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Criterios para la revisión de proyectos
que incorporan Aisladores y
Disipadores Sísmicos
Expositor: Ing. Diego Taboada Saavedra1
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ANEXO 03 DE LA NORMA E-030 “SISTEMAS DE PROTECCIÓN SÍSMICA¨, PARA
ESTABLECIMIENTOS DE SALUD
1. Los establecimientos de salud como hospitales, institutos o similares según clasificación del
MINSA, ubicados en las zonas 3 y 2 del mapa sísmico del Perú, deben ser diseñados con
sistemas de protección sísmica: aislación de base o disipación de energía. Las edificaciones
que alojen los servicios indicados en la tabla 1, deberán necesariamente ser dotadas de
sistemas de aislación sísmica. En tanto no haya una norma técnica peruana, el
diseño se hará de acuerdo al estándar ASCE/SEI7 última edición.
2. El proyecto, construcción y supervisión deben ser responsabilidad de ingenieros civiles
colegiados, de acuerdo a lo estipulado en el artículo 11 de la norma G.030 de RNE.
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Aisladores Sísmicos
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REVISION DE PROYECTOS
INVOLUCRADOS
DISEÑO PRODUCTO EJECUCIÓN
PERSONAS ESTRUCTURAL CLIENTE / GERENCIA DE PROYECTOS
CONTRATISTA
REVISOR/SUPERVISIÓN CONTRATISTA SUPERVISOR
DOCUMENTOS MEMORIA CÁLCULO ESPECIFICACIONES MANUAL INST.
EXPEDIENTE TÉCNICO PLANOS PLANOS
ESPECIFICACIONES
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
Principales propiedades a obtener:
PARÁMETRO SISMO DE DISEÑO SISMO MÁXIMO
Desplazamiento Total Máximo: 𝐷𝑇𝐷 𝐷𝑇𝑀
Cargas Axiales Máximas: 𝑃𝑈(𝑑𝑖𝑠) 𝑃𝑈(𝑚𝑎𝑥)
Rigidez Efectiva: 𝐾𝐷 𝐾𝑀
Amortiguamiento: 𝛽𝐷 𝛽𝑀
Periodo del edificio aislado 𝑇𝐷 𝑇𝑀
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
Principales propiedades a obtener:
* Deben aparecer en la memoria de cálculo y las EE.TT.
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Elaborado por La SOCIEDAD AMERICANA DEINGENIEROS CIVILES (ASCE), colegioprofesional fundado en 1852, representa a ingenierosciviles de todo el mundo. La más antigua de lassociedades de ingeniería en los EE. UU.
ULTIMA VERSIÓN: 2010
CAPITULOS ESPECIALES:
CAPITULO 17.- Requerimientos de diseño paraestructuras aisladas sísmicamente.
CAPITULO 18.- Requerimientos de diseño paraestructuras con sistema de amortiguamiento.
1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Referencia normativa: ASCE 7-10.
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ALTURA / B < 2.5
FORMA DE LA
PLANTA:B B
1.REVISIÓN DE DISEÑO
X 10
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
Tipo de análisis:
ESTÁTICO DINÁMICO
FUERZA LAT. EQ. ESPECTRAL TIEMPO-HISTORIA
# PISOS 4 Máximo (20m.)
T (aislado) Max. 3 seg.
CONFIGURACIÓN REGULAR
CERCA A FALLA Mayor a 10 KM Mayor a 10 KM
TIPO DE SUELO* S1 - S2 S1, S2 y S3
ZONA SISMICA* 3 (S1-S2); 2, 1
Fuente: Norma ASCE , cap. 17 de Aisladores Sísmicos,(Modificada con sugerencias para las condiciones en elPerú – No oficial)
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Verificar que:
1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Sismicidad: Sismo Máximo Posible (SMP)
𝑆𝑀𝑃 = 1.5 × (𝑆𝐷)
Fuente: Norma Chilena NCh2745 de Aisladores Sísmicos
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Factores de Amortiguamiento:
Coeficiente de Amortiguamiento, BD o BM
Amortiguamiento Efectivo BD o BM (ASCE) BD o BM (CHILE)
≤2 0.80 0.65
5 1.00 1.00
10 1.20 1.37
20 1.50 1.94
30 1.70 2.38
40 1.90 2.7
≥50 2.00 3.02
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Excentricidad en interfaz de aislamiento
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Verificar que:
- Fuerza cortante en superestructura:
𝑉𝑠 =𝑘𝐷 × (𝐷𝐷)
𝑅1
𝑅1 =3
8R ; 1 ≤ 𝑅1 ≤ 2Donde:
1.REVISIÓN DE DISEÑO
Vs
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- Límites de Drift:
∆𝑑< 0.004 (𝐴𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝐷𝑖𝑛á𝑚𝑖𝑐𝑜)
∆𝑑< 0.003 (𝐴𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝐸𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑜)
1.REVISIÓN DE DISEÑO
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- Limitar fuerzas de tracción en aisladores
1.REVISIÓN DE DISEÑO
Esfuerzo de tracción alrededor de 0,75 MPa a 1 MPa
FUERZA
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Reducción de aceleración en un sismo hasta en un 80%.
