Source: https://busquedas.elperuano.pe/normaslegales/decreto-supremo-que-aprueba-la-norma-tecnica-e031-aislamie-decreto-supremo-n-030-2019-vivienda-1823291-2/
Timestamp: 2020-02-20 21:19:03
Document Index: 232233927

Matched Legal Cases: ['artículo 15', 'artículo 23', 'artículo 118', 'artículo 11', 'Artículo 1', 'Artículo 2', 'artículo 2', 'artículo 1', 'Artículo 5', 'Artículo 6', 'Artículo 7', 'Artículo 8', 'Artículo 9', 'Artículo 10', 'Artículo 11', 'Artículo 12', 'Artículo 13', 'Artículo 14', 'Artículo 15', 'Artículo 16', 'Artículo 17', 'Artículo 18', 'Artículo 19', 'Artículo 20', 'Artículo 21', 'Artículo 22', 'Artículo 23', 'Artículo 24', 'Artículo 25', 'Artículo 26', 'Artículo 28', 'Artículo 29', 'Artículo 30', 'Artículo 31', 'Artículo 32', 'Artículo 33', 'Artículo 34', 'Artículo 35', 'Artículo 36', 'Artículo 37', 'Artículo 38', 'Artículo 39', 'Artículo 40', 'Artículo 41', 'Artículo 42', 'artículo 13', 'artículo 14', 'artículo 12', 'artículo 29', 'artículo 29', 'artículo 35', 'artículo 21', 'artículo 22', 'artículo 15', 'artículo 17', 'artículo 18', 'artículo 17', 'artículo 18', 'artículo 13', 'artículo 20', 'artículo 22', 'artículo 20', 'artículo 21', 'artículo 21', 'artículo 21', 'artículo 21', 'artículo 20', 'artículo 31', 'artículo 12', 'artículo 31', 'artículo 13', 'artículo 31']

El Peruano - Decreto Supremo que aprueba la Norma Técnica E.031 "Aislamiento Sísmico" y la incorpora al Índice del Reglamento Nacional de Edificaciones - DECRETO SUPREMO - N° 030-2019-VIVIENDA - PODER EJECUTIVO - VIVIENDA, CONSTRUCCION Y SANEAMIENTO
Decreto Supremo que aprueba la Norma Técnica E.031 “Aislamiento Sísmico” y la incorpora al Índice del Reglamento Nacional de Edificaciones
N° 030-2019-VIVIENDA
Que, el artículo 15 de la Norma Técnica E.030 “Diseño Sismorresistente” del Reglamento Nacional de Edificaciones, aprobado por Resolución Ministerial N° 355-2018-VIVIENDA, dispone que los nuevos establecimientos de salud públicos y privados de nivel II y III, según la clasificación del Ministerio de Salud, categorizados como Edificaciones Esenciales A1, deben contar con sistemas de aislamiento sísmico en la base cuando se encuentren en las zonas sísmicas 4 y 3; y, según el artículo 23, se encuentra permitida la utilización de sistemas de aislamiento sísmico en otros tipos de edificaciones, a fin de mejorar su desempeño sísmico, proteger su estructura y mantener su operatividad en caso de siniestros;
Que, con el Informe Nº 007-2018-CPARNE de fecha 12 de noviembre de 2018, la Comisión Permanente de Actualización del Reglamento Nacional de Edificaciones - CPARNE eleva, entre otras, la propuesta sobre la viabilidad de la incorporación de la Norma Técnica E.031 “Aislamiento Sísmico” al Reglamento Nacional de Edificaciones, según el acuerdo que consta en el Acta de su Septuagésima Primera Sesión;
Que, mediante los Informes Nº 072-2019-VIVIENDA/VMCS-DGPRCS y N° 1127-2019-VIVIENDA/VMCS-DGPRCS-DC, la Dirección General de Políticas y Regulación en Construcción y Saneamiento, emite opinión favorable sobre el proyecto de Decreto Supremo que aprueba la Norma Técnica E.031 “Aislamiento Sísmico” del Reglamento Nacional de Edificaciones y la incorpora a su Índice, señalando que dicha norma técnica establece los requisitos mínimos a cumplir en el diseño y construcción de las edificaciones con aislamiento sísmico y los ensayos necesarios para validar el comportamiento de los dispositivos del sistema de aislamiento sísmico, siendo el instrumento técnico óptimo que subsana el vacío existente en la materia;
Que, en atención a lo expuesto, corresponde aprobar la Norma Técnica E.031 “Aislamiento Sísmico”, incorporándola al Índice del Reglamento Nacional de Edificaciones, aprobado por el Decreto Supremo N° 015-2004-VIVIENDA, con la finalidad de mejorar el desempeño sísmico de las edificaciones, proteger su estructura y buscar su operatividad continua;
De conformidad con lo dispuesto en el numeral 8) del artículo 118 de la Constitución Política del Perú; el numeral 3) del artículo 11 de la Ley N° 29158, Ley Orgánica del Poder Ejecutivo; la Ley N° 30156, Ley de Organización y Funciones del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento; su Reglamento de Organización y Funciones, aprobado por el Decreto Supremo N° 010-2014-VIVIENDA, modificado por el Decreto Supremo N° 006-2015-VIVIENDA; y, el Decreto Supremo N° 015-2004-VIVIENDA, que aprueba el Índice del Reglamento Nacional de Edificaciones;
Artículo 1.- Aprobación de la Norma Técnica E.031 “Aislamiento Sísmico” del Reglamento Nacional de Edificaciones
Aprobar la Norma Técnica E.031 “Aislamiento Sísmico” del Reglamento Nacional de Edificaciones, la misma que forma parte integrante del presente Decreto Supremo.
