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NCh2745 I Contenido Página Preámbulo VI 0 Introducción 1 1 Alcance y campo de aplicación 2 2 Referencias normativas 2 3 Términos y definiciones 4 4 Símbolos y términos abreviados 10 5 Generalidades 18 6 Criterio de selección 23 6.1 Bases de diseño 23 6.2 Estabilidad del sistema de aislación 23 6.3 Categorías de destino 24 6.4 Requisitos de configuración 24 6.5 Selección de procedimientos de respuesta lateral 24 7 Procedimiento de análisis estático 32 7.1 Generalidades 32 7.2 Característica fuerza-deformación del sistema de aislación 32 7.3 Desplazamientos laterales mínimos 44 7.4 Fuerzas laterales mínimas 49

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NCh2745

I

Contenido

Página

Preámbulo VI

0 Introducción 1

1 Alcance y campo de aplicación 2

2 Referencias normativas 2

3 Términos y definiciones 4

4 Símbolos y términos abreviados 10

5 Generalidades 18

6 Criterio de selección 23

6.1 Bases de diseño 23

6.2 Estabilidad del sistema de aislación 23

6.3 Categorías de destino 24

6.4 Requisitos de configuración 24

6.5 Selección de procedimientos de respuesta lateral 24

7 Procedimiento de análisis estático 32

7.1 Generalidades 32

7.2 Característica fuerza-deformación del sistema de aislación 32

7.3 Desplazamientos laterales mínimos 44

7.4 Fuerzas laterales mínimas 49

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II

Contenido

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7.5 Distribución de fuerzas en vertical 50

7.6 Límite de desplazamiento de entrepiso 51

8 Procedimiento de análisis dinámico 52

8.1 Generalidades 52

8.2 Sistema de aislación y elementos de la subestructura 52

8.3 Elementos estructurales de la superestructura 53

8.4 Movimiento del suelo 53

8.5 Modelo matemático 56

8.6 Descripción de los procedimientos de análisis 59

8.7 Fuerza lateral de diseño 62

8.8 Límites de desplazamiento de entrepiso 63

9 Carga lateral en elementos de estructuras y en los componentes noestructurales soportados por estructuras 64

9.1 Generalidades 64

9.2 Fuerzas y desplazamientos 64

10 Requisitos detallados de los sistemas 65

10.1 Generalidades 65

10.2 Sistema de aislación 65

10.3 Sistema estructural 71

11 Estructuras que no forman parte de edificaciones 72

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III

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12 Fundaciones 72

13 Revisión de diseño y construcción 72

13.1 Generalidades 72

13.2 Sistema de aislación 73

14 Ensayos requeridos para el sistema de aislación 74

14.1 Generalidades 74

14.2 Ensayos de los prototipos 74

14.3 Determinación de las características fuerza-deformación 78

14.4 Aprobación del sistema 79

14.5 Propiedades para el diseño del sistema de aislación 80

Anexos

Anexo A (informativo) Bibliografía 85

Figuras

Figura 1 Espectro base de diseño para zona 2 y los tres tipos de suelos ( β = 0,05) 54

Figura C.1 Probabilidad de excedencia de un nivel de aceleración máxima delsuelo para tres sitios en suelo duro, en zonas sísmicas 3, 2 y 1,respectivamente, en lapsos de 50 y 100 años 6

Figura C.2 Modo fundamental de un edificio aislado 8

Figura C.3 Cortes de entrepiso para un marco plano aislado de 5 pisos y distintosniveles de razón de amortiguamiento en el sistema de aislación 9

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IV

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Figura C.4 Reducción promedio de aceleraciones para estructuras aisladas deperíodo objetivo 2,5 s, sometidas a los registros chilenos del terremoto de 1985indicados en C8.4.2 9

Figura C.5 Requerimiento de rigidez para realizar análisis estático lateralequivalente 30

Figura C.6 Ciclo fuerza-deformación de una pareja de aisladores de bajoamortiguamiento LDR 33

Figura C.7 Ciclo fuerza-defornación de una pareja de aisladores con corazón deplomo LRB 34

Figura C.8 Ajuste de un modelo bilineal al ciclo fuerza-deformación de una parejade aisladores LRB 35

Figura C.9 Curva fuerza-deformación de una pareja de aisladores de altoamortiguamiento HDR 36

Figura C.10 Definición de modelo bilineal de una pareja de aisladores de altoamortiguamiento HDR 37

Figura C.11 Descenso del aislador como resultado de la deformación lateral γ 40

Figura C.12 Mecanismos típicos de aislación friccional y relaciones constitutivasfuerza-deformación 41

Figura C.13 Variación del coeficiente de fricción dinámico d

µ con la velocidad y

presión de contacto 43

Figura C.14 Variación observada de los coeficientes de roce .máx.mín

, µµ y s

µ ,

como función de la presión de contacto 43

Figura C.15 Factor de modificación de respuesta para suelo tipo II obtenido apartir de registros compatibles 45

Figura C.16 Deformada instantánea del edificio aislado FCC (Fire Command &Control Building) durante el sismo de Northridge, 1994 51

Figura C.17 Definición del espectro de diseño de pseudo-aceleración 54

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V

Contenido

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Figura C.18 Registros sintéticos compatibles con los espectros de diseño paraβ = 0,5. Ellos fueron obtenidos a partir de una componente de registros realesen suelos I, II y III 55

Figura C.19 Amplificación de registros y combinación de componentes 56

Figura C.20 Definición de la zona de independencia de velocidad de carga paraun aislador 76

Figura C.21 Cálculo de la rigidez efectiva (secante) máxima y mínima para unapareja de aisladores elastoméricos 80

Figura C.22 Efecto de la carga axial sobre la curva fuerza-deformación medida enun aislador FPS 81

Tablas

Tabla 1 Coeficiente de destino de la estructura 83

Tabla 2 Factores de modificación de respuesta por amortiguamiento, D

B y M

B 83

Tabla 3 Factor de amplificación para el sismo máximo posible (Probabilidad deexcedencia del PGA igual a 10% en 100 años) 84

Tabla 4 Factor de reducción para el diseño de la superestructura 84

Tabla 5 Factor que depende de la zonificación sísmica definida en NCh433 84

Tabla 6 Definición del espectro de diseño, SDI 84

Tabla C.1 Valor del coeficiente “a ” 45

Tabla C.2 Factores de modificación de respuesta por amortiguamiento, D

B y M

B

(UBC) 46

Tabla C.3 Irregularidades verticales estructurales 57

Tabla C.4 Irregularidades estructurales en planta 58

Tabla C.5 Resumen de propiedades mecánicas de la pareja de aisladores deFigura C.21 para γ = 100% (columnas 3 a 6) 80

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VI

NORMA CHILENA NCh2745-2003

Análisis y diseño de edificios con aislación sísmica

Preámbulo

El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo elestudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de laINTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISIONPANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esosorganismos.

La norma NCh2745 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional deNormalización, y en su estudio participaron los organismos y personas naturalessiguientes:

Arze, Reciné y Asociados Iván Darrigrande E.Instituto Nacional de Normalización, INN Pedro Hidalgo O.

Agnes Leger A.Marcial Baeza S. y Asociados Marcial Baeza S.Pontificia Universidad Católica de Chile Juan C. De la Llera M.

Christian Ledezma A.Carl Lüders Sch.

RCP Ingeniería Ltda. Rodrigo Concha P.Universidad de Chile Rubén Boroschek K.

M. Ofelia Moroni Y.Rodolfo Saragoni H.Mauricio Sarrazín A.

Universidad Técnica Federico Santa María Patricio Bonelli C.VMB Ingeniería Estructural S.A. Leopoldo Breschi G.

Esta norma se estudió para establecer las disposiciones exigibles al análisis y diseño deedificios que cuentan con un dispositivo de aislación sísmica.

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VII

Por no existir Norma Internacional (ISO), en la elaboración de esta norma se ha tomado enconsideración el Código Uniform Building Code, la norma NCh432.Of1971 Cálculo de laacción del viento sobre las construcciones y la norma NCh433.Of1996 Diseño sísmico deedificios, así como antecedentes técnicos proporcionados por el Comité Diseño Sísmico.

El Anexo A no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta sólo a título informativo.

Con el propósito de entregar información adicional y aclaratoria a los requisitos contenidosen las cláusulas y subcláusulas de esta norma, el Comité Diseño Sísmico ha decididoincluir los comentarios (C) en una columna separada del texto de norma. Para tal efecto,el comentario se designa mediante la letra C que antecede a la numeración de la cláusulao subcláusula que alude, la que se destaca con una doble barra de color gris. Loscomentarios no forman parte del cuerpo de la norma, se insertan sólo a título informativo.

Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, ensesión efectuada el 29 de mayo de 2003.

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NORMA CHILENA NCh2745-2003

Análisis y diseño de edificios con aislación sísmica

0 Introducción

0.1 El proyecto de norma que sirvió de base a la discusión de esta norma fue el resultadodel trabajo del Grupo N° 5 de la Asociación Chilena de Sismología e Ingeniería Sísmica,ACHISINA, Protección Sísmica: Aislación Sísmica y Disipación de Energía, desde sucreación en el año 1999. El proyecto contiene la traducción, comentario, y adaptación delcódigo Uniform Building Code del año 1997 a la realidad sísmica chilena. En lo posible, estedocumento fue compatibilizado además con la norma chilena NCh433.Of1996 Diseñosísmico de edificios. Esto no fue una tarea sencilla debido a que el diseño de estructurasaisladas se basa principalmente en criterios de desempeño que no son consistentes con lafilosofía de NCh433.Of1996 vigente.

0.2 Tal vez una de las lecciones más significativas que dejó la terrible experiencia ocurridaen los terremotos de Northridge (1994) y Kobe (1995), fue el exitoso comportamientosísmico de las estructuras con aislación basal. Este resultado ha ocasionado una explosiónen el desarrollo y uso de los sistemas de aislación en Japón, y en menor medida enCalifornia. Frente a esta rápida evolución de la Ingeniería Sísmica en el mundo hacia el usode sistemas de reducción de vibraciones, en particular, de aislación sísmica, se tornanecesario complementar los códigos sísmicos actualmente existentes con requisitosespecíficos para estructuras aisladas. Esta necesidad es compartida por los distintosagentes involucrados en el desarrollo y ejecución de proyectos civiles: inmobiliarias,constructoras, fabricantes, proyectistas, y usuarios, quienes favorecen el concepto de laaislación sísmica, pero que requieren como respaldo, un estándar mínimo para el diseño yconstrucción de estas estructuras.

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0.3 Aunque en principio la idea de traducir y adaptar un código existente pareció unatarea sencilla, el tiempo y esfuerzo involucrado en este trabajo ha demostrado locontrario. Especialmente laborioso ha sido el desarrollo de un comentario, que si bienpuede ser aún pulido considerablemente, incluye aspectos relevantes que en opinión delComité pueden ayudar eficazmente a la comprensión de los conceptos fundamentales delcomportamiento sísmico de estructuras aisladas como también a aspectos muy concretosde su diseño.

0.4 Las disposiciones de esta norma no pueden garantizar por sí solas un buencomportamiento sísmico de las estructuras aisladas. Esto se debe a que estecomportamiento está influido por la forma de dimensionamiento o diseño de los elementosestructurales, la cual depende de la norma de diseño del material correspondiente, yparticularmente, por la forma en que se ejecutó la construcción del edificio. A esto sedebe agregar que la capacidad y seguridad sísmica de la estructura y elementos noestructurales se ven afectados por el nivel de deterioro a que se ve expuesto el edificio, alas modificaciones que eventualmente se realicen durante su vida útil y por la severidad ycaracterísticas del evento sísmico.

1 Alcance y campo de aplicación

Esta norma establece requisitos para el análisis y diseño sísmico de edificios con aislaciónsísmica. También establece requisitos para el diseño de los elementos no estructuralessoportados por el edificio y los ensayos requeridos para el sistema de aislación. Estanorma no incluye el diseño sísmico de edificios que usan disipadores de energía en lasuperestructura.

2 Referencias normativas

Los documentos normativos siguientes contienen disposiciones que, a través dereferencias en el texto de la norma, constituyen requisitos de la norma.

A la fecha de publicación de esta norma estaba vigente la edición que se indica acontinuación.

Todas las normas están sujetas a revisión y a las partes que deban tomar acuerdos,basados en esta norma, se les recomienda investigar la posibilidad de aplicar las edicionesmás recientes de las normas que se incluyen a continuación.

NOTA - El Instituto Nacional de Normalización mantiene un registro de las normas nacionales e internacionalesvigentes.

NCh432.Of1971 Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones.NCh433.Of1996 Diseño sísmico de edificios.NCh1537.Of1986 Diseño estructural de edificios - Cargas permanentes y sobrecarga

de uso.NCh1928.Of1993 Albañilería armada - Requisitos para el diseño y cálculo.

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NCh2123.Of1997 Albañilería confinada - Requisitos de diseño y cálculo.ACI 318 Building Code Requirements for Structural Concrete, 2002.AISC 2000 Seismic Previsions for Structural Steel Buildings, Supplement N° 2,

2000.UBC: 1997 Uniform Building Code.

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3 Términos y definiciones

Para los propósitos de esta norma, se aplican lostérminos y definiciones siguientes:

C3 Términos y definiciones

3.1 aislador: elemento estructural del sistema deaislación que es horizontalmente flexible yverticalmente rígido y que permite grandesdeformaciones laterales bajo solicitación sísmica. Esun elemento que se puede utilizar como parte del, oadicionalmente al, sistema de carga gravitacional dela estructura

C.3.1 Típicamente, la rigidez vertical mínimadel sistema de aislación es tal que lafrecuencia de vibración propia de la estructuraen sentido vertical, suponiendo unasuperestructura rígida, debe superar los 10 Hz(C7.2.d.1). Por ejemplo, suponiendo unafrecuencia horizontal propia de la estructuraaislada de 0,5 Hz, la rigidez vertical de unaislador resulta ser: kv = (fv/fh)

2 kh = 400 kh,

esto es, 400 veces más grande que su rigidezhorizontal.