-1701.21
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
0 10 20 30 40 50
S (c
m/s
2)
T(s)
Original 03/10/74
S max
Con disipadores
Con Aisladores
ACELERACIONES MAXIMAS X-X (cm/s2)
ORIGINAL CON AISLADORES
03/10/1974 1700 (1.7g) 261 (0.4g)
REDUCCIÓN - 84.50%
1.REVISIÓN DE DISEÑO
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Producto
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Respaldo de una organización de investigación en ingeniería de terremotos de renombre mundial.
(Centro de Investigación sísmica MCEER en EEUU y NCREE en Japón.)
Que tengan respaldo de centros de investigación sísmica
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Evidencien 20 años de experiencia en países con terremotos
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Sean 100% libres de mantenimiento
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Amplio rango para resistir cargas axiales elevadas
PESO DE LA COLUMNA
EDIFICIO EN YOKOHAMA – JAPON, 33 PISOS CON
AISLADORES DIS
EDIFICIO ÑUÑOA CHILE, 28 PISOS CON AISLADORES DIS
4000 Ton.
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Ensayos de aisladores de obra: Al 100% de losaisladores.
CRITERIOS A TENER EN CUENTA EN LA CALIDAD DEL DISPOSITIVO
Ensayos de aisladores prototipo: por lo menos 2 porcada tipo de aislador.
Certificado de calidad de todos los materiales: Plomo,Caucho, Acero, Pernos.
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Ensayo con sismos reales:
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Ensayo de aislador que llega a deformaciones de 400%
CRITERIOS A TENER EN CUENTA EN LA CALIDAD DEL DISPOSITIVO
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Construcción
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Colocacion de anclajes que quedaran embebidos en el concreto de la subestructura
Vaciado de concreto en pedestal que soportara el aislador
* Verificar dimensiones de los aisladores con el
fabricante
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Izaje de aisladores en obraMontaje de los aisladores sobre pedestal
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Colocacion de anclajes superiores Montaje de columnas y
vigas sobre el aislador
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Detalles a tener en cuenta
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Detalles a tener en cuenta
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FOSA SÍSMICADetalles a tener en cuenta:
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Instalaciones flexiblesDetalles a tener en cuenta:
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Escaleras separadas para el nivel de sótano
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
El Capitolio en Utah
El City Hall en Oakland
Parlamento de Nueva Zelandia
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
CONDICIÓN EXISTENTE
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INSTALACION DE REFUERZO EN CIMENTACIÓN
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
NUEVA CIMENTACIÓN CONSTRUIDA
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
Encofrado para “gatos” hidraulicos alrededor de las columnas existentes
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
Construcción de apoyos
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
Apoyo construido
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
“Gatos” temporalmente instalados
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
Corte de la columna existente
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras HistóricasAislador Instalado
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
Aislador Instalado
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Experiencia: Reforzamiento de Estructuras Históricas
Viga superior rigidizadora sobre aisladores
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Disipadores sísmicos
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ADAS y fricción:
Fallan por fatiga: actúan ante
cualquier solicitación por lo que sufrirán
de desgaste permanente y tendrá una
capacidad limitada de ciclos de carga y
descarga.
Testeos: No se puede probar uno a
uno. No son industrializados.
Falla propiedades internas del metal:
variaciones químicas entre capas que
alteran las propiedades del acero que
hacen inconsistente su resistencia.
Fallas de material: No regresarán a su
posición original.
1. CRITERIOS PRELIMINARES
1.REVISIÓN DE DISEÑO
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Disipadores de Fluido Viscoso
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Disipadores Viscosos
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1.DISEÑO
2.PRODUCTO
3.CONSTRUCCIÓN
PRINCIPALES GRUPOS DE CRITERIOS
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Elaborado por La SOCIEDAD AMERICANA DEINGENIEROS CIVILES (ASCE), colegioprofesional fundado en 1852, representa a ingenierosciviles de todo el mundo. La más antigua de lassociedades de ingeniería en los EE. UU.
ULTIMA VERSIÓN: 2010
CAPITULOS ESPECIALES:
CAPITULO 17.- Requerimientos de diseño paraestructuras aisladas sísmicamente.
CAPITULO 18.- Requerimientos de diseño paraestructuras con sistema de amortiguamiento.