Artículo 2.- Incorporación la Norma Técnica E.031 al Reglamento Nacional de Edificaciones
Incorporar la Norma Técnica E.031 “Aislamiento Sísmico” al numeral III.2 Estructuras del Título III Edificaciones del Índice del Reglamento Nacional de Edificaciones, aprobado por el artículo 2 del Decreto Supremo N° 015-2004-VIVIENDA, conforme al texto siguiente:
“REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
Publicar el presente Decreto Supremo y la Norma Técnica aprobada en el artículo 1, en el portal institucional del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento (www.gob.pe/vivienda), el mismo día de su publicación en el diario oficial El Peruano.
Única.- Aplicabilidad de la norma en los proyectos de inversión pública y privada en ejecución
La Norma Técnica E.031 “Aislamiento Sísmico” es de aplicación a los proyectos de inversión pública o privada que, a partir de la entrada en vigencia del presente Decreto Supremo, no cuenten con expediente técnico aprobado en el marco del Sistema Nacional de Programación Multianual y Gestión de Inversiones - Invierte.pe o en los que no se haya solicitado la licencia de edificación ante las Municipalidades, respectivamente.
AISLAMIENTO SÍSMICO DEL REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
Artículo 5.- Nomenclaturas
Artículo 6.- Desarrollo y presentación del proyecto
Artículo 7.- Características técnicas a indicar en los planos
Artículo 8.- Configuración del sistema estructural
Artículo 9.- Sistema de aislamiento sísmico
Artículo 10.- Sistema Estructural
Artículo 11.- Elementos estructurales y componentes no estructurales
Artículo 12.- Efectos de las cargas sísmicas y combinaciones de cargas
Artículo 13.- Propiedades del sistema de aislamiento sísmico
Artículo 14.- Espectro del diseño
Artículo 15.- Registros de aceleración del suelo
SELECCIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS PARA ESTRUCTURAS AISLADAS
Artículo 16.- Diseño de las estructuras sísmicamente aisladas
Artículo 17.- Análisis estático o de fuerzas estáticas equivalentes
Artículo 18.- Análisis dinámico
PROCEDIMIENTO DE FUERZAS ESTÁTICAS EQUIVALENTES
Artículo 19.- Características de deformación del sistema de aislamiento sísmico
Artículo 20.- Desplazamientos laterales considerados para el diseño
Artículo 21.- Fuerzas laterales mínimas requeridas para el diseño
Artículo 22.- Distribución vertical de la fuerza
Artículo 23.- Límites de la distorsión angular de entrepiso o deriva
Artículo 24.- Modelo estructural de la edificación
Artículo 25.- Descripción de procedimientos
Artículo 26.- Fuerzas y desplazamientos laterales mínimos
Artículo 28.- Validación de propiedades de los aisladores
Artículo 29.- Ensayos de cualificación
Artículo 30.- Ensayos de los aisladores prototipo
Artículo 31.- Secuencia y ciclo de los ensayos de los aisladores prototipo
Artículo 32.- Ensayos dinámicos de los aisladores prototipo
Artículo 33.- Aisladores prototipo cuyas propiedades dependen de cargas bidireccionales
Artículo 34.- Carga vertical máxima y mínima de los aisladores prototipo
Artículo 35.- Ensayos de prototipos de unidades similares
Artículo 36.- Determinación de las características fuerzas - deformación
Artículo 37.- Verificación de la calidad de los ensayos
Artículo 38.- Ensayos de aisladores de obra
Artículo 39.- Criterios de aceptación para cada aislador de obra ensayado
Artículo 40.- Ensayo de deslizadores de obra
Artículo 41.- Criterios de aceptación para cada deslizador de obra ensayado
Artículo 42.- Criterio de aceptación para el sistema de aislamiento sísmico
ANEXO I. FACTORES EXTREMOS MODIFICATORIOS DE LAS PROPIEDADES
ANEXO II. VERIFICACIÓN DE LA ESTABILIDAD DE LOS AISLADORES ELASTOMÉRICOS
ANEXO III. SECUENCIA Y CICLOS PARA ENSAYOS DE PROTOTIPOS
La presente Norma Técnica establece los requisitos mínimos para el diseño y construcción de edificaciones con cualquier tipo de sistema de aislamiento sísmico, así como las disposiciones aplicables de los ensayos necesarios para validar el comportamiento de los dispositivos del sistema de aislamiento sísmico.
Mejorar el desempeño sísmico de las edificaciones, proteger su estructura y contenido y buscar su operatividad continua.
La presente Norma Técnica es de cumplimiento obligatorio en todo el territorio nacional, para las edificaciones con sistemas de aislamiento sísmico incluyendo aquellas indicadas en la Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente del Reglamento Nacional de Edificaciones.
Para efectos de la aplicación de la presente Norma Técnica se entiende por:
4.1 Aislador: Elemento estructural del sistema de aislamiento sísmico que es verticalmente rígido y horizontalmente flexible, y que permite grandes deformaciones laterales bajo solicitaciones sísmicas.
4.5 Edificaciones sísmicamente aisladas: Edificaciones que incluyen un sistema de aislamiento sísmico, el cual permite desacoplar las vibraciones horizontales del suelo con las de la estructura, disipando de forma pasiva la energía sísmica.
4.10 “Scragging”: Degradación temporal de las propiedades mecánicas de los aisladores elastoméricos, como resultado de acciones cíclicas.
4.11 Sismo máximo considerado (SMC): Sismo cuyo efecto sísmico se define como 1,5 veces el del sismo de diseño especificado en la Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente del Reglamento Nacional de Edificaciones.
Figura N°1: Sistema de aislamiento sísmico
4.13 Sistema de restricción de desplazamiento: Conjunto de elementos estructurales que controlan progresivamente el desplazamiento lateral de las estructuras sísmicamente aisladas.
4.14 Sistema de restricción contra viento: Conjunto de elementos estructurales que restringen los desplazamientos de la estructura aislada cuando está sometida a cargas de viento. Puede estar incorporado en los aisladores o estar constituido por dispositivos independientes.