3.2 amortiguamiento efectivo: valor de la razón deamortiguamiento viscoso equivalente que se obtienede la energía disipada para respuesta cíclica delsistema de aislación

3.3 desplazamiento de diseño: desplazamiento lateralproducido por el sismo de diseño, excluyendo eldesplazamiento debido a la torsión natural yaccidental, requerido para el diseño del sistema deaislación

3.4 desplazamiento máximo: desplazamiento lateralprovocado por el sismo máximo posible, excluyendoel desplazamiento adicional debido a la torsión naturaly accidental, requerido para el diseño del sistema deaislación

3.5 desplazamiento total de diseño: desplazamientolateral provocado por el sismo de diseño, incluyendodesplazamientos adicionales debidos a la torsiónnatural y accidental, requerido para el diseño delsistema de aislación o de algún elemento de él

3.6 desplazamiento total máximo: desplazamientolateral máximo provocado por el sismo máximoposible incluyendo desplazamientos adicionalesdebidos a la torsión natural y accidental, requeridopara la verificación de la estabilidad del sistema deaislación, o elementos de él, para el diseño de lasseparaciones entre edificios, y para los ensayos bajocarga vertical de los prototipos de los aisladores

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3.7 interfaz de aislación: espacio generado por elsistema de aislación que se encuentra limitado en suparte superior por la superestructura y en su parteinferior por la subestructura (ver 3.14 y 3.15)

3.8 pares de registros: registros del movimientosegún dos direcciones ortogonales

3.9 rigidez efectiva o secante: valor de la fuerzalateral que se genera en el sistema de aislación, oen un elemento de él, dividido por eldesplazamiento lateral correspondiente

3.10 sismo de diseño (SDI): nivel del movimientosísmico del suelo que tiene como mínimo el 10% deprobabilidad de excedencia en 50 años

3.11 sismo máximo posible (SMP): nivel máximodel movimiento del suelo que puede ocurrir en ellugar de edificación dentro del esquema geológicoconocido. En zonas de alta sismicidad, (ZonaSísmica 3 ó 2 de NCh433), éste puede tener unaintensidad que se puede considerar como el niveldel movimiento sísmico del suelo que tiene un 10%de probabilidad de ser excedido en un período de100 años

C3.10 y C3.11 La Figura C.1 muestra comoejemplo el cálculo de la probabilidad deexcedencia de un cierto nivel de aceleraciónmáxima del suelo para tres localidadesubicadas en suelo duro, en zonas sísmicas 3,2 y 1, respectivamente.

Para zona sísmica 3, se observa que parauna probabilidad de excedencia del 10% yT = 50 años, la aceleración resultante varíaentre 0,45 g y 0,6 g, dependiendo de larelación de atenuación utilizada.

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,80

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Curvas de RiesgoLocalidad: Viña del Mar (Zona 3)

PGA (g)

Pro

babi

lidad

de

Exc

eden

cia

T = 50 años

T = 100 años

! Fresard y Saragoni 1986 T = 50! Fresard y Saragoni 1986 T = 100" Schaad y Saragoni 1989 T = 50" Schaad y Saragoni 1989 T = 100

∆ Martin 1990 T = 50

∆ Martin 1990 T = 100

Figura C.1 - Probabilidad de excedencia de un nivelde aceleración máxima del suelo para tres sitios

en suelo duro, en zonas sísmicas 3, 2 y 1,respectivamente, en lapsos de 50 y 100 años

(Anexo A, [6, 14, 24]) (continúa)

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0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,80

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Curvas de RiesgoLocalidad: Santiago (Zona 2)

PGA (g)

Pro

bab

ilid

ad d

e E

xce

den

cia

T = 50 años

T = 100 años

! Fresard y Saragoni 1986 T = 50! Fresard y Saragoni 1986 T = 100" Schaad y Saragoni 1989 T = 50" Schaad y Saragoni 1989 T = 100∆ Martin 1990 T = 50∆ Martin 1990 T = 100

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,80

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Curvas de RiesgoLocalidad: Pucón (Zona 1)

PGA (g)

Pro

bab

ilida

d de

Exc

ede

nci

a

T = 50 años

T = 100 años

! Fresard ySaragoni 1986 T = 50! Fresard ySaragoni 1986 T = 100" Schaad ySaragoni 1989 T = 50" Schaad ySaragoni 1989 T = 100∆ Martin 1990 T = 50∆ Martin 1990 T = 100

Figura C.1 - Probabilidad de excedencia de un nivelde aceleración máxima del suelo para tres sitios

en suelo duro, en zonas sísmicas 3, 2 y 1,respectivamente, en lapsos de 50 y 100 años

(Anexo A, [6, 14, 24]) (conclusión)

Similarmente, se observa que para las otraszonas sísmicas, los valores de aceleración delsuelo correspondientes a un nivel de excedenciade 10% en 50 años varían entre 0,4 g y 0,5 gpara zona 2 y entre 0,3 g y 0,38 g para zona 1.

En base a los resultados de Figura C.1 seobserva que el rango de aceleracionesmáximas del suelo para estos sitios, y parauna probabilidad de excedencia de 10% en100 años, varían entre 0,5 g y 0,65 g parazona 3; 0,45 g y 0,58 g para zona 2; 0,35 gy 0,45 g para zona 3.

Consecuentemente las razones promedioentre las aceleraciones máximascorrespondientes al SMP y el SDI son, 1,15;1,12 y 1,14, respectivamente para las zonas3; 2 y 1, respectivamente. Debido a lasimilitud entre estas razones se ha optado

por proponer un factor de amplificación MM

entre ambos niveles igual a 1,2.

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La elección de la aceleración máxima del suelo

como parámetro de definición para M

M es

arbitraria. Sin embargo, a falta de medicionesde velocidad y desplazamiento del suelo eneventos del tipo máximo posible, parecerazonable escoger por el momento losresultados basados en aceleración máxima, quese acostumbra a utilizar en los estudios deriesgo.

3.12 sistema de aislación: conjunto de elementosestructurales que incluye a todos los aisladoresindividuales, todos los elementos estructurales quetransfieren fuerza entre los elementos del sistema deaislación y la superestructura y subestructura, ytodas las conexiones a otros elementosestructurales. El sistema de aislación también incluyeal sistema de restricción al viento en caso que dichosistema se use para satisfacer los requisitos de estanorma

C 3.12 sistema de aislación

C3.12.a El objetivo fundamental de la aislaciónsísmica es desacoplar horizontalmente laestructura del suelo de fundación con el objetode que el movimiento horizontal del suelodurante un sismo no se transmita a la estructuray que ella permanezca idealmente inmóvil en unmarco de referencia inercial. Por cierto que undesacople perfecto entre suelo y estructura esimpracticable actualmente; sin embargo,cualquier sistema de aislación busca concentraren él la deformación impuesta por el suelo,filtrando el movimiento que se trasmite haciala superestructura.

C3.12.b De esta forma, una estructuraaislada adecuadamente tendrá un modofundamental de vibrar como el indicado enFigura C.2 en que se observa que lasuperestructura es esencialmente rígida yla deformación se concentra en el nivel deaislación. Es importante observar además,que una estructura aislada tendrágeneralmente dos frecuencias modalestraslacionales (modo aislado traslacional)prácticamente iguales, asociadas al modoindicado en la figura en ambas direccioneshorizontales. La frecuencia torsionalfundamental del sistema (modo aisladotorsional) puede diferir considerablemente delas frecuencias fundamentales traslacionales,dependiendo de la ubicación en planta de losaisladores y sus rigideces relativas, aunqueen distribuciones uniformes la razón defrecuencia torsional y lateral es similar a 1(ver Anexo A, [13]). Cabe aclarar también,que las frecuencias asociadas a los modossuperiores de la estructura (modos 4, 5,...)no corresponden ni se parecen a lasfrecuencias de la estructura con base fija. Enverdad estos modos superiores son similaresa los modos de deformación de la estructurasin restricción en su base (estructura libre).

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m ovim iento del suelo

a is la d o r

δ

Figura C.2 - Modo fundamental de unedificio aislado

C3.12.c El sistema de aislación debe satisfacertres requisitos fundamentales:

1) tener una gran flexibilidad horizontal demodo de alargar el período fundamental devibración de la estructura a una zona demenor aceleración espectral;

2) introducir un nivel de disipación de energíade modo de reducir la demanda dedeformación sobre el sistema de aislación; y

3) proveer una rigidez suficiente para cargasde servicio de la estructura de modo deevitar vibraciones molestas.

C3.12.d El incremento de amortiguamiento en elsistema de aislación conduce típicamente a unamenor demanda de deformación sobre el sistemade aislación, lo que a su vez implica unareducción de la fuerza de corte que actúa sobre elsistema de aislación y la superestructura. El nivelóptimo de amortiguamiento del sistema dependeciertamente del objetivo de diseño en lo referentea la demanda sobre la estructura (deformaciones)y sus contenidos (aceleraciones); de hecho, unaumento excesivo del amortiguamiento conducea un aumento de las aceleraciones de piso lo quepuede inducir problemas con los contenidos de laestructura (Figura C.3).

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Figura C.3 - Cortes de entrepiso para un marco planoaislado de 5 pisos y distintos niveles de razón de

amortiguamiento en el sistema de aislación

C3.12.e Por último, es interesante ilustrar paraun sistema de un grado de libertad cuál es elnivel de reducción de respuesta que se esperacon el uso de la aislación sísmica. La Figura C.4muestra el promedio de la reducción derespuesta de deformación y aceleración totalque se obtiene al aislar estructurasconvencionales con períodos fundamentalesentre 0,3 s y 1,5 s y un período aislado objetivode 2,5 s para los sismos chilenos que se indicanen C8.4.2. Como se aprecia, la reducción dedeformaciones y aceleraciones decrece en lamedida que la estructura convencional se hacemás flexible; sin embargo, para períodos de laestructura convencional de hasta 0,7 s, lasreducciones observadas son del orden de 10.

0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,60

5

10

15

20

25

30

Reducción promedio de aceleraciones para Tobjetivo= 2,5

Toriginal

(en segundos)

As

/ais

lac

ion /

Ac

/ais

lac

ion

Suelo Tipo I - β= 5%Suelo Tipo II - β= 5%Suelo Tipo III - β= 5%Suelo Tipo I - β= 15%Suelo Tipo II - β= 15%Suelo Tipo III - β= 15%

Figura C.4 - Reducción promedio de aceleracionespara estructuras aisladas de período objetivo 2,5 s,sometidas a los registros chilenos del terremoto

de 1985 indicados en C8.4.2

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3.13 sistema para restringir los efectos del viento:conjunto de elementos estructurales que proveenuna restricción al desplazamiento horizontal de laestructura aislada ante cargas de viento. Elsistema de restricción puede ser parte integral delos aisladores o bien ser un dispositivoindependiente

3.14 subestructura: porción de la estructura que seencuentra por debajo del nivel de aislación

3.15 superestructura: porción de la estructura que seencuentra por sobre el nivel de aislación

4 Símbolos y términos abreviados

Para los propósitos de esta norma, se aplican lossímbolos y términos abreviados de NCh433 yadicionalmente los siguientes:

C4 Símbolos y términos abreviados

DB = coeficiente numérico relativo a la

razón de amortiguamiento efectivodel sistema de aislación para eldesplazamiento de diseño,

(ver Tabla 2)

MB = coeficiente numérico relativo a la

razón de amortiguamiento efectivodel sistema de aislación para eldesplazamiento máximo,

(ver Tabla 2)

b = dimensión más corta de la planta dela estructura, medidaperpendicularmente a d

DC = coeficiente sísmico de desplazamiento

correspondiente al nivel sísmico dediseño, según ecuación 1

MC = coeficiente sísmico de desplazamiento

correspondiente al nivel sísmicomáximo posible, según ecuación 3

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DD = desplazamiento de diseño, en

milímetros (mm), en el centro derigidez del sistema de aislación en ladirección bajo consideración, comose indica en 7.3.1

DD' = desplazamiento de diseño, en

milímetros (mm), en el centrode rigidez del sistema de aislación enla dirección bajo consideración, comose indica en 8.2

MD = desplazamiento máximo, en

milímetros (mm), en el centro derigidez del sistema de aislación en ladirección bajo consideración, comose indica en 7.3.3

MD' = desplazamiento máximo, en

milímetros (mm), en el centro derigidez del sistema de aislación en ladirección bajo consideración, comose indica en 8.2

TDD = desplazamiento total de diseño, en

milímetros (mm), de un elemento delsistema de aislación incluyendotanto el desplazamiento traslacionalen el centro de rigidez,

DD , como la

componente de desplazamientotorsional en la dirección bajoconsideración, como se especificaen 7.3.5

TMD = desplazamiento total máximo, en

milímetros (mm), de un elementodel sistema de aislación incluyendotanto el desplazamiento traslacionalen el centro de rigidez,

MD , como

la componente de desplazamientotorsional en la dirección bajoconsideración, como se indicaen 7.3.3

d = dimensión en planta más larga de laestructura

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CICLOE = energía disipada, en kN-mm, en un

aislador durante un ciclo completode carga reversible, en un rango dedesplazamiento de ensayo de ∆+ a∆–, medida por el área encerrada porun ciclo de la relación constitutivafuerza-defomación

DE∑ = total de energía disipada, en kN-mm,

por todos los aisladores durante unciclo completo de respuesta aldesplazamiento de diseño,

DD

ME∑ = total de energía disipada, en kN-mm,

por todos los aisladores durante unciclo completo de respuesta aldesplazamiento máximo,

MD

e = excentricidad real, en milímetros(mm), medida en planta entre elcentro de masa de la superestructuray el centro de rigidez del sistema deaislación, más la excentricidadaccidental, igual a un 5% de ladimensión máxima de la plantaperpendicular a la dirección de lasolicitación sísmica considerada

−F = fuerza negativa, en kN, en unaislador, durante un ciclo de ensayoa un desplazamiento con unaamplitud ∆–

+F = fuerza positiva, en kN, en unaislador, durante un ciclo de ensayoa un desplazamiento con unaamplitud ∆+

.máx

+∑D

F = suma para todos los aisladores de losvalores absolutos de la fuerzapositiva máxima de un aislador aldesplazamiento positivo

DD . Para un

aislador determinado, la fuerzapositiva máxima al desplazamientopositivo,

DD , se determina

La distinción que se realiza entre .máx+

DF y+

DF es especialmente importante en el caso

de aisladores elastoméricos en que la diferenciade las fuerzas máximas depende en general delnúmero de ciclo en cuestión debido a unfenómeno conocido como scragging. Elscragging se debe a un cambio en la estructuradel material como resultado de la deformación

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comparando cada una de las fuerzaspositivas que ocurren durante cadaciclo de la secuencia de ensayosasociada con el desplazamiento

DD

y seleccionando el valor positivomáximo al desplazamiento positivo

DD

y justifica la necesidad de eliminarlo medianteciclado del dispositivo previo a su uso en laestructura (ver 14.5).

