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TESTIMONIOS


Ing. Jaime Reynoso

Residente de Obra
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Ing. Oscar Espinal

Jefe de Producción
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Así funcionan los Aisladores Sísmicos en un movimiento telúrico:

 

 

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Los edificios aislados sísmicamente necesitan una zona de inspección para el sistema de aislamiento.

La norma ASCE 7-10 indica que los edificios aislados deben tener una zona de inspección para el sistema de aislamiento. Se presentan dos casos, cuando el edificio no tiene sótanos y cuando el edificio si tiene sótanos.

Edificio Aislado SIN Sótanos: Los edificios aislados sin sótanos deben tener un semisótano de inspección. Se recomienda que tenga una altura de 1.8 m, medido del fondo de losa al nivel del piso del semisótano. Esta altura está relacionada con la altura estándar de las personas y con las temperaturas de las zonas, en zonas cálidas se recomienda que sea un poco mayor. La altura del pedestal, donde el aislador descansa, está definida por la altura del semisótano, el pedestal debe tener sección suficiente para soportar cargas de pandeo y de segundo orden.

 

Fig.01 Semisótano de Inspección

 

 

Edificio Aislado CON Sótanos: En el caso de edificios con sótanos ya no se necesita un semisótano adicional, ya que el sótano bajo el sistema de aislamiento puede usarse como zona de inspección. Las vigas bajo los aisladores que conectan a los capiteles inferiores no requieren losas de conexión quedando vacíos que sirven como accesos de inspección.

 

Fig.02 Zona de inspección

 

Referencias:

-ASCE 7-2010, Minimum Design for Building and Other structures. Library of Congress Cataloging-in-Publication data. 2010, EEUU.

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Si tu duda era la capacidad que tienen los sistemas de aislamiento de regresar a su posición original pasado un evento sísmico, pues la respuesta es que estos dispositivos SI tienen la capacidad de retomar su posición original pasado algún evento sísmico (si es que hablamos de sistemas basados en aisladores elastómeros) sin embargo lo anteriormente es válido bajo el cumplimiento de algunos parámetros.

Se han desarrollado dos estrategias competitivas para verificar la capacidad de retorno del aislamiento sísmico: (a) una estrategia defendida por ingenieros en Nueva Zelanda, Estados Unidos y Japón que presumen una fuerte fuerza restauradora en el sistema de aislamiento y la estrategia italiana en la que asumen que el sistema de aislamiento exhibe un comportamiento esencialmente elasto-plástico.

Las especificaciones de USA en la normativa ASCE 7-10 establecen una rigidez mínima requerida para el todo sistema de aislamiento (sistemas que no cuenten con dispositivos viscosos), tal que la fuerza de al desplazamiento de diseño (D) menos la fuerza  a la mitad del desplazamiento (D/2) sea mayor que 0.025W, esto es:

K_d D ≥ 0.05 W

Donde (D) es el desplazamiento de diseño del sistema de aislamiento, (Kd) es la rigidez post-fluencia del sistema de aislamiento y (W) es el peso del edificio. (Definido por la norma).

Por otro lado, las especificaciones del Eurocode 8(Comité Europeo de Normalización, 2005) establecen que la fuerza de al desplazamiento de diseño (D) menos la fuerza  a la mitad del desplazamiento (D/2) sea mayor que 0.025W.Dr/D, donde Dr está definido por:

Dr = Qd / kd

Lo especificado en Eurocode 8 puede expresarse como:

K_d D ≥ W (0.05µ) ^ 0.5

µ = Qd / W

Donde (D) es el desplazamiento de diseño del sistema de aislamiento, (Kd) es la rigidez post-fluencia del sistema de aislamiento, (W) es el peso del edificio y (Qd) es la fuerza característica.

Las ecuaciones anteriores tanto de la ASCE 7-10 y Eurocódigo 8 (Comité Europeo de Normalización, 2005)  reconocen la importancia de verificación de la fuerza de restauración del sistema de aislamiento. Cabe mencionar que la nueva ASCE 7-2016 ha incluido nuevos enfoques para la fuerza de restauración y desplazamientos residuales, los cuales se invita al lector a investigar.

 

Fig. 1: Relación Fuerza-Desplazamiento para aisladores elastómeros

Referencias:

-Normativa ASCE7-2017-Minimum design loads for building and other structures, cap.18.

-Analysis and design procedures for bridge bearings and seismic isolators, cap.3

-Erocode 8, seismic design of bridge.

 

Cuando se habla de procedimientos de diseño de sistemas de aislamiento en estructuras podemos diferenciar 3 metodologías aceptadas por la normativa ASCE7-2010. Asi mismo esta normativa indica las restricciones de uso para cada procedimiento en su capítulo 17.

Método estático o de fuerza lateral equivalente:

El procedimiento de fuerza lateral equivalente (ELF) es un método basado en el desplazamiento, que utiliza ecuaciones simples para determinar la respuesta de estructura aislada, el método nos permite conocer el cortante basal de la estructura y con ello conocer las fuerzas que actúan en la estructura para finalmente resolverlo con un análisis estructural.
Calculo de desplazamiento:

Δ = Sa*T²*g/(4*π²*B)

Calculo del coeficiente amortiguamiento:

B = (β/0.05)°·³

Calculo del periodo de la estructura:

T = 2π√ W / keff g

Donde:
Δ = Desplazamiento de diseño de la estructura aislada.
Sa = Aceleración espectral al periodo T.
B = Coeficiente de amortiguamiento.
β = Amortiguamiento efectivo del aislador.
KD = Rigidez efectiva del aislador.

Método Dinámico Espectral
Los métodos de análisis del espectro de respuesta requieren que los aisladores sean modelados (sea en Etabs, SAP o en otro software) usando valores dependientes de la amplitud de rigidez y amortiguación efectivas que son esencialmente los mismos que los del procedimiento ELF, sujeto a la limitación de que la amortiguación efectiva de los modos aislados de respuesta no exceda el 30% del amortiguamiento crítico.
Es probable que se tenga que hacer iteraciones de manera que con los valores de rigidez y amortiguamiento efectivos dependientes del desplazamiento se obtengan desplazamientos iguales a los asumidos para el cálculo de los valores anteriormente brindados.

Método Dinámico Tiempo-Historia
Para el análisis de respuesta de tiempo-historia, las características no lineales de los aisladores se modelan explícitamente en el modelo matemático (en lugar de usar rigidez y amortiguación efectivas). Para este análisis es necesario conocer la curva de histéresis del aislador.

Referencias:
Normativa ASCE7-2017 Minimum design loads for building and other structures, capítulo 17.
FEMA P-751; Chapter 12: Seismically Isolated Structures

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