6.1 El proyecto de aislamiento debe especificar las características técnicas del sistema de aislamiento sísmico sin especificar el tipo de dispositivos, fabricante o proveedor.
7.1. En los planos estructurales se debe indicar como mínimo lo siguiente:
8.1 Calificación de la regularidad estructural: La estructura sobre el sistema de aislamiento sísmico debe ser calificada como regular o irregular. Para ello debe verificarse la existencia o no de los siguientes tipos de irregularidades indicadas en las tablas de irregularidades estructurales en altura y en planta de la Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente:
- Irregularidad de rigidez - Piso Blando
- Irregularidad de resistencia - Piso Débil
- Irregularidad de rigidez extrema - Piso Blando
- Irregularidad extrema de resistencia - Piso Débil
- Irregularidad por discontinuidad extrema en los sistemas resistentes
- Irregularidad torsional extrema en planta.
8.2 Restricciones a las irregularidades: De acuerdo a la categoría de una edificación, según la Tabla “Categoría de las edificaciones” de la Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente, y la zona donde se ubique, la edificación se debe diseñar respetando las restricciones a la irregularidad de la Tabla N°1.
Para el diseño del sistema de aislamiento sísmico se deben tener en cuenta los aspectos siguientes:
9.1 Condiciones ambientales: Adicionalmente a los requerimientos por cargas verticales y cargas laterales inducidas por viento y sismo, el sistema de aislamiento sísmico debe ser diseñado teniendo en cuenta otras condiciones ambientales, incluyendo efectos de envejecimiento, flujo plástico (creep), fatiga, temperatura de operación y la posible exposición a la humedad o a sustancias nocivas según indica el numeral 13.3 del artículo 13 de la presente Norma Técnica.
a) No se permiten materiales inflamables en la zona del sistema de aislamiento sísmico.
9.5 Restricción al desplazamiento sísmico: Cuando se provea un sistema de restricción de desplazamiento sísmico que limite el desplazamiento lateral, este no debe restringir los desplazamientos por debajo del desplazamiento total máximo (DTM) producido por el SMC, a menos que la estructura sísmicamente aislada sea diseñada cumpliendo con todos los siguientes criterios:
c) El dispositivo de restricción de desplazamiento sísmico no debe activarse para un desplazamiento menor que 0,60 veces el desplazamiento total máximo (DTM).
- La ausencia de material inflamable en la zona del sistema de aislamiento sísmico.
10.1 Distribución de la fuerza horizontal:
La separación mínima entre la estructura sísmicamente aislada y los muros de contención u otros obstáculos fijos en los alrededores, así como la distancia al límite de propiedad, no debe ser menor que el desplazamiento total máximo (DTM).
11.1 Componentes sobre la interfaz de aislamiento:
Los elementos de las estructuras sísmicamente aisladas y los componentes no estructurales, o parte de los mismos, que cruzan la interfaz de aislamiento, deben ser diseñados de manera que no sufran daños frente al desplazamiento total (DTM), incluyendo cualquier desplazamiento residual permanente.
Todos los elementos que están por debajo de la interfaz de aislamiento deben ser diseñados considerando la fuerza Vb, calculada según el procedimiento de análisis utilizado, sin reducir.
En elementos horizontales de grandes luces, incluyendo volados, se requerirá un análisis dinámico con los 2/3 del espectro elástico definido en el numeral 14.4 del artículo 14 de la presente Norma Técnica. Para el caso de voladizos se debe considerar un factor de reducción R0=3.
12.1 Todos los elementos de la estructura sísmicamente aislada, incluidos los que no forman parte del sistema sismorresistente, deben ser diseñados utilizando las cargas sísmicas establecidas en esta Norma Técnica y las combinaciones de cargas adicionales para el diseño del sistema de aislamiento sísmico y para las pruebas de prototipos de unidades de aislamiento indicadas en el numeral 12.2 del artículo 12 de la presente Norma Técnica.
0,9 CM – 1,0 (CSH + CSV)
Todos los componentes del sistema de aislamiento sísmico se clasifican y agrupan según el tipo y tamaño del aislador y de acuerdo al tipo y tamaño de los dispositivos de amortiguamiento suplementario, cuando estos últimos componentes formen parte del sistema de aislamiento sísmico. Los criterios que se debe cumplir son:
c) Las debidas al envejecimiento y efectos ambientales incluyendo flujo plástico (creep), fluencia, fatiga, contaminación, temperatura de funcionamiento, duración de la exposición a esta temperatura, y el desgaste durante la vida de la estructura.
a) El diseño de estructuras sísmicamente aisladas, incluyendo la cimentación, sistema de aislamiento sísmico y la superestructura, debe considerar la posible influencia de la velocidad de carga y las variaciones en las propiedades del aislador durante la vida útil esperada de la estructura, incluyendo cambios debidos al envejecimiento, contaminación, exposición al ambiente y temperatura.
c) Cuando los datos de ensayo de cualificación de un fabricante específico, en concordancia con lo especificado en el artículo 29 (Ensayos de Cualificación) de la presente Norma Técnica, hayan sido aprobados por el ingeniero responsable del diseño estructural, y los valores de modificación (λ) estén comprendidos en la Tabla N° 2, los valores para los factores de modificación de las propiedades (λ) deben tomarse de la Tabla N° 2: Factores de modificación máximos y mínimos de las propiedades de los dispositivos clase I.
d) Cuando los datos de los ensayos de cualificación, en concordancia con el artículo 29 (Ensayos de Cualificación) de la presente Norma Técnica, no hayan sido aprobados por el ingeniero responsable del diseño estructural, o los valores de modificación (λ) estén comprendidos en la Tabla N°3, los valores para los factores de modificación de las propiedades (λ) deben tomarse de la Tabla N° 3: Factores de modificación máximos y mínimos de las propiedades de los dispositivos clase II.
