Análisis Dinámico Tiempo-Historia

3.3.6.1. Tratamiento de Registros Sísmicos

La norma técnica de aislamiento sísmico E.031 establece que para realizar un análisis tiempo historia se deben tomar como mínimo siete pares de registros sísmicos, los cuales se deben corregir haciendo su escalamiento, y luego haciéndoles espectrocompatibles asignándole su rango de periodos, para finalmente realizas el análisis y obtener las respuestas sísmicas para propiedades límite inferior, nominal y superior de la estructura. A continuación, mostraremos los pasos para realizar el tratamiento de espectros de los 7 pares de registros sísmicos.

• Pasos para el tratamiento de registros sísmicos:

- Descargar registros originales (sin corregir) del CISMID y guardarlos como bloc de notas.

- Cargarlos al Sismosignal y corregirlos (por línea base, por ruido. etc).

- Cargar los registros corregidos al SeismoMatch, cargar también el espectro objetivo, según la Norma Técnica E-031. Hacer "Do matching" para compatibilizar

- Guardar el registro compatible y el espectro compatible

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146 - Copiar todos los espectros compatibles (14 en total, 2 por cada dirección de los

7 registros) a una pestaña de Excel.

- Identificar la dirección con mayor PGA y escalarla por un factor 0.9 y la otra dirección por 0.44.

- Aplicar la combinación SRSS para cada par de espectros compatibles. resultado en 7 combinaciones SRSS.

- Promediar las 7 combinaciones y asegurase que el promedio este encima del espectro de la Norma Técnica E-031.

- Usar factores de ajuste para conseguir lo citado en el paso anterior (si fuese necesario).

3.3.6.2. Asignación de las Propiedades No Lineales en el Etabs

La asignación de propiedades no lineales en el Etabs está determinada por sus factores de modificación de propiedades de los dispositivos los cuales lo hacen cambiar el comportamiento estructural del sistema de aislamiento. La asignación se realiza en el software en elementos línk donde se activas las pestañas Linear Properties y No Linear properties y se ingresa cada uno de los valores obtenidos de las memorias de cálculo para estas propiedades afectadas por factores de modificación.

3.3.6.2.1. Propiedades de los Dispositivos y del Sistema de Aislamiento.

Los factores de modificación de las propiedades, máximo y mínimo (λ) se utilizan por la posible presencia de los efectos del calentamiento debido al movimiento dinámico cíclico, velocidad de carga, scragging y recuperación, variabilidad en las propiedades de producción, temperatura, envejecimiento, exposición ambiental y contaminación, estos factor modificatorios serán usados para realizar el análisis tiempo historia de los dispositivos, y nos servirán para

147 determinar las respuestas sísmicas en el tiempo y diseñar definitivamente nuestra estructura.

Para el cálculo del factor máximo de modificación de las propiedades se realizará mediante las ecuaciones (3.89) y (3.90). Teniendo en cuenta que este cálculo se hace para cada tipo de aislador.

𝜆_𝑚á𝑥= (1 + (0.75 ∗ (𝜆_{(𝑎𝑒,𝑚á𝑥)}− 1))) ∗ 𝜆_{(𝑡𝑣𝑠,𝑚á𝑥)}∗ 𝜆_{(𝑓𝑎𝑏,𝑚á𝑥)} ≥ 1.8 ( 3.93)

𝜆_𝑚í𝑛 = (1 − (0.75 ∗ (1 − 𝜆_{(𝑎𝑒,𝑚𝑖𝑛)}))) ∗ 𝜆_{(𝑡𝑣𝑠,𝑚𝑖𝑛)}∗ 𝜆_{(𝑓𝑎𝑏,𝑚𝑖𝑛)}≤ 0.6 ( 3.94)

Donde:

𝜆_{(𝑎𝑒,𝑚á𝑥)}: Factor de modificación máximo que considera condiciones ambientales y de envejecimiento.

𝜆_{(𝑎𝑒,𝑚𝑖𝑛)}: Factor de modificación mínimo que considera condiciones ambientales y de envejecimiento.

𝜆_{(𝑡𝑣𝑠,𝑚á𝑥)}: Factor de modificación máximo valor de una propiedad del aislador el cual considera de temperatura, velocidad de carga y scragging.

𝜆_{(𝑡𝑣𝑠,𝑚𝑖𝑛)}: Factor de modificación para establecer el mínimo que considera de temperatura, velocidad de carga y scragging.

𝜆_{(𝑓𝑎𝑏,𝑚á𝑥)}: Factor de modificación máximo que considera la variabilidad en la fabricación de los aisladores.