1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Referencia normativa: ASCE 7-10
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
Principales propiedades a obtener:
Coeficiente de Amortiguamiento:
Exponente de Velocidad:
Fuerza Promedio:
Amortiguamiento:
𝐶
𝛼
𝐹
𝛽𝑒𝑓𝑓
Balance de Energía:
𝐹 = 𝐶 × 𝑉𝛼
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Verificar que:
1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Sismicidad: Sismo Máximo Posible (SMP)
𝑆𝑀𝑃 = 1.5 × (𝑆𝐷)
- Factores de Amortiguamiento:
Coeficiente de Amortiguamiento, BD o BM
Amortiguamiento Efectivo BD o BM (ASCE)
≤2 0.80
5 1.00
10 1.20
20 1.50
30 1.70
40 1.90
≥50 2.00
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1.REVISIÓN DE DISEÑO- Sismicidad: Registros correctamente escalados,
de la zona tal como manda la norma
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1.REVISIÓN DE DISEÑO
- Interacción Disipador-Estructura principal
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Sistema Convencional Sistema con disipadores
1.REVISIÓN DE DISEÑO
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Producto
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PRINCIPALES GRUPOS DE CRITERIOS
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Respaldo de una organización de investigación en ingeniería de terremotos de renombre mundial.
(Por ejemplo Centro de Investigación sísmica MCEER en EEUU y NCREE en Japón.)
Que tengan respaldo de centros de investigación sísmica
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Conformidad con la prueba de Ciclo de Vida del dispositivo
Evidencian de ciclos de vida durante años de trabajo
Sellos Taylor 1954: cero fallas Otros con menos tiempo, fallan
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Garantía que certifique que en 30 años el disipador no requiere mantenimiento.
(Solo se requiere renovar pintura externa).
Sean 100% libres de mantenimiento
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EL fabricante demuestra experiencia ensayando dispositivos con la carga de sismo máximo.
Ensayos a carga de sismo máximo
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Sellos de presión fabricados para resistir como mínimo 20000 psi.
Demostrar que tienen sellos resistentes
Cero fallas/Cero derrames
Ensayo de disipadores a presión de 20000Psi Cuidado con estos productosFuente: Taylor Devices
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No se debe permitir el uso de amortiguadores que funcionen mediante el sistema de válvulas cómo
componente de disipación de energía.
Que no tengan válvulas en su composición
Que tengan orificios en el propio pistón . Las válvulas pueden fallar.
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Construcción
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PRINCIPALES GRUPOS DE CRITERIOS
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* Verificar anclajes embebidos para conexiones
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* Verificar dimensiones de los disipadores con el
fabricante
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Protegerlos para posterior pintado o soldaduras de
estructura metálica
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Aplicaciones en PerúReforzamiento AIJCH / Proyectista: GCAQ
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Aplicaciones en PerúAmpliación y Reforzamiento Hotel Costa del Sol/ Proyectista: GCAQ
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Dónde ocurrirá el siguiente terremoto?
Cuál será su magnitud?
Cuándo será la fecha?
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“…En el caso de la región central delPerú, daría origen a un sismo de magnituddel orden de 8.8 Mw (…), el sismo tendríaun área de ruptura del orden de 500x160 km, (…); similar al sismo de Japón del2011. En este escenario, toda la zonacostera entre Pisco y Chimbote se veríaafectada con los mayores niveles deaceleración…”
http://www.igp.gob.pe/portal/images/documents/sismos/Documentos/lima_2014.pdf
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“…El análisis y cuantificaciónde la información obtenidapermite proponer para LimaMetropolitana y El Callaoniveles de sacudimiento delsuelo mayores a 500 cm/s2,siendo el máximo de 900cm/s2 en la zona costera,entre Ventanilla yChorrillos…”
Créditos: (Pulido et al, 2012).
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Créditos: (Pulido et al, 2012).
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En cuanto a lasvelocidades desacudimiento del suelo,estas serían del orden de80 cm/s en Villa elSalvador y el Callao.
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“…las zonas costeras de Lima Metropolitana y el Callao, muestran que la primera ola del tsunami llegaría a la zona de costa en 18 minutos y con alturas probables de 8 metros. Los niveles de inundación varían, hasta un máximo de 1400 metros frente a la zona portuaria del Callao (…) el Callao y La Punta serían afectados en mayor porcentaje.
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“…No se debe olvidar que en estemomento, no es importante conocerdónde ocurrirá el siguiente terremoto, nitampoco su magnitud, mucho menos lafecha, sino el saber qué estamos haciendocomo personas y como sociedad para noser dañados por ese terremoto que detodas manera va a ocurrir…”
http://www.igp.gob.pe/portal/images/documents/sismos/Documentos/lima_2014.pdf
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