e) Los factores de modificación de las propiedades (λ) se calculan para cada tipo de unidad de aislamiento y cuando son aplicados a los parámetros de diseño nominal deben envolver la respuesta histerética para el rango de demandas de ± 0,5 DM e incluyendo el desplazamiento máximo, ± DM. Se permite que los factores de modificación de propiedades para condiciones ambientales sean desarrollados a partir de datos que no necesitan satisfacer los requisitos de similitud del artículo 35 (Ensayos de prototipos de unidades similares) de la presente Norma Técnica.
g.1) Los dispositivos Clase I son aquellos cuyos factores de modificación de propiedades se encuentran sustentados mediante ensayos y estudios de investigación y los valores de modificación de sus propiedades se encuentran acotados por los valores indicados en la Tabla N° 2.
Los dispositivos de aislamiento sísmico son sometidos a la evaluación del proyectista, para lo cual requerirá los resultados de las pruebas de calificación, el análisis de los datos más recientes y los estudios científicos de respaldo que cuantifican los efectos del calentamiento debido al movimiento cíclico, la velocidad de carga, el scragging, la variabilidad e incertidumbre del proceso de producción de los dispositivos, la temperatura, el envejecimiento, la exposición ambiental y la contaminación. La metodología empleada para calcular los factores de modificación de propiedades debe seguir procedimientos y consideraciones consistentes con el documento ASCE 7-16.
Las pruebas de calificación deben ser efectuadas a los tipos de componentes, modelos, materiales y tamaños de aisladores que se utilizarán en la construcción. Las pruebas de calificación deben haberse efectuado en componentes producidos por el mismo fabricante que suministra los componentes que se utilizan en el dispositivo.
(*) Fuente: Valores indicados en los comentarios del Capítulo 17 de la ASCE 7-16
g.2) Los dispositivos Clase II son aquellos que no cumplan con los requisitos establecidos para la Clase I y sus valores se encuentran acotados por los valores indicados en la Tabla N° 3.
h) Los valores de modificación (λ) que se deben emplear para cada uno de los dispositivos se deben tomar de las tablas N° 2 ó N° 3 según los dispositivo se hayan clasificado como clase I ó clase II respectivamente.
c) El límite superior del comportamiento histerético de los componentes del sistema de aislamiento sísmico que son esencialmente dispositivos viscosos (por ejemplo, amortiguadores viscosos suplementarios), se debe modelar de acuerdo con los requisitos del Capítulo 18 del ASCE 7-16 “Minimum Design Loads for Building and Other Structures” para este tipo de dispositivos.
f) El límite inferior del comportamiento histerético de los componentes del sistema de aislamiento sísmico que son esencialmente dispositivos viscosos (por ejemplo, amortiguadores viscosos suplementarios), se debe modelar de acuerdo con los requisitos del Capítulo 18 del ASCE 7-16 “Minimum Design Loads for Building and Other Structures” para este tipo de dispositivos.
a) La rigidez efectiva, KM , del sistema de aislamiento sísmico para el desplazamiento traslacional, DM, se debe calcular utilizando tanto el límite superior como el límite inferior del comportamiento histerético (fuerza-desplazamiento) de una unidad de cada tipo de aislador, de acuerdo con la ecuación 3:
El amortiguamiento efectivo, βM, del sistema de aislamiento sísmico para el desplazamiento traslacional, DM, se debe calcular utilizando tanto el límite superior como el límite inferior del comportamiento histerético (fuerza-desplazamiento) de una unidad de cada tipo de aislador, de acuerdo con la ecuación 4:
KM y βM del numeral 13.5 (Ec. 3 y la Ec. 4), DM del numeral 20.1 (Ec. 6), TM del numeral 20.2 (Ec.7), DTM del numeral 20.3 (Ec. 8), Vb del numeral 21.1 (Ec.10), y VS y VST del numeral 21.2 (Ec. 11 y la Ec. 12)
b) Los límites de VS establecidos en el numeral 21.3 del artículo 21 de la presente Norma Técnica, deben ser evaluados independientemente para el límite superior e inferior de las propiedades del sistema de aislamiento sísmico, prevaleciendo el requisito más desfavorable.
c) Para el procedimiento de fuerza lateral equivalente, y para los propósitos de establecer fuerzas de corte mínimas de entrepiso para el análisis espectral de respuesta, la distribución de fuerza vertical, indicada en el artículo 22 de la presente Norma Técnica, se determina separadamente para el límite superior y para el límite inferior de las propiedades del sistema de aislamiento sísmico. Esto requiere del cálculo independiente de F1, Fi, y k, empleando las ecuaciones 13, 14 y 15.
14.1 El espectro de diseño se debe obtener mediante un estudio de sitio o empleando las indicaciones de la Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente.
14.2 Cuando el espectro de diseño se obtenga aplicando los perfiles del suelo de la Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente, se debe verificar que el periodo fundamental del estrato Ts, obtenido mediante ensayos de micro trepidación corresponda con lo indicado en la Tabla N° 4.
14.5 Cuando se desarrollen espectros para un sitio específico, no se pueden considerar ordenadas espectrales menores que las antes indicadas.
15.1 Cuando se empleen procedimientos de respuesta tiempo-historia, el movimiento del terreno se define con un conjunto mínimo de siete registros, cada uno con dos componentes horizontales de aceleración, elegidos de eventos individuales y escalados, tal como se indica en los numerales 15.5 al 15.7 del artículo 15 de la presente Norma Técnica.
15.6 Cada par de componentes horizontales de movimiento del suelo se debe escalar de modo que en el rango de periodos entre 0,75 TM, calculado usando el límite superior para las propiedades del sistema de aislamiento sísmico, y 1,25 TM, calculado con el límite inferior, el promedio de los valores espectrales SRSS obtenido para los distintos pares de registros empleados no sea menor que la ordenada dada por la ecuación 5 de la presente Norma Técnica.
