ejemplo reciente de un centro de emergencia aislada es la construcción de la de dos pisos del Centro de Gestión del Tráfico de Caltrans en Kearny Mesa, California, cerca de San Diego [131]. La superestructura tiene un marco de acero con paneles arriostrados concéntricamente en el perímetro IHE. El sistema de aislamiento consta de aisladores de caucho natural de alto amortiguamiento cuarenta 600-mm-(24 in.-) de diámetro suministrados por Bridgestone Engineered Products Rubber Company.El período de aislamiento nominal es de alrededor de 2,5 segundos, y el desplazamiento del aislador MCE es de alrededor de 254 mm (10 pulg.). El cortante en la base del diseño de la superestructura es de alrededor de 15% del peso de la estructura. Este diseño es bastante conservadora y la estructura es muy rígido. No se espera que la distorsión de entrepiso esperado al MCE exceder 0,1%, lo que implica que habrá muy pocos daños no estructurales, incluso en el MCE. Otros nuevos proyectos de construcción de bases aisladas en California incluyen una serie de hospitales. El diagnóstico de Trauma Center ML King / CR Drew (Fig. 1.7) en Willowbrook es una de cinco pisos, 13.000-nr (140.000 pies ") estructura apoyada en 70 cojinetes de caucho natural de alto amortiguamiento y 12 cojinetes de fricción con placas de bronce líderes que se deslizan sobre la superficie de acero inoxidable. Construido para el Condado de Los Angeles y se terminó en 1995, el edificio se encuentra a menos de 5 km (3 millas) de la Falla Newport-Inglewood, que es capaz de generar 7,5 terremotos de magnitud. Los aisladores son 1.0 m (40 pulg.) de diámetro, y en el momento de su fabricación fueron los cojinetes de aislamiento más grandes fabricadas en los Estados Unidos.

Higo. 1,7 ML King / Drew, CR Diagnóstico Trauma Center, Willowbrook, California.

Hay varios proyectos de aislamiento de base para la nueva construcción en los Estados Unidos fuera de California. Un ejemplo muy temprano era una planta de fabricación de simulador de vuelo en Salt Lake City completado en 1988 [7, 108] (Fig. 1.8). El propósito del sistema de aislamiento era proteger el inventario de los sistemas informáticos en las instalaciones (potencialmente más de $ 100 millones de dólares en inventario a la vez). El edificio está situado muy cerca de la Falla Wastach, que ha sido evaluado como capaz de generar terremotos de magnitud 7,0 a 7,5 con un período de retorno de largo. Este cuatro pisos, 10.800-nr (116.000 pies 2 edificio) es una estructura de bastidor momento resistente de acero. Hay un total de 98 aisladores en la estructura: 50 de los cojinetes son de 460 mm (18 pulg.) Cuadrados con un tapón de plomo de diámetro de 90 mm-(3,5-in.-) y se encuentran bajo las columnas del marco resistentes a momento . Los otros aisladores son 380 mm (15 pulg.) Cuadrada, cojinetes elastoméricos de civil, que se encuentran bajo las c olumnas de gravedad. El requisito de desplazamiento estimado para el sistema fue de 230 mm (9 pulg.) En un periodo nominal de 2,0 seg. Un gran edificio de oficinas se c ompletó recientemente en Memphis, Tennessee, para las partes d e automóviles compañía AutoZone venta al por menor [79], Este de ocho pisos, 23.226-nr (250.000 pies ') la construcción de casas para equipos informáticos de la companyA € ™ s. El sistema de aislamiento está compuesto por 24 aisladores de goma plomo de conexión y 19 de alto amortiguamiento aisladores de caucho natural. Incluyendo el sistema de aislamiento, el costo total

Higo. 1.8 Fondo para Flight Simulator Fabricación, Salt Lake City, Utah.

de construcción del edificio fue de $ 27 millones. Otros proyectos basal aislados recientemente terminados incluyen dos edificios en Oregon: un nuevo laboratorio para el Departamento de Agua de Portland y el reequipamiento de Campbell Hall, un edificio en el campus de la Universidad Estatal de Oregon occidental en Monmouth, Oregon. Además de los nuevos edificios descritos anteriormente, hay una serie de grandes edificios en California, que fueron adaptados usando aislamiento de la base. La modernización del Ayuntamiento de Oakland se completó en 1995 y la modernización del Ayuntamiento de San Francisco comenzó en 1995 Ambos edificios fueron dañados en el terremoto de Loma Prieta de 1989. Construido en 1914, Oakland City Hall (Fig. 1.9) fue el edificio más alto en la costa oeste en el momento de su construcción. Su altura fue superada por la Ciudad de Los Angeles Hall, que fue construido en 1928 La rehabilitación sísmica de Oakland City Hall usando aislamiento de base se completó recientemente, y ahora es el edificio sísmicamente aislado más alto del mundo. Cuando se complete la rehabilitación sísmica de la Ciudad de Los Angeles Hall, que será el edificio más a lto sísmicamente aislado en el mundo. El sistema de aislamiento de Oakland City Hall utiliza 110 cojinetes de goma de plomo-plug que van desde 737 mm (29 pulg.) A 940 mm (37 pulg.) De diámetro [131]. Un foso se construyó alrededor del edificio para proporcionar una brecha sísmica de 508 mm (20 pulg.). Instalación de los aisladores resultó ser muy complicado y requiere apuntalamiento de las columnas, el c orte de las columnas, y transferir las cargas de columna para soportes temporales. Con el fin de proteger el interior, las columnas se plantearon no más de 2,5 mm (0,1 pulg.) Durante el proceso de elevación. El costo de la modificación

Higo. 1.9 Oakland City Hall, Oakland, California. (Foto cortesía de la SIE, Inc.)

era muy substantialâ € "sobre $ 84 millonesa €" con los aisladores de alrededor de 2,5% de esa cifra. El Ayuntamiento de San Francisco (Fig. 1.10) fue diseñado en 1912 para sustituir a la estructura anterior que fue destruida en el terremoto de San Francisco de 1906. Un ejemplo destacado de la arquitectura clásica, que ocupa dos manzanas de la ciudad y está inscrita en el Registro Nacional de Lugares Históricos. Daño sustancial sostenida desde 1989 terremoto de Loma Prieta requirió extensa reparacion y reforzamiento sísmico. La estrategia de adaptación adoptado para el edificio era un esquema de aislamiento de base con la superestructura de fortalecer el uso de muros de corte de concreto. Este edificio de cinco pisos tiene un 91-m (300 pies) de cúpula y una fachada exterior chapado de granito Sierra. El sistema estructural es una estructura de acero con mampostería de ladrillo sin refuerzo integral con el revestimiento de granito. Hay paredes de tejas de arcilla de relleno huecos, y muchos de los espacios interiores están revestidos con paneles de piedra caliza y mármol.

Higo. 1.10 San Francisco City Hall, San Francisco, California. Un aspecto interesante del sistema estructural original es que el nivel de la planta principal es una historia suave flexible y parece haber sido concebido por el ingeniero estructural para concentrar el desplazamiento sísmico en este nivel. El enfoque de la historia de primera flexible para diseño sísmico se propuso lirst en el 1930 y de nuevo como la blanda primera historia en el 1960sâ € "hasta cierto punto es un precursor del enfoque de aislamiento de base. El objetivo principal de la estrategia de adaptación era preservar la estructura histórica del edificio [90J. Se consideraron muchas opciones y se seleccionó el aislamiento de ba se. El plano de aislamiento es justo por encima de la base existente. El edificio fue aislado con 530 soportes de goma de plomo-plug (Fig. 1.11) y. como en el proyecto de modernización de Oakland City Hall, la instalación del sistema de aislamiento resultó ser un complicado proceso de corte, a puntalamiento, y la instalación. Muchas de las columnas se apoyan en cuatro aisladores bajo una estructura de acero cruciforme. La c onstrucción comenzó en 1994 y está previsto que finalice en 1998. La Ciudad de Los Angeles Hall es un edificio de 28 pisos marco de acero terminado en 1928, con una superficie total de cerca de 83.000 nr (890.000 pies 2 ) (Fig. 1.12). La resistencia lateral es proporcionada por varios elementos diferentes, incluyendo las crucetas de acero, paredes de hormigón armado y paredes de azulejos de arcilla interior de núcleo hueco; la mayor parte de la rigidez superestructura se proporciona por muros perimetrales de mampostería de relleno. El edificio fue dañado en el terremoto de Northridge en 1994, con los daños más graves que se produzcan en el vigésimo quinto y vigésimo sexto piso, que son característicamente pisos blandos. El esquema de aislamiento de base de adaptación [138] utilizará cerca de 475 aisladores de alto amortiguamiento de goma en combinación con aproximadamente 60 deslizante

Higo. 1.11 Los aisladores bajo soportes en San Francisco City Hall. res y debe ser complementado por unos 52 amortiguadores viscosos mecánicas a nivel de aislamiento. Además, se instalarán 12 amortiguadores viscosos entre los vigésimo cuarto y vigésimo sexto piso para controlar las derivas de entrepiso a nivel de piso blando. El costo total de esta modernización se estima en alrededor de $ 150 millones, con los aisladores que comprenden 3,5 millones de dólares de esa cifra. El segundo tipo más común de sistema de aislamiento utiliza elementos de deslizamiento. Este enfoque supone que un bajo nivel de fricción limitar la transferencia de cizallamiento a través de la aislamiento InterfaceA € "menor es el coeficiente de fricci ón, menor es el esfuerzo cortante transmitido. El primer y más sencillo de todos los sistemas propuestos, no deja de tener sus inconvenientes. Para tener

una resistencia adecuada a la carga del viento y evitar movimientos innecesarios en pequeños terremotos u otras perturbaciones, se necesita un nivel bastante alto valor del coeficiente de rozamiento. Muchas superficies de fricción tienen características que son sensibles a la presión y a la velocidad relativa de deslizamiento de deslizamiento, y porque el proceso de deslizamiento es intrínsecamente no lineal, un análisis dinámico adecuada también deben ser no lineal. Además, cualquier cambio repentino en la rigidez de la estructura en general cuando se produce el deslizamiento o adherencia tiene el efecto de generar vibraciones de alta frecuencia en la estructura, las vibraciones en las frecuencias que no pueden estar presentes en el movimiento del suelo. El sistema responde mediante la transformación de energía de baja frecuencia en el movimiento del suelo en energía de alta frecuencia en la estructura. Otro problema con el uso de slidersâ € "y sólo slidersâ €" en un sistema de aislamiento es que no hay ninguna fuerza de recuperación eficaz; Por lo tanto, los requisitos del código para el desplazamiento se vuelven extremadamente grande. Desde este desplazamiento puede ser

Higo. 1.12 Los Angeles City Hall.

en cualquier dirección horizontal, el diámetro de las placas de apoyo y el sistema de soporte debe ser muy grande. Además, el cojinete componentes de la superestructura en los aisladores debe ser diseñado para grandes momentos causados por estos grandes desplazamientos. Es posible introducir una capacidad de fuerza de recuperación de varias maneras; por ejemplo, cojinetes de deslizamiento se pueden combinar con los cojinetes elastoméricos. Kelly [61] propuso la combinación de deslizadores y apoyos elastoméricos, aprovechando así las mejores características de ambos tipos de aislador. El uso de controles deslizantes produce un sistema con un largo período: los cojinetes de goma controlar el desplazamiento al proporcionar una acción de centrado; que controlan la torsión, y. Si los desplazamientos exceden el nivel de diseño, producen una acción de refuerzo. Esta combinación slider / elastómero se utilizó en el 1992 la rehabilitación sísmica de la Escuela de Minas de Mackay en la Universidad de Nevada en Reno (Fig. 1.13) [133]

Higo. 1.13 Mackay Escuela de Minas, Reno. Nevada.

y para el Hospital Martin Luther King / Drew, que utiliza aisladores de alto amortiguamiento de caucho y deslizadores plomo-bronce. Otra estrategia para producir una capacidad de fuerza de restauración en un aislador de deslizamiento es a la curva de la superficie de deslizamiento. El sistema de péndulo de fricción (FPS) es un sistema de aislamiento de deslizamiento mediante el cual el peso de la estructura se realiza en superficies esféricas de deslizamiento que se deslizan uno respecto al otro cuando el movimiento del suelo excede un nivel de umbral. La acción recentrado es generada por elevar el edificio cuando se produce deslizamiento sobre la superficie esférica. Este sistema fue desarrollado en 1986 y fue utilizado por primera vez para equipar a un edificio de apartamentos de cuatro pisos (Fig. 1.14) en San Francisco, que fue gravemente dañada en el terremoto de Loma Prieta de 1989. La reconversión implicó la instalación de una estructura de acero resistentes a momento a nivel del suelo que soporta los tres pisos superiores de una estructura de marco de madera. Los aisladores se colocaron en las columnas de la estructura de acero. Una aplicación más reciente de los aisladores FPS es el reforzamiento sísmico de la Corte de Apelaciones del edificio (Fig. 1.15) en San Francisco [ 8 ]. Esta historia de cinco, 32.516 m 2 (350.000 pies 2 ), construido en 1905 y sobrevivió al terremoto de San Francisco en 1906. La estructura original es un marco de la gravedad de acero con paredes de granito y mampostería de ladrillo no reforzadas. Los aisladores FPS se instalaron en las columnas de acero existentes con concreto nuevo para cada columna y un nuevo sistema de diafragma rígido por encima del nivel de aislamiento. Dos edificios actualmente en construcción que van a ser aislados utilizando los FPS son la Terminal Internacional celebrada en San Francisco Airport y el nuevo Hayward City Hall.

Higo. 1.15 Corte de Apelaciones. San Francisco, California.

3.

AISLAMIENTO BASE EN JAPÓN

Diseño resistente al terremoto ha sido siempre una prioridad alta en Japón, y muchos mecanismos para la protección sísmica de estructuras, incluyendo las formas de aislamiento sísmico, se han desarrollado allí. Ingenieros estructurales japoneses generalmente diseñar edificios con más resistencia sísmica que hacen los Estados Unidos o los ingenieros europeos y están dispuestos a considerar los diseños más costosos. El uso del aislamiento para el diseño sismo-resistente es también persigue muy activamente en Japón, con la finalización de la primera gran construcción de bases aisladas moderna en 1986 y aumentó a un nivel de alrededor de 10edificios aislados por año en 1990 y 1991, la tasa de de construcción de edificios aislados se había reducido a alrededor de 4 o 5 por año debido a la cobertura económica, y en el momento del terremoto de Kobe de enero de 1995 el número se situó en torno a 80. Todos los proyectos de aislamiento de base en Japón son aprobados por un comité permanente del Ministerio de la Construcción. Como muchos de los edificios terminados han experimentado terremotos, en algunos casos ha sido posible comparar su

respuesta con las estructuras adyacentes de diseño convencional. En todos los casos donde se ha hecho una comparación de este tipo, la respuesta del edificio aislado ha sido muy favorable, en particular para movimientos de tierra con altos niveles de aceleración. El sistema más comúnmente utilizado en el pasado ha sido cojinetes de caucho natural con amortiguadores mecánicos o cojinetes de goma plomo de conexión, y recientemente se ha producido un aumento del uso de aisladores de alto amortiguamiento de caucho natural. Actualmente la construcción de la base-aislado más grande del mundo es el West Japan Postal Centro de Cómputo (Fig. 1.16), que se encuentra en Sanda, Kobe Prefectura. Este seis pisos, de 47.000 m 2 (506.000 pies 2 ) estructura se apoya en 120 aisladores elastoméricos, con una serie de acero adicional y amortiguadores de plomo. Este edificio, que tiene un período aislado de 3,9 seg y se encuentra a unos 30 km (17 millas) del epicentro del terremoto de 1995, Hyogo-Ken Nanbu (Kobe), experimentó el movimiento del suelo severa en ese terremoto. La raíz cuadrada de la suma de cuadrados (SRSS) la aceleración pico del suelo bajo los aisladores era 400 g) (SRSS) en la sexta suelo. La estimación del cm / s 2 (0,41 g) y se redujo por el sistema de aislamiento a 127 cm / s 2 (0,31 g) desplazamiento de los aisladores es de a lrededor de 12 cm (4,7 pulg.). No hubo daños en el edificio aislado, sino un edificio con base fija adyacente al centro de cómputo informes, sufrió algunos daños [81J. Un edificio de oficinas más pequeñas de ba se aislada en rodamientos de alta amortiguación de goma (el Instituto de Investigación Técnica Matsumura-Gumi (Fig. 1.17) también se vio afectada por el terremoto de Kobe y exhibió exhibió un desempeño satisfactorio satisfactorio similar. Como resultado del desempeño superior de la West Japan Postal Centro de Cómputo, se ha producido un rápido aumento en el número de solicitudes de permisos para edificios con bases aisladas, especialmente para edificios de apartamentos y condominios. El número total de edificios aislados revisados por el comité especial del Ministerio de la Construcción como marzo de 1997 se sitúa en 393, y se estima que la tasa prevista para los próximos años en alrededor de 200 por año. De los proyectos 393, 228 son para edificios residenciales y 84 son para edificios de oficinas. oficinas. Otros proyectos son los los hospitales (31) y edificios del gobierno gobierno local (22). En este este momento hay pocos pocos proyectos de modernización. modernización.

4.

AISLAMIENTO BASE EN EUROPA

En Europa, el aislamiento de base se está estudiando más activamente en Italia bajo los auspicios del Grupo de Trabajo Nacional sobre Aislamiento Sísmico [Gruppo de Lavoro Lavoro isolamento Sísmico (P A Ñ O)]. P A Ñ O tiene un gran número de miembros que comprende a investigadores y profesionales; ha organizado varios talleres y está preparando directrices de diseño para sistemas de aislamiento. Varios edificios se han construido en Italia con aislamiento de base. Uno de ellos es el nuevo Centro de Administración de la Compañía Telefónica Nacional (SIP), un complejo de c inco edificios de siete plantas en Ancona (Fig. 1.18). Como parte de un proyecto de demostración, un edificio de apartamentos de cuatro pisos se completó recientemente en Squillace, Calabria [130], con un edificio idéntico, de diseño convencional al lado de él. Un segundo edificio base aislada se encuentra en construcción en Ancona para el Ministerio de Defensa. Un diseño para estandarizadas casas prefabricadas de interruptores con bases aisladas, también para SIP. ha sido desarrollado por Giuliani [46]; varias de ellas se ubicarán en zonas altamente sísmicas. Un proyecto piloto sobre la reconversión de un edificio histórico ha sido recientemente completado en el pueblo de Frigento en el sur de Italia. Además de otro refuerzo estructural, el simple

iglesia de mampostería de San Pedro fue restaurada con cojinetes de alto amortiguamiento de caucho [114].

