ACTUALIDAD Y FUTURO DE LA PROTECCIÓN SÍSMICA EN EL PERÚ DISEÑO DE HOSPITALES CON AISLAMIENTO SÍSMICO EN EL PERÚ

Transcripción

1 Lima ACTUALIDAD Y FUTURO DE LA PROTECCIÓN SÍSMICA EN EL PERÚ DISEÑO DE HOSPITALES CON AISLAMIENTO SÍSMICO EN EL PERÚ Ing. Alejandro Muñoz Pelaez Gerente TECNCO PRISMA INGENIERIA Profesor Principal PUCP Miembro de los comités técnicos de normalización

2 OBJETIVOS DE DESEMPEÑO

3 Deseamos hospitales que Antes de Después estén totalmente operativos luego de un sismo fortísimo

4 P V U = 1.5 R = 6 V diseño = 0.20 P V elástico = 0.80 P V diseño = 0.25 Velástico = ( U/R) V elástico entonces Daño!!! (aún considerando sobrerresistencia)

5 Desempeño en Edificaciones Aisladas SIN DAÑO SIN DAÑO DAÑO LIGERO DAÑO LIGERO Sistema de Aislamiento siempre OK Siempre Ok TR (años)

6 Deseamos ir

7 Deseamos para nuestros hospitales

8 Deseos e Ingeniería Traducir Deseos en Objetivos de Desempeño Materializar Objetivos en Procesos y Restricciones (Derivas, aceleraciones, etc.)

9 LIMA PERÚ 2016

10 NTE.030: Hospitales Aislados en Zonas 4 y 3

11 LIMA PERÚ 201X

12 SISMOS PERUANOS Y SISTEMAS DE AISLAMIENTO

13 REGISTROS DE AMERICA DEL SUR Lima, Perú 1974 PGA= 0.18g OTROS Talca, Chile 2010 PGA= 0.49 g Northridge, USA 1994 Máx = 0.6 g DF, México 1985 Máx = 0.17 g

14 Amplitud de Fourier Nuestros Sismos: Alta frecuencia, bajos desplazamientos Amplitud de Fourier Amplitud de Fourier Amplitud de Fourier Perú, Lima 1974 Chile, Talca 2010 f= f= Frecuencia (Hz) Frecuencia (Hz) f=1.3 USA, Nortdrige 1994 ALTAS FRECUENCIAS BAJOS DESPLAZAMIENTOS f=0.5 México, DF Frecuencia (Hz) Frecuencia (Hz)

15 Espectros Peruanos de Aceleraciones Sa (g) g Norma 2016 T (seg.)

16 de Desplazamientos Sd (cm) 25 cm NO!!! T seg Los Sismos Peruanos tienen bajas demandas de desplazamientos ENTONCES

17 ENTONCES NO NECESITAMOS ACOMODAR GRANDES DESPLAZAMIENTOS!!!... Y POR TANTO D TM

18 Y POR TANTO Podemos emplear MUCHOS tipos de dispositivos EN NUESTROS EDIFICIOS.

19 TE OFRESCO..UN SEGURO DE VIDA QUE TE CUBRE 60 AÑOS.. OK!..UN SEGURO DE VIDA QUE TE CUBRE 120 AÑOS.. NO LO NECESITO!!

20 TE OFRESCO..UN AISLADOR ESTABLE HASTA 60 CM OK!..UN AISLADOR ESTABLE HASTA 120 CM NO LO NECESITO!!

21 En suelos extremadamente blandos (S4 de la NTE 030) Concepción, CHILE 2010 DF, MÉXICO 1985 Estudios de Sitio: imprescindible

22 Control del Daño, Deriva y Aceleración

23 Daño estructural máx h Daño Deriva ( ) para Edificios Aporticados modernos Bajo Moderado Extensivo Completo

24 Daño en el Contenido

25 Control de las Aceleraciones de piso a máx. Sa prom. Daño Sa prom. (g) (Edificios modernos) Bajo Moderado Extensivo Completo

26 DISEÑO 1. Sintonía Superestructura y Sistema de Aislamiento 2. Control del Amortiguamiento 3. Control del Entorno!!!

27 1. Sintonía Superestructura y S. de Aislamento El edificio aislado es un sistema dinámico cuyas componentes (superestructura y sistema de aislamiento) necesitan armonizarse.

28 Sa (g) El Sistema es efectivo sólo si los periodos Aislados y de Base fija están suficientemente separados T. Fijo T. Aislado T (s) Con frecuencia se debe manejar la rigidez de la estructura y del sistema de aislamiento para lograr efectividad

29 El manejo de LOS PERIODOS sólo puede hacerse en simultáneo por un ingeniero estructural con conocimiento de los rangos de propiedades de los dispositivos en el mercado y con conocimiento de nuestras demandas sísmicas

30 2. CONTROL DEL AMORTIGUAMIENTO V El trabajo de V es la Energía que ingresa a la superestructura (E I )

31 V D -60 SISTEMA 1 SISTEMA 2 Fuerza lateral V A mayor amortiguamiento del sistema de aislamiento, mayor trabajo sobre el edificio y por tanto mayores derivas y aceleraciones en la superestructura

32 3. Control del Entorno Inmunidad Estructural

33 El Talón del Sistema de Aislamiento La superestructura de un edificio aislado es menos resistente y menos rígida que la de un edificio convencional Si el sistema de aislamiento se bloquea los daños en el edificio sería muy fuertes.