15.7 Para registros espectro-compatibles, cada par de componentes horizontales se deben escalar de modo que en el rango de periodos entre 0,2 TM, calculado usando el límite superior para las propiedades del sistema de aislamiento sísmico, y 1,25 TM, calculado con el límite inferior, el espectro de respuesta del componente en la dirección de análisis no sea menor que el 90% de la correspondiente ordenada dada por la ecuación 5.
16.1 Las estructuras sísmicamente aisladas, excepto las definidas en el artículo 17 de la presente Norma Técnica, deben ser diseñadas usando los procedimientos dinámicos del capítulo VI de la presente Norma Técnica.
16.2 Cuando adicionalmente se utilicen amortiguadores de fluido viscoso en el sistema de aislamiento sísmico, debe usarse el procedimiento de análisis dinámico tiempo-historia, como se indica en el numeral 18.2 del artículo 18 de la presente Norma Técnica.
El procedimiento de fuerzas estáticas equivalentes, establecido en el capítulo V de la presente Norma Técnica, se puede utilizar para el diseño de una estructura sísmicamente aislada, siempre que se cumplan todas las siguientes condiciones, considerando los límites superior e inferior de las propiedades del sistema de aislamiento sísmico, predominando la de mayor exigencia:
17.2 El periodo efectivo de la estructura aislada correspondiente al desplazamiento traslacional, TM, será menor o igual a 5,0 s .
17.4 El amortiguamiento efectivo del sistema de aislamiento sísmico correspondiente al desplazamiento traslacional, βM, debe ser menor o igual a 30% del amortiguamiento crítico.
17.5 El periodo efectivo de la estructura aislada correspondiente al desplazamiento traslacional, TM, debe ser mayor que tres veces el periodo elástico de la estructura por encima del sistema de aislamiento sísmico, considerada con base fija.
c) El desplazamiento máximo del sistema de aislamiento sísmico debe ser como mínimo el desplazamiento total máximo, DTM .
Los procedimientos de análisis dinámicos desarrollados en el Capítulo VI de la presente Norma Técnica se aplican conforme a las siguientes disposiciones:
18.1 Análisis modal espectral
El análisis dinámico modal espectral puede ser usado en el diseño de estructuras sísmicamente aisladas, si se cumplen los criterios establecidos en los numerales 17.1, 17.2, 17.3, 17.4 y 17.6 del artículo 17 de la presente Norma Técnica.
18.2 Análisis tiempo – historia
El análisis tiempo – historia es permitido en el diseño de cualquier estructura aislada sísmicamente y debe ser necesariamente desarrollado para el diseño de todas las estructuras sísmicamente aisladas que no cumplan los criterios del numeral 18.1 del artículo 18 de la presente Norma Técnica.
19.1 Los desplazamientos laterales de diseño mínimos y las fuerzas sobre las estructuras sísmicamente aisladas deben basarse en las características de deformación del sistema de aislamiento sísmico, los cuales deben incluir los efectos del sistema de restricción contra viento si es que ese sistema se usa para satisfacer los requisitos de diseño de esta Norma Técnica.
20.1 Desplazamiento traslacional:
a : βM se basará en el amortiguamiento efectivo del sistema de aislamiento sísmico determinado en concordancia con los requisitos del numeral 13.5 del artículo 13 de la presente Norma Técnica.
b : Para valores de βM diferentes de los indicados en la tabla, el factor BM se obtendrá por interpolación lineal.
El periodo efectivo de la estructura aislada, TM, correspondiente al desplazamiento traslacional, DM , debe determinarse usando los límites superior e inferior de las características de deformación del sistema de aislamiento sísmico, con la ecuación 7 siguiente:
a) El desplazamiento total (DTM) de los elementos del sistema de aislamiento sísmico debe incluir el desplazamiento adicional debido a la torsión real y accidental, calculado con la distribución espacial de la rigidez lateral del sistema de aislamiento sísmico y la ubicación más desfavorable de la masa excéntrica.
b) El desplazamiento total (DTM) de los elementos de un sistema de aislamiento sísmico no debe ser menor que lo prescrito en las siguientes ecuaciones 8 y 9:
Nota: El desplazamiento total (DTM) no será menor que 1.15 DM
20.1 Sistema de aislamiento sísmico y elementos estructurales bajo el nivel de base:
a) El sistema de aislamiento sísmico, la cimentación, y todos los elementos estructurales bajo el nivel de base deben ser diseñados y construidos para resistir una fuerza sísmica lateral mínima, Vb, usando todos los requisitos aplicables para estructuras no aisladas y como se indica en la ecuación 10, considerando los límites superior e inferior de las propiedades del sistema de aislamiento sísmico:
b) Vb no puede ser menor que la máxima fuerza que pueda desarrollarse en el sistema de aislamiento sísmico en cualquier desplazamiento, incluyendo el desplazamiento traslacional DM como se define en el artículo 20 de la presente Norma Técnica.
c) Las cargas sobre los elementos del sistema de aislamiento sísmico, la cimentación, y los elementos estructurales por debajo del nivel de base debidas al momento de volteo originado por la fuerza sísmica lateral Vb se calculan con la distribución vertical de las fuerzas del artículo 22 de la presente Norma Técnica, excepto que debe usarse la fuerza lateral sísmica de diseño no reducida, Vst, en lugar de Vs en la ecuación 14.
