Procedimientos de diseño de estructuras aisladas
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.
Fig.1.Modelo estático de la estructura (las distribución de fuerzas puede asumirse uniforme.
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.
Fig.2.Arriba: Rigideces dependientes del desplazamiento; Abajo: Espectro de aceleraciones
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.
Fig.2.Arriba: Modelo tiempo-historia; Abajo: Características no lineales 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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