.mín

+∑D

F = suma para todos los aisladores delos valores absolutos de la fuerzapositiva mínima de un aislador aldesplazamiento positivo

DD . Para

un aislador determinado, la fuerzapositiva mínima al desplazamientopositivo

DD se determina

comparando cada una de las fuerzaspositivas que ocurren durante cadaciclo de la secuencia de ensayosasociada con el desplazamiento

DD

y seleccionando el valor positivomínimo al desplazamiento positivo

DD

.máx

−∑D

F = suma para todos los aisladores de losvalores absolutos de la fuerzanegativa máxima en valor absoluto deun aislador al desplazamiento negativo

DD . Para un aislador determinado, la

fuerza negativa máxima aldesplazamiento negativo

DD se

determina comparando cada una delas fuerzas negativas que ocurrendurante cada ciclo de la secuenciade ensayos asociada con elincremento de desplazamiento

DD

y seleccionando el valor absolutomáximo al desplazamiento negativo

DD

.mín

−∑D

F = suma para todos los aisladores delos valores absolutos de la fuerzanegativa mínima en valor absoluto de

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un aislador al desplazamientonegativo

DD . Para un aislador

determinado, la fuerza negativamínima en el desplazamientonegativo

DD se determina

comparando cada una de las fuerzasnegativas que ocurren durante cadaciclo de la secuencia de ensayosasociada con el incremento de desplazamiento

DD y seleccionando

el valor absoluto mínimo aldesplazamiento negativo

DD

.máx

+∑M

F = suma para todos los aisladores de losvalores absolutos de la fuerza positivamáxima de un aislador aldesplazamiento positivo

MD . Para un

aislador determinado, la fuerzapositiva máxima al desplazamientopositivo,

MD , se determina

comparando cada una de las fuerzaspositivas que ocurren durante cadaciclo de la secuencia de ensayosasociada con el incremento dedesplazamiento

MD y seleccionando

el valor positivo máximo aldesplazamiento positivo

MD

.mín

+∑M

F = suma para todos los aisladores de losvalores absolutos de la fuerza positivamínima de un aislador aldesplazamiento positivo

MD . Para un

aislador determinado, la fuerza positivamínima al desplazamiento positivo

MD

se determina comparando cada una delas fuerzas positivas que ocurrendurante cada ciclo de la secuencia deensayos asociada con el incremento dedesplazamiento

MD y seleccionando el

valor positivo mínimo aldesplazamiento positivo

MD

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.máx

−∑M

F = suma para todos los aisladores delos valores absolutos de la fuerzanegativa máxima en valor absolutode un aislador al desplazamientonegativo

MD . Para un aislador

determinado, la fuerza negativamáxima al desplazamiento negativo

MD se determina comparando cada

una de las fuerzas negativas queocurren durante cada ciclo de lasecuencia de ensayos asociada conel incremento de desplazamiento

MD y seleccionando el valor

absoluto máximo al desplazamientonegativo

MD

.mín

−∑M

F = suma para todos los aisladores delos valores absolutos de la fuerzanegativa mínima en valor absolutode un aislador al desplazamientonegativo

MD . Para un aislador

determinado, la fuerza negativamínima al desplazamiento negativo

MD se determina comparando cada

una de las fuerzas negativas queocurren durante cada ciclo de lasecuencia de ensayos asociada conel incremento de desplazamiento

MD y seleccionando el valor

absoluto mínimo al desplazamientonegativo

MD

g = constante de aceleración de gravedad,(9 806 mm/s2)

rH = altura total de la goma del aislador

ih = altura en metros sobre la base hasta

el nivel i

xh = altura en metros sobre la base hasta

el nivel x

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efk = rigidez efectiva o secante de un

aislador, en kN/mm, como indicaecuación 11

.máxDk = rigidez efectiva o secante máxima del

sistema de aislación, en kN/mm, aldesplazamiento de diseño en ladirección horizontal considerada

.máxMk = rigidez efectiva o secante máxima del

sistema de aislación, en kN/mm, aldesplazamiento máximo en ladirección horizontal considerada

.mínDk = rigidez efectiva o secante mínima del

sistema de aislación, en kN/mm, aldesplazamiento de diseño en ladirección horizontal considerada

.mínMk = rigidez efectiva o secante mínima del

sistema de aislación, en kN/mm, aldesplazamiento máximo en ladirección horizontal considerada

MM = coeficiente numérico relacionado con

la respuesta al sismo máximo posible(ver Tabla 3)

lR = coeficiente de reducción

para estructuras aisladassísmicamente, relacionado con elsistema resistente a las fuerzaslaterales de la superestructura comose establece en Tabla 3

DT = período efectivo, en segundos, de la

estructura aislada al desplazamientode diseño en la direcciónconsiderada, como se indica enecuación 2

MT = período efectivo, en segundos, de la

estructura aislada al desplazamientomáximo en la dirección considerada,como se indica en ecuación 4

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bV = fuerza o corte lateral total de diseño

sísmico en los elementos del, o pordebajo del, sistema de aislación,como se indica en ecuación 7

sV = fuerza o corte lateral total de diseño

sísmico en los elementos de lasuperestructura, como se indica enecuación y en los límitesespecificados en cláusula 7

W = carga muerta sísmica total definidaen NCh433. Para el diseño delsistema de aislación, W es el pesode la carga muerta sísmica total dela superestructura

iw = la parte de W ubicada o asignada al

nivel i

xw = la parte de W ubicada o asignada al

nivel x

y = distancia, en milímetros (mm), entreel centro de rigidez del sistema deaislación y el elemento de interés,medida perpendicularmente a ladirección de la solicitación sísmicaconsiderada

Z = factor que depende de lazonificación sísmica definida enNCh433; se establece en Tabla 5

efβ = amortiguamiento efectivo del

sistema de aislación y del aisladorcomo indica ecuación 12

Dβ = amortiguamiento efectivo del

sistema de aislación, aldesplazamiento de diseño comoindica ecuación 17

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Mβ = amortiguamiento efectivo del

sistema de aislación, aldesplazamiento máximo como indicaecuación 18

γ = deformación angular del elastómerocalculada como el cuociente entre ladeformación de corte y la altura degoma

∆+ = desplazamiento positivo máximo deun aislador durante cada ciclo deensayo del prototipo

∆– = desplazamiento negativo mínimo deun aislador durante cada ciclo deensayo del prototipo

5 Generalidades

5.1 Todas las estructuras con aislación sísmica ycada porción de las mismas se deben diseñar yconstruir de acuerdo con los requisitos de estanorma. Las disposiciones de NCh433 también sonobligatorias, en lo que no contradigan lasdisposiciones de la presente norma.

5.2 El sistema resistente a fuerzas laterales y elsistema de aislación se deben diseñar para resistirlas deformaciones y los esfuerzos producidos porlos efectos de movimientos del suelo como lodispone esta norma.

5.3 Cuando las fuerzas de viento indicadas enNCh432, produzcan deformaciones o esfuerzosmayores, dichas cargas se deben utilizar para eldiseño en lugar de las deformaciones y esfuerzosresultantes de las fuerzas sísmicas.

C5 Generalidades

C5.a Introducción

C5.a.1 Durante la última década el conceptode aislación sísmica se ha comenzado aconsiderar seriamente como una alternativa enel diseño sismorresistente de estructuras,especialmente en aquellos casos en que sebusca un mejor desempeño sísmico para lasestructuras y sus contenidos. El buendesempeño que las estructuras aisladas hantenido durante los sismos de Northridge (LosAngeles, 1994) y Kobe (Kobe, 1995), avalanlas bondades de esta alternativa en cuanto aaumentar considerablemente el nivel deseguridad para las personas y la operabilidadde la estructura después de un sismo.

C5.a.2 Actualmente, los conceptos de aislaciónsísmica se enseñan como parte del currículo deIngeniería Civil en la mayoría de las Universidadesmundialmente reconocidas, innumerablesinvestigaciones se han desarrollado parademostrar la eficiencia de la aislación sísmicacomo una técnica sismorresistente, y numerososdispositivos de aislación están comercialmentedisponibles para su implementación en lapráctica. Consecuentemente, se ha desarrolladouna creciente necesidad de suplementar loscódigos sísmicos actualmente vigentes conrequisitos específicos para estructuras aisladas.Esta necesidad es compartida por los organismosencargados de la construcción y el público en

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general, quienes requieren que esta tecnología seimplemente adecuadamente, y por los ingenierosproyectistas, los que requieren un estándarmínimo para el diseño y construcción deestructuras con esta tecnología.

C5.a.3 Los primeros esfuerzos en ladirección de un código para el diseño deestructuras aisladas sísmicamente fuepublicado por el Structural EngineeringAssociation of California, SEAOC, elaño 1986 en el documento Tentative SeismicIsolation Design Requirements (ver Anexo A,[21]). Reconociendo la necesidad de obtenerun documento que represente una opiniónconsensuada, el comité sismológico delSEAOC desarrolló los requisitos de diseñoGeneral Requirements for the Design andConstruction of Seismic Isolated Structures quefueron publicados en el apéndice 1 L del libroazul del SEAOC (ver Anexo A, [22]) en 1990.Estos mismos requisitos fueron publicadosposteriormente como un apéndice nomandatorio del Capítulo 23 del UBC (ver AnexoA, [9]) en el año 1991. El comité sismológicodel SEAOC y del International Conference ofBuilding Officials, ICBO, han revisado estedocumento periódicamente desde entonces yversiones posteriores de estos requisitos sepueden encontrar en el libro azul del SEAOC (verAnexo A, [23]) del año 1996, y en el códigoUBC (ver Anexo A, [12]) del año 1997. Porotra parte, el Consejo de Seguridad Sísmicapara Edificios encomendó la incorporación derequisitos para el diseño de estructuras conaislación sísmica y disipación de energía enlos requisitos de National Earthquake HazardReduction Program, NEHRP, del año 1994.Estos requisitos fueron modificados en laversión del año 1997 en que los tresdocumentos NEHRP/UBC/SEAOC fueroncompatibilizados.

C5.a.4 El largo camino recorrido por estastres instituciones y comités en EEUU avala ladecisión del Grupo N° 5 de ACHISINAencargado de realizar esta norma de basar sutrabajo en el documento UBC (ver Anexo A,[12]) del año 1997. Aunque este documentopuede ser criticado en diversos aspectos, sufilosofía y criterios han sido ampliamentediscutidos y aceptados por la comunidadcientífica y profesional en el mundo. Esto noimplica que el documento no sea perfectible,y ha sido la intención de este grupo detrabajo el introducir cambios y comentariosen aquellos puntos debatibles y arbitrarios.

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C5.b Filosofía de los requisitos de diseñopara estructuras aisladas

C5.b.1 Es condición esencial de unaestructura aislada el que su desempeñoobjetivo no sólo involucre la protección de lavida durante un sismo severo, sino también lareducción del daño de la estructura y suscontenidos. De esta forma, los requisitos dediseño que se presentan en esta norma son unacombinación de ambos objetivos: protección a lavida y reducción del daño.

C5.b.2 Como punto de partida, estosrequisitos definen dos niveles sísmicos: unnivel sísmico de diseño (SDI) y un nivelsísmico máximo posible (SMP). El sismo dediseño coincide con el nivel utilizadocomúnmente en el diseño de estructurasconvencionales consistente con unaprobabilidad de excedencia de 10% en50 años. Por otra parte, el sismo máximoposible corresponde al máximo nivel demovimiento del suelo que puede ocurrirdentro del marco geológico conocido y hasido definido como el nivel que tiene unaprobabilidad de excedencia de un 10% en unperíodo de 100 años.

Estos niveles de riesgo, que son consistentescon la tendencia mundial en los códigos deaislación sísmica, son distintos a los utilizadosen NCh433, lo que será reflejado a través de unespectro de diseño que difiere del contenido endicha norma. El nuevo espectro deberá reflejar,además, un nivel de seguridad superior para elsistema de aislación, debido a que su fallacompromete necesariamente la estabilidadvertical de la estructura completa.

C5.b.3 Para el diseño de estructuras aisladas serequiere que el sistema de aislación sea capaz desostener las deformaciones y cargascorrespondientes al SMP sin falla. Análogamente,cualquier sistema que cruce la interfaz deaislación se debe diseñar para acomodar eldesplazamiento correspondiente al SMP.

