Diseño del sistema de aislamiento sísmico de un edificio hospitalario usando dispositivos HDR

Abstract

En un sismo severo las ondas sísmicas someten a las edificaciones a grandes deformaciones y aceleraciones que generan incursiones inelásticas, y daño en la estructura y el contenido. Para controlar o evitar las incursiones inelásticas surge la alternativa de la aislación basal que consiste en la separación del movimiento del suelo mediante un sistema de elementos flexibles. El sistema de aislamiento sísmico se ha venido empleando en el mundo desde el año 1969 mientras que en el Perú recién desde el año 2011 se está empezando a usar estos sistemas. Debido a que en el país no existe una norma para el análisis de las edificaciones aisladas, se han venido empleando normas internacionales junto a normas locales y una interpretación ingenieril de la sismicidad peruana. La dinámica de un edificio aislado logra un nuevo sistema flexible que origina que el periodo fundamental de la estructura incremente, de tal manera que la estructura se encuentre en una zona de menor demanda sísmica. Además, la dinámica logra un aumento de amortiguamiento mayor al 5% únicamente en los modos que originan deformaciones predominantes del sistema de aislamiento. La curva fuerza desplazamiento de un aislador elastomérico puede ser idealizada por un modelo bilineal que permite caracterizar el comportamiento no lineal de los aisladores. También, el comportamiento del dispositivo se puede representar mediante un modelo lineal con una rigidez equivalente junto a un amortiguamiento equivalente de fluido viscoso que disipe la misma cantidad de energía que el modelo bilineal. En este trabajo se propone un procedimiento general de diseño de un edificio aislado en base a los requerimientos de diseño propuestos por los códigos internacionales y locales. Se usó como ejemplo un edificio hospitalario representativo de la práctica en Perú. Se realizó el predimensionamiento inicial del sistema de aislamiento empleando el modelo de un grado de libertad. Luego, se hizo un diseño preliminar usando un proceso iterativo de análisis lineal espectral con propiedades nominales que consiste en modificar las propiedades de la estructura y del sistema de aislamiento hasta que se cumpla con los objetivos de diseño propuestos. Se sugirió para el análisis espectral reducir los límites máximos permitidos por las normas en un 30%; de este modo se deja una holgura para el análisis posterior que debe incluir la variabilidad de los dispositivos. En el diseño definitivo de la estructura aislada se siguió otro proceso iterativo usando análisis tiempo historia no lineal y considerando la variabilidad de las propiedades nominales de los dispositivos. Finalmente, se realizó el diseño de un elemento no estructural (tabique) usando espectros de piso que muestran la tendencia de los armónicos predominantes que reciben los elementos no estructurales en su base.