5.

AISLAMIENTO BASE EN NUEVA ZELANDA

El primer edificio de base aislada en Nueva Zelanda fue el edificio William Clayton en Wellington [31]. Completado en 1981, fue el primer edificio en el mundo para ser aislado sobre sobre cojinetes de plomo-goma. Desde su finalización, finalización, otros tres edificios de base aislada se han construido en Nueva Zelanda; dos de estas estructuras (Unión House, Auckland, y la estación central de policía de Wellington) están aisladas utilizando el enfoque de manga-pila. La Casa de la Unión (Fig. 1.19) es una de 12 pisos de hormigón armado marco arriostrado. Control de desplazamiento es proporcionado por un Además

cional sistema de amortiguación basado en la deformación elástica-plástica de placas cónicas acero- leves. La Estación Central de Policía de Wellington es un hormigón arriostrados reforzada estructura de la trama de 10 pisos, y el control de desplazamiento se efectúa por amortiguadores de extrusión líderes (24] El Museo Nacional de Nueva Zelanda en Wellington Recientemente se ha completado;. Está aislada con 142 plomo cojinetes de goma y 36 almohadillas de teflón bajo los muros de cortante. Otro edificio aislado notable es la Nueva Zelanda Parliament House. Recientemente modernizado mediante el aislamiento, la Casa del Parlamento es una estructura de muro de carga de mampostería originalmente completado en 1922; este edificio y otro edificio se aislaron utilizando más de 514 rodamientos de plomo-caucho [107]. Un proyecto de aislamiento inusual es un edificio de la imprenta ubicada en Petone cerca de Wellington. Este edificio fue construido en los aisladores de plomo-goma [40], en el que el objetivo del sistema de aislamiento es proteger a las imprentas, que son muy grandes y frágiles piezas de equipo. Las prensas están hechos de hierro fundido y son equivalente en altura a un edificio de cuatro pisos. La estructura del edificio rodea y está conectado a la prensa, y todo el sistema se aísla en la base.

6.

ESTADO DE AISLAMIENTO TECNOLOGÍA HOY

A pesar de los recientes avances en la investigación aislamiento de base, la aplicación generalizada de esta tecnología está siendo obstaculizada por las actitudes excesivamente conservadores. Por ejemplo, en los Estados Unidos, el número de mandatos burocráticos (es decir, estudios de viabilidad, evaluaciones inter pares, y las inspecciones de plantas y sitio) que un ingeniero debe satisfacer c on el fin de aislar una estructura que sea notable que alguien hace un proyecto de base-aislado . A menos que los cojinetes se convierten en una mercancía catálogo con características certificadas y aliadas a los procedimientos de diseño y análisis razonablemente simples que promueven los beneficios de aislamiento de base, esta tecnología seguirá siendo difícil de implementar y restringido a unos pocos proyectos de un año. Más importante aún, mientras que las provisiones de aislamiento de base se encuentran ahora en la UBC, los requisitos son tan conservadores que las ventajas potenciales del uso de aislamiento de base (requisitos reducidos de diseño en la superestructura) se pierden. Muchos de los edificios de base-aisladas terminadas han experimentado terremotos y su desempeño ha sido como se predijo. Con la excepción de la USC University Hospital en el terremoto Northridge 1994 [18], estos terremotos terremotos han sido ya sea cerca y pequeños o han sido moderado y distante, de modo que las aceleraciones experimentadas por estructuras aisladas no han sido de gran tamaño. Como edificios más aisladas se construyen en las regiones propensas a los terremotos del mundo, los ingenieros pueden anticipar aprender más sobre el comportamiento de estas estructuras y que será posible reducir el grado de conservadurismo que actualmente está presente en el diseño de estas estructuras. Una vez que hay suficientes datos que detallan la respuesta de edificios con bases aisladas a grandes terremotos, el siguiente paso es una alineación de los códigos de base fija y estructuras aisladas con un código común basado en un nivel específico de amenaza sísmica y el rendimiento estructural, pavimentación pavimentación el camino para la aplicación rentable de esta nueva tecnología para esos tipos de edificios edificios de los que es apropiado. Para todos los sistemas, el área más importante para la investigación futura es el de la estabilidad a largo plazo de las características mecánicas del aislador y sus materiales constituyentes. El rendimiento a largo plazo de aisladores mejor se puede desarrollar a partir de la inspección y el nuevo análisis de ejemplos que han estado en servicio durante muchos años. Sistemas elastoméricos en forma de apoyos de puentes no sísmicos se han utilizado para ascendente de 30 años y un registro de rendimiento satisfactorio se ha establecido [118, 124].

CAPÍTULO 2

FUNDAMENTO TEÓRICO DE AISLAMIENTO SÍSMICO 1.

TEORÍA LINEAL

La teoría lineal de aislamiento sísmico se ha dado en detalle por Kelly [65], un esbozo sucinto de los análisis se dará en esta sección. La teoría se basa en un modelo estructural de dos masas, tal como se muestra en la figura. 2.1.La masa m está destinado a representar la superestructura del edificio y mb la masa del suelo por encima de la base del sistema de aislamiento. La rigidez estructura y amortiguación están representados por k s,c s y la rigidez y amortiguación de la aislamiento por kb,cb. desplazamientos absolutos de las dos masas se denotan por u s e ub, pero es cómodo de usar en relación desplazamientos y en consecuencia definir Vb = Ub ~

u

g v s = u

s

- Ub

donde u g es el desplazamiento del terreno. Esta elección de desplazamientos relativos es particularmente conveniente para este análisis debido a que los dos resultados importantes serán el desplazamiento del sistema de aislamiento, representado aquí por vb, y la deriva de entrepiso, representada por u s. En términos de estas cantidades, las ecuaciones básicas del movimiento de la de dos grado- de libertad modelo de arco (M + plumín) Vb + mv mu

s

+ c

b

v

h

+ k b V), - - (m + m

h

) u g mvb + mil

s

+ c

s

v

g

que puede ser escrito en notación matricial como Diseño de estructuras aisladas sísmicas:. De la Teoría a la Práctica F. Naeim y JM Kelly Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Inc.

s

+ k s v i , - -

m M m mm

(2.3) donde M=m + miâ€ž que es, en notación matricial

Mv + + Cv Kv = -Mrii g Definimos una relación de masa y como

mm

Y = m+km,M y frecuencias nominales co * y co. v dadas por kâ € ž

o> = ,: m + mi,

y asumir que co ^ / co 2 = e y e = 0 (10 2 ). Los factores de amortiguación | 8 /, y pies están dadas por 2 o) * i 3â€ž= â € "â €" 2 u> sfc = â € " m + km, m

En términos de estas cantidades, las ecuaciones básicas del m ovimiento [las ecuaciones. (2.1) y (2.2)]

convertido y v

s

+ u

ab +

2 u

b

f3

v s + i ) b + 2 o )

s

b

v b + u>

fi

s

v

s

b

v

b

= -u g (2.7a)

+ co 2 u $ ~ - i i

g

(2.7b)

Los modos clásicos de la red c ombinada se indican mediante cf ) 1 y c |> 2 , donde 2 + a} £ co i 2 = 0 ( 2 . 8 )

las soluciones de los cuales son

=

7

* ~ ~ co ' 2 "* 2 +

+ Cc

2 (1 - y ) cof = 1 {co 2 + co . 2 + [(a , 2 - co . 2 ) 2 + 4'yco ^ co 2 ] 1 ' 72 } (2,9) 2 (1 - 7 ) y al primer orden en el correo se dan por co 2 w 2 = co ^ ( 1 - 7 e) de = (1 + 76 ) ( 2 . 10 ) 1 -7

y el modo moldea con {l b = 1 ), i = 1 , 2 , son

cJ> lT = (l, e) = [ L ( L - 7 ) e]} ( 2 - 11 ) Para expresar los desplazamientos originales en coordenadas modales, wc escribir v b = q \ l + qitfb v s = q i \ + q 2 4> 2 s

donde q\,qj son coeficientes modales dependientes del tiempo. Tomamos nota de que las cantidades modal M ( , L, están dadas por Mi

=c

|

/

Mc

|)

' Mili =

(|)

' T Mr

Para primer orden en el correo, los que son

M\= M (1 + 27 e) M2=M

y 1 - ye L 2 = y e

Cuando (vh,u s) en las ecuaciones. (2.1) y (2.2) se expresan en términos de (J> 'tienen dos ecuaciones en los coeficientes modales (q\,q2) de la forma q\ + 2 coi / 3 i < 7 i + \\q2 + u ^ i = L\Ai g Q2 + ^ 2 ^ / 1 2 (j ) 2 @ 2 ^ 2 ^ 2 = ~L2lig

Los términos 2Co 1 / 3] y 2ü)2 f32 se calculan a partir Ch 0 1.

c

s

de la que obtenemos 2 co [/ 3 1 = 2 (2

u

s

(3

s

w h FIK (l + 2YW

h

(3

y e )

2

h

)

que conduce a Â ¡3 1 = (3 h ( \ - l e j í a ) _ fis +7/3 2 e 1/2 j , 7Â EUR & = ( I T ) ^ ' l T

Los coeficientes de acoplamiento \\ y X2 se calculan a partir

\ A4 ^ ^ j . ^ 2 XlMl = 0 c . «Yo, \2M2= (}) 2 q ^ 4 * ' =

) = Cb-eac sa- â € " [1 - (1 - 7 ) e] Cl) y

Usando (M\,H2) a partir de la ecuación. (2.12), tenemos 2

X,

Ub

p b M - {e (l / 7 ) [l - (1 - y) e] } 2u >

s

0

s

m

M ( 1 + 2 YE ) 

2YE)- . e2w v / 3. s (l - 27 c) 2 ubim- 2 ye)-ei' 2 p s ] (2.18)

y _ 2co fo / 3 fc M e {(l / 7 > [l - (1 -y)e]}2u s(3 sm2 â € [M (l - 7 ) / 7 ] [ 1 - 2 ( 1 - 7 ) e] 

(2w b0b- e2w A) [l + 2 (1 - 7) e] â € "

1 - 7 =2whWBV + 2 (1 - 7 ) el - e l / 2 / 3. s } â € "(2.19)

1 - 7 En la mayoría de aplicaciones estructurales se asume que la amortiguación es lo suficientemente pequeño que el efecto de los componentes fuera de la diagonal (aquí \ i y X 2 ) son insignificantes y que la solución requerida puede obtenerse a partir de las ecuaciones modales desacoplados de los movimientos, a saber, -f- 2 co 1 / 3 1 1 + = â€"L\Ug Â¿12 +20 )202 ^ 2 + Si la evolución temporal del movimiento del suelo, u g (t), es conocido, los componentes entonces modales q \ (t),
l

q1 = â € "- u g (t- r) e ~ â € œ li3 | T pecado u\Tdr ( 2 . 20 a)

"1 Jo O) I c

q2 = â € "I u g (t- r) e ~ " 2,32r pecado Â « 2 T dr ( 2 . 20 b)

w

2 Jo y las estimaciones de los valores máximos de q\ y qi se puede dar por

W \ Imax - L]Sd(wi,P\) ( 2 . 21 a) I <72 I max = L2 Sd(032,P2) ( 2 . 21 b)

donde SNIU.Â¡ 3) es el espectro de respuesta de desplazamiento por el movimiento del suelo, u x (t), en la frecuencia w y factor de amortiguamiento Â¡3. Con el fin de estimar las diversas cantidades de respuesta a partir de los valores espectrales de pico, es necesario utilizar el método SRSS. Los valores de desplazamiento máximo del sistema de aislamiento y la deformación estructural se dan por Me Vs I max = [W> 2 l
Inserción de los resultados obtenidos a partir de las ecuaciones. (2.12), (2.13), (2,22A), y (2.22mil mlns), obtenemos Mmáx = mS

D ( u n a

u & i

) ]

2

+ [L

2

S D ( o :

2

, m

2

}

l / 2

= {(1 - Te ) 2 ^^:, ^)]! 2 + T 2 e 2 [^ z5 (^ 2, / 3 2 )] 2 } 1/2 (2.23) y Hmax = {e 2 d - 7 e) 2 [ 5 D ( Wl , / 3 ,) l 2 + 7 V ~ [1 - (1 - y)e]2 [S D(u2, fo )] 2 } medio 7 = E {(l - 2 7 e) 2 | 5 D (wi, / 3i) l 2 + [1 - 2 (1 - T) e] 2 [^ o (^ 2 , / S 2 )] 2 } 1 / 2 (2.24) Generalmente, el término e2 S d (^ i, y2) se pueden despreciar con espectros terremoto donde el desplazamiento a altas frecuencias (es decir, u2) es mucho menor que en frecuencias más bajas (es decir, COJ). Esto da Mmax- (l-7e) S /; (coi / 3 |) (2,25) Si descuidamos los términos que son superiores e 2 , a continuación, la estimación de la deformación estructural o distorsión de entrepiso, v s, se da como Nmax = S+ D{U2 , $ 2 ) 2 } {/ 2 (2.26)

Del mismo modo, el coeficiente de cortante basal C$ dada por

C s = ^ e l S o i u u f a [W * 5 /) (ji ü, f i i

)

2

)

2

+ S + e

D 2

(u 2 , i 3 oj

4 s

2 )

2

) '/

Sd (å¹

2 2

, f i i

12

) ] ^

2

= \ S A ( o :

i

, p

l )

2

+ e

2

S

A

(u

2

, l

2 / 2

32) ] '

(2.27)

Así, si retenemos sólo los primeros términos, obtenemos eS

D

( a h , L 3 h ) (2.28a)

£ \ Vb I max = ~ â € œ =

A ™ 3

S D ( o ) b , P b ) (2.28mil mlns)

h

y el coeficiente de cortante basal de diseño C s definida por k

s

v

s 2 C s =

= a) v v

s

se convierte en lo que indica que para la pequeña e y un espectro de diseño típico, el sistema de aislamiento puede ser diseñado, al menos en la fase inicial, para un desplazamiento relativo de la base S D(ab , Pb) un d del edificio para un coeficiente de cizallamiento base del S A {wb, fib) - La reducción de cortante basal en comparación con una estructura de base fija, donde Cs =S A (ci) s , ft-), viene dada por S A (ub,Pb) / S A (o ) s , fi s), lo que para un espectro de velocidad constante es o)h /o) s, o más o menos del orden e l / 2 ; esto subestima la reducción de cortante en la base porque, en general, / 3 * será mayor que (3S .

2.

EXTENSION DE LA TEORÍA A EDIFICIOS

1.

Af-Grado-de-Libertad ecuaciones de movimiento

La libertad de dos grados de-(2-DOF): análisis del modelo lineal simple desarrollada anteriormente se puede aplicar al caso de un edificio de varios pisos. Representemos el sistema estructural de este edificio en masa M de la matriz, la matriz C de amortiguación, y la matriz de rigidez K. Para una estructura basada convencionalmente, el pariente

u desplazamiento de cada grado de libertad con respecto al suelo está dada por Mii + Cu + Ku = -Mrii s (2.30) donde r es un vector que las parejas cada grado de libertad para el movimiento de tierra. Cuando este modelo estructural se superpone a un sistema de aislamiento de base con los medios d e base de mb, rigidez kb, y la amortiguación, Ch,Eq. (2.30) se convierte Mv + + Cv Kv = -Sr (ii g + i>b) (2,31) donde v es el desplazamiento relativo a la losa de base y Vf, es el desplazamiento relativo de la losa de base hasta el suelo. La ecuación general de movimiento para el edificio y la base de losa combinada es r T M (v + r Vh+ r u g ) + mh{vhu+ g ) + cbvb + khvh = 0 (2.32) que se puede escribir en la forma r T Mv + (m + m b ) Vb + Cbi> b + k b Vb = ~ {m + mb) u

g

(2,33)

La ecuación (2.33) identifica r T Sr. como la masa total m del edificio; por lo tanto, m+m h es la masa total transportada en el sistema de aislamiento. La forma de matriz de estas ecuaciones es Mv + C v -i - K v =-M r u g (2,34) donde r T M ' M

mbm+

Sr.

C*=

o ' 0

y

2.

con

kb

0 '

*

âr

0

K

r=

0

c

Análisis Modal de M-DOF Sistema Los modos naturales de la estructura de base fija se supone conocido y denotado por ', donde i- 1, ..., N. En términos de estas formas de los modos, el desplazamiento de cada grado de libertad de la estructura se puede representados como

(2,35) Las frecuencias naturales a >, 2 están dados por

Mcj> 'w 2 = K <1> ' y suponemos que = 0 si / ^ j. Las ecuaciones de la matriz de movimiento se reducen a los N + 1 ecuaciones N

^ R T M â € ~ < 7 / + ( m + mb) Vb + £ B V B + k-BVB - ~ (m + m

b

) u

g

(2.36a)

I

y qÂ¡ + luifrqi + o> q Â¡? = -Li (v

donde L, son los factores de participación de los modos de base fija, es decir,

tjj 'Mc |)' Las masas modales de base fija se dan por

Podemos escribir estas ecuaciones en forma

(2.37a)

h

+ ü g ) i - 1, ... , N (2.36b)

y Lv h + + I ji Iwi fti qi + c = cf qi -Lf ig i = 1, ... , N (2,37MM)

El análisis modal completa de estos N + 1 ecuaciones se da en Kelly [65], donde se describe el procedimiento para las frecuencias y formas de modo del sistema compuesto. En la mayoría de los casos, los modos más a ltos que el primer modo no juegan ningún papel en el diseño de la estructura o del sistema de aislamiento; por tanto, sólo el primer modo necesita ser incluido. Comparando las ecuaciones de movimiento [Ecs. (2.37a) y (2,37MM)] con el conjunto anterior de la estructura aislada 1-DOF [las ecuaciones. (2.7a) y (2.7b)], las ecuaciones se puede hacer corresponder si sustituimos vb en el análisis elemental con L \ V b , u g con L \ u g , y mm ^ m + NIH M

con L ] M

7i = â € "7

X

m + NIH

dando L? M

'
mb m +

b

) -

Â

€ " L \ U

R

(L i Vb ) Q ii 'q \ = â € " L \ U g

En la solución de estas ecuaciones, el resultado para <71 se deduce que para v s en el sistema simple 1-DOF. Los resultados básicos de la estructura 1-DOF, a saber, que Mmáx = S A ( U b , P b ) (2-38)

y

C s = [S A (ut, + e 2 d - 7 FSL^t & *)] ' / 2

se sustituyen como sigue. El desplazamiento máximo de base con relación está dada por \L\Vb\ M3X =â€"jL\

S A(mh ,fib) (2,40)

y porque Li aparece en ambos lados, el resultado es el mismo que antes.