𝜆_{(𝑓𝑎𝑏,𝑚𝑖𝑛)}: Factor de modificación mínimo que considera la variabilidad en la fabricación de los aisladores.

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148 Tabla 21 Factores de modificación máximos y mínimos de las propiedades de los dispositivos clase I

Factores de modificación máximos y mínimos de las propiedades de los dispositivos clase I

Interfaz sin

lubricación

Interfaz lubricada

Aislador de bajo amort.

Aislador de Caucho con núcleo de Plomo

Aislador de Alto Amortiguamiento

Variable u o Qd u o Qd K Kd Qd Kd Qd

Mínimo Factor de Modificación λ max

1.6 2.25 1.3 1.3 1.5 2 1.7

Máximo Factor de Modificación λ min

0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

Nota. Extraído de (Norma Técnica Peruana E.031, 2019)

Tabla 22Factores de modificación máximos y mínimos de las propiedades de los dispositivos clase II

Factores de modificación máximos y mínimos de las propiedades de los dispositivos clase II Interfaz sin

lubricación

Interfaz lubricada

Aislador de bajo amort.

Aislador de Caucho con núcleo de Plomo

Aislador de Alto Amortiguamiento

Variable u o Qd u o Qd K Kd Qd Kd Qd

Mínimo Factor de Modificació n λ max

2.1 3.2 1.8 1.8 1.8 2.2 1.8

Máximo Factor de Modificació n λ min

0.6 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

Nota. Extraído de (Norma Técnica Peruana E.031, 2019).

149 3.3.6.3. Análisis de Respuesta No Lineal en el Tiempo

Utilizando las propiedades nominal y límites de los dispositivos. En el modelamiento se determina la respuesta en el tiempo. En donde los límites de derivas máximas y aceleraciones proyectadas para el diseño se satisfagan según la Norma Técnica E0.31. Si no se obtiene una respuesta conveniente, es necesario plantear modificaciones en el sistema de aislamiento sísmico o cambiar la configuración estructural de la superestructura.

Además, se tienen que corroborar las tracciones en las unidades de aislamiento.

Para los aisladores elastoméricos, la resistencia a estas fuerzas de tracción es del orden de 0.10 a 0.15 veces la conocida resistencia a la compresión. En el caso de los deslizadores, no están dotados de resistencia a la tracción. Es por estas razones expuestas en párrafos anteriores, que para el análisis con cada registro de aceleraciones es preciso corroborar que las tracciones de las unidades de aislamiento no tengan un valor muy elevado.

Es aconsejable que las unidades de aislamiento trabajen siempre a compresión ya que por definición son muy rígidos verticalmente, en cambio, si esto no es posible cumplir se puede admitir tracciones pequeñas del orden del 15% de la carga axial a compresión en estado de servicio. La corroboración de las tracciones se ejecuta empleando la combinación adecuada a la carga axial mínima puntualizada en la Norma Técnica E.031

Del mismo modo, se debe verificar la capacidad de ocasionar una fuerza de restitución necesaria en el desplazamiento máximo, de tal manera que resulte mayor a 0.025𝑃 al 50%𝐷𝑚𝑎𝑥. Esto teniendo en cuenta tanto sus propiedades límites inferiores como superiores. Si en alguno de los análisis con los factores de modificación no se

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150 logra cumplir con esta restricción se tendría que reducir el amortiguamiento o flexibilizar el sistema de aislamiento sísmico, obteniendo mayores desplazamientos.

Elección de parámetros de diseño y construcción del espectro de diseño.

En un análisis tiempo historia se tiene que los desplazamientos mayores se obtienen al considerar las propiedades mínimas(lower), mientras que las fuerzas cortantes máximas de diseño se obtienen al considerar las propiedades máximas(upper).

Con la finalidad de hacer el diseño final de los elementos estructurales y crear los espectros, partimos de una rigidez efectiva del sistema que seguidamente se distribuirá en cada uno de los elementos de aislamiento en la base. Realizar un análisis tiempo historia resulta un poco complicado para obtener los valores máximos de las cargas de diseño por lo que a su mayor practicidad se hacen los diseños a partir de un análisis modal espectral.

Construcción del espectro de diseño.

El espectro de diseño se obtiene al considerar el amortiguamiento en los primeros tres modos de vibración de la estructura de tal forma que se tratan de reducir los valores de los espectros pertenecientes a estos, además para los modos restantes con 5% de amortiguamiento el cual es inmerso a la misma estructura se mantiene constantes los valores espectrales.