C5.b.4 Estas recomendaciones buscan, además,que la superestructura permanezcaesencialmente elástica durante el sismo dediseño, a diferencia de los requisitos paraestructuras con base fija que buscan alcanzarsólo un nivel de protección razonable para fallasestructurales mayores y pérdida de vidas sinhacer hincapié en limitar el daño o mantener las

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funciones de la estructura. La filosofía actualsismorresistente establece que las fuerzaslaterales de diseño sean, digamos, un octavo delas fuerzas reales que ocurrirían en el edificio siéste permaneciera elástico durante el sismo. Laseguridad a la vida se provee entonces a travésde requerir que el sistema tenga una ductilidadadecuada y permanezca establegravitacionalmente sin daño masivo o falla paradesplazamientos que exceden con creces ellímite de fluencia del sistema. Sin embargo,daño a los elementos estructurales,componentes no estructurales, y contenidos sonprobables en una estructura convencional paraun evento mayor.

C5.b.5 Para una estructura convencional, susobrevivencia para el SMP no se verificaexplícitamente y se maneja implícitamente através de mayor ductilidad y mayor detalle delos elementos. Por el contrario, en estructurasaisladas la verificación del desempeño de laestructura para el SMP se debe realizaranalítica y experimentalmente. El criteriodetrás de esta verificación es proveerevidencia que en el peor escenario sísmicoposible, la estructura aislada es al menos tansegura como la estructura convencional. Eldiseño explícito del sistema de aislación y elensayo de aisladores para el SMP esnecesario actualmente debido a que aún noexiste suficiente evidencia práctica como parapermitir un criterio menos conservador. Esimportante notar que, los aisladores friccionaleso elastoméricos convencionales utilizadospermiten alcanzar el nivel de diseñocorrespondiente al SMP sin mayor dificultad.

C5.b.6 De acuerdo con los requisitosindicados en esta norma, el diseño de unaestructura está orientado a cumplir con losobjetivos de desempeño siguientes:

1. Resistir sismos pequeños y moderadossin daño en elementos estructurales,componentes no estructurales, ycontenidos del edificio.

2. Resistir sismos severos sin que exista:

a) falla del sistema de aislación;

b) daño significativo a los elementosestructurales; y

c) daño masivo a elementos noestructurales.

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Para cumplir con estos objetivos, los requisitospropuestos limitan la respuesta inelástica de lasuperestructura a una fracción menor de lo quese permite para edificios convencionales.Consecuentemente, el desplazamiento lateralde una estructura durante un sismo debeocurrir en la interfaz de aislación y no en lasuperestructura.

C5.b.7 Los objetivos de desempeñoestablecidos en C5.b.6 exceden a aquellosde estructuras convencionales en sismosmoderados y severos. Es importante recalcarque, incluso a través de reforzarconsiderablemente las estructurasconvencionales, es difícil alcanzar losobjetivos de desempeño de una estructuraaislada, en especial aquellos relacionados conlos contenidos y terminaciones. Esto se debea que el aumento de resistencia de laestructura convencional conlleva unarigidización de la estructura, lo que induceniveles de aceleración que dificultan elcontrol de daños en contenidos, instalacionesy terminaciones, y por ende, la funcionalidaddel edificio. Tal fue el caso del HospitalSylmar, durante el sismo de Northridge en elaño 1994 (ver Anexo A, [8]).

C5.c Proyectos de edificación con aislaciónsísmica en Chile

C5.c.1 A la fecha de la redacción de estanorma existen tres edificios con aislaciónsísmica en Santiago, el edificio de viviendasocial de la Comunidad Andalucía(ver Anexo A, [15]) diseñado y construidoentre los años 1991 y 1992, la Clínica SanCarlos de la P. Universidad Católica de Chileconstruida durante el año 2000 (ver Anexo A,[3]), y el Edificio San Agustín de la Facultadde Ingeniería de la P. Universidad Católica deChile construido durante 2001 y 2002(ver Anexo A, [3]). Además, durante elaño 2002 finalizó la etapa de desarrollo delproyecto del edificio Placa Técnica delHospital Militar ubicado en La Reina, que seconvertirá en la estructura aislada másgrande del país (ver Anexo A, [25]).

C5.c.2 Los antecedentes mundiales muestranque con posterioridad a los terremotos deNorthridge y Kobe, el uso de la aislaciónsísmica en el mundo ha crecidoconsiderablemente. Por ejemplo, lasestadísticas en Japón muestran que el

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año 1998 se construyeron más de700 edificios con aislación sísmica, entre losque se incluyen 35 hospitales, 18 edificiosgubernamentales y 304 edificios de viviendas.

C5.c.3 Los sistemas de aislación más utilizadosen el mundo actualmente son los aisladoreselastoméricos de bajo amortiguamiento (LDR) yalto amortiguamiento (HDR), los aisladoreselastoméricos con corazón de plomo (LRB), elaislador de péndulo friccional (FPS), y losdeslizadores teflón-acero (PTFE).

C5.c.4 Cada proyecto tiene sus propiosfactores que motivan el uso de sistemas deaislación y posee diferentes objetivos dedesempeño. El primer paso esencial en eldesarrollo del proyecto es definir el criterio dediseño en base a los objetivos del propietarioen lo que respecta a la funcionalidad de laestructura, daño y protección de la inversión,preservación histórica de la estructura, riesgo alas personas, y economía en la construcción.Para aquellos propietarios que desean una altaprioridad a la funcionalidad, protección de loscontenidos, e inversión, requieren un criterio dediseño más estricto que aquellos que buscan unnivel de desempeño de protección a la vidaúnicamente. En cualquier caso, es el propietarioel que debe estar consciente del nivel de riesgoque se desea asumir en el diseño.

6 Criterio de selección C.6 Criterio de selección

6.1 Bases de diseño

Los procedimientos y limitaciones para el diseño deestructuras con aislación sísmica se deben determinarconsiderando la zona, características del lugar,aceleración vertical, propiedades de las seccionesagrietadas de los elementos de hormigón ymampostería, destino, configuración, sistemaestructural y altura.

C6.1 Bases de diseño

Las guías de diseño propuestas incluyenaspectos generales del diseño de estructurascon aisladores sísmicos y son aplicables a unaamplia gama de soluciones estructuralesposibles para el sistema de aislación.

6.2 Estabilidad del sistema de aislación

La estabilidad de los elementos del sistema deaislación sujetos a cargas verticales se debeverificar por análisis y ensayos, según se requiera,para desplazamientos sísmicos laterales iguales al

C6.2 Estabilidad del sistema de aislación

Debido a esta generalidad, esta norma descansaen la exigencia de que los sistemas de aislaciónsean ensayados para confirmar las propiedadesutilizadas en el cálculo y diseño de la estructuraaislada. En general los sistemas de aislación quese consideran adecuados deben:

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desplazamiento máximo total. a) Permanecer estables para el desplazamientode diseño requerido.

b) Proveer una resistencia que no decrezcacon un aumento en el desplazamiento.

c) No degradarse en rigidez y resistenciabajo carga cíclica.

d) Poseer una relación constitutiva fuerza-deformación que esté bien definida y searepetible.

6.3 Categorías de destino

El factor de importancia, I, para una edificación conaislación sísmica se debe considerar igual a 1,0 sinconsiderar la categoría de destino.

NOTA - Ver Tabla 1.

C6.3 Categorías de destino

Dos razones justifican un valor único delcoeficiente de importancia I en estructurasaisladas. Primero, se reconoce que existe mayorcerteza en relación a estructuras convencionalessobre el verdadero nivel de demanda impuestosobre la estructura. Segundo, como el objetivode desempeño del diseño es siempre lograrfuncionalidad luego del sismo, no tiene sentidodiferenciar por concepto de uso entreestructuras. No se eliminó la Tabla 1 parafacilitar la eventual incorporación de valores de Idiferentes a 1 para destinos o niveles dedesempeño distintos a los contempladosactualmente en dicha tabla.

6.4 Requisitos de configuración

Cada estructura se debe clasificar como estructuraregular o irregular en base a la configuraciónestructural del sistema de aislación, de acuerdo conTablas C.3 y C.4 de 8.5.3.1.

6.5 Selección de procedimientos de respuestalateral

6.5.1 Generalidades

Cualquier estructura con aislación sísmica se puede,y ciertas estructuras aisladas definidas más adelantese deben, diseñar utilizando el procedimiento derespuesta lateral dinámico de cláusula 8.

C6.5.1 Generalidades

C6.5.1.a General

C6.5.1.a.1 El modelo estructural del sistemade aislación y de la sub y la superestructuracumple dos funciones primordiales:

a) Cálculo de la respuesta y diseño de lasub y la superestructura para elterremoto de diseño.

b) Cálculo de la demanda dedesplazamientos y verificación de laestabilidad del sistema de aislación para

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el terremoto máximo posible.

C6.5.1.a.2 Distintas metodologías de distintosgrados de complejidad se pueden utilizar paramodelar la respuesta de estructuras aisladas,desde modelos simplificados hasta modelostridimensionales no-lineales del edificiocompleto. El nivel de sofisticación del modelodebe ser coherente con el grado de complejidadde la estructura. En general, superestructurasflexibles, irregulares en planta y altura requeriránde modelos más sofisticados.

C6.5.1.b Modelo del sistema de aislación

C6.5.1.b.1 El modelo estructural del sistemade aislación debe ser capaz de representarefectos de la respuesta tridimensional delsistema, como por ejemplo la torsión enplanta, la correcta distribución de cargasverticales en los aisladores, interacciónbidireccional, e interacción lateral-vertical(aislador de péndulo friccional). Además, elanálisis del modelo estructural debeconsiderar la variabilidad de las propiedadesde los aisladores; debe considerar la mayorrigidez del sistema de aislación en ladeterminación de las fuerzas de diseño de lasuperestructura y la menor rigidez posible enla determinación de la deformación delsistema de aislación.

C6.5.1.b.2 Si el sistema de aislación permiteel levantamiento de la estructura, el modelodebe ser capaz de representar estelevantamiento y el impacto en el contactoentre estructura y dispositivo. El levantamientoes un fenómeno no-lineal y requieremodelación explícita tanto en estructurasaisladas como no aisladas, por ejemplo, através de un elemento tipo gap que imponecero fuerza en el momento de levantamientolibre de la estructura. La importancia de que elmodelo del aislador permita el levantamiento encaso de ocurrir, es determinar en formaadecuada la redistribución de esfuerzos ydeformaciones que ocurre en la estructura unavez que el vínculo del aislador desaparece.

C6.5.1.b.3 Otro aspecto importante es laconsideración del efecto P - ∆ a través delaislador. Este efecto crea un momentosignificativo sobre la estructura bajo y sobreel aislador. Dependiendo del sistema deanclaje del dispositivo, este momento puedevariar entre P veces ∆/2 y P veces ∆ dondeP es la carga axial sobre el aislador y ∆ su

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desplazamiento. Este momento es en adiciónal momento flector debido al corte a travésdel aislador.

C6.5.1.b.4 Modelación de aisladores

C6.5.1.b.4.1 General

Uno de los objetivos primordiales del modeloestructural debe ser acotar las posiblesvariaciones observadas en las propiedadesmecánicas de los aisladores como resultadode variaciones de la carga vertical, lavelocidad de carga, movimiento bidireccional,temperatura, y envejecimiento del aislador.

C6.5.1.b.4.2 Modelos lineales

C6.5.1.b.4.2.1 Para los procedimientoslineales establecidos por esta norma, elsistema de aislación se puede representar por unmodelo lineal equivalente. Las propiedades deeste modelo son la rigidez secante del aislador,también confusamente denominada como

equivalente, efk :

−+

−+

∆+∆

+=

FFkef (C.1)

y la razón de amortiguamiento lineal viscoso

equivalente efβ :

∑=

22

1

DK

E

ef

dief

πβ (C.2)

en que:

diE∑ = suma de las energíasdisipadas por todos losaisladores en un ciclo;

efef kK ∑= =rigidez efectiva o secantede todos los aisladores delsistema de aislación.

Todas las cantidades se determinan en base aciclos de amplitud D .

C6.5.1.b.4.2.2 Los modelos lineales equivalentesdeben ser utilizados sólo en el diseño de

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aisladores elastoméricos, cuyas propiedades noson altamente dependientes de la carga axial. Enel caso de aisladores friccionales, se recomiendaadicionalmente verificar el diseño de estosdispositivos mediante un análisis no-lineal derespuesta en el tiempo.

C6.5.1.b.4.3 Modelos no-lineales

C6.5.1.b.4.3.1 Para evaluar la respuesta no-lineal de la estructura con aisladoressísmicos se requiere utilizar un modelo quesea representativo de la constitutiva no-linealdel dispositivo. De acuerdo con lo descritoanteriormente, este modelo es típicamenteindependiente de la velocidad dedeformación en el caso de aisladoreselastoméricos, pero dependiente de ella en elcaso de aisladores friccionales.

C6.5.1.b.4.3.2 Debido a que la respuestadinámica de la estructura completa quedacontrolada por el comportamiento del sistemade aislación, cuando se cumple con lasdisposiciones de esta norma, es admisible queel modelo utilizado durante el diseño delsistema de aislación sea simple e ignore, porejemplo, la flexibilidad de la superestructura.Esto permite ahorrar gran cantidad de tiempoen el cálculo de las respuestas y conduce porlo general a resultados precisos. Sin embargo,una vez concluido el proceso de diseño esrecomendable verificar, con un modelo no-lineal de los aisladores y tridimensional de lasuperestructura, el comportamiento del sistemacompleto para un conjunto de sismos.

C6.5.1.b.4.3.3 El hecho de que la no-linealidaddel sistema se localice en el sistema deaislación, conduce a que los análisis no-linealesdescritos sean de bajo costo computacional enrelación a lo que sería un análisis no-lineal deuna estructura convencional. Además, lainterpretación de las respuestas medidasdurante sismos en estructuras aisladas muestraque es posible predecir con gran nivel deprecisión (error menor al 10%) el verdaderocomportamiento no-lineal de estas estructuras(ver Anexo A, [4]).