Para obtener el cortante en la base, tenemos con cof, fi* calcula como antes y correo reemplazado por e\=(Â¿l/a 2. El vector de desplazamiento relativo v viene dada por v = < 7 1 c |> 1 (2.42) y si descuidamos las contribuciones de amortiguación, la fuerza de inercia en cada elemento es F = Kv - q iKcJ ) 1 = 4 , M La fuerza horizontal total de la superestructura es r T F = Qiu2 L\Mi (2.44) y esto se expresa en términos del coeficiente de cizallamiento de base C s a través C sm= r T F (2,45)

Por lo tanto con e = según lo establecido previamente.

3.

ANÁLISIS DE ECUACIONES DINÁMICAS ACOPLADOS

En la mayoría de aplicaciones estructurales se asume que la amortiguación es lo suficientemente pequeño que el efecto de los componentes fuera de la diagonal es insignificante y la solución requerida puede obtenerse a partir de las ecuaciones de los movimientos modales desacoplados. El análisis anterior deja de lado los componentes fuera de la diagonal, lo que lleva a resultados muy simples para el desplazamiento base, cortante en la base, y la distorsión de entrepiso. En muchas estructuras aisladas diseñados de acuerdo con las más recientes códigos de diseño de California, los requisitos de los códigos son tan conservadora que los diseñadores están utilizando amortiguadores viscosos adicionales en un intento de controlar los grandes desplazamientos de diseño, y los factores de amortiguación para el sistema de aislamiento del orden de 0,50 se obtienen. Es evidente que, en este nivel de amortiguación de las ecuaciones no pueden permanecer desacoplada y un análisis modal complejo debe ser utilizado. En el análisis modal complejo, sin embargo, se pierde la visión física que llevó a los simples resultados de la solución desacoplado [65]. Por esta razón una aproximación similar a la empleada no será utilizado en esta sección para demostrar el efecto de altos niveles de amortiguación en el sistema de aislamiento en la respuesta de la estructura. Es interesante observar que a orden cero en E, los cuatro términos de amortiguación son

2wi / 3i = 2uh(3b2 u2 y 2 =2 oj. s j 8 . s 1.

-7

de manera que los componentes fuera de la diagonal son del mismo orden que los términos diagonales. Recordando que L\ ~0( 1) y L2 ~ 0 (e), asumimos que la influencia de un 1 ^ 2 en el resultado para el qi es insignificante, pero la influencia de la A 2
q 1 + 2 co \ (3 \ q \ + u} ^ q \ â € " â € " L \ I I G

y q2 (t) por q 2 (t) + 2 o j 2 @

2

q 2 + <^

2^2

- L 2u

g

-\

2

qi

Para ayudar en la simplificación de la solución, es útil para tomar la transformada de Laplace de estas ecuaciones utilizando

En términos de la transformada de Laplace, tenemos L\a(s) <7iC0 = -

s2 + 2o) i / 3 js + uf

L 2 a (s) X 2 ^ i sa(s) q 2 (s) S 

2

+ 2w 2 /

3 2 S + (Â¿ 2 ( S

2

+ 2C0 2 (3 2 S + w |) (s

2

+ 2

å¹ 3 ¬ ^ iS + uf )

~ L 2 A \ ( s ) u n a ( s ) + ' k 2 L \ A 2 ( s ) u n a ( s )

donde una(s)= IT [IIâ € ž |. El término A2 (s) se puede reducir por fracciones parciales a a + c + bs ds Un 2 ( s )

s2 + 2 co 1 (3\s + 0 ) j s2 + 2 co 2 / ^ 2 ^ + ^ 2 , donde después de una considerable

manipulación encontramos

w 1 2 (2 Cor 2 / 3 2 -2co 1 / 3i) b _

u

2 ~

DD wf (2u 2 / 3 2 - 2w, / 3i) o>

2 2

- co,

2

(2,47)

DD

y

Z) =

La inversión de los dos términos de A 2 (s) se sigue de y 1

(I - una ) 2 +7 2

(2oj 2 / 3 2 â € "2cj 1 / 3]) (w 2 2w 2 / 3 2 â € "Uj 2w 1 / 3 |) (2.48)

de modo que la inversión de (A+B)/(s 2 +2 co 1 / Si ^ + w, 2 ) es r,â€"â€" â € ž e W1 ^ 'oj pecado si sea cos o)\t + (a-pc$3$ = Wl

y el de (c+ds)/s 2 + 2 o)2 y 2 S+w2 es

d e â € œ 2/32 'cos W 2 1 + ( c - h a c e r

e - u 2 y 2 t s j n u FTI)

2

t

>2

0)

2

donde Â¿7, = Â «i (l ^ 2 = 0 . 2 (1 - / 3l ) â € ~ / 2 El resultado final de qi(t) y Q2 (t) se obtiene por convolución y la sustitución de a,b,c, y d de la ecuación. (2.47) como se

i (i) = â € "â €" I

U

G

( T T ) E â € œ

IPLT

p eca do cj i T

D R (2.49)

1f(

q 2 {t) = L 2 - = r e - <* 2 y 2 ( t T ) s { n _

T

) u g ( j ) d r â € œ 2 J o

+ \ 2 L € " \ l â I "cos - â €" u \ ( t - T ) u g ( j ) d r I. D Jo 00 | ( 2 w 2 | 82 ) ~ (^ 1 "l - o}2 ) co] (3\1

f â€œ1

(rr)

pecado

oj 1 (i - t). w ,, (t) dr Jo

r 

Jo

e un 2 P 2 ( t T )

cos oj 2 ( t

- T) ug (r) dr

D ^ 2 Jo (2,50) Estas integrales de convolución se puede calcular para cualquier elección de Ug(t), pero para el propósito de esta demostración, es necesario sólo tener un sentido del orden de magnitud de los resultados.

Términos en W |, una ) 2 puede ser expresado en términos de las frecuencias nominales 03 s mediante el uso de la ecuación. (2.9), de la que tenemos

cof - un2 = [(w 2 - o > 6 2 ) 2 - 4y^o ) 2 ] l / 1 1-7 2.

T w? + W 2

CO -) CO + i T u; 1 1 -7 2.

2 CO i COn -

M^2-i

1.

-7

El denominador D de cada término de la ecuación. (2.50) se puede escribir como

Dâ€" 4 (0 j ^ CO ^ (0\ + 02)1 CO 2 (C 0 ^ + CO 2 ) / 3] $ 2

que se reduce a D=1 2 [(u 2 - c ^ 2 ) 2 + 47w 2 w Fe 2 - 4 (1 - yfajaZfiPl(i - 7

y

< . 1 , ( r , \ ^ A - r i ?

Una reducción adicional de cada término es posible si asumimos las siguientes órdenes de magnitud:

7 = 0 ( 1 ) â € " ^ = 6 Â « 1 Para la primera orden en el correo,

tenemos

D

=

[ l - 2

( l - 2

7

)

e ]

(1 - y Y

2.

y los multiplicadores de cada integrante se convierten

entrega de los cuatro términos que aparecen entre paréntesis en la ec uación. (2,50)

- Â € " y

~

| [1 +

(1 - 2 7 ) e] | Jo

j " e u n [ i 3

'

( l r)

cos Â «i (i - T ) u g (r) d r _f e -u

2 y 20

t ) cos w 2 (i - T ) U g ( T ) d r

j3i I * e _c Â ° 1,3l (, T) pecado Zoi (/ - r) Mg (r) c / r



Jo +j

32

J e -Â®

202

( â € ~ - T ) s j n _

T

y u g (j) dr j>

Los resultados para q\ y i / 2 a primer orden en e son, pues, q i ( t ) = - ^ = r [ e T) sinaJi (t - r ) u g (j) dr (2.52)

â € œ1 Jo



u

T ) u g ( r )

d r L ljo

2 h ( â € ~ T ) C os w 2 (- r) Mg (r)

Jo / 3] f pecado Â «i (i - T) M g (r) dr



Jo +

JS 2 j

*

e

~

â

€

œ 2/32

(f_T)

pecado

w 2 (-

r)

Mg

(r)

(2.53)

Es conveniente indicar las integrales de convolución en las ecuaciones. (2.52) y (2.53) por 11 ,I2 , h, y 14 , donde

/] = F £ - â € œ | 0 | ( f - T ) wi pecado ( T - T )

U

K

( T ) D R

J o 1 2

=

f e

un

202

(tr)

s

j

n

ü

2 (t

- dr

J o II- I " r) cos wi (i - r) ii g (r) dr

J o I4 = fe â € œ 2, AZ2 (f_r) cos U2 (t-T)üg(T)dr J o

En este análisis de las cantidades de interés son la deriva de entrepiso y las aceleraciones del suelo, que están representados en este modelo simple por v s y en este modelo simple que estén relacionados por i .. i _ k s | v s | max I U s | max

â€"

m

por lo que la evaluación de v s también proporcionará la aceleración piso. El entrepiso deriva v s viene dada por

= <7i4>! + <72 ^

V S

que conduce a L il L~> v s =-e â € " h+ â € "fl - (1 - 7) e] hU>1 7 CO 2 [1 - (1 - 7) e 1 X 2 ^ 1 {[1 + (1 - 27e)] (/ 3 - 14 )-P 1 I1 +fah)

7 (2,54) Es útil aquí para separar los tres c ontribuciones a la deriva como sigue: i.la producida por la cortante en la base generada por el sistema de aislamiento = -e Â "¢ /, (2.55)

que a partir de las ecuaciones desacopladas modales

Â¡4 2) = â € "[1 - (1 -Y)e]^-h (2.56) 7

â € œ2

y ii.que a partir de los términos de acoplamiento, que generalmente se descuida en la mayoría de los análisis, i> <

3)

= - â € " [ 1 - ( 1 - 7 ) e ] X 2 ^ 2 ([ I + ( L -

27 e ) ]

(/

3

- / 4 ) - / 3 i / i + y /

2

}

(2,57) Las integrales de convolución / i, / 2 . / 3 y / 4 se puede estimar a los efectos de este análisis demostrativo por métodos espectro de respuesta. Reconocemos que =

=

â € " \ I \ I max 1 ,) â € "| ^ 2 I max 5d (c02, $ ) 2

CO 1 C02 donde es el espectro de respuesta de desplazamiento. La expresión

e t) cos u(tâ€" r) Â «p (r) ® / t

es la respuesta a la velocidad relativa del espectro 5RV (cj, | 8) para un dom oscilador de la frecuencia con un solo grado de-tad ir y factor de amortiguamiento / 3. Esto nos aproximado por el espectro de respuesta pseudo-velocidad Sy (o>, / 3) dada por co5 / j (co, / 3). Los valores máximos de las cuatro integrales de convolución entre paréntesis en la ecuación. (2.53) se producirá en momentos diferentes y deben ser añadidas por el método SRSS, líder estimaciones de los máximos de las tres contribuciones a la v s. Tenemos I max = e £ lS D ( u i , 0 i )

l ^ lmax = â € "[1 - (1 - l)Ell2S D (G,2 ,(32) 7 l ^ lmax = â € "[1 - (1 - y) e] X 2 L

l

i

â € "jt 7 w / 2c2 / ,. a \ , .. 2 o2

{[1 + (1 -

+

^ 2 c0

[25

^

27

(c0i,

ª)]

2 /

[co ^ Â¿ (coi,

3i)

+

0

i) + oofsÂ € (co

02 w 2

^

2

, £ Â¡

d

2 )] ( w 2,

^ 2 )}

^

(2.58)

Todos los códigos de diseño de estructuras aisladas sísmicamente se basan en espectros dad constante veloc-, por lo que los diversos términos en la anteriormente pueden estar relacionados a través S v (a, ß) = S v H (AY)

donde Sy es constante y H(Ay) es una función de modificación de amortiguación adecuado que disminuye con el aumento ß y es la unidad en Ay = 0,05. Muchas de estas funciones se han utilizado, ya sea como tablas en los documentos de código o como funciones continuas. Una forma particularmente simple es la función de Kawashima-Aizawa [60]

" ( ® = TTisW 0 - 5 (2 - 59) donde H ( 0) = 2, //(0.05) = 1 y H 0,5 como Aya€ "+Â ° Â °. Usando un espectro-dad constante veloc- de esta forma y los resultados para el modal cantidades L \, L2, wj, o) 2 , â-â-â-de la sección anterior (después de una considerable manipulación), se obtienen los siguientes resultados: | Ü ( , 1) | max = e â € "HfÃŸi) b

+ [1 + 2 (1 - 2y)e+AYJ]H 2 (ay2 )} l / 2 (2.60) 3.

b

Es evidente que, para valores pequeños de pies, decir ß~ 0.10, el primer término, ' s término dominante. Para todos los valores de m, el segundo término, | yj 2) | max , es siempre mucho menor que el primer plazo y se descuida. La importancia del tercer término, | ^ .y 3 ) . | max> depende del valor de ft Para los valores habituales de ß s, el valor de ß2 es pequeña en comparación a la unidad, por lo que la relación entre ellos se convierte en 2 pies {(1 + ß vi

Ahora ß

l)

2

) H 2 ( A y i ) + H 2 ( a y

2 )}

x 2 /

= A = ( 2 .

6 1 )

H (Ayi) \-

pies,

y

Supongamos que adoptamos la fórmula Kawashima-Aizawa para HQ3) y tomar e = 7 = y (3 S = 0,02; entonces la relación de los dos términos es 0,33 cuando Â¡31 , - 0,10 y aumenta a 1.80 cuando (3b = 0,50. Para poner esto en números apropiados para un proyecto de ejemplo, supongamos que el desplazamiento de código obligatoria a la MCE es de 76 cm (30 pulg.) para 5% de amortiguamiento y un periodo de 2,5 seg. Para reducir a un nivel más aceptable, supongamos que se añaden amortiguadores viscosos lineales para llevar el amortiguamiento en torno al 50%, momento en el que el factor de reducción es de 0,57. El desplazamiento es ahora aceptable, y en notación código del cortante basal elástica se convierte en F s =KD, que antes era KW F s = â € " D â € "= 0.50W Mg

y ahora se reduce a 0.285 W, que, de nuevo, parece muy razonable; sin embargo, la fuerza viscosa F

= 2 u (3 MD

v

que está fuera de fase con F x, es, por j3= 0,50 y D= c OD, exactamente el mismo que F s, y la base máxima de cizallamiento es

VLF s= 0,40 W Los correspondientes aceleraciones máximas del suelo

dadas por

w II max â € " s I Vs ! max

son

= E â € " H ((3) ^ = a

un )

b S v m

30

h

y

I.mv I max - 2eâ-(3 b {[1 + 2 (1 - 2 7 ) e + ^^Q 3,) + [ 1 + 2 (1 - 2 7 ) e + (3

2

2

\ H 2 Q3 2 )} > / 2 â € " w

h

= 2co * j3 * {[1 2 (1 -2y)e+PilH 2^,) + \\ + 2 (L ~ 2y) e i3 +

2

2

] H 2 ( i 3

/ 2 2 )} '

S

v

P 6 Higo. 2.2 Influencia de la amortiguación en aceleraciones de piso. Para el mismo ejemplo los estos dos componentes y su suma como una función de Pi, se muestra en la figura. 2.2.Vemos que (iii Lmax se hace igual a | | max cuando Â¡3b es de alrededor de 0,26, pero su suma tiene un valor mínimo a aproximadamente 0 . 12 . Este resultado implica que la adición de amortiguadores (que conduce a valores grandes de / 3 *), mientras se controla el desplazamiento de aislante mediante la reducción de V &, tiene la contraefecto de aumentar la distorsión de entrepiso y las aceleraciones de piso. Para un espectro de diseño de velocidad constante las aceleraciones generadas por los términos de a coplamiento se convierten en el término dominante. No es ampliamente apreciado que en las estructuras de base iso-lada los modos más altos, que llevan tanto las aceleraciones de suelo y la deriva de entrepiso, son casi ortogonal a la cortante en la base, de modo que una cizalla baja base no es una garantía de un aislamiento efectivo sistema. A este respecto el esfuerzo para mejorar el rendimiento del sistema mediante la adición de amortiguación excesiva es un esfuerzo fuera de lugar e inevitablemente contraproducente.

CAPÍTULO 3

COMPONENTES DEL SISTEMA DE AISLAMIENTO 1.

INTRODUCCIÓN

Aislamiento de la Base es ahora una tecnología madura y se usa en muchos países, y hay una serie de sistemas de aislamiento aceptables, cuya construcción se entiende bien. Sin embargo, el concepto parece tener una atracción irresistible para los inventores, y se proponen y patentado muchos sistemas nuevos y diferentes de los aisladores de cada año. Muchos de estos nuevos sistemas resultará ser poco práctico y algunos podrían ser letal, pero el número sigue aumentando año tras año. La mayoría de los sistemas utilizados en la actualidad incorporan ya sea cojinetes elastoméricos, con el elastómero ya sea ser caucho natural o neopreno, o cojinetes de deslizamiento, con la superficie de deslizamiento de ser Teflon y acero inoxidable (aunque se han utilizado otras superficies de deslizamiento). También se han propuesto e implementado sistemas que c ombinan cojinetes elastoméricos y los cojinetes de deslizamiento. Este capítulo tratará de la mayor cantidad de sistemas disponibles como sea posible dentro de las limitaciones de espacio y tiempo. Con el creciente número de nuevos sistemas y modificaciones de sistemas existentes, es posible que algunos pueden ser pasados por alto. Pedimos disculpas de antemano a los inventores o vendedores de sistemas de aislamiento que han sido excluidos de forma inadvertida.

2.

Los sistemas basados en ELASTOMÉRICO

Cojinetes de goma natural se utilizaron por primera vez para la protección antisísmica de los edificios en 1969 para la Escuela Pestalozzi, en Skopje, Macedonia (véase el Capítulo 1). Diseño de estructuras aisladas sísmicas:. De la Teoría a la Práctica F. Naeim y JM Kelly Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Inc.

