CAPITULO 2: MARCO TEÓRICO
2.3. Normativa
2.3.2. Selección del procedimiento de análisis
Se considera tres procedimientos de análisis como han sido mencionado 2.1.3.3. donde muestra las condiciones que deben cumplir las estructuras aislada para aplicar los procedimientos, en esta parte solo se tratara los puntos que no se adapten a la realidad sísmica peruana.
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2.3.2.1. Método estático–fuerza lateral equivalente
Las condiciones mencionadas en el punto 2.1.3.3.1 se consideran las mismas a excepción de la tercera condición, donde la estructura se encuentre en tipos de suelos 𝑆0, 𝑆1 y 𝑆2 según la norma E-030 2016.
2.3.2.2. Método dinámico: análisis modal espectral
Las condiciones mencionada en el punto 2.1.3.3.2 se consideran las misma a excepción de la primera, donde la estructura se encuentra en tipo de suelos 𝑆0, 𝑆1 y
𝑆2 según la norma E-030 2016.
2.3.2.3. Método dinámico: análisis tiempo-historia
El procedimiento es aplicable para cualquier estructura sísmicamente aislada y se utilizara para todas las estructuras aisladas que no cumplan con los procedimientos mencionados anteriormente.
2.3.3.Procedimiento de la fuerza lateral equivalente 2.3.3.1. Desplazamientos del sistema de aislación
El desplazamiento de diseño para el sistema de aislamiento se calcula con la Ec. (2.71), el desplazamiento máximo del sistema de aislación con la Ec. (2.72) ambas extraídas de la norma ASCE7-10 y ajustadas a la norma E-030 2016.
𝐷𝐷 = 𝑆𝑎𝑇𝐷2 4𝜋2𝐵𝐷 (2.71) 𝐷𝑀 =1.50𝑆𝑎𝑇𝑀2 4𝜋2𝐵 𝑀 (2.72) El valor de 1.5 que amplifica a la aceleración 𝑆𝑎 producida por el sismo de diseño en la Ec. (2.72), además 𝑆𝑎 se calcula según a la norma E-030 2016 con la Ec. (2.73), con 𝑅 igual a 1 y el periodo de vibración igual al periodo de la estructura aislada 𝑇𝐷, 𝐵𝐷 y 𝐵𝑀 son coeficientes numéricos relacionados con el amortiguamiento efectivo del sistema de aislamiento, como se indica en la tabla 2.6.
𝑆𝑎 =𝑍𝑈𝐶𝑆
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Para calcular los periodos de diseño (𝑇𝐷) y el periodo máximo (𝑇𝑀) serán con las Ecs. (2.11) y (2.14) respectivamente.
Se considera el desplazamiento total de diseño y el desplazamiento máximo total que incluyen desplazamientos adicionales debido a la torsión natural y accidental, estos desplazamientos se determinan con las Ecs. (2.15) y (2.16).
El desplazamiento total de diseño y el desplazamiento máximo no pueden ser menores que 1.1 𝐷𝐷 y 1.1𝐷𝑀 siempre que se demuestre por cálculos que el sistema de aislación está debidamente configurado para resistir torsión.
2.3.3.2. Fuerzas laterales mínimas
La estructura por debajo del sistema de aislamiento y el propio sistema de aislamiento deben de estar diseñadas para resistir una fuerza lateral 𝑉𝑏, definida en la Ec. (2.17). La superestructura debe ser diseñada y construida para soportar una fuerza mínima de corte 𝑉𝑠 como se define en la Ec. (2.19), donde 𝑅1 será el factor de reducción según el sistema estructural, este se determina como 3/8 de R, donde R está definida en la tabla N°7 de la norma E-030 2016, el valor de 𝑅1 debe estar en un rango no mayor que 2 y no menor que 1.
La cortante mínima de diseño 𝑉𝑠 no debe ser menor que:
La fuerza lateral sísmica requerida para una estructura de base fija del mismo peso (W) y un periodo igual al de la estructura aislada (𝑇𝐷), según la norma E-030 2016, se tendrá la siguiente Ec. (2.74):
𝑉𝑆 ≥
𝑍𝑈𝐶𝑇𝐷𝑆
𝑅 𝑊 (2.74)
La fuerza lateral sísmica requerida para activar completamente el sistema de aislación multiplicada por 1.5.
2.3.3.3. Distribución vertical de la fuerza de corte
Para la distribución vertical de la fuerza de corte se considera la Ec. (2.21). 2.3.3.4. Límite de la deriva de entrepiso
Los límites de la deriva máxima considerada para edificios de base aislada no se presenta en la norma E-030 2016, las normas internacionales ASCE7-2010 y
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Nch2745-2013 establecen límites de 0.015 y 0.0020 respectivamente, la gran diferencia entre ambos limites se debe a que el cálculo de derivas, para el primer caso se realiza con un modelo que considera secciones agrietadas y en el segundo considera secciones brutas, para esta tesis se considera el valor 0.0020.
2.3.4.Procedimiento del método dinámico
Para el procedimiento del análisis modal espectral, las condiciones mencionadas en el ítem 2.1.3.5.2 son las mismas a excepción, que para determinar el desplazamiento total de diseño y el desplazamiento total máximo debe incluir el 100% en la dirección de análisis esto se realiza para cada dirección de estudio, el desplazamiento máximo del sistema de aislación se debe calcular como la suma vectorial de los dos desplazamientos ortogonales. Para el procedimiento del análisis tiempo-historia se tomara las mismas consideraciones indicas en el ítem 2.1.3.5.2.
2.3.4.1. Desplazamientos laterales y fuerzas mínimas
Los elementos estructurales de la subestructura se diseñan utilizando todos los requisitos para una estructura no aislada teniendo en cuenta las consideraciones mínimas para la fuerza lateral de diseño y el desplazamiento total de diseño como se muestra en la tabla 2.8.
Los límites de desplazamiento se evaluaran utilizando los valores de 𝐷𝑇𝐷 y 𝐷𝑇𝑀
todos estos parámetros se han definido anteriormente, excepto que se pueda usar
𝐷𝐷′ en lugar de 𝐷𝐷 y 𝐷𝑀′ en lugar de 𝐷𝑀 que se definen con las Ec. (2.22) y (2.23) respectivamente. Para elementos de la superestructura se diseñan tomando en cuenta las consideraciones mínimas que se presentan en la tabla 2.9
Fuerza Lateral de diseño, 90% 90%
Desplazamiento total de Diseño, 90% 90%
Desplazamiento total de máximo, 80% 80%
Análisis Modal Espectral
Análisis Tiempo Historia
Fuente: Diseño propio.
Tabla 2.8. Consideraciones mínimas para la fuerza lateral y desplazamiento total de diseño.
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Cuando las cortante sísmica en los elementos estructurales determinado mediante el análisis modal espectral y el análisis tiempo-historia sea inferior a los valores mencionados en los puntos anteriores, todos los parámetros de respuestas, incluida las fuerzas y momentos se aumentaran proporcionalmente. El límite de la deriva máxima de entrepiso no será mayor que 0.0025 cuando se realice análisis modal espectral y no será mayor que 0.0030 cuando se realice análisis tiempo historia, los parámetros son tomados de la norma NCh2745-2013.
2.3.5.Control de calidad
En las normas ASCE7-2010 y NCh2745-2013 indican los ensayos que se deben realizar a los aisladores y el control de calidad de sus componentes, en el Perú no se cuenta con laboratorios donde se realice los ensayos requeridos por lo tanto se recomienda seguir las indicaciones de las normas mencionadas.