C6.5.1.c Modelo de la superestructura

C6.5.1.c.1 En general, la superestructura sedebe modelar con igual detalle que para unedificio convencional; sin embargo, es unhecho que la incertidumbre en la respuestadel modelo de la superestructura se reduce

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gracias al sistema de aislación. El nivel dedetalle del modelo de la superestructura debeser tal que permita evaluar correctamente ladistribución de esfuerzos y deformaciones ensus elementos.

C6.5.1.c.2 Es importante recordar que lasuperestructura será diseñada para permanecerelástica esencialmente y por lo tanto su rigidez yresistencia debe ser consistente con estecomportamiento. De no ser así, se perdería elgran beneficio del sistema de aislación encuanto al control del daño de la estructura y suscontenidos. Se define que la superestructurapermanece esencialmente elástica durante elsismo si el requerimiento nominal de ductilidadsobre las componentes del sistema deresistencia lateral del edificio es pequeño( 2≅R ). Este requerimiento de ductilidad no

impide que algún elemento entre en el rangoinelástico; sin embargo, el sistema resistentelateral de la estructura como un todo no cambiasu característica apreciablemente.

C6.5.1.d Procedimiento de análisis

C6.5.1.d.1 En esta norma es posible utilizarmodelos lineales o no-lineales para el análisis deestructuras aisladas sísmicamente. El análisisestático con modelos lineales establece valoresmínimos del desplazamiento de diseño para elsistema de aislación y se puede utilizar en unaclase muy limitada de estructuras. Esteprocedimiento es recomendado para un diseñopreliminar de la estructura y provee unmecanismo de verificación simple de modelosmás sofisticados.

C6.5.1.d.2 El análisis de respuesta espectral serecomienda para estructuras que tienen:

1) una superestructura flexible;

2) una superestructura de planta irregular; y

3) aisladores con una relación constitutivafuerza-deformación que puede seradecuadamente representada por unmodelo lineal equivalente.

La mayor ventaja de un análisis de respuestaespectral con superestructura flexible es quepermite calcular en forma simple ladistribución de fuerzas y deformaciones en loselementos.

C6.5.1.d.3 Los procedimientos de análisis no-

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lineal incluyen en general Análisis Estático No-lineal (AENL), también conocido como pushover,y Análisis Dinámico No-lineal (ADNL) o derespuesta en el tiempo. El modelo no-linealincluye a los aisladores y puede incluir o no a lasuperestructura dependiendo de su importancia;sin embargo, es relevante insistir en que elobjetivo de la aislación sísmica es que la no-linealidad de la superestructura sea pequeña. Elanálisis no-lineal de respuesta en el tiempo sedebe utilizar en los casos siguientes:

1. Sistemas con una razón deamortiguamiento modal mayor a un 30%.

2. Sistemas sin capacidad autocentrante.

3. Sistemas cuya deformación se esperaexceda la distancia disponible deseparación con estructuras adyacentes.

4. Sistemas que son dependientes de lavelocidad de deformación.

5. Sistemas que experimentan levantamientoy/o impacto.

En el ADNL, la superestructura se puedemodelar como lineal provisto que sedemuestre que su respuesta se mantiene en elrango elástico durante el SMP.

C6.5.1.d.4 Aunque la mayoría de lasestructuras con aislación sísmica se debenanalizar por modelos dinámicos lineales o no-lineales del sistema de aislación, esta normaestablece un requisito mínimo de demanda dedeformación y fuerza que es un porcentaje dela demanda indicada por las fórmulas deanálisis estático, incluso cuando se realizaanálisis dinámico. Esta indicación provee unnivel mínimo de seguridad que protege contraun diseño excesivamente no conservador.

6.5.2 Análisis estático

El procedimiento de análisis estático lateralequivalente de cláusula 5 se puede utilizar para eldiseño de una estructura con aislación sísmica,siempre que:

C6.5.2 Análisis estático

1. La estructura esté ubicada a más de10 km de todas las fallas activas.

C6.5.2, 1 Las fallas activas consideradas sonaquellas capaces de generar sismos quepuedan controlar el diseño de la estructura.

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2. La estructura esté ubicada en un tipo de suelo Ió II.

C6.5.2, 2 En esta norma se ha adoptado lamisma clasificación de suelos de NCh433.

3. La superestructura tenga menos de cinco pisos yuna altura menor que 20 m.

4. El período efectivo de la estructura aislada, M

T ,

sea menor o igual a 3,0 s.

5. El período efectivo de la estructura aislada, D

T ,

sea mayor que tres veces el período elástico debase fija de la superestructura.

C6.5.2, 5 La razón de esta cláusula es limitar elanálisis estático a superestructuras rígidas, queson aquellas en que se logran las mayoresreducciones de esfuerzos (ver Figura C.4).

El período elástico de base fija de lasuperestructura puede ser estimado a partir deexpresiones empíricas o de métodosaproximados, como el Método de Rayleigh.

6. La superestructura tenga una configuraciónregular.

C6.5.2,6 Ver C8.5.3.

7. El sistema de aislación esté definido por todoslos atributos siguientes:

7.1 La rigidez efectiva (secante) del sistema deaislación para el desplazamiento de diseñoes mayor que un tercio de la rigidezefectiva (secante) a un 20% deldesplazamiento de diseño.

C6.5.2, 7.1 La razón de 7.1 es limitar elanálisis estático lateral equivalente a sistemasde aislación con constitutivas que nopresentan gran degradación de rigidez(ver Figura C.5).

0.2∆ δ∆

F

k1

k2 > k1/3

1

k2

1

k2 > k 1 / 3

0,2 ∆ ∆

Figura C.5 - Requerimiento de rigidez para realizaranálisis estático lateral equivalente

7.2 El sistema de aislación tiene la capacidadde producir una fuerza restitutiva, comose especifica en 10.2.4.

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7.3 El sistema de aislación tiene propiedadesde fueza-deformación que sonindependientes de la velocidad de carga.

7.4 El sistema de aislación tiene propiedadesde fueza-deformación que sonindependientes de las cargas verticales yefectos de solicitaciones bidireccionales.

C6.5.2, 7.4 Se excluye por lo tanto delanálisis estático a estructuras con sistemasfriccionales de aislación las que se deberánanalizar mediante un análisis de historia derespuesta en el tiempo.

7.5 El sistema de aislación debe permitiralcanzar el desplazamiento sísmicomáximo posible y no menos de 1,2 vecesel desplazamiento total de diseño.

6.5.3 Análisis dinámico

El procedimiento de respuesta lateral dinámica decláusula 8 se debe utilizar para el diseño deestructuras con aislación sísmica como seespecifica a continuación:

1. Análisis espectral

El análisis de respuesta espectral se puedeutilizar para el diseño de una estructura conaislación sísmica, siempre que:

a) La estructura esté ubicada en un tipo desuelo I, II, ó III.

b) El sistema de aislación esté definido portodos los atributos especificados en 6.5.2,ítem 7.

2. Análisis de respuesta en el tiempo

El análisis de respuesta en el tiempo se puedeutilizar para el diseño de cualquier estructura conaislación sísmica y se debe utilizar para el diseñode todas las estructuras con aislación sísmica queno cumplan con los criterios de b.5.3, ítem 1.

C6.5.3 Análisis dinámico

3. Espectro de diseño específico del lugar

Los espectros de movimiento del sueloespecíficos a un lugar y correspondiente al sismo

C6.5.3, 3 Debido a que suelos blandos tiendena producir espectros de respuesta conamplificaciones importantes en bandas angostasde frecuencia, es esencial poder caracterizarestas bandas para poder evitar que las

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de diseño y al sismo máximo posible se debenutilizar para el diseño y análisis de todas lasestructuras aisladas, cuando:

a) La estructura está ubicada en un tipo desuelo IV.

b) La estructura está ubicada a menos de10 km de una falla activa y capaz.

frecuencias de diseño de la estructura aisladacoincidan con las predominantes del suelo. Unejemplo característico es el contrasentido quesería fundar un edificio aislado de períodocercano a 2 s en las blandas arcillas expansivasde Ciudad de México caracterizadas porperíodos predominantes de 2 s.

C6.5.3, 3b Se define a una falla como activasi hay evidencia de a lo menos undesplazamiento en los últimos 10 000 años.(Período Holoceno). Se define además unafalla activa como sísmicamente capaz si losdesplazamientos de la falla van asociados ala ocurrencia de sismos.

7 Procedimiento de análisis estático C7 Procedimiento de análisis estático

7.1 Generalidades

A excepción de lo indicado en cláusula 8, todaestructura aislada sísmicamente o parte de ella, sedebe diseñar y construir para resistir como mínimo lasfuerzas y desplazamientos especificados en estacláusula. Las disposiciones de NCh433 también sonobligatorias, en lo que no contradigan lasdisposiciones de la presente norma.

C7.1 Generalidades

El objetivo de las fórmulas entregadas acontinuación es acotar los valores de laspropiedades del sistema de aislación de modoque el diseño resultante sea conservador bajotodas las fuentes potenciales de variabilidad queafectan las propiedades del sistema de aislación.Además, las fórmulas reconocen que la rigidez yel amortiguamiento efectivo dependen del nivelde deformación y deben ser evaluados para losniveles sísmicos de diseño y máximo posible.Esta norma no considera el efecto de diferenciasque puedan ocurrir entre las propiedades dediseño y reales (as-built) derivando laresponsabilidad del control de calidad de laestructura y los aisladores al ingeniero calculista.

7.2 Característica fuerza-deformación delsistema de aislación

Los desplazamientos y fuerzas laterales mínimas dediseño provocados por sismos en estructuras aisladassísmicamente se deben basar en las característicasde fuerza-deformación del sistema de aislación.

Dichas características de fuerza-deformación debenincluir explícitamente los efectos que provoca elsistema para restringir los efectos del viento, si talsistema se usa para cumplir con los requisitos de

C7.2 Característica fuerza-deformación delsistema de aislación

C7.2.a Aisladores elastoméricos

C7.2.a.1 Los aisladores elastoméricos sonuno de los dispositivos más utilizadosactualmente en el diseño de estructurasaisladas. El aislador elastomérico consiste enun conjunto de capas delgadas de gomanatural adheridas a planchas delgadas deacero formando un sandwich de goma yacero. Durante su construcción, las láminas deacero y goma se intercalan horizontalmentedentro de un molde de acero que da la forma

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diseño de esta norma.

Las características de fuerza-deformación del sistemade aislación se deben basar en ensayos debidamentefundamentados y realizados de acuerdo con loestipulado en cláusula 14.

La rigidez vertical mínima del sistema de aislacióndebe ser tal que la frecuencia de vibración propia dela estructura aislada en sentido vertical, suponiendouna superestructura rígida, debe ser mayor que10 Hz.

geométrica al aislador. Una vez colocadas estasláminas en el molde, se coloca el aislador bajouna prensa y se le aplica presión y temperaturade 140ºC por un tiempo cercano a las 6 h en elcaso de aisladores circulares de diámetro igual a60 cm. Durante este proceso la goma sevulcaniza y adquiere su propiedad elástica.Además, el calor aplicado produce la reaccióndel pegamento epóxico con que se han cubiertolas láminas de goma y acero. La adherenciadebe ser más resistente que la goma misma y lafalla por cizalle de un aislador debe ocurrir porruptura de la goma antes que por una falla delpegamento goma-acero.

C7.2.a.2 Las gomas de bajo amortiguamiento(LDR) exhiben en general un comportamiento prácticamente lineal-elástico a bajasdeformaciones y lineal-viscoso a grandesdeformaciones. La razón de amortiguamientoefectivo es típicamente menor a 0,07 paradeformaciones angulares γ que varían

entre 0 y 2. Una relación fuerza-deformacióncaracterística de un LDR se muestra en FiguraC.6. El diseño de estos aisladores se realiza deacuerdo con ecuaciones C.7 a C.11 que sepresentan en C7.2.c.

-80,0

-60,0

-40,0

-20,0

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

-20,0 -15,0 -10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Deformación Lateral (cm)

Fu

erz

a d

e C

ort

e (

ton

)

G = 8,66 kg/cm2

ξ = 7,8%

Hr = 16,2 cm

Figura C.6 - Ciclo fuerza-deformación de unapareja de aisladores de bajo

amortiguamiento LDR

C7.2.b Aisladores con corazón de plomo

C7.2.b.1 Los aisladores con corazón de plomo(LRB) se construyen en general de goma de bajoamortiguamiento y se les deja un orificio centralcilíndrico en el que se introduce el corazón deplomo bajo presión. Bajo deformación lateral, elplomo se deforma en un estado de corte puro yfluye a una tensión cercana a los 10 MPa atemperatura ambiente, produciendo numerososciclos histeréticos estables. Debido a que elplomo recristaliza a temperatura ambiente

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(20ºC aproximadamente), su fluencia repetidano produce falla por fatiga. Una de las grandesventajas de los aisladores con corazón de plomoes que producen en forma natural un nivel derigidez inicial importante para cargas de servicio.Un ciclo típico de fuerza-deformación de unaislador con corazón de plomo se muestra enFigura C.7.

-50,0

-40,0

-30,0

-20,0

-10,0

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

-20,0 -15,0 -10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Deformación Lateral (cm)

Fu

erz

a d

e C

ort

e (

ton

)

G = 6,93 kg/cm2

ξ = 31,0%

Hr = 16,2 cm

Figura C.7 - Ciclo fuerza-deformación de una parejade aisladores con corazón de plomo LRB

C7.2.b.2 La capacidad del aislador a cerodeformación, Q , se puede aproximar por:

ypAQ τ= (C.4)

en que:

pA = área de plomo; y

yτ = tensión de fluencia.

Por otra parte, la rigidez post-fluencia del

aislador pk es en general mayor que la

rigidez de la goma del aislador sin el corazónde plomo. De esta forma:

r

rLp

H

GAfk = (C.5)

en que:

G = módulo de corte de la gomacalculado típicamente a γ =0,5;

rA = área de la goma adherida al acero;

rH = altura total de goma en el aislador; y

Lf = aproximadamente 1,15.