47

Los rodamientos son grandes bloques de caucho sin el acero de refuerzo placas utilizadas hoy y comprimen en un 25% bajo el peso del edificio. Los rodamientos tienen una rigidez vertical que está a sólo un par de veces la rigidez horizontal y el caucho es relativamente amortiguada. Este sistema se puso a prueba en la mesa de sacudida en el CEIE en 1982 [117], característica de los sistemas de aislamiento de este tipo, el movimiento horizontal se acopla fuertemente a un movimiento de balanceo, de manera que el movimiento del suelo puramente horizontal induce aceleraciones verticales en el modo de balanceo. El sistema también tiene bloques de espuma de vidrio a ambos lados de un cojinete de caucho que están destinados a actuar como fusibles para evitar el movimiento en el edificio en el viento, el tráfico interno del pie, o la entrada de sísmica baja. El sistema está todavía en su lugar y se controla de vez en cuando. Desde este edificio fue terminado, muchos otros edificios se han construido sobre cojinetes de caucho natural, pero con placas de acero de refuerzo internas que reducen el abultamiento lateral de los cojinetes y aumentan la rigidez vertical. Las placas de acero internas, se hace referencia como cuñas, proporcionan una rigidez vertical que es varios cientos de veces la rigidez horizontal. Estos rodamientos de elastómero multicapa proporcionan aislamiento de vibraciones para edificios de apartamentos, hospitales y salas de conciertos construidas sobre líneas de metro o ferrocarriles de largo recorrido. En 1975 Derham et al. [38] sugiere que este enfoque podría utilizarse para proteger los edificios de un movimiento telúrico, y un programa de investigación experimental y teórica intensiva

se inició en el CEIE a desarrollar este concepto. Apoyos elastoméricos laminados pueden diferenciarse en tipos bajos-de amortiguación o de alto amortiguamiento.

1.

Low-Damping Natural y Caucho Sintético Rodamientos

De baja amortiguación cojinetes de goma naturales y cojinetes de goma sintéticos han sido ampliamente utilizado en Japón en conjunción con dispositivos de amortiguación adicionales, tales como amortiguadores viscosos, barras de acero, barras de plomo, dispositivos de fricción, y así sucesivamente. El elastómero utilizado en Japón comprende caucho natural, mientras que en Francia neopreno se ha utilizado en varios proyectos. Los aisladores tienen dos placas terminales de acero de espesor y muchas cuñas delgadas de acero, como se muestra en la figura. 3.1.El caucho es vulcanizado y unido al acero en una sola operación bajo calor y presión en un molde. Las cuñas de acero prevenir abultamiento de la goma y proporcionar una alta rigidez vertical, pero no tienen efecto sobre la rigidez horizontal, que es controlado por el bajo módulo de cizallamiento del elastómero. El comportamiento del material en cortante es bastante lineal hasta cizallamiento cepas encima del 100%, con la amortiguación en el intervalo de 2-3% de crítico. El material no está sujeto a la fluencia, y la estabilidad a largo plazo del módulo es bueno. Es posible fabricar un aislador sin amortiguación y el comportamiento de cizallamiento exactamente lineal. Estos rodamientos se hicieron para un sistema de aislamiento propuesto para la aplicación central nuclear por la Central Electricity Generating Board en el Reino Unido. Estos cojinetes fueron destinados a ser utilizados en conjunción con un amortiguador viscoso desarrollado por el GERB Corp. en Alemania [ 68 ]. El sistema combinado se puso a prueba en el CEIE, y las pruebas confirmaron que los rodamientos lineales fueron completamente al 150% de tensión de cizallamiento y completamente sin

Higo. 3,1 cojinete de caucho natural de baja amortiguación. de amortiguación.La intención del diseño fue para proporcionar un sistema de aislamiento que podrían corresponder exactamente al modelo dinámico viscoso lineal. Mientras que el caucho equipado el modelo, las pruebas mostraron que la respuesta del a mortiguador no era exactamente la de un elemento viscoso lineal. Las ventajas de los rodamientos de baja amortiguación eiastomeric laminados son muchas: Son fáciles de fabricar (el proceso de mezcla y unión de acero se entiende bien), fácil de modelar, y su respuesta mecánica no se ve afectada por la tasa, la temperatura, la historia, o el envejecimiento . La única desventaja es que un sistema de amortiguación adicional es generalmente necesario. Estos sistemas requieren conexiones suplementarias elaboradas y, en el caso de amortiguadores metálicos, son propensos a la fatiga de bajo ciclo. Muchas aplicaciones de este tipo de sistema se han utilizado en Japón. Los elementos de disipación de energía consisten en una variedad de dispositivos de acero rendimiento, incluyendo barras cónicos, resortes en espiral, rendimiento barras de plomo, y los elementos de fricción. Una variante de este enfoque es el cojinete de plomo-plug. Desarrollado en Nueva Zelanda en la década de 1970, el rodamiento principal de conexión es ahora el sistema de aislamiento de uso más frecuente.

2.

Lead-Plug Rodamientos

El cojinete de plomo-plug fue inventado en Nueva Zelanda en 1975 [110, 111] y se ha utilizado ampliamente en Nueva Zelanda, Japón y los Estados Unidos. LEAD-enchufe cojinetes se laminan c ojinetes de goma similares a los rodamientos de baja amortiguación de goma, pero contienen uno o más tapones de plomo que se insertan en los agujeros, como se muestra en la figura. 3.2.Las placas de acero en el soporte de la fuerza el tapón de plomo para deformarse en cizalla. El plomo en el rodamiento se deforma físicamente a una tensión de flujo de alrededor de 10 MPa (1500 psi), proporcionando el rodamiento con una respuesta bilineal [129]. El cable debe encajar estrechamente en el cojinete eiastomeric, y esto se consigue haciendo que el tapón de plomo ligeramente más grande que el agujero y forzándolo en. Debido a que la rigidez efectiva y eficaz amortiguación del cojinete de plomo-tapón depende del desplazamiento, es importante especificar el desplazamiento en el que se requiere un valor de amortiguación específica. Plomo de conexión en los rodamientos han sido ampliamente probado en Nueva Zelanda | 27], y hay directrices muy completas sobre su diseño y modelación

ing [23, 80]. Edificios aislados con estos rodamientos buen desempeño durante el 1994 y 1995 Northridge terremotos de Kobe.

3.

Alta amortiguación Sistemas de caucho natural (HDNR)

El desarrollo de un compuesto de caucho natural con suficiente amortiguación inherente para eliminar la necesidad de elementos de amortiguación suplementarios se logró en 1982 por la goma Producersâ € Asociación de Malasia ™ Investigación (MRPRA) del Rein o Unido [39]. La amortiguación se incrementa mediante la adición de carbono extrafina de bloque, aceites o resinas, y otros rellenos de

propiedad. La amortiguación se incrementa a niveles de entre 10 y20 % a 100 % cepas de cizalladura, con los niveles más b ajos correspondientes a baja dureza (durómetro 50-55) y un módulo de cizallamiento alrededor de 0,34 MPa (50 psi) y los altos niveles a alta dureza ( 70-75 durómetro) y un módulo de alta cizalla 11,40 MPa (200 psi)]. Los métodos de la vulcanización, la unión, y la construcción de los aisladores no se han modificado. El material es no lineal en cepas de cizallamiento de menos de 20% (Fig. 3.3) y se caracteriza por una mayor rigidez y amortiguación, que tiende a minimizar la respuesta bajo carga de viento y la carga sísmica de bajo nivel. En el intervalo de 20-120% de deformación de cizallamiento, el módulo es bajo y constante. En grandes deformaciones el módulo aumenta debido a un proceso de cristalización cepa en el caucho que se acompaña de un aumento de la disipación de energía. Este aumento de la rigidez y de amortiguación en grandes deformaciones puede ser explotado para producir un sistema que es rígido para la pequeña entrada, es bastante lineal y flexible en la entrada nivel de diseño, y puede limitar los desplazamientos en los niveles de entrada no anticipados que excedan los niveles de diseño. La amortiguación en los aisladores no es ni viscosa, ni histéresis, pero un poco en el medio. En un elemento viscoso puramente lineal la disipación de energía es cuadrática en el desplazamiento; en un sistema con histéresis tiende a ser lineal en el desplazamiento. Ensayos con un gran número de diferentes aisladores de caucho en el EERC (Fig 3.4). Strain Shear (%) Strain Shear (%)

Higo. 3.3 características Strcss-deformación de aisladores de alto amortiguamiento de caucho natural.

demuestran que la energía disipada por ciclo es proporcional al medio desplazan alrededor del valor de la potencia 1,5. Esta característica puede ser explotada de manera que es posible modelar la respuesta de cojinete, que combina elementos viscoso y elástico-plástico lineales. Otra ventaja casual de sistema de a lta amortiguación de caucho es que proporciona un grado de reducción de la vibración ambiente. Los aisladores actuarán para filtrar

Teniendo ID: HR030-2 presión vertical: 1000 PSI Rangos de deformación: 5% 10% 25% 50% 75% 100% 150% 200% 250% 300%, 350% de carga horizontal / deflexión Desviación (en.) Higo. 3.4 histetérico ol comportamiento 'aisladores de alto amortiguamiento de caucho natural.

vibraciones verticales de alta frecuencia causadas por el tráfico o los ferrocarriles subterráneos adjaccnt. Este efecto se demostró en un programa de prueba de la tabla sacudida realizado en EERC en 1985 | 39a].

3.

SISTEMAS DE AISLAMIENTO BASADAS EN DESLIZAMIENTO

Un sistema puramente deslizante es el sistema más antiguo y más simple de aislamiento para ser pro planteado. Un sistema que utiliza puro deslizamiento fue propuesta en 1909 por Johannes Avetican Calantaricnts, un médico mcdical en Inglaterra. Sugirió que separa la estruc tura de la base por una capa de talco (sombreado porción en la fig. 3.5). Como es evidente en sus diagramas, Calantarients entiende claramente que el sistema de aislamiento sys reduce las aceleraciones en el edificio aislado a expensas de grandes desplazamientos rela tivas entre el edificio y la fundación, para la que diseñó un conjunto de conexiones ingeniosas para las utilidades â € "en esos días restringidas a las líneas de gas y tuberías de aguas residuales â € "para dar cabida a estos desplazamientos (ver Fig. 3.6). De hecho, un sistema Calantarients ™ € s incorpora todos los elementos que ahora se consideran necesarias en un sistema de aisla miento de base: un método de desacoplamiento de la construcción y la ción de fundaciones, un método por el cual las líneas de servicios pueden soportar grandes desplazamientos relativos, y un sistema de retención del viento. O? C / Llant / LRU EUR NTS / fiTHOOOrfiu / LD / fi / GJrtfl / CTUKei / iND flPPUR TÂ EUR NflNCÂ £ $

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Higo. 3.5 Calantarients un sistema de aislamiento de base ™ € s utilizando una capa de talco como el medio de aislamiento. El aislamiento se consideró por primera vez como una estrategia de diseño sismorresistente por el gobierno italiano tras el gran terremoto Messimo-Reggio de 1908, que mató a 160.000 personas en los edificios de mampostería no reforzada â € "el tipo ing construcción típica de la zona. Casi todos los edificios de este tipo se derrumbaron [19]. Después del terremoto se nombró una comisión para hacer recomendaciones para reconstruir ing el área con estructuras resistentes a los terremotos que son a la vez económico y seguro. La comisión examinó dos enfoques para el diseño sismo-resistente: El primer enfoque aislado del edificio desde el suelo, ya sea entre posando una capa de arena en su fundación o el uso de rodillos bajo las columnas para que el edificio se desplaza horizontalmente; el segundo enfoque implicó un diseño de base fija con limitaciones de altura y un requisito de diseño fuerza lateral. El último enfoque fue recomendado y sistemas de aislamiento de deslizamiento no se utilizaron [2], la idea es uno atractivo, sin embargo, y se ha propuesto una y otra vez. En los terremotos de la India graves de Dhubai (1930) y Bihar (1934) se observó que los pequeños edificios de mampostería que se deslizaban sobre sus cimientos superficie Â¿) * CCILA "TvtaÃ † Ã ™ fnZlSftfAodo / ÃŸiittdlmri

â € "â €"

Higo. 3.6 Conexión Utility propuesto para el esquema Calantarients. Vived el terremoto, mientras que los edificios similares fijos en la base fueron destruidos. Sobre la base de estas observaciones y porque los pequeños edificios de mampostería no se pueden aislar de forma rentable utilizando aisladores elastoméricos, un sistema de deslizamiento era pro planteado por Arya [15]. Análisis considerable se hizo en este enfoque, y un programa experimental utilizando una mesa vibratoria de tipo shock (el shock producido por rodar un vagón cargado por un plano inclinado) [16, 17] se llevó a cabo y el demonio trado la eficacia del enfoque. Los ingenieros de terremotos chinos observaron el mismo fenómeno tras el devastador terremoto de Tangshan en 1976. Se observó que los edificios que sur Vived el terremoto tuvo una grieta horizontal en la parte inferior de las paredes que permitieron un trozo de alrededor de 6 cm (2,4 pulg.). Esto fue interpretado como haber protegido a la superestructura de mampostería de los daños. Después de mucho análisis teórico, a | -scale prueba mesa vibratoria y una prueba de explosión en un edificio de tamaño completo se llevaron a cabo [72]. Una serie de pequeños edificios fueron construidos utilizando este enfoque. El más grande es un edificio de dormitorios de cuatro pisos para el Terremoto fuerte tory Movimiento Observa en Beijing en la que la superficie de deslizamiento es una capa de arena especialmente seleccionada entre las placas de terrazo que se encuentran por encima de la base y en las paredes de la planta baja. Una cantidad considerable de análisis teórico se ha hecho sobre la dinámica de las estructuras de los sistemas sometidos a la entrada de armónicos o en la entrada terremoto deslizamiento. Por ejemplo, como una representación de un edificio aislado de base, Westermo y Udwadia [136] estudiaron la respuesta periódica de un oscilador lineal en una interfaz de fricción de Coulomb de deslizamiento. Contrariamente a la percepción general de que la fric siempre reducir la respuesta, encontraron que la respuesta puede ser

mayor que para el mismo modelo de base fija y que el único grado de modelo libre de dom tenía frecuencias de resonancia subarmónicas generados por la interfaz de deslizamiento. La respuesta de un modelo similar al de entrada terremoto fue estudiada por Mostaghel et al. [85, 87J. La asunción de fricción de Coulomb se utiliza generalmente en estos yses anales teóricos pero es poco probable que sea una representación exacta del comportamiento real. Los materiales más utilizados para cojinetes de deslizamiento son roethylene polytetrafluo- sin relleno o relleno (PTFE o teflón) en acero inoxidable, y las características de fricción de este sistema dependen de la temperatura, la velocidad de movimiento de la interfaz, el grado de desgaste, y la limpieza de la superficie. Trabajo de pruebas se ha hecho mucho en estos aspectos del comportamiento mecánico de tales componentes deslizantes [126,127J, y una extensa revisión fue realizada por Campbell y Kong [28 undécimo.

1.

Electricité de Francia Sistema

Este sistema fue desarrollado a principios de 1970 para su aplicación en instalaciones de la planta de energía nuclear. La utilidad desarrolló una planta de energía nuclear estándar con el equipo de grado de seguridad calificado para la aceleración de 0,2 g. Cuando la planta estándar se iba a ubicar en los sitios de mayor sismicidad, que fue aislado para mantener los niveles de aceleración e quipos por debajo del valor de la calificación. El sistema combina cojinetes (cojinetes de neopreno laminados puente estándar fabricados esencialmente a las normas de control de calidad superior) con aleación de plomo-bronce en contacto con el acero inoxidable, la superficie de deslizamiento está montado en la parte superior del cojinete elastomérico. El coeficiente de fricción de la superficie de deslizamiento se supone que es de 0,2 sobre la vida útil del aislador. La a lmohadilla de neopreno tiene una capacidad de desplazamiento muy bajo, probablemente no más de Â ± 5,0 cm (2 pulg.). Cuando los desplazamientos superan esto, el elemento deslizante proporciona el movimiento necesario. El sistema no incluye ningún dispositivo restor ing y desplazamientos permanentes podría ocurrir. El sistema ha sido imple mentado una sola vez en una planta de energía nuclear grande en Koeberg, Sudáfrica [57].

2.

Sistema combinado EERC

Una combinación de elastómero y sistema de deslizamiento fue desarrollada y probada en la mesa de sacudida en el CEIE. En este sistema las columnas interiores de la estruc tura se realizaron en teflón en elementos deslizantes de acero inoxidable y las columnas exteriores de los cojinetes de baja amortiguación de goma natural. Los cojinetes elastoméricos proporcionan capacidad de recentrado y controlan la torsión de la estructura, mientras que los elementos deslizantes provistos de a mortiguación [29]. 3. Una variante de este sistema se utilizó para modernizar tanto la Escuela de Minas de Mackay en la Universidad de Nevada, Reno, Nevada, y un nuevo hospital para el Condado de Los Angeles, el ML King, Jr.-CR de Drew Diagnóstico Trauma Center en Willowbrook , California. Ambas de estas estructuras utilizadas elas HDNR cojinetes elastoméricos; elementos deslizantes de acero inoxidable con teflón se utilizaron en la construcción de uni versidad mientras que las placas de aleación de plomo-bronce sobre acero inoxidable se utilizaron para el hospital. El sistema TASS El sistema TASS fue desarrollado por el TAISEI Corp. en Japón [62]. En este sistema sys toda la carga vertical se realiza en elementos de acero inoxidable de teflón. En la adi, cojinetes de neopreno laminado que no llevan carga se utilizan para proporcionar fuerzas tering recen. La superficie de deslizamiento de teflón tiene una presión de a lrededor de 10 MPa (1450 psi), y el c oeficiente de fricción varía de 0,05 a velocidades de deslizamiento lento a alrededor de 0,15 a velocidades más altas. Las desventajas de este sistema son que debido a que los cojinetes elastoméricos no llevan ninguna carga vertical, experimentan tensión y la sensibilidad a la velocidad de la superficie de deslizamiento hace que el modelado del sistema bastante difícil.

4.