34 Juntas de Separación SISMO 2500 AÑOS

35 Pequeños o grandes deslizamientos TALUD ESTABLE PARA SISMO 1000 AÑOS DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS SISMO 2500 AÑOS

36 Edificios Vecinos SISMO 500 AÑOS Edificio antiguo TR= 500 años DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS

37 Edificios Vecinos Edificio antiguo, podría no tener diseño sismorresistente o tal vez sólo para TR= 500 años DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS

38 Muros de Contención MURO DISEÑADO PARA SISMO 500 AÑOS DISEÑADO PARA SISMO 2500 AÑOS SISMO 2500 AÑOS

39 DISPOSITIVOS 1. Ensayos 2. Variación de Propiedades 3. Proveedores en Perú

40 DISPOSITIVOS 1. Ensayos 2. Variación de Propiedades 3. Proveedores en Perú

41 ENSAYOS PROTOTIPO 2 DISPOSITIVOS POR TIPO D TM (2500 AÑOS) P máx. (2500 años) 35 cm VERIFICACIÓN DE PROP. EFECTIVAS

42 ENSAYOS PROTOTIPO 2 DISPOSITIVOS POR TIPO D TM (2500 AÑOS) P máx. (2500 años) VERIFICACIÓN DE PROP. EFECTIVAS MCE 35 cm

43 ENSAYOS DE PRODUCCIÓN 100% DE DISPOSITIVOS D TD (500 AÑOS) P máx. (500 años) DBE 20 cm VERIFICACIÓN DE PROP. EFECTIVAS

44 A la hora de realizar los ensayos ENSAYOS DE PROTOTIPOS EN LABOTARORIOS INDEPENDIENTES? SERÍA MEJOR!!

45 DISPOSITIVOS 1. Ensayos 2. Variación de Propiedades 3. Proveedores en Perú

46 VARIACIÓN DE PROPIEDADES Rango especificado Keff, min. Keff, Nominal Keff, máx. FABRICACIÓN ENVEJECIMIENTO CONDICIONES AMBIENTALES CONDICIONES DE ENSAYO VALOR REAL INFORMACIÓN DEL PROVEEDOR

47 DISPOSITIVOS 1. Ensayos 2. Variación de Propiedades 3. Proveedores en Perú

48 3. Proveedores de Dispositivos PROYECTOS DE EDIFICIOS AISLADOS, PRISMA INGENIEROS CLIENTES

49 PROYECTOS DE EDIFICIOS AISLADOS, PRISMA INGENIEROS PROVEEDORES DE DISPOSITIVOS

50 INGENIERÍA DE VALOR EN EL DISEÑO DEL SISTEMAS DE AISLAMIENTO 1. Desarrollo de múltiples alternativas con un desempeño similar 2. Propiedades de los dispositivos con Rango de valores que permita múltiples proveedores

51 1. Múltiples Alternativas de solución Elastoméricos sin plomo + Deslizadores Tipo de Dispositivos Elastoméricos con Plomo + Deslizadores Péndulos Friccionales Triples Péndulos Simples Deriva < Aceleración <

52 2. Diseño que permita un rango amplio de productos Proveedores: P1:. Kmáx ξmáx P2 :. P1 P4 P3 : P4 : P2 P3 Kmín ξmín Deriva máxima 3 permitida Rango Basado en Desempeño y no en preferencias de proveedores!

53 Ingeniería de Aislamiento y Ética Diseño que permite : Múltiples Proveedores: Diseño que permite : P1:. P2 :. P3 : P4 : Proveedor único: P3!?

54 Más proveedores pueden concursar Mejor para el Estado

55 INGENIERÍA DE VALOR Caso 1: Nuevo edificio INEN

56 . 9 PISOS 3 SÓTANOS

57 10 Pisos aislados Nivel de Aislamiento

58 Muro de contención Estructura Aislada SISMO MCE (cada 2500 AÑOS) Estructura Fija

59 Objetivos de desempeño Deriva máxima: 3 Aceleración máxima: 0.2g Para el sismo máximo, Tr = 2500 años: Interface de Aislamiento -> ok!