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Como regla práctica, la rigidez inicial delaislador es entre 6,5 y 10 veces su rigidez depost-fluencia.

C7.2.b.3 El ciclo fuerza deformación de unaislador LRB se puede representar porun comportamiento bilineal como se indica enFigura C.8. El modelo requiere la definición de

tres parámetros: la fuerza de fluencia yF , la

rigidez post-fluencia pk , y el desplazamiento

de fluencia yD . Conocido el desplazamiento

de fluencia, la fuerza de fluencia es:

ypy DkQF += (C.6)

en que:

KQD y /= = con K =(5,5 a 9) pk

El modelo bilineal para la pareja de aisladoresLRB de Figura C.7 se muestra en Figura C.8.

-50,0

-40,0

-30,0

-20,0

-10,0

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

-20,0 -15,0 -10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Deformación Lateral (cm)

Fu

erz

a d

e C

orte

(to

n)

GomaHr = 16,2 cm

βeq = 12,6%

Gsec = 5 kg/cm2

Plomo

σy = 100 kg/cm 2

Figura C.8 - Ajuste de un modelo bilineal al ciclofuerza-deformación de una pareja de aisladores LRB

C7.2.c Aisladores de alto amortiguamiento

C7.2.c.1 Los aisladores sísmicos de altoamortiguamiento están hechos de uncompuesto especial de goma que permitealcanzar típicamente valores para la razón deamortiguamiento entre 0,10 y 0,20 paradeformaciones angulares menores a γ =2aproximadamente. Es importante recalcar quela inclusión de nuevos aditivos químicos en lafórmula de la goma de alto amortiguamientoafecta también a otras propiedades mecánicasde ella como la elongación de ruptura. Unciclo típico de un aislador de altoamortiguamiento se muestra en Figura C.9.

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-40,0

-30,0

-20,0

-10,0

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

-20,0 -15,0 -10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Deformación Lateral (cm)

Fu

erz

a d

e C

ort

e (

ton

)

G = 4,54 kg/cm2

ξ = 16,8 %

Hr = 16,2 cm

Figura C.9 - Curva fuerza-deformación deuna pareja de aisladores de alto

amortiguamiento HDR

C7.2.c.2 Como ocurre con la mayoría de losdispositivos de goma, los aisladoreselastoméricos requieren de un proceso deestabilización mecánica del ciclo fuerza-deformación conocido como scragging.Durante el scragging el aislador se somete avarios ciclos de deformación lo que modificala estructura molecular del compuesto degoma, produciendo ciclos de fuerza-deformación más estables para deformacionesmenores a la que se somete durante elscragging. Estudios recientes muestran quelas propiedades iniciales del compuesto sinscragging se recuperan parcialmente con eltiempo; tal recuperación depende delcompuesto utilizado.

C7.2.c.3 Típicamente, en el análisis deestructuras aisladas con aisladores HDR, laconstitutiva fuerza-deformación se modelacomo un sistema bilineal cuyas propiedadesdependen de la razón de amortiguamiento

efectivo efβ y el módulo de corte tangente G ,

para un determinado nivel de deformación

angular γ . La rigidez postfluencia pk se puede

calcular como (ver Anexo A, [5] y [14]):

rp

H

GAk = (C.7)

en que:

rH = representa la altura total de gomadel aislador. Por otra parte,la resistencia característica Q paradeformación nula se puedeexpresar como:

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yef

pef

DD

DkQ

2)2(

2

−−=

πβ

πβ(C.8)

en que:

yD =desplazamiento de fluencia, el quese puede aproximar por un valor

que varía entre 0,05 rH y 0,1 rH .

Por último, la fuerza de fluencia del aislador

se puede estimar como ypy DkQF += .

Alternativamente estas expresiones se puedenescribir en términos de la rigidez efectiva(secante) como:

)(2

2

y

efef

DD

DkQ

−=

πβ(C.9)

en que:

efk =se determina de acuerdo con la curvade ensayo y el procedimientodescrito posteriormente; el móduloefectivo (secante) de la goma resulta:

A

HkG

refef = (C.10)

C7.2.c.4 La modelación bilineal de laconstitutiva fuerza-deformación para unaislador de diámetro φ = 60 cm, área

82724/602 =⋅= πA cm2, 6=efG kg/cm2,

y rH =16 cm, se muestra en Figura C.10.

-50,0

-40,0

-30,0

-20,0

-10,0

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

-20,0 -15,0 -10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Deformación Lateral (cm)

Fu

erz

a d

e C

ort

e (

ton

)

Hr = 16,2 cm

βeq = 126%

Gsec = 6,07 kg/cm2

βeq = 12,6%

Gsec = 5 kg/cm 2

Figura C.10 - Definición de modelo bilineal de unapareja de aisladores de alto amortiguamiento HDR

C7.2.c.5 En Figura C.10 el valor delparámetro U corresponde a la razón entre la

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fuerza para deformación nula y la fuerza paradeformación máxima en un ciclo determinado.Este parámetro se puede usaralternativamente a la deformación de fluencia

yD en la definición del ciclo histerético del

modelo bilineal.

C7.2.c.6 Otro modelo más preciso que elanterior, utilizado para gomas de altoamortiguamiento, es la constitutiva de Bouc-Wen (SAP 2000) que en el casounidimensional se puede escribir como:

zxKf

xAzxvzzxz

d

nn

)1(

1

αα

γ

−+=

+−=−

!!!!(C.11)

en que:

z = representa la componente no-lineal de la fuerza;

Avn y,,γ = parámetros del estado z delelemento que controlan laforma del ciclo;

α = parámetro que regula laimportancia relativa entre la

parte lineal ( dk ) y no-lineal ( z )

de la constitutiva.

C7.2.d Rigidez vertical de los aisladores

C7.2.d.1 La rigidez vertical de un aislador seescoge típicamente para producir unafrecuencia vertical de vibración del sistemasuperior a 10 Hz. La rigidez vertical de unaislador se define como:

r

cz

H

AEk = (C.12)

en que:

cE = representa el módulo de compresiónpara el conjunto goma-acero. En elcaso de un aislador circular, el

módulo de compresión cE resulta

(ver Anexo A, [13]):

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+=

KSGE efc 3

4

6

112

(C.13)

en que:

K =módulo de compresibilidad de lagoma (que típicamente adopta unvalor de 2 000 MPa); y

S =primer factor de forma delaislador, que en el caso de unaislador circular es S = t4/φ , en

que t es el espesor de las láminasde goma.

En base a estos resultados se demuestra que larazón entre la frecuencia vertical y lateral de laestructura aislada es aproximadamente igual a:

G

KSG

G

E

f

f efc

h

v

1

23

4

6

1−

+

== (C.14)

es decir, vf =35,4 hf para un aislador con

S =25, efG =0,8 Mpa, y K =2 000 MPa. Si

el período fundamental del sistema aislado esde 2,5 s, la frecuencia vertical de vibración es

vf =14 Hz, aproximadamente, superando el

límite de 10 Hz. Es posible demostrar que larigidez vertical de un aislador es similar a larigidez vertical de una columna de hormigónarmado de un piso tipo y sección idéntica a ladel aislador.

C7.2.d.2 Eventualmente, el sistema puedeexperimentar una amplificación de la aceleraciónvertical del suelo debido a su flexibilidad verticalmodificando la carga axial sobre los aisladores,la que se debería considerar.

C7.2.d.3 Por último, la deformabilidad axial delaislador, aunque pequeña, se debe considerar enadición al descenso que experimenta el aisladorcomo resultado de su deformación lateral. Paratal efecto la estructura debe considerar unaseparación vertical mínima entre los elementosde la superestructura y subestructura. LaFigura C.11 muestra el descenso experimentadopor una aislador de diámetro 60 cm como

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resultado de la deformación lateral γ .

0 0,5 1 1,5 2 2,50

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

Deformación Angular, γ = δh/Hr

De

form

aci

ón

Ve

rtic

al U

nita

ria

To

tal,

ε C =

δ v/Hr

100 kgf/cm2

Figura C.11 - Descenso del aislador comoresultado de la deformación lateral γ

C7.2.e Deslizadores y aisladores friccionales

C7.2.e.1 El aislador friccional limita nominalmentela carga que se desarrolla en la interfaz deaislación a un cierto nivel predeterminado por eldiseñador. Esta carga depende del coeficiente defricción µ entre las superficies deslizantes y de lacarga normal N aplicada sobre ella. Entre lasventajas más importantes de estos dispositivosestá la separación entre el sistema de transmisiónde carga vertical y el mecanismo de aislación. Sinembargo, el sistema friccional per se carece de unmecanismo de restitución que permita el centradode la estructura como consecuencia delmovimiento del suelo. Debido a esto, losaisladores friccionales son utilizados generalmenteen combinación (paralelo) con un esquema queproporcione fuerzas restitutivas.

C7.2.e.2 La fuerza lateral que desarrolla unaislador friccional se expresa como:

)sgn(uNuR

NF d !µ+= (C.15)

en que:

N = representa la carga normal sobrela superficie de aislación;

R = radio de curvatura de la superficiesobre la que ocurre eldeslizamiento; y

uu !y = corresponden al desplazamientoy velocidad del dispositivo;

dµ = coeficiente de fricción dinámica.

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Como es habitual la fuerza friccional se inviertede dirección al invertir el sentido de la velocidad.

C7.2.e.3 Dos esquemas de aislación friccionalse muestran en Figura C.12. La Figura C.12(a)muestra esquemáticamente un deslizadorfriccional sobre un plano horizontal, yFigura C.12(b) muestra un deslizador sobre unasuperficie esférica (por ejemplo, péndulofriccional). Acompañan a estos mecanismos defricción las constitutivas esquemáticas fuerza-deformación de cada uno de ellos.

(a) (b)

lám ina acero i nox idable

teflón

W

Desplazamiento

Fu

erza

µsW

W

R = Ro

Desp lazamiento

Fu

erza

µsW W/Ro

1

Figura C.12 - Mecanismos típicos de aislaciónfriccional y relaciones constitutivas

fuerza-deformación

C7.2.e.4 Para el caso del deslizador horizontal,el radio de curvatura R es infinito y por lo tantono existe una componente restitutiva que centreal dispositivo. Para una superficie dedeslizamiento esférica (ver Anexo A, [27]), el

radio de curvatura es constante R = oR y la

componente restitutiva del dispositivo es linealen el desplazamiento u como indica laecuación C.15.

C7.2.e.5 Para el caso de deformacionespequeñas, la fuerza normal en el dispositivo sepuede obtener de la expresión siguiente:

++=W

N

g

züWN

vol1 (C.16)

en que:

W =corresponde a la carga gravitacional;

zü =corresponde a la aceleraciónvertical del suelo; y

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volN =corresponde a la carga normaldebida al momento volcante de laestructura.

Si las deformaciones son grandes (por ejemplo,sismos impulsivos de California), la carga normaldel deslizador sobre la superficie esférica sedebe evaluar correctamente a través deconsiderar la restricción cinemática que imponeesta superficie en las ecuaciones de movimientode la estructura (ver Anexo A, [1]).

C7.2.e.6 En la fabricación de los aisladoresfriccionales se utiliza preferentemente Teflón 1)

[politetrafluoroetileno (PTFE)] reforzado encontacto con una lámina de acero inoxidablepulida al nivel de espejo. Las presiones decontacto admisible entre el Teflón y el aceroutilizadas en el diseño en general no exceden de40 MPa. Por otra parte, el coeficiente de fricciónvaría generalmente entre 0,05 y 0,12dependiendo de la velocidad de deformación y lapresión de contacto.

C7.2.e.7 Para una interfaz de teflón y acero,el coeficiente de fricción dinámico se puedeescribir como (ver Anexo A, [26]):

)exp()( .mín.máx.máx uad !−−−= µµµµ (C.17))

en que:

.máx.mín µµ y = representan el coeficientede fricción a pequeñasy grandes velocidades,respectivamente (ver Figura C.13). Finalmente,la Figura C.14 muestraresultados experimentalesde la variación de los

coeficientes .máx.mín , µµ y

como función de la presiónde contacto y distintasvelocidades de deslizamiento.

1) Teflón es el nombre comercial de un producto. Esta información se entrega para la conveniencia de los usuarios

de esta norma y no constituye un respaldo del INN al producto mencionado. Se pueden usar productosequivalentes, si se demuestra mediante validación, que con ellos se obtienen los mismos resultados.

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Figura C.13 - Variación del coeficiente de fricción

dinámico dµ con la velocidad y presión de

contacto (ver Anexo A, [26])

Figura C.14 - Variación observada de los

coeficientes de roce .máx.mín , µµ y sµ ,

como función de la presión de contacto(ver Anexo A, [26])

C7.2.f Sistemas híbridos de aislación

Los sistemas de aislación elastoméricos yfriccionales se pueden utilizar en combinacióncon sistemas de disipación de energía. Unejemplo, es la combinación entre aislaciónelastomérica y disipación viscosa utilizadarecientemente en importantes proyectoscomo es el refuerzo estructural del edificio dela Municipalidad de la ciudad de Los Angelesen EE.UU. El propósito de esta combinaciónentre aislador de goma y disipador viscoso esutilizar la acción centrante del aisladorelastomérico en conjunto con la grancapacidad disipativa del amortiguadorviscoso. Otro sistema híbrido que se hautilizado con éxito en Japón es el deaisladores elastoméricos y disipadoresmetálicos helicoidales.

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7.3 Desplazamientos laterales mínimos C7.3 Desplazamientos laterales mínimos

7.3.1 Desplazamientos de diseño

El sistema de aislación se debe diseñar y construirpara soportar, como mínimo, desplazamientossísmicos laterales que actúen en la dirección de losdos ejes principales de la estructura según laecuación:

C7.3.1 Desplazamientos de diseño

El desplazamiento entregado por la ecuación (1)se supone que ocurre en el centro de masa (CM)del sistema estructural. El coeficiente de

reducción por amortiguamiento utilizado DB se

ha determinado a partir de las razones entre losvalores espectrales calculados para los registroscompatibles chilenos que se describen enC8.4.2 y distintos niveles de la razón deamortiguamiento (ver Anexo A, [7]).