Resilient-Friction Sistema de Aislamiento de la Base

El aislamiento resistente fracción base (R-FBI) que lleva intentos de superar el problema de la alta coeficiente de fricción de teflón en e l acero inoxidable a altas dades VELOC mediante el uso de muchas interfaces de deslizamiento en un solo cojinete. Por lo tanto la velocidad entre la parte superior e inferior del cojinete se divide por el número de capas de modo que la velocidad en cada cara es pequeño, el mantenimiento de un bajo coeficiente de fricción (Fig. 3.7).Además de los elementos de deslizamiento, hay un núcleo central de goma que no lleva ninguna carga vertical, pero proporciona una fuerza de restauración. Las pruebas de este sistema encontraron

que el núcleo de caucho no impidió el desplazamiento de ser concentrada en una única interfaz; por lo tanto, una varilla central de ac ero se inserta en el núcleo de caucho que la mejora de la distribución de los desplazamientos entre las capas deslizantes [84, 86, 88]. Un programa de prueba experimental mesa vibratoria usando cojinetes R-FBI y una de cinco pisos, 40 toneladas modelo marco de acero s e llevó a cabo en el CEIE en 1988 [89 |.

5.

Fricción sistema de péndulo

El sistema de péndulo de fricción (FPS) es un sistema de aislamiento de fricción que com combina una acción de deslizamiento y una fuerza de recuperación por la geometría. El aislador FPS, que se muestra esquemáticamente en la figura. 3,8, tiene un control deslizante articulado que se mueve sobre una superficie esférica mancha menos acero [5]. El lado de la corredera articulada en contacto con la superficie esférica está recubierta con un material compuesto de baja fricción. El otro lado de la corredera también es esférica, recubierto con acero inoxidable, y se sienta en una c avidad esférica, también recubierto con el material compuesto de baja fricción. A medida que el deslizador se mueve sobre la superficie esférica, hace que la masa apoyado a subir

y proporciona la fuerza de recuperación para el sistema. La fricción entre la corredera articulada y la superficie esférica genera amortiguación en los aisladores. La rigidez efectiva del aislador y el período de aislamiento de la estructura está controlada por el radio de curvatura de la superficie cóncava.

4.

SISTEMAS DE PRIMAVERA DE TIPO

Sistemas de aislamiento Eiastomeric y deslizantes suelen estar configurados para proporcionar sólo el aislamiento horizontal. Cuando se requiere el aislamiento tridimensional completa, es pos ble, pero no es común, a utilizar los cojinetes eiastomeric. Generalmente, sys de resorte sistemas se han utilizado en estos casos. GERB El sistema para el aislamiento sísmico se desarrolló inalmente orig para el aislamiento de las vibraciones de los equipos de generación de turbina de la central eléctrica. Utiliza grandes resortes de acero helicoidales que sean flexibles tanto horizontal como verti camente. La frecuencia vertical es de alrededor de 3 a 5 veces la frecuencia ho rizontal. Los resortes de acero son completamente sin amortiguación y el sistema siempre se utiliza en conjunción con el viscodamper GERB. Como en todos los sistemas tridimensionales, no es muy fuerte acoplamiento entre el movimiento horizontal y movimiento de balanceo porque el centro de gravedad de la estructura aislada está por encima del centro de la rigidez del sistema de aislamiento. Este tipo de sistema se convierte en práctica en situa- sentarse donde el centro de gravedad y el centro de la rigidez están en el mismo nivel â € "en un recipiente reactor en una planta de energía nuclear, por ejemplo. El sistema ha sido probado en la mesa de sacudida en Skopje, Macedonia, y se ha implementado en dos casas de estructura de acero en Santa Monica, California (ver Fig. 3.9). Estas casas se vieron fuertemente afectados por el terremoto de Northridge en 1994. Su respuesta se monitorizó mediante instrumentos de movimiento fuerte y demuestra que el sistema de aislamiento no era eficaz en la reducción de los opera- de aceleración en estos edificios debido al movimiento de oscilación [76]. Sistema GERB

5.

MANGA-PILA DEL SISTEMA DE AISLAMIENTO

En situaciones en las que es necesario el uso de pilotes profundos â € "por ejemplo, para edificios en suelo muy blando â €" que puede

ser ventajoso utilizar estas pilas para proporcionar la flexibilidad hori- hor necesario para un sistema de aislamiento. Los pilotes se flexibilizan los encierra en tubos con una separación adecuada para su despacho. Se trata de una consecuencia interesante de la mecánica

de columnas que la rigidez horizontal es Pro proporcional a EI / P,mientras que la carga de pandeo es proporcional a EI / l2,donde Eles la rigidez a la flexión de la pila y / su longitud. Si la carga transportada en la pila es Wy el período especificado del sistema es T,entonces

Fig. sistema 3.9 GERB: residencias Lowe. donde a es un factor que depende de la fijeza en cada extremo de la pila. La carga de pandeo de la pila es

donde Â¡3depende de la fijeza. El factor de seguridad contra pandeo se da como

cp = ^ cril = â € " 1 W

& gt

2

por lo tanto, para una carga vertical fija y la frecuencia horizontal o período, el factor de seguridad contra los aumentos de pandeo como las pilas se hacen más largos. Este sistema fue implementado en uno de los proyectos de aislamiento de base más tempranas, la Casa de la Unión en Auckland, Nueva Zelanda, que se completó en 1983 [24], El edificio, situado en una zona de suelos pobres, requiere que se extiende montones a la roca de fondo

sobre 10 m (33 pies) por debajo de la superficie. Estas pilas están encerrados por manguitos de acero con un espacio libre de 150 mm (6 pulg.). El edificio es de 12 pisos de altura de construcción de hormigón armado con refuerzo exterior. La superestructura es muy rígido, y el período de la construcción del sistema de manga-pila es de alrededor de 4 segundos. Amortiguación se proporciona por la deformación elástica de plástico de un conjunto de placas de acero cónicos dispuestos alrededor del perímetro del edificio a nivel del suelo. Los amortiguadores están situados en la parte superior de los pilotes manga y reaccionan contra una estruc tura sótano apoyado de forma independiente. Los amortiguadores de acero proporcionan rigidez elástica, además de la amortiguación, para reducir el período de alrededor de 2 segundos, y proporcionar una amortiguación efectiva de aproximadamente 12%. Un enfoque similar se utilizó para aislar el Wellington Central de la Policía Sta [31]. Terminado en 1991, este 10 pisos de hormigón armado estructura del marco arriostrado se apoya en 15 m (49,2 pies) de pilas de manga larga con un espacio libre de 375 mm (15 pulg.). El sistema estructural del edificio utiliza ing brac diagonal externa. El sitio está muy cerca de una falla activa y los requisitos sísmicos son muy graves. Amortiguación es proporcionada por 24 compuertas de extrusión de plomo [109 [, con un nivel de producción de 250 kN (56,2 kips) y un golpe de Â ± 400 mm (15.7 in.) Con amortiguadores de extrusión de plomo como el sistema complementario. Una variante de este sistema se está utilizando para la casa Randolf Langenbach en Oakland. California. Conocido como el sistema de cimentación-oscilaciones amortiguadas,que utiliza pilas manga larga y amortiguadores viscosos hidráulicos (Fig. 3.10). A sys tope de goma

también se proporciona tem. El desarrollador del sistema [71], que es también el dueño de la casa, estima que las lias del sistema aumentaron el costo de construcción de la casa en $ 10.000, lo que representa alrededor del 3% del costo total de la casa.

6.

ROCKING SISTEMAS

Estructuras altas y esbeltas de la construcción de altos cargos, inevitablemente desarrollan en momentos de inflexión que producirán tensiones a nivel de cimentación. Es ex extremadamente caro para proporcionar capacidad de tensión en la cimentación de edificios utilizando anclajes en cajones profundos. Como alternativa, es posible permitir que los UMNS col â € "o muelles en el caso de los puentes â €" para alejarnos del fu ndamento. Esta forma de aislamiento parcial reduce las cargas sísmicas en toda la estructura, en particular las fuerzas de tensión generados en las columnas o pilares. La dinámica de la estructura paso a paso son muy diferentes de las estructuras convencionales, pero se han exten vamente estudiado tanto teórica [137] y de forma experimental en pruebas de mesa de agitación en el EERC [33, 67]. Este concepto se ha aplicado en un puente de ferrocarril en Nueva Zelanda] 36]. El puente del sur del río Rangitikei (Fig. 3.11) tiene 69-m (226-FT) largos muelles que están diseñados para despegar de la fundación bajo carga sísmica. Dentro de cada muelle

son dos grandes dispositivos de disipación de energía que se basan en el tor-sión elástica de plástico de las barras de acero dulce. Estos proporcionan fuerzas que controlan a los muelles, tanto cuando el muelle se mueve hacia arriba y cuando se mueve hacia abajo. Estos dispositivos fueron diseñados y probados en el Departamento de Investigación Científica e Industrial de Física y Laboratorio de Ingeniería en Nueva Zelanda en 1971-1972 [66] y son el primer uso de dispositivos de disipación de energía en el diseño sísmico moderación. El método no se ha utilizado de nuevo por los puentes, pero podría ser una estrategia de adaptación muy prometedor para grandes puentes como el puente Golden Gate, el puente de la bahía de Oakland, y el puente de Williamsburg. Este enfoque fue utilizado más tarde para aislar una estructura alta chimenea en Christchurch, Nueva Zelanda; En este caso se incluyeron amortiguadores de acero de placa cónica [113].

CAPÍTULO 4

DISPOSICIONES DEL CÓDIGO DE AISLAMIENTO SÍSMICO 1.

INTRODUCCIÓN

El diseño de los nuevos edificios sísmicamente aislados en Estados Unidos está actualmente inde pendientes regidas por cualquiera de los dos códigos: la edición de 1997 del Código Uniforme de Construcción (UBC-97) publicado por la Conferencia Internacional de Oficiales de Construcción [55], o el Título 24, Parte 2 del Código de Regulaciones de California, División III [115] (denominado OSHPD-96). Título 24 es muy similar a la UBC 1994, pero incluye más requisitos de diseño orous plataforma para los hospitales de base-aislados y otros edificios estatales en California. Por el momento este libro llegue al mercado, se prevé que OSHPD- 96 será revisado para ser compatible con los requisitos UBC-97. La intención de regular el diseño de nuevos edificios, la UBC y OSHPD-96 no cubren la modernización de los edificios existentes que utilizan el aislamiento, aunque la mayoría de los proyectos de modernización hacen seguir las regulaciones de la UBC de cerca. Además, la UBC no aborda la cuestión de aislamiento vertical, ni tampoco cubre el aislamiento de ción equip o artefactos como

objetos de arte en los museos. Las regulaciones se escriben de una manera tal como para ser inespecíficos con respecto a los sistemas de aislamiento. No hay sistemas de aislamiento particu- par se identifican como aceptable, pero las regulaciones exigen que cualquier sistema de aislamiento debe ser estable durante el desplazamiento requerido, proporcionar una resistencia creciente con el aumento de los desplazamientos, y tienen propiedades que no se degradan bajo cargas cíclicas repetidas. La filosofía subyacente de estos códigos es que un edificio aislado de firmado con Se espera que estas regulaciones para superar base fija estafa construcción en sismos moderados y grandes. La intención del c ódigo no es reducir el costo de la estructura, sino para controlar los daños a la estructura y su contenido, tomando ventaja del hecho de que el aislamiento sísmico permite una respuesta elástica en la estructura y aceleraciones de piso bajo para la entrada terremoto de gran magnitud. Diseño de estructuras aisladas sísmicas:. De la Teoría a la Práctica F. Naeim y JM Kelly Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Inc.

Cada vez más, el diseño de actualización sísmica de estructuras existentes se ve influenciada por el Programa Nacional de Reducción de Riesgos de Terremoto (NEHRP) Directrices para la Rehabilitación Sísmica de Edificios (FEMA-273) y su comentario (FEMA-274), que se publicó por la Federal Emergency Management Agencia [41, 42]. Las disposiciones FEMA-273 son muy similares a los de la UBC-97, con una excepción: FEMA-273 permite un nuevo enfoque de análisis llamado análisisnolinealestático o el â € œ presafácilâ € método. Estos códigos y directrices han evolucionado a partir de disposiciones de diseño que se desarrollaron en la década de 1980 por un subcomité de la ación Ingenieros Estructurales Associ del Norte de California (SEAONC). En 1986 SEAONC publicó un docu mento [121] â € "conocido como el Libro Amarillo â €" titulado â € œ provisionales sísmi cas Requisitos de diseño de aislamiento. â € Estas disposiciones han servido de base pa ra varios procedimientos recomendados por la Asociación de Ingenieros Estructurales de Califor nia (SEAOC) y aplicadas en las distintas ediciones de la UBC, el código más utilizado para el diseño de edificios resistentes a los terremotos en los Estados Unidos.En el Libro Amarillo, se hizo hincapié en los procedimientos de fuerza lateral equivalente y el nivel de demanda sísmica fue que requiere para el diseño de estructur as de base fija â € "un nivel de movimiento del terreno que tiene una probabilidad del 10% de ser excedido en un período de 50 años. Los métodos dinámicos de análisis fueron permitida a (y para algunos tipos de estructuras necesarias), pero las fórmulas simples, estáticamente equivalentes previstas un nivel mínimo para el diseño. En este capítulo presentamos y evaluamos críticamente los procedimientos requeridos de la UBC 1997. En su caso, vamos a comparar y contrastar UBC-97 requisitos con los de OSHPD-96, FEMA-273, y otros umentos doc importantes.

2.

NIVEL DE RIESGO SÍSMICO

Los criterios sísmicos adoptados por códigos modelo actuales implican un enfoque de dos niveles de amenaza sísmica, que son los siguientes:

Terremoto Base de Diseño (DBE). Ese nivel de los temblores de tierra que tiene un 10% de probabilidad de ser excedido en 50 años (475 años de periodo de retorno de terremotos). Máximo Terremoto Capaz (MCE). El nivel máximo de los temblores de tierra que puede ser alguna vez espera  en el sitio de construcción. Esto puede ser tomado como el nivel de movimiento del suelo que tiene un 10% de probabilidad de ser excedido en 100 años (1000 años de período de retorno terremoto) 

Los NEHRP-97 [100] y FEMA-273 documentos se refieren a la DBE como la EEB-1 (Básico Seguridad contra Terremotos 1) y la MCE como BSE-2 (Basic Safety Terremoto 2). La Visión-2000 documento SEAOC [120] describe un DBE como raray un MCE como muyraroseventos, respectivamente.

3.

MÉTODOS DE DISEÑO

Las versiones anteriores del código UBC destacaron un método simple, estáticamente equivalente de diseño que se aprovechó del hecho de que para una estruc tura aislado los desplazamientos se concentran en el nivel de aislamiento y, por lo tanto, la superestructura se mueve casi como un cuerpo rígido. El diseño se basa en un único modo de vibración, y las fuerzas de diseño para la superestructura se calcula a partir de las fuerzas en los aisladores en el desplazamiento de diseño. Esto dio lugar a un proceso de diseño muy simple. Como ha evolucionado el código, sin embargo, las situaciones en las que se debe utilizar el análisis dinámico se han incrementado, y los incentivos se han insertado en el código para fomentar el uso de análisis dinámico en los casos en que puede no ser necesaria . Para todos los diseños de aislamiento sísmico es necesario realizar un sis Analy estática. Esto establece un nivel mínimo de desplazamientos de diseño y fuerzas. El análisis estático también es útil tanto para el diseño preliminar del sistema de aislamiento sys y la estructura cuando se requiere un análisis dinámico y para la revisión del diseño; bajo ciertas circunstancias, puede ser el único método de diseño utilizado.

Se requiere un análisis dinámico en muchos casos (en todos los casos por OSHPD-96) y puede llevarse a cabo en forma de un análisis de espectro de respuesta o un análisis de la historia del tiempo. Sitio específico de movimientos de tierra arco requerido en los siguientes casos:  

La estructura aislada se encuentra en un terreno blando, el tipo de suelo S 3o S 4. La estructura aislada se encuentra a 10 km (6,2 millas) de una falla activa conocida [15 km (9,3 millas) en OSHPD-

96J. 

El período estructural aislado (MCE) es mayor que 3 segundos.

Se requiere un análisis de espectro de respuesta en los siguientes casos:    

Se requieren espectros específicos de sitio. La superestructura es irregular, ya sea horizontal o verticalmente. El edificio es de más de cuatro pisos o 19,8 m (65 pies) de a ltura. El período de aislamiento de la estructura (DBE) es inferior a tres veces el período de base fija elástica (es decir, e>

|). Análisis temporal puede ser usado en lugar del análisis de espectro de respuesta, pero si bien el sistema de aislamiento o la superestructura es altamente no lineal, se requiere un análisis temporal.

4.

ANÁLISIS ESTÁTICO

Las fórmulas de análisis estático proporcionan desplazamientos y fuerzas y se basan en los espectros de velocidad constante sobre el rango de período de 1,0-3,0 seg. Jn UBC-94 [541 y OSHPD-96, el valor del espectro de velocidad constante se deriva de

la disposición del Consejo de Tecnología Aplicada ATC-3-06 [13] y para Z - 0,40, un factor de suelo 5 amortiguamiento es de 0,60 m / s (23.6 pulg. / seg), dando lugar a un espectro de desplazamiento Asídada por

=

1 , y 5 % de

S D=â€"= â € "(0,60) - 0.25Z7m (. lOZTin) co 2n 4

El espectro es entonces modificada por un factor de suelo y un factor de amortiguación y se ajustó para otras zonas sísmicas, provocando el desplazamiento de diseño requerida D.Los tres niveles de desplazamiento que se calculan son los siguientes: 

D,el desplazamiento de diseño, siendo el desplazamiento en el centro de rigidez del sistema de aislamiento en el

DBE; D ,t el desplazamiento total de diseño, siendo el desplazamiento de un rodamiento en una esquina del edificio e incluyendo el componente de la torsión dis colocación en la dirección de D\y D J M , el desplazamiento total máximo, siendo el desplazamiento total de diseño evaluado en el MCE.  

