Ing. Alejandro Muñoz Peláez Profesor Principal PUCP Gerente TECNCO PRISMA INGENIERIA Presidente del Comité Peruano de Diseño Sismorresistente.NTE.030 Miembro de los comités de Aislamiento, Concreto Armado, Cargas DISEÑO DE HOSPITALES CON LA NORMA PERUANA DE AISLAMIENTO SÍSMICO E.031 Lima - 2018 II CONGRESO INTERNACIONAL DE ESTRUCTURAS EN EDIFICACIONES
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Transcript
Ing. Alejandro Muñoz PeláezProfesor Principal PUCP
Gerente TECNCO PRISMA INGENIERIA
Presidente del Comité Peruano de Diseño Sismorresistente.NTE.030
Miembro de los comités de Aislamiento, Concreto Armado, Cargas
DISEÑO DE HOSPITALES CON LA NORMA
PERUANA DE AISLAMIENTO SÍSMICO E.031
Lima - 2018
II CONGRESO
INTERNACIONAL DE
ESTRUCTURAS EN
EDIFICACIONES
Comité Técnico de Normalización “Aislamiento Sísmico”
El Diseño Sin Aislamiento acepta daño y la pérdida de funcionalidad
P V
V diseño= 0.20 P V elástico= 0.80 P
entonces Daño !!! (aún considerando sobrerresistencia)
V diseño= (ZUSC/R) P = (U/R) V elástico
U = 1.5 R = 6
Usando la Norma Peruana E.030 :
Entonces, ¿ la E.030 , está errada ?,
¿hay normas que no tengan este “problema”
La E.030 , y todas las normas de países con fuerte sismicidad aceptan daño
frente a sismos severos.
Lo hacen porque sería imposible dotar a las edificaciones del nivel de
resistencia que demandan los sismos severos y aún si esto fuera posible, no
hay manera de cuidar el contenido.
Aspiraciones y normas de ingeniería.
1990: Comité Visión 2000 del SEAOC
Diseño Orientado al Desempeño !!!…
en todas sus formas….
…
2018: NTE.030 y todas las Normas deDiseño SR no pueden lograraún las aspiraciones de los90´para edificios de base fija.
Sismo
Leve Moderado Severo
“
Sin Daño
Estructural
”
Sin daño
en el
Contenido ó
ó ó
ó
Desempeño para Edificios Aislados y de Base Fija
x
xx
“Deseos para nuestros edificios …”
Materializar Objetivos en Procesos y
Restricciones (Derivas, aceleraciones, etc.)
“Deseos e Ingeniería…”
Traducir Deseos en Objetivos de Desempeño
Funcionalidad Contínua
Nueva norma E.031
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
NORMA E.031
AISLAMIENTO SÍSMICO
LIMA – PERÚ
2018
Protocolos de ensayo
La norma E.031 contiene …
Metodología de análisis y diseño
Requisitos mínimos
CAPITULOS
I DISPOSICIONES GENERALES
II REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO
III DEFINICIÓN DEL MOVIMIENTO DEL TERRENO
IV SELECCIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE ANALISIS
V PROCEDIMIENTO DE FUERZAS ESTATICAS EQUIVALENTES
VI PROCEDIMIENTOS DE ANALISIS DINÁMICO
VII REVISIÓN DEL DISEÑO
VIII ENSAYOS
CAPÍTULO I : DISPOSICIONES GENERALES
Objeto, Definiciones, Ambito de Aplicación, Nomenclatura
Definiciones
CAPÍTULO 2: REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO
Desarrollo y Presentación del Proyecto
20
Múltiples Proveedores:
P1: ….
P2 : ….
P3 : …
P4 : …
Diseño Independiente de
fabricantes y proveedores Planos con la información
adecuada
Desplazamientos
Rigidez y
amortiguamiento
Carga axial última
Factores de Seguridad
Factores modificadores
Rango Basado en Desempeño y no en preferencias de proveedores!
Diseño que permita un rango amplio de productos
P1
P3P2
P4
CAPÍTULO II: REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO
Estructura Aislada es Irregular sólo cuando la
superestructura tiene:
23
Piso blando
o
Piso Debil
o Torsión
o Discontinuidad
Extrema en
elementos
Sismorresistentes
Solo se prohíben las irregularidades extremas
TABLA N°1
CATEGORIA Y REGULARIDAD DE EDIFICACIONES AISLADAS
CATEGORÍA DE LA
EDIFICACIÓNZONA RESTRICCIONES
A y B4 y 3
No se permiten irregularidades
extremas
2 y 1 Sin restricciones
C4
No se permiten irregularidades
extremas
3, 2 y 1 Sin restricciones
Entonces se podría tener un edificio aislado con
piso blando, torsión y discontinuidad simple en su
superestructura
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
Fue
rza
Late
ral
Desplazamiento
fr
D máximo
Dmáximo / 2
fr > 2.5% Peso
Fuerza de restitución lateral (fr).
Características del sistema de aislamiento
Estable EN LAS CONDICIONES
EXTREMAS del SMC.