La ecuación (1), que asume que lasuperestructura es rígida, provee una estimaciónconservadora del desplazamiento del sistema deaislación, debido a que la flexibilidad ydeformación de la superestructura tienden ahacer decrecer el desplazamiento del sistema deaislación.

D

DD B

CD = (1)

en que:

Debido a que las estructuras aisladas seencuentran en general en la zona deamplificación de desplazamiento, se hadefinido un valor constante para el

coeficiente sísmico de desplazamiento DC .

DC

DB

=

=

200 Z [mm], para Suelo I;

300 Z [mm], para Suelo II;

330 Z [mm], para Suelo III;

se obtiene de Tabla 2 o de la ecuación(C.18).

La Tabla 2 presenta el factor de modificación DB

que fue obtenido de 9 registros chilenoscompatibles con el SDI para los tres tipos desuelo. Este último factor reconoce la dependenciacon el período de vibración y la calidad del suelode fundación y aunque su obtención es un pocomás laboriosa, conduce en general a valoresmayores que el factor de modificación indicadopor el UBC (ver Anexo A, [12]).

El coeficiente de modificación de respuestapropuesto es:

[ ] (C.18)

−−−−

=DDoo

DDDTaBB

TB05,0exp1

1),(

ββ

Para β = 0,05 se debe usar: oB =1,54;

a =400, 300 y 200 para suelos tipos I, II yIII, respectivamente.

Para razones de amortiguamiento β mayores

que 0,05 se debe usar:

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+

+=

865,068,141

12

β

βoB (C.19)

para los tres tipos de suelo (I, II, y III).Similarmente, el parámetro " a " se obtiene dela tabla siguiente:

Tabla C.1 - Valor del coeficiente " a "

β Suelo I Suelo II Suelo III

0,10 396,9 293,1 224,50,15 180,7 124,6 98,00,20 117,9 76,1 57,10,25 94,0 54,3 39,60,30 68,5 42,0 30,40,50 36,9 22,2 16,1

Para β = 0,02 el espectro de diseño se obtienedividiendo por 0,65 los valores del espectro paraβ = 0,05. Para valores de β entre 0,02 y0,05 se debe usar interpolación lineal.

La buena correlación entre el estimadorindicado por las ecuaciones C.18 y C.19 y el

valor de DB obtenido a partir de los

espectros de respuesta correspondientes alos 3 registros compatibles (6 historias)utilizados y los distintos amortiguamientos semuestra en Figura C.15.

Figura C.15 - Factor de modificación de respuesta 1/BD

y parámetro Bo para suelo tipo II obtenidos a partirde registros compatibles

Alternativamente, el factor de reducción de

respuesta por amortiguamiento DB se puede

obtener en forma conservadora a partir deTabla C.2 que es idéntica a la presentada enel código UBC (ver Anexo A, [12] y [17]).

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Tabla C.2 - Factores de modificación de respuesta

por amortiguamiento, DB y MB (UBC)

Amortiguamiento

efectivo, Dβ ó Mβ(porcentaje del valor crítico)1) 2)

Factor

DB y MB

≤ 2 0,8

5 1,0

10 1,2

20 1,5

30 1,7

40 1,9

≥ 50 2,0

1. El factor de modificación de respuestapor amortiguamiento se debe basar enel amortiguamiento efectivo del sistemade aislación determinado de acuerdocon los requisitos de 14.5.

2. El factor de modificación de respuestapor amortiguamiento se debe basar enla interpolación lineal para valores deamortiguamiento efectivo diferentes alos que aparecen en Tabla C.2.

7.3.2 Período efectivo correspondiente aldesplazamiento de diseño

El período efectivo de la estructura aisladacorrespondiente al desplazamiento de diseño,

DT , se

debe determinar usando las características de fuerza-deformación del sistema de aislación de acuerdo conla fórmula:

C7.3.2 Período efectivo correspondiente aldesplazamiento de diseño

gkW T

DD

.mín

2π= (2)La ecuación (2) indica una estimación delperíodo fundamental correspondiente aldesplazamiento de diseño. Esta ecuación sebasa en la rigidez secante del sistema deaislación correspondiente al desplazamiento de

diseño DD . Esta estimación se basa

conservadoramente en el menor valor de larigidez efectiva, entregando el máximo valordel período efectivo.

7.3.3 Desplazamiento máximo

El desplazamiento máximo del sistema de aislación,

MD , en la dirección horizontal más crítica se debe

C7.3.3 Desplazamiento máximo

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calcular de acuerdo con la fórmula:

M

MM B

CD = (3)

en que:

MC =

200 ZMM

[mm], para Suelo I;

300 ZMM

[mm], para Suelo II;

330 ZMM

[mm], para Suelo III;

MM se obtiene de Tabla 3.

El desplazamiento proporcionado por laecuación (3) se supone que ocurre en elcentro de masa (CM) del sistema estructural.Al igual que en C7.3.1, el coeficiente de

amortiguamiento MB utilizado se ha obtenido

de las razones espectrales para registroschilenos compatibles con los espectros dediseño descritos en C8.4.1.

La ecuación (3), que asume que lasuperestructura es rígida, provee unaestimación conservadora del desplazamientodel sistema de aislación, debido a que laflexibilidad y deformación de la superestructuratienden a hacer decrecer el desplazamiento delsistema de aislación.

7.3.4 Período efectivo correspondiente aldesplazamiento máximo

El período efectivo de la estructura aisladacorrespondiente al desplazamiento máximo,

MT , se

debe determinar utilizando las características defuerza-deformación del sistema de aislación deacuerdo con la ecuación:

C7.3.4 Período efectivo correspondiente aldesplazamiento máximo

gkW T

MM

.mín

2π= (4)La ecuación (4) indica una estimación delperíodo fundamental correspondiente aldesplazamiento máximo. Esta ecuaciónse basa en la rigidez secante del sistema deaislación correspondiente al desplazamiento

máximo MD . Esta estimación se basa

conservadoramente en el menor valor de larigidez efectiva, entregando el máximo valordel período efectivo.

7.3.5 Desplazamiento total

7.3.5.1 El desplazamiento de diseño total, TD

D , y

el desplazamiento máximo total, TM

D , de los

elementos del sistema de aislación debe incluirdesplazamientos adicionales debido a la torsiónnatural y accidental calculada considerando ladistribución espacial de la rigidez lateral del sistemade aislación y la ubicación menos favorable de laexcentricidad de la masa.

C7.3.5 Desplazamiento total

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7.3.5.2 El desplazamiento total de diseño, TD

D , y

el desplazamiento total máximo, TM

D , de los

elementos de un sistema de aislación condistribución espacial uniforme de rigidez lateral nose debe considerar menor que lo indicado por lasecuaciones siguientes:

++=

22

121dbeyDD

DTD(5)

++=

22

121dbeyDD

MTM(6)

Las ecuaciones (5) y (6) proveen una formasimple de estimar el desplazamiento encualquier punto de la planta a lo largo de uneje perpendicular a la dirección consideradapara el sismo. Estas ecuaciones poseen variasaproximaciones que es importante identificar:

1. Estas ecuaciones están derivadas a partirde un análisis estático de la torsión enplanta y resultan ser una aproximación(sólo regular) de las amplificacionesdinámicas (ver Anexo A, [2]).

2. En la derivación de estas ecuaciones seasume que la razón Ω entre las frecuenciasdesacopladas torsional y lateral de laestructura es 1; Ω es en general cercana auno para una estructura aislada siempreque exista una distribución uniforme enplanta de aisladores con igualespropiedades.

3. Esta ecuación asume implícitamente que lamáxima deformación en un punto de laplanta ocurre cuando es máxima latraslación y la rotación de la plantasimultáneamente, simultaneidad que essabido no ocurre en la respuesta dinámicadel sistema (ver Anexo A, [2]).

En cualquier caso, las ecuaciones (5) y (6)tienden a sobrestimar la deformación real dela planta si Ω es menor a 1 y a subestimarlaen caso contrario.

Finalmente, es importante reconocer que laderivación de estas ecuaciones se basa enque existe una excentricidad de masa en laplanta y que la coordenada y se mide conrespecto al centro de rigidez de la planta; laexcentricidad e en estas ecuaciones incluye laexcentricidad estática (torsión natural) y laexcentricidad accidental (torsión accidental).

7.3.5.3 El desplazamiento total de diseño, TD

D , y C7.3.5.3 Se puede interpretar que el sistemase considera debidamente configurado para

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el desplazamiento total máximo, TM

D , se pueden

tomar menores que lo indicado en las ecuaciones(5) y (6), pero no menores que 1,1 veces

DD ni

1,1 veces M

D , respectivamente, siempre que se

demuestre mediante cálculos que el sistema deaislación está debidamente configurado para resistirla torsión.

resistir torsión en la medida que los aisladoresmás rígidos se encuentren a lo largo delperímetro de la estructura conduciendo aestructuras con una razón de frecuenciasdesacopladas mayor a 1.

7.4 Fuerzas laterales mínimas C7.4 Fuerzas laterales mínimas

7.4.1 Sistemas de aislación y elementosestructurales en el nivel o bajo el sistema deaislación

El sistema de aislación, la fundación y todos loselementos estructurales bajo el sistema de aislaciónse deben diseñar y construir para resistir una fuerzasísmica lateral mínima,

bV , usando todos los

requisitos de capacidad, deformación y resistenciaapropiados para estructuras no aisladas, en que:

C7.4.1 Sistema de aislación y elementosestructurales en el nivel o bajo el sistema deaislación

A diferencia de las estructuras convencionalesen que los esfuerzos utilizados para el diseño delas fundaciones son también reducidos por elfactor de reducción R , en el caso deestructuras aisladas no se permite tal reduccióndebido a lo importante que es garantizar laestabilidad de la subestructura para undesempeño adecuado del sistema de aislación.

DDbDkV

.máx= (7)

7.4.2 Elementos estructurales sobre el sistema deaislación

La estructura sobre el sistema de aislación se debediseñar y construir para resistir como mínimo unafuerza de corte,

sV , usando todos los requisitos de

capacidad, deformación y resistencia apropiadospara estructuras no aisladas en que:

l

DDs R

DkV .máx= (8)

C7.4.2 Elementos estructurales sobre elsistema de aislación

El factor l

R , según Tabla 4, se debe basar en el

tipo de sistema resistente para carga lateral usadoen la superestructura.

El factor de reducción de respuesta lR

utilizado para estructuras con aislaciónsísmica no supera el valor 2, para asegurarque la estructura permanezca elástica duranteel sismo de diseño. Factores mayores dereducción no son deseables en este casodebido a que el movimiento de la estructuraestá controlado por pulsos de duración entre2 s y 3 s, los que de ocurrir, podrían inducirgrandes deformaciones inelásticas en la

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superestructura.

7.4.3 Límites para s

V

El valor de s

V no debe ser menor que lo siguiente:

C7.4.3 Límites para sV

1. La fuerza lateral sísmica requerida por NCh433,para una estructura de base fija del mismopeso, W , y un período igual al de la estructuraaislada,

DT .

C7.4.3, 1 Se garantiza entonces que laestructura aislada no se puede diseñar con uncorte menor al de una estructura de base fijacon el mismo período. Esto incluye el cortemínimo definido por NCh433.Of96en 6.2.3.1.1. Aunque en principio, el cortemínimo es una restricción innecesaria para elsistema de aislación, la verdad es que el corte

de diseño bV [ecuación (7)], en un edificio

aislado superará típicamente el corte mínimo.

2. El esfuerzo de corte basal correspondiente a lacarga de diseño de viento.

3. La fuerza lateral sísmica requerida para activarcompletamente el sistema de aislaciónmayorada por 1,5 (es decir, una vez y media elnivel de fluencia del sistema, la capacidadúltima de un sistema de sacrificio ante cargasde viento o el nivel de fricción estática de unsistema deslizante).

C7.4.3, 3 En el caso de un sistema deaislación con corazón de plomo, el cortemínimo resulta igual a 1,5 veces la suma delas capacidades de los corazones de plomo.

7.5 Distribución de fuerzas en vertical

7.5.1 Las fuerzas horizontales se deben obtenerdistribuyendo uniformemente en la altura elesfuerzo de corte basal sobre la interfaz de laaislación.

C7.5 Distribución de fuerzas en vertical

Se debe notar que para deformacionesmenores que las necesarias para la activacióndel sistema de aislación, la deformada de unaestructura aislada es similar a la de unaestructura convencional. Sin embargo, si lasuperestructura es suficientemente rígida, unavez activado el sistema de aislación, aún bajodeformaciones pequeñas de dicho sistemacomo las indicadas en Figura C.16, ladistribución de fuerzas laterales equivalentesquedará controlada por las primeras formasmodales del sistema aislado. Debido a que lasdeformaciones del sistema se concentran enla interfaz de aislación, estos modos aisladosconducen a una distribución prácticamenteuniforme de fuerzas laterales equivalentes.

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Figura C.16 - Deformada instantánea del edificioaislado FCC (Fire Command & Control Building)

durante el sismo de Northridge, 1994

7.5.2 En cada nivel designado con x , la fuerza x

F

se debe aplicar sobre el centro de masa (CM) deese nivel. Los esfuerzos en cada elementoestructural se deben calcular como el efecto de lasfuerzas

xF , aplicadas en el nivel correspondiente.

7.6 Límite de desplazamiento de entrepiso

Para los pisos de la superestructura, eldesplazamiento relativo máximo entre dos pisosconsecutivos, medido en el centro de masas encada una de las direcciones de análisis, no debeser mayor que la altura de entrepiso multiplicadapor 0,002.