El desplazamiento de diseño Den UBC-94 y OSHPD-96 es el punto de partida para todo el proceso de diseño y siempre se debe calcular si se utiliza o no el análisis dinámico. Se basa en la suposición de que las deformaciones de superestructura son insignificantes y está dada por ^ 0.25ZNS, T, (\ QZNS, T D- m B\ B

l

donde Z = coeficiente de zona sísmica (por ejemplo, 0,4 en la zona 4) N= coeficiente de campo cercano 5 / = suelo coeficiente T]= período

efectivo en cuestión de segundos B=coeficiente de amortiguación Si bien el concepto sigue siendo el mismo, la formulación UBC-97 es más complejo com. Un gran número de nuevos términos han sido añadidos al código. Por ejemplo, ahora hay seis desplazamientos diferentes que tienen que ser calculado. El núm ero de tipos de perfil de suelo se ha aumentado a seis, de los cuales tres son hard rock, rock y soft rock. Hay cuatro coeficientes sísmicos para ser calculados, pero en la zona 4, donde se encuentran los edificios más aisladas en los Estados Unidos, es necesario calcular los siguientes factores: Na y Nv,que dependen del tipo de fuente sísmica y la distancia fuente sísmica ; Mm,que depende de ZNV ;y Camy CVM , que dependen de Mm, Nuna,y Nv.El resultado es que el simple análisis estático cálculo de las versiones anteriores de que el código ha sido sustituido por un secuencia de definiciones y fórmulas de la tabla.

Aunque los proyectos aislados ail están diseñados actualmente mediante análisis dinámico (basado en historias de tiempo, ya que hay muchos programas de ordenador disponibles para este propósito), el análisis estático sigue siendo necesaria para garantizar que los lazos diseño cuanti no lo hacen caer por debajo de ciertos niveles mínimos determinados a partir del análisis estático. Según UBC-97, los dos desplazamientos básicos para ser calculados son Dpy D m , o DBE y el desplazamiento MCE en el centro de rigidez del sistema de aislamiento. Se calculan utilizando las fórmulas

Bu

donde ges la aceleración de la gravedad, Cy Dy Cvmson coeficientes sísmicos, 'yo había y T M son períodos aislados, y Br>y B \ i están amortiguación coeficientes cor responder a las respuestas de nivel DBE y MCE, respectivamente. Los términos E C V y CVMson funciones del factor de zona sísmica Z, el tipo de perfil de suelo del sitio, y uno de los dos factores de cerca de fuente, NV -Definiciones de estos y otros factores necesarios para el c álculo de Dpy D M se presentan en la siguientes secciones.

1.

Zona Sísmica Factor Z

Factores zona sísmica varían de 0.075 para la zona l a 0,40 para la zona 4, como se muestra en la figura. 4.1 (UBC-97, Tabla 161). Factores zona sísmica arco el mismo que en las ediciones anteriores de la UBC.

Higo. 4.1 UBC-97 factores de zonas sísmicas.

2.

Perfil de Suelo Tipo Sitio

Perfiles de suelo del sitio de Saa Seestán basados en la velocidad de onda cortante promedio en los primeros 30,5 m (100 pies) del suelo (ver Fig. 4.2 o UBC-97. Tabla 16-J). Esta velocidad varía desde debajo de 180 m / s (590 pies / seg) para los suelos blandos ( SÃ¿) a más de 1500 m / s (4921 pies / seg) para el perfil de roca dura (SA).Cabe señalar que SUnaroca en territorio continental de Estados Unidos sólo se encuentra en el este de Estados Unidos. Hard rock que se encuentra en California está c lasificado como 5 Â «, por ejemplo. Otra clase de tipo de perfil de suelo (S / R) requiere una evaluación específica del sitio y no se clasifican en función de la med ia de velocidad de onda de corte y constituye las condiciones del suelo sitio muy pobres propensos a problemas de licuefacción.

3.

Tipos sísmicos Fuente: A, B, y C

Fallas sísmicas se agrupan en tres categorías en función de la gravedad del peligro que representan. Fallos capaces de producir terremotos de gran magnitud (M> 7,0) y tienen una alta tasa de actividad sísmica [índice de deslizamiento sísmico promedio anual, SR, de 5 mm (0,2 pulg.) O más], se clasifican como fuentes de tipo A. Fallos capac es de producir terremotos de magnitud moderada (M<6.5) con una rela tivamente baja tasa de actividad sísmica [SR <2 mm (0,08 pulg.)] se clasifican como fuentes de tipo C. Todos los fallos que no sean los tipos A y C se clasifican como fuentes de tipo B.

4.

Cerca-Fuente Factores: N

UNA

yN

V

Dos factores se utilizan para modelar la amplificación movimiento del suelo debido a los efectos de fuente cerca. La primera, Nuna,está destinado para la gama de corto período corres pondientes a un segmento constante de aceleración de espectros de respuesta. El segundo factor, Nv,que se corresponde con el segmento de gama período de intermedio o de velocidad constante de los espectros de respuesta, es el factor de cerca-fuente primaria utilizada en aplicaciones ción Isola sísmicos. Cercanos a la fuente de factores son funciones de la distancia más cercana a la fuente sísmica y el tipo de fuente sísmica (ver Figs. 4.3 y 4.4). UBC-97

o o 0) > _ 5 k. (AOE 0> JZ si) SE ASÍ SC SB S A

Higo. 4.2 UBC-97 categorías de tipo de suelo (cizalla rango de velocidad de onda se muestra a la derecha del sitio de tipo de perfil).

Define la distancia al sitio de origen como la distancia más cercana entre el sitio y la proyección vertical de la falla en la superficie (ver rjben la fig. 7.7). La proyección de la superficie no necesita incluir porciones de la fuente a profundidades de 10 km (6,2 millas) o más; por lo tanto, un sitio de sentarse directamente en la parte superior de una falla más profunda de 10 km (6.2 millas), no se considera un sitio cerca de código.

a>

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o i_ '

If) o

Â¡5Â°

£

10

z

0,0 <2 km

Sísmica Tipo Fuente

5 kilometros

10 kilometros

> 15 kilometros

Distancia mínima al Conocido Fuente Sísmica Higo. 4.4 Cerca de código factor de Nv como una función del tipo de fuente y la distancia.

5.

MCE Respuesta Coeficiente M

M

El factor de respuesta MCE Mmestá destinado a estimar la respuesta MCE basado en las características que sacuden DBE. Como tal, Mmse define como una función de ZNV y varía de 2,67 para ZNV =0,075-1,20 para ZNV > 0,50 (véase la fig. 4.5). La lógica para asignar más grandes Mm valores más pequeños a eventos DBE deriva del hecho de que en las regiones con baja sismicidad la brecha entre el DBE y eventos MCE es generalmente mucho mayor que en las zonas de alta actividad sísmica. Los valores de Mm se enumeran en la UBC-97, Tabla A-16-D.

6.

Espectrales sísmicas Coeficientes: C VD , C VM y C AD , C AM

Estos coeficientes tienen por objeto definir las ordenadas espectrales mínimas para ser utilizados en el diseño. Los términos ECVy Cadcorresponden a velocidad constante y de aceleración constante regiones del espectro DBE, respectivamente; Cvmy Cam realizan la misma función para el espectro MCE. Para sísmicos turas estruc aislados, Cyny Cad son las mismas que Cy y Cadefinido para turas estruc convencionales por UBC-97, cuadros 16-Q y 16-R. Los valores de Cvmy Cam â € ¢ Sin embargo, se dan en el Apéndice Aislamiento Sísmico de UBC-97 (Tablas A-16-G y A-16-F). Como se muestra en las Figs. 4.6 y 4.7, Cvoy Cad son funciones de factor de zona sísmica y el suelo sitio tipo de perfil. Observe tam bién que para la zona 4 los valores que se muestran en estas cifras deben multiplicarse por el cerca -source factor adecuado Nv o

Sc

Suelo Tipo de perfil Higo. 4.6 Coeficiente Sísmico CvnInformación similar para Cvmy Camse muestra en las figuras. 4.8 y 4.9. Flerc. el coeficiente de respuesta MCE entra en juego. Los valores que se muestran en estas cifras de MmZNv o MmZNu valores superiores a 0,40 se deben multiplicar por el factor indicado en la figura.

7.

Los coeficientes de amortiguación: B D y B

M

La amortiguación eficaz en el sistema, / ?, en los niveles de respuesta DBE y MCE (referido como Â¡3/>y &m)se calculan a partir SB SC SD Suelo Tipo de perfil

Higo. 4.7 Coeficiente Sísmico Cmj. SE

n

ijfl 1 HC I, rlf

SB

Sc

SD

SE

1-4-

ik



M M ZN V = 0.075



M M ZN V = 0,15 OM M ZN V = 0.20



M M ZN V = 0,30

M w ZN v > 0,40 (Multiplicar por

MmZNv)

Suelo Tipo de perfil Higo. 4.8 Coeficiente Sísmico C v m â-

donde K/>, max y /Cw.max son términos de rigidez efectivo definido en la Sección 4.4.8. El factor de reducción de amortiguación B (Bp para el DBE y B M para la MCE) se da en términos de Â¡3en forma tabular (UBC-97, Tabla A-16-C), con interpolación lineal para ser utilizado para valores intermedios . Una aproximación muy cercana a los valores de la tabla está dada por

~= 0,25 (1 - En Â¡3)

donde Â¡3se da como la fracción de amortiguamiento crítico (no como un porcentaje). Los valores de Ba partir del código y la fórmula se muestran en la figura. 4.10.

1.20

OM M ZN un = 0,075 

M M ZN un = 0,15



M M ZN una = 0.20



M M ZN un = 0,30

M M ZN un > 0,40 (Multiplicar por

Suelo Tipo de perfil

MmZN 3 )

0.00 2% 5% 10% 20% 30% 40% 50% Coeficiente de amortiguamiento crítico

Higo. 4.10 Damping coeficiente Bde la UBC y la fórmula.

8.

Efectiva Períodos de vibración del sistema: T D y

Los períodos Tn y Tmque corresponden a la DBE y la respuesta MCE se calculan a partir

(4.7)

(4.8)

donde W= peso de la construcción de g=gravedad Kp.cff =

(Fn ~ FD) / (Dp ~ Dn)

^ M .eff = (Ft, - F M / (D M - D m ) K/).min = valor mínimo de Kn.cÂ«en Dosegún lo determinado por las pruebas Kd, max = valor máximo de Ko.e rr

en Â¡h>según lo determinado por las pruebas Km,min = valor mínimo de K M ,eft en Dmcomo se determina mediante el ensayo Km,max = valor máximo de /
aisladores prototipo se ordenarán y probados, y los valores de KDttnin , Kpimax , Km, mm, y máximo se obtienen a partir de los resultados del programa prescrito de pruebas en los prototipos. Los términos F£>,FÃ¿, F^,F M y D+d ,Dd , D+ M ,D M son el máximo y el mínimo de fuerzas y desplazamientos en los Ings oso prototipo, correspondiente a DBE y la respuesta MCE niveles, usados para determinar las características mecánicas del sistema. Los resultados de las pruebas de prototipo se utilizan entonces para refinar el diseño preliminar, y cuando se utiliza el análisis dinámico, establecen límites sobre las diversas cantidades de diseño. Debido a que la rigidez efectiva y la amortiguación efectiva dependen por lo general en el desplazamiento, el proceso de cálculo de los períodos sistema eficaz y de amortiguación es un uno ativa iter.

9.

Total de Diseño Desplazamientos: D td y D TM

El total de desplazamientos de diseño Dtd y DT m(que incluyen la torsión) se dan como

<4

- 9)

DTU=Dâ€ž^\+ v b,+ , j (4.10)

donde ees la excentricidad real más excentricidad accidental 5% y Yes la distancia DIS a una esquina perpendicular a la dirección de la carga sísmica. Esta fórmula supone que la carga sísmica Keft Dse aplica a través del centro de masa, que se encuentra a una distancia edel centro de la rigidez (como se muestra en la fig. 4.11). Suponiendo una planta rectangular, con unas dimensiones bx dy una distribución uniforme de aisladores, la rigidez a la torsión del sistema de aislamiento es Ke n(b2+d2)/12, y la rotación 6es por lo tanto £ K c ffDe 12 De ~ K eii [(b 2 + d 2 ) / 12] ~ b 2 + d 2

El desplazamiento adicional debido a la rotación es 12 De b 2 + d 2} '

que conduce a las ecuaciones. (4.9) y (4.10) anterior. Si la rigidez a la torsión real del sistema y se calcula el desplazamiento adicional debido a KenDtravés de correoresulta ser menor que el valor dado por las ecuaciones. (4.9) o (4.10), este valor se puede utilizar, pero debe ser al menos 1,1 veces Dd y 1,1 veces D M ,respectivamente.

Ay

cm K

efr

Dy

e

cs

Y Higo.4.11 Dimensiones del Plan para el cálculo de Djd y DTM-

El desplazamiento total máximo DTM se requiere para la verificación de la estabilidad del sistema de aislamiento.

10.

Fuerzas Diseño

La fuerza fuerzas de diseño que la superestructura y los elementos por debajo de la interfaz de aislamiento deben ser diseñados para se basan en el desplazamiento de diseño D.Elementos debajo del sistema de aislamiento (diseño por tensiones de trabajo) se ca lculan utilizando la fórmula Vh - K D , mtxn-Do El nivel de resistencia para el diseño de los elementos por encima del sistema de aislamiento en términos de la fuerza cortante sísmica lateral mínima viene dada por la fórmula

(4,12)

donde Rjes un factor de reducción de la fuerza de diseño (factor de ductilidad), que van desde 1,4 hasta 2,0. Tabla 4.1 muestra algunos ejemplos de sistemas estructurales de base fija con correspondiente factor de reducción R. En todos los casos el valor de V s no debe ser inferior a 

la fuerza sísmica requerido por las disposiciones de la UBC para una estructura de base fija,



el cortante en la base c orrespondiente a diseñar la carga de viento, y

una vez y media la fuerza lateral necesaria para activar totalmente el aislamiento

TABLA 4.1 Factores de reducción de Base Fija y construcción aislada Construcción Marco momento-resistencia especial Muro de cortante Marco arriostrado Ordinario Marco arriostrado Excéntrico

Ri

R

2.0 2.0 1.6 2.0

8.5 5.5 5.6 7.0

sistema, es decir, la carga de fluencia de un cojinete de caucho de plomo-enchufe o umbral de deslizamiento de un sistema de cojinete de deslizamiento. Los factores de reducción para el diseño de base fija son mucho mayores que los de diseño aislado por varias razones; un elemento importante es el período de cambio. Como la estructura de los rendimientos, el periodo se alarga y la demanda de fuerza se reduce. Simultáneamente, la amortiguación en la estructura se incrementa debido a la acción de histéresis debido a rendimiento en el sistema estructural. Además, sobre resistencia y redundancia tienden a difundir el ceder a otros elementos. En el caso de una estructura aislada, sólo sobre resistencia y redundancia son aplicables. Por ejemplo, si un marco de acero resistentes a momento se utiliza para la superestructura, el factor de reducción permitida por el código es 2,0 para permitir la sobre resistencia y redundancia, lo que implica que (a) el sistema estructural producirá a un nivel de fuerza que es el doble de la nivel de rendimiento nominal y (b) el sistema será igual a punto de rendimiento real a las fuerzas indicadas por la fórmula código. Período de cambio en la estructura de los contadores de la eficacia del sistema de aislamiento, ya que disminuye la separación entre el período de base fija y el período de aislamiento y podría traer grandes fuerzas a la estructura y más participación de los modos más altos.Además, la amortiguación en la estructura aislada no será tan grande como en la estructura de base fija. Por todas estas razones, los R / factores son sustancialmente más pequeños que los Rfactores para el mismo sistema estructural.Nota, más grandes demandas de ductilidad pueden significar daños en los componentes estructurales y no estructurales; Por lo tanto, el requisito de menor R/ valores es equivalente a control de daños de estructuras aisladas.

11.

Distribución vertical de la fuerza

En versiones anteriores del código, la distribución vertical de las fuerzas de inercia en el sistema estructural se basa en el supuesto de que la participación de los modos superiores era insignificante y que las aceleraciones eran más o menos el mismo en todos los niveles de la estructura. Hubo cierta preocupación, sin embargo, que esto podría no ser lo suficientemente conservador, y la distribución vertical se cambió en la siguiente edición del código UBC a una donde la forcc lateral en el nivel x, denotado por F x,se calcula a partir del cortante en la base V s por

(4.13)

donde w x y wt son los pesos a nivel io x y h x y / z, son las alturas respectivas de la estructura sobre el nivel del aislamiento. Esta fórmula conduce a una distribución triangular de la fuerza. Mientras que la teoría básica indicaría que la distribución debe estar cerca de un uno uniforme, se especifica una distribución LAR Triangu para dar cuenta de las contribuciones de modo más altas generadas por las no linealidades en el sistema de aislamiento, por ejemplo, a causa de los tapones de plomo en cojinetes ela stoméricos o los efectos de fricción en cojinetes de deslizamiento. ¿Cuáles son las implicaciones de este requisito del código en términos de una sísmica cortante basal coeficiente C s.Si la ecuación. (4.7) se sustituye en la ecuación. (4.1) y dividido por el peso de la estructura W para dar C s,encontramos NZS1 1 WBTR,

Por ejemplo, si Â¿ V - 1, Z - 0.40, y S =1,40 (UBC-94 S 2 el tipo de suelo, que es más o menos equivalente a la UBC-97 Tipo de perfil del suelo) y el sistema tiene 10% de amortiguamiento viscoso equivalente, a continuación,

de manera que para una estructura de marco con R/-2 y un periodo de 2,0 seg el código prescrito Cy es 0,1175. El comparable Cs para una estructura de base fija en la misma zona y el tipo de suelo está dada por

y porque R =8,5 cuando R/ = 2, el coeficiente de cizallamiento diseño es igual a 0,0706 para un edificio de base fija periodo de 1,0 seg. Claramente, las reducciones en la fuerza sísmica que se esperan de aislamiento (alrededor e ^ 2 ) no están disponibles para el diseñador.

12.

Límites Drift

Los límites máximos de deriva de entrepiso para edificios aislados también son más graves que los límites establecidos para los edificios de base fija y no deben exceder de 0,01 / R](es decir, la deformación elástica debido a la K D:máxD Daplicada en un patrón triangular de la estructura

no debe exceder de 1%). Este límite es menos de la mitad del 2,5% permitido para fija edificios basados con períodos fundamentales de menos de 0,70 segundos y la mitad del límite del 2% permitido para edificios de base fi ja con períodos más fundamentales.

5.

ANÁLISIS DINÁMICO

Espectros de diseño: se requieren espectros específicos de sitio si 

Tm> 3,0 seg o



el tipo de suelo es Sp,Sp o



la estructura se encuentra a 10 km (6.2 millas) de una falla activa.

