CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO SOBRE AISLAMIENTO SÍSMICO
2.7 Norma de aislamiento basal ASCE/SEI 7-10
2.7.1 Conceptos generales
Tabla 2.1: Definiciones empleadas en el ASCE 7-10.
Término Definición Notación Und.
Desplazamiento de Diseño
Desplazamiento calculado para el sismo de diseño,
excluye desplazamientos adicionales por torsión. 𝐷𝐷 𝑜 𝐷′𝐷 𝑚.
Desplazamiento total de Diseño
Desplazamiento calculado para el sismo de diseño
aquí se incluyen desplazamientos por torsión. 𝐷𝑇𝐷 𝑚.
Desplazamiento Máximo
El máximo desplazamiento debido al máximo
terremoto posible no incluye torsión. 𝐷𝑀 𝑚.
Desplazamiento total Máximo
El máximo desplazamiento causado por el máximo
terremoto posible incluye torsión. 𝐷𝑇𝑀 𝑚.
Amortiguamiento Efectivo
El valor del amortiguamiento viscoso equivalente correspondiente a la energía disipada durante la respuesta cíclica del sistema de aislamiento.
𝛽𝑒𝑓𝑓 𝑁. 𝐴.
Rigidez Efectiva
El valor de la fuerza lateral en el sistema de
aislamiento dividido entre el desplazamiento lateral correspondiente.
𝐷𝐷 𝑜 𝐷′𝐷 𝑡𝑜𝑛/𝑚.
Interfaz de Aislamiento
Límite entre la porción superior de la estructura, la cual se encuentra aislada y la porción inferior de la estructura la cual se mueve rígidamente con el terremoto.
𝑁. 𝐴. 𝑁. 𝐴.
Sistema de Aislamiento
Conjunto de sistemas estructurales que incluye a todas las unidades de aislamiento que transmiten fuerzas, incluye disipadores de energía y sistemas de control de viento.
𝑁. 𝐴. 𝑁. 𝐴.
Unidad de Aislamiento
Elemento estructural muy rígido en la dirección vertical pero sumamente flexible en la dirección horizontal que permite grandes desplazamientos bajo carga sísmica.
𝑁. 𝐴. 𝑁. 𝐴.
Scragging
Proceso por el cual se somete al aislador a altas deformaciones para reducir su rigidez, de la cual con el tiempo se ve recuperada un poco.
𝑁. 𝐴. 𝑁. 𝐴.
Sistemas de control por
Viento
Elementos estructurales cuya función es evitar que la
estructura sufra desplazamientos debidos al viento. 𝑁. 𝐴. 𝑁. 𝐴.
Energía Disipada
Es medida como el área encerrada en el ciclo de la curva del grafico de fuerza-deformación, durante un ciclo completo de carga en un aislador.
𝐸𝐿𝑂𝑂𝑃 𝑇𝑜𝑛. 𝑚2 𝑠𝑒𝑔2
Excentricidad Real
Medida en planta entre el centro de masa de la estructura sobre la interfaz de aislamiento y el centro de rigidez del sistema de aislamiento más la
excentricidad accidental, se toma como el 5% de la mayor longitud del edificio en la dirección de interés.
𝑒 𝑚.
Fuente: (American Society of Civil Engineers, 2010).
Tabla 2.2: Términos y notaciones empleados en el ASCE 7-10.
Notación Definición Und.
𝐵𝐷 Amortiguamiento efectivo del sistema de aislamiento para el
desplazamiento de diseño. 𝑁. 𝐴.
𝐵𝑀 Amortiguamiento efectivo del sistema de aislamiento para el
desplazamiento máximo. 𝑁. 𝐴.
𝑏 Medida más corta del edificio en planta, medido
perpendicularmente a 𝑑. 𝑚.
𝑑 Medida más larga del edificio en planta. 𝑚.
𝐷𝐷 Desplazamiento de diseño, del centro de rigidez del sistema de
aislamiento para análisis estático. 𝑚.
𝐷′𝐷 Desplazamiento de diseño, del centro de rigidez del sistema de
aislamiento para análisis dinámico. 𝑚.
𝐷𝑀 Desplazamiento máximo, del centro de rigidez del sistema de
aislamiento para análisis estático. 𝑚.
𝐷′𝑀 Desplazamiento máximo, del centro de rigidez del sistema de
aislamiento para análisis dinámico. 𝑚.
𝐷𝑇𝐷
Desplazamiento total de diseño, de un elemento del sistema de aislamiento incluyendo tanto el desplazamiento de traslación en el centro de rigidez y la componente de desplazamiento torsional en la dirección de análisis.
𝑚.
𝐷𝑇𝑀
Desplazamiento total máximo, de un elemento del sistema de aislamiento incluyendo tanto el desplazamiento de traslación en el centro de rigidez y la componente de desplazamiento torsional en la dirección de análisis.
𝑚.
𝐸𝑙𝑜𝑜𝑝
Energía disipada en una unidad de aislador durante un ciclo completo de carga reversible sobre un desplazamiento de prueba de intervalo Δ+ a Δ-, medida por el área encerrada de la curva histerética.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚2 𝑠𝑒𝑔2
𝑒
Excentricidad real medida en el plano entre el centro de masa de la estructura por encima del interfaz de aislamiento y centro de rigidez del sistema de aislamiento incluyendo la excentricidad accidental del 5% de la máxima dimensión del edificio perpendicular a la dirección de la fuerza de análisis.