21.2 Elementos estructurales sobre el nivel de base:
a) La estructura por encima del nivel de base debe ser diseñada y construida utilizando todos los requisitos aplicables para una estructura no aislada, para una fuerza de corte mínima, Vs, determinada considerando los límites superior e inferior de las propiedades del sistema de aislamiento sísmico, como se indica en la ecuación 11:
b) La fuerza cortante no reducida actuante sobre los elementos por encima del nivel de base, Vst, se determina utilizando tanto los límites superior como inferior de las propiedades del sistema de aislamiento sísmico y como se indica en la ecuación 12:
c) Cuando la distancia promedio desde la parte superior del aislador a la parte inferior de la estructura del diafragma del nivel de base de aislamiento exceda de 900 mm, se debe considerar el peso sísmico efectivo Ps igual a P.
d) Excepcionalmente, para los sistemas de aislamiento sísmico cuyo comportamiento histerético se caracteriza por una transición abrupta desde el comportamiento pre-fluencia (o pre-deslizamiento) al comportamiento post-fluencia (o post-deslizamiento), el exponente (1-2,5 βM) en la ecuación 12 es reemplazado por (1-3,5 βM).
21.3 Límites de Vs
El valor de la fuerza cortante en la base sobre el sistema de aislamiento sísmico, Vs, debe ser mayor o igual que el máximo valor de:
a) La fuerza sísmica lateral requerida por la Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente para una estructura con base fija, con un peso igual al peso sísmico efectivo (Ps) y un período igual al período del sistema de aislamiento sísmico (TM) calculado con las propiedades correspondientes al límite superior y considerando U=1.
b) La fuerza cortante en la base correspondiente a la carga de viento de diseño factorada.
c) La fuerza lateral sísmica (Vst), calculada con la ecuación 12 de la presente Norma Técnica y con Vb igual a la fuerza requerida para activar plenamente el sistema de aislamiento sísmico utilizando el mayor valor de los siguientes:
- 1,5 veces las propiedades nominales, requeridas para activar completamente el sistema de aislamiento sísmico.
- La capacidad máxima de un sistema “fusible” de restricción al viento.
- La fuerza de fricción de ruptura de un sistema de deslizamiento, o,
- La fuerza para cero desplazamientos de un sistema de deslizamiento después de un ciclo dinámico completo de movimiento de amplitud DM.
22.1 La fuerza sísmica lateral VS debe distribuirse entre los distintos niveles de la estructura sobre el sistema de aislamiento sísmico usando las ecuaciones siguientes:
En lugar de las ecuaciones 11 y 14, se permite calcular la fuerza sísmica lateral Fi como el promedio de las fuerzas obtenidas para el nivel i en la dirección de análisis, utilizando un modelo simplificado de acoplamiento cercano con una representación concentrada del sistema de aislamiento sísmico, mediante análisis tiempo-historia escalado para Vb / Ra al nivel de base.
23.1 La máxima deriva en la estructura por encima del nivel de base no debe exceder de 0,0035.
23.2 Esta deriva se calcula multiplicando por Ra los valores obtenidos en la superestructura al aplicar las fuerzas distribuidas correspondientes a la fuerza cortante de diseño Vs.
En el procedimiento de análisis dinámico, el modelo estructural de la edificación, que incluye el sistema de aislamiento sísmico, el sistema resistente a fuerzas sísmicas y otros elementos estructurales, debe encontrarse conforme a lo dispuesto por la Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente y a los requerimientos siguientes:
d) El desplazamiento total (DTM) en el sistema de aislamiento sísmico, es calculado mediante un modelo matemático que incorpora el sistema resistente a fuerzas laterales y las características fuerza - deformación de los elementos no lineales del sistema de aislamiento sísmico.
Los procedimientos de análisis dinámico modal espectral y análisis tiempo-historia se deben realizar de acuerdo a la Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente y a los requerimientos siguientes:
25.2 Procedimiento modal espectral:
25.4 Excentricidad accidental de la masa:
26.1 Sistema de aislamiento sísmico y elementos estructurales en la subestructura:
b) Esta fuerza lateral de diseño para el sistema de aislamiento sísmico, la subestructura y la cimentación, no debe ser menor a 90% de Vb determinada con la ecuación 10.
c) El desplazamiento total del sistema de aislamiento sísmico debido al SMC, no debe ser menor que el 80 % de DTM especificado en el numeral 20.3 del artículo 20 de la presente Norma Técnica pudiendo usar D’M en lugar de DM.
DM = Desplazamiento traslacional en el centro de rigidez del sistema de aislamiento sísmico, en la dirección de análisis, correspondiente al SMC, como se indica en la ecuación 6, expresado en mm.
TTf = Periodo fundamental de la estructura considerada con base fija, en la dirección de análisis, evaluado con cualquiera de los procedimientos indicados en la Norma Técnica E.030 Diseño Sismorresistente, expresado en segundos.
TM = Período efectivo de la estructura sísmicamente aislada, asociado al desplazamiento traslacional DM en la dirección de análisis, tal como se indica en la ecuación 7, expresado en segundos.
a) Los elementos estructurales sobre el sistema de aislamiento sísmico deben ser diseñados usando los requerimientos para una estructura no aislada y las fuerzas obtenidas de un análisis dinámico reducidas por Ra.
b) Para el procedimiento modal espectral, la fuerza cortante de diseño en cualquier piso no debe ser menor a la fuerza de corte que resulta de la aplicación de fuerzas según el cálculo en la ecuación 14 y un valor de Vb igual a la cortante basal obtenida por el procedimiento modal espectral en la dirección de interés.
c) Para el análisis tiempo-historia en estructuras regulares, el valor de Vb no debe considerarse por debajo del 80 % de lo especificado el numeral 21.1 del artículo 21 de la presente Norma Técnica y el valor de Vs no debe considerarse por debajo del 100 % de lo especificado en el numeral 21.3 del artículo 21 de la Norma Técnica.
d) Para el análisis tiempo-historia en estructuras irregulares, el valor de Vb no debe considerarse por debajo del 100 % de lo especificado en el numeral 21.1 del artículo 21 de la presente Norma Técnica y el valor de Vs no debe considerarse por debajo del 100 % de lo especificado en el numeral 21.3 del artículo 21 de la presente Norma Técnica.