Análisis dinámico también es necesario si el período de vigencia de la estructura aislada, Td ,es superior a tres veces e l elástico período de base fija de la estructura por encima del sistema de aislamiento. Si se utiliza un espectro de sitio específico, puede ser mayor, pero si es más pequeño, no puede ser inferior al 80% del espectro de respuesta codificada.

1.

Tiempo de Análisis Historia

Los pares de componentes horizontales de al menos tres eventos registrados son nece sario para un a nálisis temporal. Los eventos deben ser representativos de los sitios, el suelo y características de la fuente y tienen duraciones consistentes con el DBE y MCE. Se requieren tiempos marcados desarrollados para un sitio dentro de 15 km (9,3 millas) de una importante falla activa para incorporar los fenómenos de falla cercana, a pesar de los fenómenos de falla cerca no están definidos. Una información más detallada sobre los requisitos de análisis de historia de tiempo se dan en el Capítulo 7.

2.

Escalado

Para cada par de movimiento de tierra, la SRSSs de los espectros amortiguada 5% son com computari-. Los movimientos son entonces escalados (multiplicado por un factor) de modo que la media de los espectros de SRSS no caiga por debajo de 1,3 veces el espectro de destino para el DBE o MCE en más de un 10% más de 0,57 £> segundos a 1.257 M segundos. Cuando se utiliza el análisis dinámico, los valores de diseño se calculan de la siguiente manera:  

Si se utilizan tres historias de tiempo, el diseño debe estar basado en cantidades de respuesta máximo. Si se utilizan siete veces historias, el diseño se puede basar en cantidades de respuesta promedio.

Cuando se realiza análisis dinámico, es posible tener desplazamientos de diseño y fuerzas de diseño que son menos que las dadas por las fórmulas estáticas equivalentes.

Límites especificados por el Código, que limitan hasta qué punto los valores de diseño pueden caer por debajo de los valores estáticos, se resumen en la Tabla 4.2. El desplazamiento total de diseño Dtd para el sistema de aislamiento puede ser reducido a no menos del 90% de la dada por la fórmula estática, y el volumen total máximo de desplazamiento DTM puede ser reducido a no menos del 80% del resultado de la fórmula estática. El Dtd y DT mse calculan a partir Dd y D M por el uso de alicates multi, y el código permite una reducción adicional mediante la sustitución de Dd y D M en las fórmulas estáticas por D' D,y l)â€™ M ,donde

D'd= Dd (4.14)

Vl + ( T / A) 2

D' M = , Â ° - M (4.15)

Vl +

( T / T M ?

con Tsiendo el elástico período de base fija de la superestructura calculado por la fórmula empírica del código. Esta reducción es aún más para permitir la flexibilidad de la superestructura. Las fórmulas estáticas [las ecuaciones. (4.2) y (4.3)] asumen que la superestructura es rígida y que si alguna deformación tiene lugar en la superestructura, el desplazamiento en el sistema de aislamiento se reduce. Pero mediante el uso de la libertad de dos grados de modelo (2-DOF) desarrollado anteriormente y haciendo caso omiso de las aproximaciones para la pequeña e, es posible demostrar que esta fórmula no es del todo correcto. Este análisis straightfor Ward y el resultado, que depende de la masa relación y proporción de frecuencia y a) * / a). v y se muestra en la figura. 4.12, demuestran que la fórmula corresponde al resultado y-1, que corresponde a mh-0 (es decir, un sistema de un solo grado de libertad). Para todos los valores de y <1 y para uj / u ,, <1, el análisis muestra que la corrección [las ecuaciones. (4.14) y (4.15)] sobreestimar la reducción de Dd y D M debido a la flexibilidad en la superestructura.

TABLA 4.2 Código mínima Valores Cuando Análisis Dinámico Se Usa Parámetro Estática Espectros de Respuesta D t d

5 l.lCXD /) D T m ^ 1-10 D m V b =k l l m a x D o Dtd

D t m

v b V, regulares V s irregular Drift

V s V s = k D , m a x D n / R i

0,010 /R,

Q.9QDtd

0,80 D t m > 0,90 Vb > 0.80V. v > 1,0 0.015 //? /

Historia Tiempo 0.90Dtd

0.80 D t m > 0,90 Vb >Q.60VS > 0,8 VS 0,020 /R,

77T, Higo. 4.12 Reducción del desplazamiento de diseño debido a la flexibilidad en la superestructura.

6.

OTROS REQUISITOS PARA COMPONENTES ESTRUCTURALES

Para el diseño de la fuerza de los componentes no estructurales, o bien los requisitos de base fija se pueden usar o la fuerza sísmica de respuesta pico calculan. Componentes que cruzan la interfaz deben ser diseñados para DTM ,mientras que con base fija mientos diseño proce se utilizan por debajo del sistema de aislamiento. Además, hay otros requisitos detallados del sistema que deben ser considerados; estos incluyen con diciones ambientales, la fuerza del viento, la resistencia al fuego y la restauración de la fuerza lateral.

7.

REVISIÓN DE PARES

El código exige que haya una revisión por pares del diseño del sistema de aislamiento. El equipo de revisión debe incluir a las personas con licencia en las disciplinas dis apropiadas y con experiencia en la teoría y aplicación de aislamiento. La revisión debería evaluar los

criterios sísmicos, el diseño preliminar y el diseño final. Además el panel deberá revisar el programa de pruebas de prototipos y el programa de pruebas de control de calidad que plantea pro.El panel de revisión incluye normalmente tres personas: un ingeniero estructural, un experto en movimientos de tierra, y un experto en aislamiento sísmico.

8.

REQUISITOS DE DISEÑO Y DE ENSAYO PARA AISLADORES

Hay un número de requisitos de diseño para las unidades aislantes que se derivan de las cargas producidas en los aisladores debido al vuelco del edificio como resultado de aceleraciones horizontales. El edificio tiene que ser revisado por el vuelco mundial en el M C E con la carga muerta completa se utiliza en el cálculo. Se permite el levantamiento de aisladores individuales cuando esta comprobación se hace. Cuando algunos aisladores levantamiento, otros experimentarán aumento de la carga hacia abajo, y los res isola se requiere el código para ser diseñado y probado para este aumento de la reducción de la carga de barrio, así como la carga neta hacia arriba, en su caso. El requisito de diseño precisa establece que un aislador debe ser estable cuando se desplaza al total máximo desplazamiento DT m bajo l 0 . 2 DL+ l.OLL +£ max y 0 , 8 Â £ ) L £ m j n en el M C E , donde Emax es el máximo hacia abajo y Emin es el mínimo hacia abajo (hacia arriba o máximo) carga vertical en un aislador causada por el vuelco de la superestructura. La carga muerta aumento o disminución tiene como objetivo proporcionar una estimación para las aceleraciones verticales en el movimiento del suelo. Esta exigencia aparece de nuevo en los requisitos de prueba para los aisladores. En muchos proyectos de aislamiento de la información necesaria para el diseño preliminar del sistema de aislamiento y la superestructura se obtiene mediante pruebas de calificación o de prototipo pre que no están cubiertos por la normativa. Una vez completado el diseño preliminar, los aisladores se fabrican, y un muy amplio programa de pruebas del prototipo se realizaron. El código exige que al menos dos muestras de tamaño completo de cada tipo de aislante a prueba. Los ensayos requeridos son una secuencia de ciclos especificado horizontales menores de DL +0,5 LL para pequeñas mentos Desplazar horizontal hasta el desplazamiento total máximo, con el establecimiento de éstos principalmente las características mecánicas de los cojinetes para su uso en la verificación del diseño. Una secuencia de pruebas de carga extremas son necesarios cuando los ciclos de desplazamiento horizontal se combinan con cargas máximas y m ínimas a la baja. La carga vertical madre maxi para estas pruebas se define como l 0.5 DL+ 0,5 LL +E max y el mínimo es de 0,8 DL- Emm.En algunos casos es posible que la carga mínima puede ser en realidad una carga de tensión. Aunque cojinetes de goma pueden tomar una cierta cantidad de tensión, es muy dif cil para llevar a cabo tal prueba porque la mayoría de las máquinas de prueba son incapaces de generar fuerzas de tensión y aplicar desplazamientos de cizallamiento simultáneamente. Fuerzas alcistas sobre los aisladores tienden a ocurrir en diseños en los que las fuerzas horizontales en el tura superestructura se llevan por unas pocas líneas de resistencia lateral. Esto conduce a alta girando sobre las fuerzas en unos aisladores debido a que la carga muerta sobre estos aisladores no es suficiente para superar las fuerzas de levantamiento. Si numerosas columnas participan suficientemente efi en la resistencia de la carga horizontal en la superestructura, la carga muerta en cada columna será eliminar la posibilidad de elevación en todos los cojinetes, evitando el problema de diseñar los aisladores para las fuerzas de tensión, simplificando de este modo los requisitos de prueba. Tenga en cuenta, si la tensión se produce en los cojinetes, no sólo será cojinetes necesitan ser probados en tensión, pero también habrá que examinar las conexiones de los cojinetes a la fundación y al edificio. Hay otros requisitos de la prueba de prototipo en el código que generalmente no se cumplen estrictamente debido a la falta de instalaciones de prueba adecuadas. El código requiere que aisladores de un comportamiento que depende de la velocidad de carga ser probado en las tasas de carga reales. Tasa de dependencia se define como sigue: El bucle de histéresis en el diseño de desplazamiento en la frecuencia de la estructura aislada no difiere en más o menos 10% si la prueba se lleva a cabo en cualquier frecuencia en el intervalo de una décima parte a dos veces el diseño frecuencia. Aunque el caucho natural es relativamente insensible a la tasa de carga y está bien dentro de este rango, otros materiales poliméricos elastómeros y no puede. Los requisitos de potencia para una prueba de este tipo son bastante sorprendentes. Si dos aisladores llevan, por ejemplo, 500 toneladas (1111 kips) [para un sistema con un periodo de 2,0 seg y 30 cm (11,8 pulg.) Desplazamiento] una encima de la otra, como es el método de ensayo de costumbre, y se cargan a su desplazamiento de diseño en tiempo de 2.0 segundos de forma sinusoidal, la demanda de potencia pico es alrededor de 1800 caballos de fuerza o 1.4 MW. Requisitos de prueba inalcanzables similares son válidos para aparatos que dependen de cargas bilateral en los que se afirma que estas unidades deben ser probados en dos direcciones al mismo tiempo. El criterio para la dependencia bilateral es similar a la de la dependencia de la tasa, y el requisito nunca se lleva a cabo debido a la falta de equipo de prueba adecuado. Aunque no existen requisitos específicos para las pruebas de control de calidad lor pro aisladores de producción, el código e xige que se establezca y revisado por el panel de revisión de dicho programa. El ingeniero de diseño por lo general especifica un programa de control de calidad que incluye una serie de pruebas estándar sobre el material, pruebas de compresión y la compresión combinado y ensayos de corte en todos los aisladores de producción. Además, un pequeño porcentaje de los aisladores se puede seleccionar al azar y probado para el desplazamiento MCE. Aisladores adicionales a menudo se mantienen bajo carga en el lugar de los controles periódicos de la estabilidad a largo plazo de las propiedades del material. Aunque esto no es requerido por el código, el código especifica que el acceso para la inspección y eliminación de todos los aisladores de ser parte del diseño.

9.

OSHPD-96 REQUISITOS

El diseño de los hospitales en California se rige por el Código del Estado de Título 24, Parte 2, que es administrado por OSHPD [15]. Las regulaciones actuales publicados en mayo de 1996 a los hospitales de base-aisladas son muy similares a la UBC 1994 requieren mentos, excepto que ambos movimientos del suelo específicos del sitio y análisis dinámico siempre se requieren. Los movimientos del suelo específicos del lugar se evalúan para OSHPD por el Departamento de California de Minas y Geología (DMG), y su aprobación de los espectros de diseño para el DBE y MCE es necesario. El código civil y la UBC se diferencian en el siguiente sentido: El análisis estático no puede ser utilizado para el diseño, sólo para los requisitos mínimos; por lo tanto, a pesar de que el análisis dinámico es obligatorio, un análisis estático aún debe llevarse a cabo. El análisis dinámico debe incluir un análisis temporal, excepto bajo

muy restrictiva circunstancias cuando un análisis de espectro de respuesta es aceptable. Espectros de diseño específicos del sitio tienen que estar preparados para los eventos DBE y MCE. A partir de estos espectros de diseño específicas del sitio, los pares d e historia de tiempo de los eventos registrados se determinan usando el mismo procedimiento de escalamiento se indica en el UBC. La duración de los tiempos registrados seleccionada y la escala tiene que ser coherente con las características de magnitud y el origen de los acontecimientos DBE y MCE específicas del lugar, y si el sitio está cerca del campo, luego de campo cercano efectos debe ATED incor. El requisito para la revisión del diseño se ha convertido en mucho más restrictiva. La a gencia de la aplicación (por ejemplo, OSHPD) se reserva el derecho de exigir al propietario de la instalación para retener un panel de revisión y tener el panel de revisión de servir en calidad de asesor de la agencia. Los requisitos de pruebas para los prototipos no se han modificado. El código civil tiene requisitos adicionales para los edificios hospitalarios que no son obligatorios en el código UBC. El sistema de aislamiento debe ser monitoreado para la vida del edificio y el acceso para el seguimiento y la sustitución del sistema debe ser proporcionada. El edificio debe ser instrumentado con acelerómetros que deben ser aprobados por la autoridad de aplicación antes de la instalación. Después de cada terremoto importante, la estructura, los aisladores, y las fuertes grabadoras de movimiento deben ser inspeccionadas por un ingeniero estructural conservado por el propietario, y un informe de inspección deben ser proporcionados a la agencia. Además, una proporción de los aisladores debe ser removido cada 10 años para ser probado y comparado con las pruebas que se realizan antes de la instalación. Otro problema que enfrenta el diseñador es la dificultad de obtener la aprobación de la DMG para los movimientos de tierra diseño. En el pasado reciente la DMG ha tomado un papel muy agresivo en la selección de los espectros de diseño y los terremotos de análisis temporal, a menudo resulta en considerables demoras en el proceso de aprobación. Como resultado, el diseñador puede adoptar un movimiento de tierra muy conservador con la esperanza de que una aprobación rápida da como resultado, lo que afecta de manera significativa el costo y el rendimiento del sistema de aislamiento. 10. Como los códigos para el diseño de aislamiento sísmico se han desarrollado en los Estados Unidos, la tendencia ha sido a partir de la versión simple, directa y racional del Libro Amarillo de las versiones más complicadas y menos racionales en los códigos más recientes. El Libro Amarillo fue elaborado por un pequeño grupo de activistas que tomó la posición de que el aislamiento de base fue un enfoque de simplificación para el diseño sísmico y formuló un proceso de diseño que fue informada por la teoría elemental. Los requisitos eran compatibles con la base teórica de aislamiento e incluyeron incentivos para que los diseñadores utilicen diseños que eran consistentes con la simple teoría. Dado que los códigos han evolucionado, sin embargo, han sido influ mentado por los ingenieros profesionales que no se sienten cómodos con la tecnología y la ven como demasiado complicado â € "incluso peligroso. Su influencia en los códigos ha hecho los códigos correspondientemente inconsistentes con la teoría y tiene piel ther complica el proceso al insistir en los requisitos de pruebas excesivas en todos los niveles del proceso de adquisición.

OTRAS CONSIDERACIONES Una característica que ha persistido a través de todas las versiones de los ciones aislamiento Regula UBC es la ampliación de los tiempos registrados. En esencia, el código requiere un aumento del 30% en los espec tros de destino para tener en cuenta el movimiento del suelo bilateral. Sistemas de aislamiento son siempre isótropa, sin embargo, y el desplazamiento máximo del aislador pueden ser en cualquier dirección. Puesto que la fórmula estática básica para desplazar ción máxima está destinado a ser aplicado en cualquier dirección, no está claro por qué el análisis dinámico debe incluir desplazamientos bilaterales. Por otra parte, este requisito está en conflicto directo con los requisitos de diseño de sistemas detallados para estructuras organizacionales Conven, que establece que los "requisitosdeefectos ortogonalespueden sersatisfechasmedianteeldiseñodeestetipodeelementosparael100%deldiseñoprescritoSeisfuerzasdemicrófonoenunadirecciónmás30%delasfuerzassísmicasdediseñoprescritoenla direcciónperpendicular" (UBC-97, Sec. 1633.1) [55]. Obviamente, las sumas vectoriales resultado ing son muy diferentes (véase la Fig. 4.13). Los requisitos de pruebas extensas para aisladores prototipo permanecen desde las versiones de código anteriores. Se han añadido nuevos requisitos para la inspección y el reemplazo, incluyendo los requisitos para el seguimiento periódico, requisitos sobre la reparación o reacondicionamiento del sistema de aislamiento, y la exigencia de un dispositivo de control de desplazamiento horizontal. En total, la versión de los reglamentos de la UBC para turas estruc-sísmicas aisladas 1997 ha c ompletado el proceso de convertir el código nal directa y sencilla proporción desarrollado en el 1986 libro amarillo en un conjunto complicado y conser vador de requisitos que socavará seriamente el uso de la tecnología de aislamiento de la comunidad de ingeniería general. Todo el impulso para De

los sistemas de aislamiento en vías de la creación de rentables, sencillas y estrategias para crear estructuras resistentes a los terremotos se ha perdido.