Características del sistema de aislamiento
Diafragma rígido
Monitoreo Inspección y remplazo
Programa de
monitoreo,
inspección y
mantenimiento
del sistema de
aislamiento
Edificio ---
Mínimo :1.5 m
Inspección cada dos años y luego de un sismo con
Intensidad Mercalli > 6
Inspección de aisladores
Junta de separación
> Desplazamiento total esperado para
el SMC
Combinación de cargas verticales
Promedio: 1.0 CM + 0.5 CV
CM, CV
Máxima:1.25 (CM + CV) + 1.0 (CSH + CSV) + 0.2 CN
Mínima:0.9 CM – 1.0 (CSH + CSV)
CSV
Carga Vertical (P) =
Combinaciones:
CSH
Casos de carga vertical:
CSV: Sismo Vertical
CSH: Sismo Horizontal
CM,CV: Carga Muerta
y Viva
Instrumentación de edificaciones públicas
Nivel superior
Nivel aislamiento
Nivel del terreno
FPT15636/20-16/14-8
Average Triple Pendulum Properties at Quality Control Test Load
Properties f1 f2 f3 L1 (mm.) L2 (mm.) L3 (mm.) D (mm.) Shear(W) Teff (sec.) Damping Keff(kn/mm/kn) EDC(W)
Modelo aislador elastomérico Modelo deslizador plano
Distribución de los aisladores.
(33 elastoméricos y 8 deslizadores planos).
Modelo: Estructura y Sistema de Aislamiento No Lineales
Momento – Rotación No Linealidad Concentrada en rótulas
CASO DE ESTUDIO
Curva de comportamiento de dispositivos
Estructura
Sistema de
aislamiento
Análisis dinámico incremental
SismicidadCreciente
• PGA
• PGV
• Sa (T1)
• Deriva de entrepiso
• Aceleración de piso
• Deformaciones
Internas
• etc
CASO DE ESTUDIO
• Análisis no lineal tiempo historia para diferentes niveles de intensidadcreciente.
• Para cada registro de aceleraciones se obtiene una curva “daño”versus “nivel de intensidad”
Me
did
a d
e in
ten
sid
ad
Medida de daño
Registro Fecha
PGA (g)
NS – EW
Magnitu
d
(Mw)
Duració
n (seg.)
Lima 17-10-1966 0.27 –
0.18
8.1 65
Huaraz 31-05-1970 0.10 –
0.11
6.6 45
Lima 03-10-1974 0.18 –
0.20
6.6 98
Pisco 15-08-2007 0.34 –
0.28
7.0 218
Tocopilla 14/11/2007 0.48 –
0.55
7.7 71
Mejillones 15-11-2007 0.08 –
0.12
6.8 146
Concepción 27/02/2010 0.40 –
0.29
8.8 141
7 registros entre peruanos y otros con magnitud importante en Chile
CASO DE ESTUDIO
Aceleración Espectral en el periodo
fundamental de los 7 registros naturales.
Espectros de aceleración
CASO DE ESTUDIO
...
Espectros para PGA 0.6g
CASO DE ESTUDIO
Los registros se modificaron en su contenido de frecuencia y se escalaron a intensidades de PGA 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2 y 1.4g.
Aceleración Espectral en el periodo
fundamental de los 7 registros espectro
compatibles a PGA 0.6 g.
• Se calculó la respuesta inelástica deledificio en el tiempo, 98 veces
CASO DE ESTUDIO
• Se construyeron las curvas IDA
• Se cuantificaron las deformacionesinelásticas
• Se construyeron curvas resumen
X-X Y-Y
CASO DE ESTUDIO
Derivas de Entrepiso
Aceleraciones de pisoCASO DE ESTUDIO
X-XY-Y
Daño deriva para la estructura
• Desempeño y Deriva (HAZUS).
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Estado de daño Nivel de desempeño
Leve Ocupación Inmediata
Moderado Seguridad de Vida
Severo Prevención del Colapso
Completo Colapso
Daño leveDaño
moderado
Daño
severo
Daño
completo
Edificio 4PS2Límite de
deriva0.0032 0.0058 0.014 +
HAZUSLímite de
deriva0.0033 0.0058 0.0156 +
• En función de la curva de capacidad de la
estructura :
Daño y Deformaciones Internas en vigas y columnas (FEMA).
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Deriva y Daño Leve
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
X-X Y-Y
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
X-X Y-Y
Aceleración y Daño Leve
DISCUSIÓN DE RESULTADOSRotaciones Plásticas y Daño Leve (umbral es 1.0)
DISCUSIÓN DE RESULTADOSOcupación Inmediata para el sismo máximo.
Giro / Giro de OI para el sismo Concepción en Y-Y
Conclusión
• Los procedimientos sencillos de diseño de la Norma E.031permiten estimar con razonable aproximación la respuestaestructural.
• La Norma E.031 permite proyectar edificios aislados que ensismos muy grandes (TR=2500 años) continuaríanfuncionando plenamente debido a que estaríanprácticamente sin daño (ni en la estructura ni en elcontenido)
Comentarios Generales al Sistema de Aislamiento
El Talón del Sistema de Aislamiento
La superestructura de un edificio aislado esmenos resistente y menos rígida que lade un edificio convencional
Si el sistema de aislamiento se bloquea losdaños en el edificio sería muy fuertes.
Juntas de Separación
SISMO 2500 AÑOS
Pequeños o grandes deslizamientos
DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS
TALUD ESTABLE PARA SISMO 1000
AÑOS
SISMO 2500 AÑOS
Edificios Vecinos
DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS
Edificio antiguo ≤ TR= 500 años
SISMO 500 AÑOS
Edificios Vecinos
DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS
Edificio antiguo, podría no tener diseño sismorresistente o tal vez