26.4 Límites de la deriva:
27.1 Se debe efectuar una revisión del diseño del sistema de aislamiento sísmico y de los programas de ensayos requeridos.
27.2 La revisión debe ser realizada por ingeniero(s) civil(es) colegiado(s) y habilitado(s) independiente del proyectista y del fabricante o proveedor de dispositivos, con experiencia demostrada en proyectos que incluyan sistemas de aislamiento sísmico.
28.1 Las relaciones constitutivas fuerza-deformación y los valores de amortiguamiento del sistema de aislamiento sísmico utilizados en el análisis y diseño de estructuras con aislamiento sísmico, deben ser verificadas con anterioridad a su uso en la construcción, de acuerdo a los ensayos indicados en este capítulo.
28.4 Estos ensayos podrán ser efectuados en los laboratorios del fabricante o en laboratorios independientes. En ambos casos, el laboratorio deberá contar con certificación de acuerdo a la norma ASTM E04 (Standard Practices for Force Verification of Testing Machines) o similar.
28.8 En el Anexo III se muestra una tabla resumen de las secuencias y ciclos para ensayos de prototipos, según lo establecido en los numerales 31, 32, 33 y 34”.
El proveedor de los dispositivos de aislamiento sísmico debe proporcionar al proyectista, para su aprobación, los análisis y resultados de los ensayos de cualificación y los estudios científicos que pueden ser usados para cuantificar los efectos de calentamiento debido a cargas cíclicas, velocidad de carga, scragging, variabilidad e incertidumbre en las propiedades de fabricación de los aisladores, exposición medioambiental y contaminación.
30.1 Se fabricarán dos aisladores prototipo a escala natural idénticos a los aisladores de obra, por cada tipo y tamaño diferente de aislador que exista dentro del sistema de aislamiento sísmico.
31.1 Cada una de las siguientes secuencias de ensayo deben realizarse para el número de ciclos prescritos, a una carga vertical igual al promedio del 100 % de la carga muerta más el 50 % de los efectos debidos a la carga viva en todas las unidades del aislamiento del mismo tipo y tamaño.
- Tres ciclos completos en cada uno de los siguientes incrementos de desplazamientos: 0,25DM, 0,5DM, 0,67DM y 1,0DM, donde DM está determinado de acuerdo al numeral 20.1 del artículo 20 de la presente Norma Técnica.
- La secuencia subsiguiente realizada dinámicamente con un período efectivo TM con un ciclo completo de carga y descarga para cada una de las siguientes amplitudes de desplazamiento: 1,0DM, 0,67DM, 0,5DM y 0,25DM; aplicando luego una secuencia análoga y un ciclo completo para cada una de las amplitudes de desplazamiento: 0,25DM, 0,5DM, 0,67DM y 1,0DM. Se permite un intervalo de reposo entre estas dos secuencias.
c) Tres ciclos completos al desplazamiento traslacional, 1,0 DM
- Ciclos completos a 0,75 veces el desplazamiento traslacional, 0,75DM.
- La prueba del anterior ítem, llevada a cabo de forma dinámica con un período efectivo TM. Esta prueba puede incluir conjuntos separados de varios ciclos de carga, donde cada conjunto consiste en no menos de cinco ciclos continuos.
31.7 El período efectivo (TM) es el más bajo de los determinados por análisis utilizando los valores de límite superior y límite inferior, conforme a lo indicado en el Anexo I de la presente Norma Técnica.
Si se opta por ensayos dinámicos establecidos en el segundo ítem del literal b) y en el segundo ítem del literal d) del numeral 31.3 del artículo 31 de la presente Norma Técnica, estos ensayos deben ser realizados con el menor de los periodos efectivos (TM) determinado usando los límites superior e inferior de las propiedades de los aisladores.
33.1 Se considera que las propiedades de un aislador dependen de cargas bidireccionales, si la rigidez efectiva cuando se somete a cargas bidireccionales es diferente de la rigidez efectiva del dispositivo sometido a una carga unidireccional en más de un 15 %.
33.2 En tal caso, cada conjunto de pruebas especificadas en los artículos 31 y 32 de la presente Norma Técnica, deben ser ampliadas para incluir el efecto de la carga bidireccional en las siguientes combinaciones del desplazamiento traslacional DM: 0,25 y 1,0; 0,5 y 1,0; 0,67 y 1,0; y 1,0 y 1,0.
34.1 Los prototipos deben ser sometidos a un ciclo adicional de carga para desplazamiento total DTM tanto para una carga vertical máxima como para una carga vertical mínima estipulada en el numeral 12.2 del artículo 12 de la presente Norma Técnica.
35.1 Los ensayos en los prototipos no son requeridos para una unidad exactamente igual a una que haya sido previamente ensayada por el mismo fabricante usando la secuencia especificada para los ensayos indicados en los artículos 30 al 35 de la presente Norma Técnica.
36.1 Las características fuerza - deformación del sistema de aislamiento sísmico deben estar basadas en las pruebas de carga cíclica del aislador, especificadas en los artículos del 30 al 35 de la presente Norma Técnica.
Donde F+ y F– son las máximas fuerzas positivas y negativas, en ∆+ y ∆– respectivamente.
36.3 El amortiguamiento efectivo, βeff, de una unidad de aislador debe ser calculado para cada ciclo de carga por la ecuación:
Nota: Donde la energía disipada por ciclo de carga Eciclo, y la rigidez efectiva Keff, debe estar basada en las pruebas de desplazamiento de ∆+ y ∆– .