𝑚.
𝐹−
Máxima fuerza negativa en una unidad de aislamiento durante un ciclo de prueba del prototipo a una magnitud de
desplazamiento Δ-
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 𝐹+
Máxima fuerza positiva en una unidad de aislamiento durante un ciclo de prueba del prototipo a una magnitud de
desplazamiento Δ+
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 𝐹𝑥 Fuerza total distribuida en altura de la estructura por encima
del interfaz de aislamiento.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 𝐾𝐷𝑚𝑎𝑥 Máxima rigidez efectiva del sistema de aislamiento en el
desplazamiento de diseño en la dirección horizontal. 𝑡𝑜𝑛/𝑚
𝐾𝐷𝑚𝑖𝑛 Mínima rigidez efectiva del sistema de aislamiento en el
desplazamiento de diseño en la dirección horizontal. 𝑡𝑜𝑛/𝑚 𝐾𝑀𝑚𝑎𝑥 Máxima rigidez efectiva del sistema de aislamiento en el
desplazamiento máximo en la dirección horizontal. 𝑡𝑜𝑛/𝑚 𝐾𝑀𝑚𝑖𝑛 Mínima rigidez efectiva del sistema de aislamiento en el
desplazamiento máximo en la dirección horizontal. 𝑡𝑜𝑛/𝑚 𝐾𝑒𝑓𝑓 Rigidez efectiva de una unidad de aislamiento 𝑡𝑜𝑛/𝑚
𝑇𝑀 Periodo efectivo en segundos de la estructura aislada
sísmicamente bajo el desplazamiento máximo. 𝑠𝑒𝑔.
𝑉𝑏 Fuerza cortante de diseño total, con la cual e diseñan los
elementos por debajo del sistema de aislación. 𝑡𝑜𝑛.
𝑉𝑠 Fuerza cortante de diseño total, con la cual e diseñan los
elementos por encima del sistema de aislación. 𝑡𝑜𝑛.
𝛽𝐷 Amortiguamiento efectivo del sistema de aislamiento para el
desplazamiento de diseño. 𝑁𝐴
𝛽𝑀 Amortiguamiento efectivo del sistema de aislamiento para el
desplazamiento máximo. 𝑁𝐴
𝛽𝑒𝑓𝑓 Amortiguamiento efectivo del sistema de aislación. 𝑁𝐴
∆+ Desplazamiento máximo positivo de una unidad de
aislamiento durante cada ciclo de prueba del prototipo. 𝑚.
∆− Desplazamiento máximo negativo de una unidad de
aislamiento durante cada ciclo de prueba del prototipo. 𝑚.
∑ 𝐸𝐷 Total, de la energía disipada en el sistema de aislamiento durante un ciclo bajo el desplazamiento de diseño.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚2 𝑠𝑒𝑔2
∑ 𝐸𝑀 Total, de la energía disipada en el sistema de aislamiento durante un ciclo bajo el desplazamiento máximo.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚2 𝑠𝑒𝑔2
∑|𝐹+𝐷|𝑚𝑎𝑥 Suma de todos los valores máximos absolutos de la fuerza de todos los aisladores en un desplazamiento positivo igual a DD.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2
∑|𝐹+𝐷|𝑚𝑖𝑛 Suma de todos los valores mínimos absolutos de la fuerza de todos los aisladores en un desplazamiento positivo igual a DD.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2
∑|𝐹−𝐷|𝑚𝑎𝑥 Suma de todos los valores máximos absolutos de la fuerza de todos los aisladores en un desplazamiento negativo igual a DD.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2
∑|𝐹−𝐷|𝑚𝑖𝑛 Suma de todos los valores mínimos absolutos de la fuerza de todos los aisladores en un desplazamiento negativo igual a DD.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2
∑|𝐹+𝑀|𝑚𝑎𝑥 Suma de todos los valores máximos absolutos de la fuerza de todos los aisladores en un desplazamiento positivo igual a DM.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2
∑|𝐹+𝑀|𝑚𝑖𝑛 Suma de todos los valores mínimos absolutos de la fuerza de todos los aisladores en un desplazamiento positivo igual a DM.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2
∑|𝐹−𝑀|𝑚𝑎𝑥 Suma de todos los valores máximos absolutos de la fuerza de todos los aisladores en un desplazamiento negativo igual a DM.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2
∑|𝐹−𝑀|𝑚𝑖𝑛 Suma de todos los valores mínimos absolutos de la fuerza de todos los aisladores en un desplazamiento negativo igual a DM.
𝑇𝑜𝑛. 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 Fuente: (American Society of Civil Engineers, 2010).
Para desarrollar el análisis sísmico y el diseño estructural de la edificación con aislamiento sísmico, el estándar ASCE 7-10, pose factores de reducción de respuesta en función al amortiguamiento final del sistema de aislamiento.
Tabla 2.3: Factores de reducción por amortiguamiento según el ASCE 7-10.
Amortiguamiento efectivo 𝜷𝑫 o 𝜷𝑴 (como % del amortiguamiento critico)
Factor 𝑩𝑫 o 𝑩𝑴
≤ 2 0.8
5 1.0
10 1.2
20 1.5
30 1.7
40 1.9
≥ 50 2.0
Fuente: (American Society of Civil Engineers, 2010).