60 Estructura de concreto armado

61 Muros de 60 cm. Losa de 60 cm.

62

63 Muros de 20 a 60 cm adosados a la estructura en el 1 nivel aislado Tracciones de 300 Ton en los dispositivos

64 Solución: Sintonización estructura sistema de aislamiento 1.Se separan los muros de concreto adosados a los pórticos 2.Se flexibilizan algunas vigas del perímetro

65 . Sintonización estructura sistema de aislamiento 1.Se separan los muros de concreto adosados a los pórticos 2.Se flexibilizan algunas vigas del perímetro

66 Sintonización estructura sistema de aislamiento AISLAR MUROS

67 Sintonización estructura sistema de aislamiento 1.Se separan los muros de concreto adosados a los pórticos 2.Se flexibilizan algunas vigas del perímetro

68 Origen de la tracción en dispositivos AXIAL DE SISMO SISMO AXIAL DE GRAVEDAD

69 Eliminación de la tracción AXIAL DE SISMO SISMO AXIAL DE GRAVEDAD

70 Reducción del Peralte en vigas

71 Desempeño del edificio con tres alternativas de provisión A1: Péndulos de fricción triples A2: Péndulos de fricción simples o dobles A3: Aisladores LRB + deslizadores

72 A1: Péndulos de fricción triples

73 Lateral/Vertical A1: Constitutiva global con TFP FPT15636/20-16/14-8 Average Triple Pendulum Properties at Quality Control Test Load 0.1 Parámetro Valor Periodo aislado "T" 3.2 Desplazamiento de diseño "DD" 16.6 DD 28.4% Deriva max. ( ) 4.2 Aceleración máx. (g) HORIZONTAL DISPLACEMENT (mm) Properties f1 f2 f3 L1 (mm.) L2 (mm.) L3 (mm.) D (mm.) Shear(W) Teff (sec.) Damping Keff(kn/mm/kn) EDC(W) Upper Bound DBE Lower Bound MCE EPS Proposed Nominal

74 A1: Constitutiva global con TFP - final Parámetro Valor Periodo aislado "T" 3.5 Desplazamiento de diseño "DD" 19.8 DD 15.9% Deriva max. ( ) 2.6 Aceleración máx. (g) 0.21

75 A3: Propuesta con elastoméricos

76 F. LATERAL (TON) A3: Propuesta con elastoméricos CONSTITUTIVA GLOBAL DEL SISTEMA Parámetro Valor Periodo aislado "T" 3.7 Desplazamiento de diseño "DD" 20.7 cm DD 15.10% Deriva max. ( ) 2.5 Aceleración máx. (g) DESPLAZAMIENTO (mm)

77 Resumen de desempeño ALTERNATIVAS PARÁMETRO AISLADORES ELASTOMÉRICOS + DESLIZADORES AISLADORES FRICCIONALES TRIPLES AISLADORES FRICCIONALES SIMPLES

78 INGENIERÍA DE VALOR Caso 2: Hospital de la Policía Nacional del Perú

79 HOSPITAL DE LA POLICÍA NACIONAL DEL PERÚ

80 HOSPITAL DE LA POLICÍA NACIONAL DEL PERÚ 213 DISPOSITIVOS 28,000 m 2 de área construida

81 BLOQUE HOSPITALARIO

82 DESEMPEÑO LOGRADO. Deriva máxima = 2.8/1000 Aceleraciones máximas = 0.28g

83 Rangos Para el Control de Daño

84 Control del Daño Deriva vs Rigidez & Amortiguamiento

85 Control de daños en E.N y contenidos Daño en contenidos

86 Control del Daño Aceleración de piso vs Rigidez & Amortiguamiento

87 INGENIERÍA DE VALOR Caso 3: Hospital de Llata - Huánuco

88 HOSPITAL DE LLATA 93 AISLADORES 15,000 m2 de área construida

89 HOSPITAL DE LLATA

90 HOSPITAL DE LLATA SISMO 2500 AÑOS MUROS DE CONTENCIÓN MUY ALTOS PARA 2500 AÑOS EN VOLADO (NO HAY ESPACIO PARA TALÓN) DOS SÓTANOS FIJOS + AIS SUP.

91 HOSPITAL DE LLATA 2 PISOS 2 PISOS 4 PISOS AISLADOS 2 SOT

92 INGENIERÍA DE VALOR Caso 4: Hospital de Ilave - Puno

93 HOSPITAL DE ILAVE 110 DISPOSITIVOS 11,000 m2 de área construida

94 Una sola plancha de aislamiento 5 BLOQUES SOBRE ELLA

95 HOSPITAL DE ILAVE - CORTE INTERFAZ DE AISLAMIENTO

96 HOSPITAL DE ILAVE - PLANTA

97 CONFIGURACIÓN GLOBAL EN PLANTA 88 metros 3 PISOS 3 PISOS BLOQUE FIJO (1 PISO) 2 PISOS 2 PISOS 70 metros 2 PISOS BLOQUES AISLADOS

98 MODELO 3D INTEGRAL

99 DISTRIBUCIÓN DE DISPOSITIVOS: + PESO + RIGIDEZ PESO RIGIDEZ

100 DESLIZADORES AISLADORES AISLADORES + DESLIZADORES

101 DESEMPEÑO Ty 2.9 seg. Deriva max = 3 a max = 0.25g Tx 2.9 seg.

102 CONCLUSIONES EL DISEÑO DE LOS EDIFICIOS AISLADOS: DEBE garantizar la continuidad de los servicios hospitalarios durante y luego de sismos de gran magnitud DEBE desarrollarse independientemente de las marcas de dispositivos DEBE expresarse en rangos de propiedades aceptables DEBE permitir la libre competencia de los proveedores DEBE asegurar la inmunidad del sistema de aislamiento a posibles obstrucciones de la interface de aislamiento

103 muchas gracias!