36.4 La rigidez post-fluencia, kd, de cada unidad de aislamiento se calcula para cada ciclo de carga utilizando los siguientes supuestos:
a) Se asume un ciclo de prueba para tener unas características histeréticas bilineales con valores de ke, kd, Q, Fy, Keff, y Eciclo como se muestra en la Figura Nº 2.
b) El ciclo calculado tiene los mismos valores de rigidez efectiva, Keff, y la energía disipada por ciclo de carga, Eciclo, que el ciclo de prueba.
c) El valor asumido de ke, es mediante un ajuste visual a la rigidez elástica de la unidad de aislador durante la descarga inmediatamente después de DM.
Figura Nº 2: Propiedades nominales del modelo bilineal fuerza – deformación del aislador
36.5 Se permite utilizar diferentes métodos para ajustar los parámetros, tal como un ajuste de la recta de, kd, directamente en la curva de histéresis y luego determinar ke para que coincida con Eciclo, o la definición de Dy y Fy por ajuste visual y luego determinar kd para que coincida con Eciclo.
Los ensayos de los prototipos se consideran adecuados si se cumplen las condiciones siguientes:
37.2 La rigidez media post-fluencia, kd, y la energía disipada por ciclo, Eciclo, para los tres ciclos de prueba especificados en el literal c) del numeral 31.3 del artículo 31 de la presente Norma Técnica, para la carga vertical igual al promedio de la carga muerta más la mitad del promedio de la carga viva, incluyendo los efectos de temperatura y velocidad de carga de conformidad con el numeral 13.2 (propiedades límite de los componentes del sistema de aislamiento sísmico), del artículo 13 de la presente Norma Técnica, debe estar dentro del rango de los valores de diseño nominales definidas por el rango aislador individual admisible que son típicamente +/- 5% mayor que el λ(fab,min) y λ(fab,máx) rango para el promedio de todos los aisladores.
a) Para cada muestra de ensayo el valor de la rigidez post-fluencia, kd, en cada uno de los ciclos de prueba en un desplazamiento igual, cae dentro del intervalo definido por λ(tvs,min) y λ(tvs,máx) multiplicado por el valor nominal de la rigidez post-fluencia.
37.5 Para cada aislador ensayado, el valor de la rigidez post-fluencia, kd, y la energía disipada por ciclo, Eciclo, para cualquier ciclo de cada conjunto de cinco ciclos de prueba establecido en el literal d) del numeral 31.3 del artículo 31 de la presente Norma Técnica, debe estar dentro del rango de los valores nominales de diseño definido por λ(tvs,min) y λ(tvs,máx) .
38.1 El programa de ensayos para las unidades de aislamiento a ser utilizadas en la construcción, debe ser establecido por el proyectista en base a los requisitos mínimos de este ítem.
38.2 El programa de ensayos debe evaluar la consistencia de los valores medidos para las propiedades ensayando el 100 % de los aisladores bajo la acción combinada de compresión y corte a 0,67DM; determinado utilizando el límite inferior de las propiedades del dispositivo de aislamiento.
39.1 El dispositivo no debe presentar fallas como falta de adherencia entre el caucho y acero o grietas superficiales en el caucho que sean más anchas o más profundas que 2/3 del espesor de la cobertura de caucho, ni deformaciones permanentes.
39.2 Para el cálculo de la rigidez y amortiguamiento, se considera los valores de lecturas de los últimos 3 ciclos de las secuencias de deformación.
39.3 De estos 3 últimos ciclos se obtiene el promedio de las rigideces y amortiguamientos, los cuales deben estar dentro de un rango de variación de ±15 % respecto a los valores nominales asociados a un desplazamiento a 0,67DM.
40.1 Los deslizadores sísmicos de superficie plana (que trabajan en combinación con los aisladores elastoméricos) deben ser sometidos a ensayos según las siguientes consideraciones:
c) Después del ensayo de compresión pura, someter al deslizador a 4 ciclos completos al promedio de la combinación CM +0,5CV, a un desplazamiento de 0,67DM.
41.1 El dispositivo no debe presentar fallas como punzonamientos, desprendimiento de material, ni deformaciones permanentes.
41.3 De estos 3 últimos ciclos se obtiene el promedio de las rigideces y amortiguamientos, los cuales deben estar dentro de un rango de variación de ±15% respecto a los valores nominales asociados a un desplazamiento a 0,67DM.
42.1 La rigidez y amortiguamiento global del sistema de aislamiento sísmico son determinados en función al aporte de cada dispositivo ensayado. En el caso de deslizadores, el aporte de cada dispositivo es considerado como el promedio de valores de rigidez y amortiguamiento de los deslizadores ensayados.
42.2 Las propiedades globales en cuanto a la rigidez y al amortiguamiento debe presentar una variación de ±10 % respecto a los valores nominales asociados a un desplazamiento a 0,67DM.
VERIFICACIÓN DE LA ESTABILIDAD DE LOS AISLADORES ELASTOMÉRICOS
• Módulo Elástico: E0 = f . G; el valor de f depende del proveedor.
Se recomienda utilizar el valor de f=4,0, salvo que el proveedor demuestre mediante el ensayo ASTM D945 u otro similar reconocido internacionalmente un valor diferente.
• Módulo de Compresión: EC = E0 (1 + 2 kS2), en MPa.
AA = Área del aislador, en mm2.
De = Diámetro del aislador sin contar la cobertura de caucho exterior, en mm.
DTM = Desplazamiento total de un elemento del sistema de aislamiento, en la dirección de análisis, que incluye la traslación en el centro de rigidez y la componente torsional, determinado con la ecuación 5.3, en mm.
N = número de capas de caucho
tr = espesor de cada capa de caucho, en mm.
Para carga axial última a DTM, FS > 1,0
• Deformación por corte debido a compresión:
• Deformación por corte debido a deformación angular:
Referencia: Capítulo 14 de la norma AASHTO LRFD Bridge Design Specifications
(*) Wh: Carga de viento
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