11. PROCEDIMIENTO PASO A PASO PARA UBC-97 DISEÑO CUMPLE 4.11.1 Diseño Pasos preliminares Paso1:EstablecerunazonasísmicaFactorZ. Determine el factor de zona sísmica mediante el establecimiento de la zona sísmica del proyecto â sitio ™ € s de UBC -97, fig. 16-2, y el correspondiente factor de zona sísmica Z de la figura. 4.1 (UBC-97, Tabla 16-1). Paso2:EstablecerelperfildelsueloenelsitioCategoría.Determinar el suelo sitio tipo de perfil de la figura. 4.2 (UBC-97, Tabla 16-J). Paso3:.EstablecertiposdefuentessísmicasPara cada fuente de amenaza sísmica control (es decir, fallas sísmicas), determinar el correspondiente tipo de fuente sísmica de la Sección 4.4.3 o UBC -97, Tabla 16-U. Paso 4:EstablecerCerca-Fuente Factores de NaNyv.Para cada tipo de fuente sísmica establecido anteriormente, determina que corresponde cerca de código Factores Nuna y Nv por las figuras. 4.3 y 4.4. (UBC-97, cuadros 16-S y 16-T). Paso 5: Calcular Máximo Capaz Terremoto Respuesta Coeficiente Mm-Multiplicar Z y Nv calculado anteriormente para obtener ZNV .Utilice la figura. 4.5 (UBC-97, Tabla A-16-D) para leer el valor correspondiente de M M Paso 6: Determine Sísmica Coeficientes Cyp y Cadbury Con factor de zona y sitio del perfil sísmico del suelo conforme a lo establecido en los pasos anteriores, obtener coeficientes de micrófono Seis apropiadas Cyy C A partir de las figuras. 4.6 y 4.7 (UBC-97, cuadros 16-R y 16Q). Llame a ellos C V D y C a d , respectivamente. Paso 7: Determine Sísmica Coeficientes Cvm y Cambridge Utilizando el tipo de perfil del suelo determinada en el paso 2, multiplique Mm,Z y Nv para obtener MmZNu.Utilice la figura. 4.8 (UBC-97, Tabla A-16-G) para obtener Cvm-Del mismo modo, calcular MmZNuy utilizar la figura. 4.9 (UBC-97, Tabla A-16-F) para obtener el valor del coeficiente de Cambridge Paso 8: Determinar Factor Estructural Sistema de Reducción de Rj.obtener el factor de reducción R]correspondiente al sistema estructural utilizado por encima de la interfaz de aislamiento de la tabla 4.1 o UBC-97, Tabla A-16-E. El valor de R/ para prácticamente todos los casos es ya sea 2.0 o 1.6. Paso 9: Seleccione el Tipo de Aislamiento Rodamientos y la amortiguación Coeficientes B Dy Bm.Seleccione el tipo de soporte (o combinaciones) que se utilizarán. El uso de la información presentada en el capítulo 5, seleccionar un compañero de esti conservadora apropiada del nivel de amortiguación proporcionada. Por ejemplo, para sistemas de alta amortiguación de goma, utilizar un nivel de amortiguación del 1012%. Con esta información utilice la figura. 4.10 (UBC-97, Tabla A-16-C) y lea el valor correspondiente del coeficiente de amortiguación. Asignar el mismo valor a B D y B M en este momento. Utilice interpolación lineal si es necesario. Paso 10: Seleccione un Período aislada deseado de vibración T />. Decidir en una estimación inicial para el sistema de periodo fundamental aislada de vibraciones a nivel desplazamiento base de diseño. En términos generales, un período aislado entre 2,0 y 3,0 seg es deseable. Paso 11:. Estimar la rigidez efectiva del sistema de aislamientoUtilice una ecuación simple [como Eq. (4.7)] para estimar la rigidez del sistema de aislamiento para el período aislado establecida en la etapa 9. asignar este valor a tanto Kn mi n y / C Araax por el momento. Paso 12: Calcular el mínimo Diseño Lateral Do- Uso Eq. (4.2) con los valores calculados en los pasos anteriores y calcular el compañero esti inicial del mínimo desplazamiento de diseño D d . Si este valor es mayor que lo que es aceptable para su proyecto, usted necesita un sistema más rígido. Vuelva al paso 10 y comenzar con una estimación menor del período de vibración. De lo contrario, continúe con el siguiente paso. Paso13:EstablecerelDiseñoFuerzaslateralesmínimosVf,y V 5 . Use las ecuaciones. (4.11) y (4.12) para estimar las fuerzas mínimas de diseño laterales para los sistemas lación iso y sistema estructural en o por debajo de la interfaz de aislamiento (V fc) y elementos estructurales por encima de la interfaz de aislamiento (V s ), respectivamente. Recordar también las limitaciones de V s como se describe en la Sección 4.5 de este capítulo (ver UBC-97, Sec. 03/04/1658). Si los valores de cualquiera de V), o V s sonmásgrandesdeloqueesaceptableparasuproyecto,necesitaun sistemamássuave.Vuelvaalpaso10ycomenzarconunaestimaciónmayordelperíododevibración.Delocontrario,continúeconelsiguientepaso. Paso14:Realizarundiseñopreliminardeloselementosdecarrocería. Con V s estimado en la etapa 13, calcular las fuerzas laterales estáticas en cada nivel del edificio usando la ecuación. (4.13). Utilice estas fuerzas laterales para el estrés preliminar siz ción de elementos de superestructura. Para el diseño de la deriva utilizar la relación máxima distorsión de entrepiso por encima del sistema de aislamiento de 0.010 //? / De la fuerza estática dure proce (UBC-97, Sec. 1658.6). Para el análisis de espectro de respuesta y análisis temporal de los índices máximos de deriva de entrepiso son 0,015 / i? / Y 0.020 //? /, Respectivamente (UBC-97, Sec. 1659.8). Si el período de la estructurasuper-basefijacomodiseñadoessignificativamentediferentedelaasumidaencalcuLatinglas limitacionesenelpaso13,vayaalpaso13y verificarlaadecuaciónde V. s como sesupone.Delocontrario,continúeconelsiguientepaso. Paso 15: Realizar un diseño preliminar de unidades aislantes y su distribución. Usando el desplazamiento preliminar, la rigidez, la fuerza, y de amortiguación establecidas en los pasos anteriores y procedimientos de diseño presentados en el capítulo 3 ter, el diseño de las unidades aislantes para resistir la carga de gravedad, carga lateral y desplazamiento requisitos. También establecer un esquema preliminar de histéresis fuerza-desplazamiento para cada tipo de unidad aislador utilizado.Estos diagramas se pueden basar en los resultados de ensayo obtenidos de los ensayos realizados sobre cojinetes de tipo y tamaño similar o en las propiedades proporcionadas por los fabricantes de aisladores.

Las propiedades de histéresis asumidas en esta etapa están sujetos a verificación y posible revisión durante la etapa de diseño final, cuando los resultados de las pruebas de prototipo y producción estén disponibles.

2.

Finales Diseño Pasos

Paso 16: Construir Modelo Matemático (s) de la estructura aislada. Modelo Con estructura matemática (es decir, ordenador) (s) de la base fija y aislada estructura sujeta a los requisitos de UBC-97, Sec. . 1659,5 Incorporar las características de fuerza-desplazamiento de los cojinetes de aislamiento obtenidos en la etapa15ensusmodelos. Hay básicamente dos métodos para la construcción de tales modelos: a. Un modelo de sistema de aislamiento de base con el modelo de palo de representación de súper estructura. Este enfoque es útil cuando la ejecución múltiple de los modelos sub proyectada a diferentes historias de tiempo o se necesitan excentricidades mínimas. Generalmente esto se puede lograr mediante la construcción de un modelo 3D-BASE del sistema de aislamiento de base incorporando los medios de propiedades, valores propios y los vectores propios de la superestructura-base fija. La limitación de este método es la suposición inherente de pisos de diafragma rígido que deben ser validados y la falta de capacidades de modelado net-levantamiento. b. Un modelo integrado del sistema de aislamiento y en contra superestructura truido con ETABS, SAP-2000, o códigos de computadora similares capaces de modelar las características no lineales de los aisladores, si es necesario. La ventaja dis de este enfoque es la gran cantidad de datos a procesar para numerosas carreras informáticas que se asocian con cualquier proyecto de aislamiento sísmico realista.

El enfoque recomendado es utilizar el primer método en el diseño ciones ITER y el segundo enfoque durante las etapas finales para confirmar la exactitud de los resultados obtenidos y diseñar los elementos insuficientemente representados por las aproximaciones inherentes al primer método. Paso17:.Seleccioneunprocedimientoderespuestalateraladecuada Utilice la informa ción presentada en las secciones 4.4 y 4.5 o UBC-97 disposiciones de selección de criterios (. UBC-97, Sec 1657) para seleccionar un procedimiento de diseño apropiado (es decir, procedimiento de respuesta lateral estática, análisis de espectro de respuesta, o historial de tiempo analysis ana l). Independientementedelprocedimientorequeridopor el Código, se recomienda llevar a cabo los procedimientos de espectro lateral y la respuesta estática antes de intentar cualquier análisis temporal.Identificar definiciones de demanda sísmica para ser utilizado (es decir, fuerzas laterales, los espectros de diseño, pares historia del tiempo). Paso 18: Finalizar los valores objetivo de Diseño Desplazamientos y ods Peri aislados. Utilice el modelo (s) computadora construida en el paso 16 y exigencias sísmicas establecidas en el paso 17 en una serie de análisis y diseño iteraciones para llegar a un diseño del sistema de aislamiento y una superestructura que satisfaga los objetivos básicos de desplazamiento proyecto y de respuesta vigor. Finalizar los valores de desplazamiento de diseño Dd y máximo desplazamiento D M para el proyecto. Observe que estos valores no son los mismos que el valor mínimo calculado en el paso 12 de diseño preliminar. Como aquí seleccionado, D M debe ser más grande que Dq, y el Doasignado aquí debe ser mayor que el valor calculado en el paso 12 del anteproyecto. Establecer el período aislado en la colocación y diseño dis niveles máximos de desplazamiento ( T D y Tm) - Si es posible, tomar ventaja de la reducción de los desplazamientos y cizallas bases permitidas por el Código de procedimientos de respuesta laterales dinámicos introducidos en las ecuaciones. (4.14) y (4.15) (UBC97, Sec. 1659.2). Paso 19:. Finalizar los valores objetivo de Efectivo RigidezSalvo en el caso muy poco probable de un sistema de aislamiento con muy diferentes características de la respuesta positiva y neg ativa, utilice el modelo de la computadora y los resultados obtenidos en los pasos 16 a 18 para establecer los valores objetivo de efectivo términos de rigidez de la siguiente manera: =

max + D, min

v^DBE

=

cortante basal

L> D =

vv cortante basal MCE

AM, max â € "^ A /, RNIN JZ

L> M Paso 20: Verificar el Período de vigencia sugerido por el modelo matemático. Ver ify los períodos efectivos T D y T M según lo determinado por el modelo matemático en contra de los calculados por los valores mínimos representados por las ecuaciones. (4.2) y (4.3). Paso 21: Verificar el nivel de amortiguación sugerido por el modelo matemático. Use las ecuaciones. (4.4) y (4.5) para verificar el nivel de amortiguación asumido en o reportado por el modelo matemático y, si es necesario, vuelva a calcular la amortiguación coeficientes Bd y B M (Fig. 4.10 o UBC-97, Tabla A-16-C) . Paso 22: Verificar Diseño Desplazamientos y Fuerzas contra ues Código Val mínimo. Compara los desplazamientos de diseño reportados por el modelo matemático en contra de los correspondientes UBC-97 los valores mínimos de códigos representados por las ecuaciones. (4,2), (4,3), (4,9) y (4.10). Si es posible, tomar ventaja de las reducciones permitidas por las ecuaciones. (4.14) y (4.15). Silosvaloresde desplazamientode

diseñocalculadossoninferioresalos mínimosdecódigo , acontinuación,ajustartodoslosparámetrosderespuesta(incluyendofuerzasenlos miembrosydeformaciones)enproporcióna los valores de código sugirió. Compruebe también cizallas bases reportados contra los valores mínimos de códigos representados por las ecuaciones. (4.11) y (4.12). Paso 23: Verificación de Desempeño Sugerido por el rodamiento de prueba del prototipo Resultados. Sobre la disponibilidad de los resultados de las pruebas de rodamiento prototipo, revisar el modelo matemático construido en el paso 16 para reflejar las propiedades de rodamiento encuadernados cotas inferiores y superiores sugeridas por los resultados de las pruebas de prototipo. Culate Recal valores de rigidez eficaces Ko.mnx,Kn.mm,kilometros , Max y utilizando las ecuaciones. (4.16) â € "(4.19) (UBC-97, Sec. 01/05/1665). Repetir los pasos 20-22 usando el modelo matemático revisado (s). Paso 24:. Verificación de Perf ormance como lo sugiere la Producción Teniendo Resultados de prueba de la disponibilidad de los resultados de pruebas de rodamiento de producción, revisar el modelo matemático construido en el paso 16 para reflejar las propiedades de rodamiento encuadernados cotas inferiores y superiores sugeridas por los resultados de las pruebas de producción y distribución real de los aisladores individuales. Volver a calcular valores de rigidez eficac es A ^ m a x , K D , m i n , ^ M , max , y k i l o m et r o s , m i n utilizando las ecuaciones. (4.16) â € "(4.19) (UBC - 97, Sec. 01/05/1665). Repita los pasos 20 a 22 con los dems mo matemáticos revisados):

^ F+ - F / j D, max / A máx lJ

Kd, max = ^

U

n + n -

(. 4 16)

D D

X '' f+ _ f / . D, min / ) , mm u

Kd, min = ^ n + â € " (4.17)

n ~ U D

X "1 + p _ p 1

M . max 1 M , máx

/ .

L'M

Km, max - ^ n + 7 ^ (4.18)

X '' 77 + _ f 1

/ J M, min M . mm J

U

Km, min = ^ + J â € " - (4.19)

1 M M

Paso 25:. Verificación de Desempeño Sugerido por la producción de rodamientos resultados de la prueba de la disponibilidad de los resultados de pruebas de rodamiento de producción, revisar el modelo matemático construido en el paso 16 para reflejar las propiedades de rodamiento encuadernados cotas inferiores y superiores sugeridas por los resultados de las pruebas de producción y real distribución de aisladores individuales. Volver a calcular valores de rigidez eficaces K Dmm, K D,mm, K M ,m a x , y K M ,m en el uso de las ecuaciones. (4.16) â € "(4.19) (UBC- 97, Sec. 01/05/1665). Repita los pasos 20 a 22 con el mo matemática revisada del ^).

3.

Ejemplo de diseño

Considere la posibilidad de un pequeño edificio con una dimensión en planta de 40 x 20 m (131 x 65,5 pies). El peso total de la estructura se estima en 1.600 toneladas (3.550 kips). El sistema de resistencia lateral de carga consta de muros de corte de hormigón armado, y el edificio es regular tanto en el plan y la elevación. La distancia real entre el centro de masa y el centro de rigidez de cada piso es de 1,0 m (39,4 pulg.). El sitio del proyecto se encuentra en zona sísmica 4 con un Se perfil del suelo y se encuentra a unos 1,5 kilómetros (0,93 millas) de distancia de una falla activa capaz de pro ducing 7.9 eventos de magnitud con una tasa promedio de deslizamiento sísmico, SR, más grande que 5. mm (0,2 pulg.). El período de base fija del edificio es de 0,70 seg. El sistema de isola debe proporcionar períodos aislados eficaces de T D~2.4 y T M 7. seg, respectivamente, y una amortiguación de 15% crítico. Un margen de un ± 10% ación vari en la rigidez de los valores de rigidez media de los aisladores se considera ac eptable. Utilice el procedimiento paso a paso se detalla en la Sección (4.11.1) para determinar los desplazamientos mínimos de diseño, las fuerzas laterales mínimos, y la máxima permiso ted entrepiso deriva proporciones de acuerdo a los requisitos UBC-97.

SOLUCIÓN Paso 1. Desde la fig. 4.1 (UBC-97, Tabla 16-1), Z = 0.40. Paso 2. Sitio categoría perfil del suelo se da como SePaso 3. Desde la sección 4.4.3 (UBC-97, Tabla 16-U) para M> 7.0 y SR> 5 mm (0,2 pulg.), el tipo de fuente sísmica es A. . Paso 4 Paso 4: A partir de la figura. 4.3 (UBC-97, cuadros 16-S) de sísmica tipo de fuente A y la distancia más cercana de menos de 2 km (1,25 millas), Nun=1,5. Del mismo modo, en la figura. 4.4 (UBC-97, Tabla 16-T), Nv=2.0.

Paso 5. ZNV = (0,4) (2,0) = 0,80. De la figura. 4.5 (UBC-97, Tabla A-16-D) para ZNV >0,50, Mm = 1,20. Paso 6. Para Z = 0,4 y el tipo de suelo S H de la figura. 4.6 (UBC-97, Tabla 16-R), Cv -CVD= 0,96 Nv-0,96 (2,0) = 1,92. Del mismo modo, en la figura. 4.7 (UBC-97, Tabla 16-Q), y 16-Q), C A = Cad= 0,36 Na = 0,36 (1,5) = 0,54. Paso 7. MmZNv=(1,20) (0,40) (2,0) = 0,96> 0,40 y M M ZNun=(1,20) (0,40) (1,5) = 0,72> 0,40. De la figura. 4.8 (UBC-97, Tabla A16-G), CVM = 02a.m. mZNv=2,4 (0,96) = 2.30. Del mismo modo, en la figura. 4.9 (UBC-97, Tabla A-16-F), C A m=0,9 M ZNun=0,9 (0,72) = 0,65.

Paso 8. Para hormigón armado del sistema de muros de cortante de la Tabla 4.1 (UBC-97, Tabla A-16-E), R,= 2,0. Paso 9. Para fines de diseño preliminares, el 15% se asume amortiguación. Por lo tanto, a partir de la fig. 4.10 (UBC-97, Tabla A-16-C), B D =Bm= 1,35.

Paso 10. Tn y Tm se dan como 2,4 y 2,7 segundos, respectivamente. Paso 11. De las ecuaciones. (4.7) y (4.8)

2.40 = 2nun1 6 0 Â ° (1000) ^ K D^min = 1117 toneladas / m (63 kips / in.) AA £) min (y-OU



2.70 = 27T A / '

6 () 0 (

', | ( ; ) , ) > => ^ M.Min = 882 toneladas / m (. 50 kips / in)

Desde que asumimos una variación + 10% sobre los valores de rigidez media, Kd, max = (1,10) = 1.365 toneladas / m (77 kips / in.)

Km,max = (1,10) = 1,078 toneladas / m (61 kips / in.)

Paso 12. De las ecuaciones. (4.2) y (4.3) Ahora, vamos a calcular los desplazamientos totales incluyendo torsión. La excentricidad dental acci adicional requerida por el código es 5% de la dimensión de la planta perpen dicular a la carga. Por lo tanto, e=(0,05) (40,0) + 1,0 = 3,0 m (118 pulg.)

En las ecuaciones. (4.9) y (4.10), el valor del multiplicador en ambas fórmulas es

Por lo tanto Dtd = 1,018 (0,85) = 0,87 m (34 pulg.) D TM = 1,018 (1,14) = 1,16 m (46 pulg.)

Examinemos ahora los desplazamientos mínimos de diseño permitidas para el análisis dinámico [las ecuaciones. (4.14) y (4.15)]:

Traduccion Parte 1

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