C7.6 Análisis estático no-lineal

Aunque no se incluye en esta norma, esposible realizar análisis estático no-lineal deuna estructura aislada. El análisis estático no-lineal debe ser de tipo pushover, y debeconsiderar como desplazamiento objetivo elproporcionado por las ecuaciones (1) y (3) enel CM del nivel por sobre la aislación.

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8 Procedimiento de análisis dinámico

8.1 Generalidades

De acuerdo a lo requerido en cláusula 6, cadaestructura aislada sísmicamente, o parte de ella, sepuede diseñar y construir para resistir losdesplazamientos y fuerzas sísmicas especificadas enesta cláusula. Las disposiciones de NCh433 tambiénson obligatorias, en lo que no contradigan lasdisposiciones de la presente norma.

C8 Procedimiento de análisis dinámico

8.2 Sistema de aislación y elementos de lasubestructura

8.2.1 El desplazamiento total de diseño delsistema de aislación no se debe considerar menorque el 90% de

TDD , según se especifica en 7.3.3.

8.2.2 El desplazamiento total máximo del sistemade aislación no se debe considerar menor que el80% de

TMD calculado con la ecuación (6).

8.2.3 La fuerza de corte de diseño en el sistemade aislación y en los elementos estructurales bajoel sistema de aislación no debe ser menor que90% de

bV calculado con la ecuación (7).

8.2.4 Los límites especificados en 8.2.1 y 8.2.2 sedeben evaluar usando los valores de

TDD y

TMD

determinados de acuerdo a lo especificado en 7.3,excepto que '

DD se puede usar en lugar de

DD y

'M

D se puede usar en lugar de M

D , donde 'D

D y

'M

D se calculan con las ecuaciones siguientes:

C8.2 Sistema de aislación y elementos de lasubestructura

2

1

+

=

D

DD

TT

D'D (9)

Las ecuaciones (9) y (10) corresponden amodificaciones de las ecuaciones (1) y (3)con el propósito de incluir la influencia de laflexibilidad de la superestructura. Como seobserva de estas ecuaciones, la flexibilidadde la superestructura produce unadisminución de la demanda de deformaciónsobre la aislación. Para una razón entre elperíodo fundamental aislado y de base fija(convencional) de 3, la corrección en D esde un 5%, aproximadamente.

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2

1

+

=

M

MM

TT

D'D (10)

y T es el período de la superestructura con basefija y comportamiento elástico.

El valor del período de vibración T de lasuperestructura con base fija en cada una delas direcciones de acción sísmicaconsideradas en el análisis, se debe calcularmediante un análisis modal o bien mediante lafórmula implícita en NCh433.

8.3 Elementos estructurales de lasuperestructura

8.3.1 El corte de diseño en la superestructura, encaso de ser ésta de configuración regular, no debeser menor que 80% de

sV calculado con la ecuación

(8) ni menor que los límites especificadosen 7.4.3.

EXCEPCION: Si la superestructura es de configuración regular,el corte de diseño en la superestructura se puede considerar

menor que 80%, pero no menor que 60%, de s

V siempre que

se realice análisis de respuesta en el tiempo para diseñar laestructura.

8.3.2 Si la superestructura es de configuraciónirregular, el corte de diseño en ella no debe sermenor que

sV calculada con la ecuación (8) ni

menor que los límites especificados en 7.4.3.

EXCEPCION: Si la superestructura es de configuración irregular, elcorte de diseño en ella se puede considerar menor que 100%,

pero no menor que 80%, de s

V siempre que se realice análisis de

respuesta en el tiempo para diseñar la estructura.

8.4 Movimiento del suelo C8.4 Movimiento del suelo

8.4.1 Espectros de diseño

8.4.1.1 Para el diseño de todas las estructuras conun período aislado,

MT , mayor que 3,0 s, o

ubicadas en suelos tipo IV, o ubicadas a menos de10 km de una falla activa, se requiere de espectrosespecíficos del sitio debidamente fundamentados.

C8.4.1 Espectros de diseño

El espectro de diseño propuesto es un espectro de Newmark & Hall (ver Anexo A,[17]) cuya definición genérica se presenta enFigura C.17 (ver Tabla 6 y Figura 1).

El espectro base para el diseño de estructurasaisladas fue desarrollado para aceleraciones

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Las estructuras que no requieran de este tipo deespectro y para las cuales no se ha calculado unespectro específico, se deben diseñar usando elespectro indicado en Figura 1 debidamente escaladopor el factor Z de Tabla 5, y conjuntamente con losvalores indicados en Tabla 6.

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 40

200

400

600

800

1 000

1 200

1 400

Período (s)

Pse

ud

o A

cele

raci

ón

(cm

/s/s

)

Suelo Tipo III

Suelo Tipo I

Suelo Tipo II

αAA VT2

Vαπ

DT

4D2

2απ

PeríodoTa Tb Tc Td

A

Sa

Figura 1 - Espectro base de diseño para zona 2 y lostres tipos de suelos ( β =0,05)

máximas del terreno de 0,4 g, 0,41 g, y 0,45 gpara los suelos I, II, y III, respectivamente;velocidades máximas de 22 cm/s, 41 cm/s, y57 cm/s, respectivamente; y desplazamientosmáximos de 10 cm, 15 cm, y 17 cm,respectivamente. Estos desplazamientos deterreno fueron derivados asumiendo un factorde amplificación de desplazamiento igual a 2que es consistente con el valor obtenido de losfactores de amplificación promedio para losregistros chilenos (ver Anexo A, [20]). Esteespectro debe ser modificado para el diseño deacuerdo con el factor Z introducido en 7.3.1 yestablecido en Tabla 5.

αAA

VT

2Vαπ

DT

4D2

2

απA

Ta T

b T

cT

d

Período T (seg)

Pse

udo

Ace

lera

ción

(cm

/s/s

)

Figura C.17 - Definición del espectro de diseñode pseudo-aceleración

8.4.1.2 El espectro de diseño se debe construirpara el sismo de diseño. Este no se debe considerarmenor que el espectro entregado por esta norma.

EXCEPCION: Si se calcula un espectro de diseño específicopara el sismo de diseño, el espectro de diseño se puedeconsiderar menor que el 100%, pero no menor del 80%, delespectro de diseño definido por Figura 1.

8.4.1.3 Se debe construir un espectro de diseñopara el sismo máximo posible. Este espectro no sedebe considerar menor que el espectro de diseñodefinido en esta norma amplificado por el factor

MM . Este espectro se debe usar para determinar el

desplazamiento total máximo y las fuerzasprovenientes de los momentos volcantes paradiseñar y ensayar el sistema de aislación.

EXCEPCION: Si se calcula un espectro de diseño específico para elsismo máximo posible, el espectro de diseño se puede considerarmenor que el 100%, pero no menor del 80%, del espectro de

diseño dado en Figura 1 amplificado por el factor M

M .

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8.4.2 Registros

8.4.2.1 Se deben seleccionar pares de componenteshorizontales de registros de aceleración del suelo deal menos tres eventos sísmicos. Los pares decomponentes de registros deben tener magnitudes,distancias a la falla, fuentes del mecanismo delsismo y tipos de suelo que sean consistentes conaquellos que controlan el sismo de diseño (o sismomáximo posible). Cuando no se disponga de paresde componentes de registros reales, se puedenagregar registros artificiales.

C8.4.2 Registros

C8.4.2.1 Con el único propósito y alcance dediseñar estructuras aisladas, se han generadotres registros artificiales para cada tipo desuelo, con dos componentes horizontalescada uno, compatibles con los espectros dediseño entregados en Figura 1. Estos registrosse han generado utilizando las doscomponentes horizontales de aceleraciónmedidas durante el sismo del 3 de Marzo de1985, en estaciones con suelos tipos I, II y III.

Sólo a modo de ejemplo, en Figura C.18 semuestran registros compatibles típicos. Porconveniencia para la comparación, todos estosregistros se han normalizado a una aceleraciónmáxima del suelo de 0,4 g.

Figura C.18 - Registros sintéticos compatibles conlos espectros de diseño para ββββ = 0,05. Ellos fueron

obtenidos a partir de una componente deregistros reales en suelos I, II y III

8.4.2.2 Para cada par de registros se debenconstruir los espectros de seudo-aceleración paraβ = 0,05 y se deben combinar según la raízcuadrada de la suma de los cuadrados (SRSS). Losregistros se deben modificar de manera que elpromedio de los espectros de respuestacombinados con SRSS para las tres parejas deregistros, no resulte menor que 1,17 (1,3 - 0,10 x1,3) veces el espectro del sismo de diseño paraβ = 0,05 (ó 1,17 veces el sismo máximo posiblecuando corresponda) en el rango de períodos entre

DT5,0 y

MT25,1 .

C8.4.2.2 Este ítem busca conseguir unacierta uniformidad en la intensidad de lascomponentes en ambas direcciones.

NOTA - Utilizando registros compatibles esta condiciónse satisface automáticamente. Sin embargo, como seaprecia en Figura C.19 al imponer esta condición a lascomponentes de un registro real como el de Melipilla(1985) en todo el rango de frecuencias, el resultado esun registro con un espectro de respuesta poco realista.

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0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,50

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Período (s)

Ps

eu

do

Ac

ele

raci

ón

(c

m/s

/s)

SRSS de espectros de registros escalados

SRSS de espectros de registros originales

Espectro de diseño, suelo II

Espectro de diseño x 1,3

Figura C.19 - Amplificación de registros ycombinación de componentes

8.5 Modelo matemático

8.5.1 Generalidades

El modelo matemático de la estructura aislada,incluyendo el sistema de aislación, el sistemaresistente de cargas laterales y cualquier otroelemento estructural, debe estar de acuerdo con lodispuesto en NCh433 y con los requisitos de 8.5.2y 8.5.3 que se describen a continuación.

C8.5 Modelo matemático

8.5.2 Sistemas de aislación

8.5.2.1 El sistema de aislación se debe modelar deacuerdo con las características de deformacióndesarrolladas y verificadas por ensayos de acuerdoa los requisitos de 7.2.

C8.5.2 Sistemas de aislación

Los programas de análisis estructural másutilizados actualmente para el análisis ydiseño de estructuras aisladas son:

i) SAP 2000; y

ii) 3D-BASIS (ver Anexo A, [19]).

Ambos programas permiten modelar en formasencilla las constitutivas no-lineales de losaisladores. Sin embargo, SAP 2000 permiteanalizar casos más complejos en que existeestructura bajo el nivel de aislación.

8.5.2.2 El sistema de aislación se debe modelarcon suficientes detalles como para:

1. Considerar la distribución espacial de losaisladores.

2. Calcular las traslaciones en ambas direccioneshorizontales y la torsión de la superestructura,considerando la posición menos favorable de la

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excentricidad de la masa.

3. Poder determinar las fuerzas volcantes o queprovoquen levantamiento sobre cada aislador.

4. Considerar los efectos de la carga vertical,acciones bidireccionales, y la velocidad decarga en caso que las propiedades de fuerza-deformación del aislador sean dependientes deuna o más de estas variables.

8.5.3 Estructura aislada C8.5.3 Estructura aislada

8.5.3.1 Desplazamiento

a) El máximo desplazamiento de cada piso, eldesplazamiento total de diseño y eldesplazamiento total máximo en el sistema deaislación se deben calcular utilizando un modelode la estructura aislada que incluya lascaracterísticas fuerza-deformación de loselementos no-lineales del sistema de aislación ydel sistema resistente a fuerzas laterales.

C8.5.3.1 Desplazamiento

En caso de que se realice un análisis espectral,las características no-lineales del ciclo fuerza-deformación de los aisladores se deberánconsiderar a través de propiedades linealesequivalentes calibradas para obtener igualdisipación cíclica de energía para una cargasinusoidal que la obtenida de la constitutivaverdadera del aislador.

El análisis espectral con propiedades linealequivalentes para los aisladores esintrínsecamente iterativo debido a ladependencia con la deformación angular γ de laspropiedades secantes.

b) Los sistemas resistentes a fuerzas lateralescon elementos no-lineales incluyen, sin estarlimitados a ello, sistemas estructuralesirregulares diseñados para una fuerza lateralmenor que

sV según lo indica la ecuación (8) y

los límites especificados en 7.4.3 y lossistemas estructurales regulares diseñados parauna fuerza lateral menor que el 80% de

sV .

Las irregularidades de una estructuraconstituyen discontinuidades físicasimportantes en su configuración en altura(ver Tabla C.3) y planta (ver Tabla C.4) y ensu sistema resistente a fuerzas laterales.Entre las irregularidades de la superestructuradestacan:

Tabla C.3 - Irregularidades verticalesestructurales

1 Irregularidad de rigidez - piso blando

Un piso blando es aquel cuya rigidezlateral es menor del 70% de la rigidez delpiso superior o menor del 80% de larigidez promedio de los 3 pisossuperiores al piso blando.

2 Irregularidad de peso (masa)

Se debe considerar que existe irregularidadde masa cuando la masa efectiva decualquier piso es mayor del 150% de lamasa efectiva de un piso colindante. No esnecesario considerar el nivel de techo.

(continúa)

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Tabla C.3 - Irregularidades verticalesestructurales (conclusión)

3 Irregularidad vertical geométrica

Se considerará que existe irregularidadvertical geométrica cuando ladimensión horizontal del sistema deresistencia a las fuerzas laterales encualquier piso es mayor del 130% dela de un piso colindante. No esnecesario considerar los pisos deazotea de un solo nivel.

4 Discontinuidad en el plano de loselementos verticales resistentes a lasfuerzas laterales

Una excentricidad en el plano de loselementos resistentes a cargas lateralesmayor que la longitud de esoselementos.

5 Discontinuidad en capacidad - pisoblando

Un piso débil es aquel en que laresistencia del piso es menor del 80%de la resistencia del piso superior. Laresistencia del piso es la resistenciatotal de todos los elementosresistentes a las fuerzas sísmicas quecomparten el esfuerzo cortante delpiso en la dirección bajo consideración.

Tabla C.4 - Irregularidades estructuralesen planta

1 Irregularidad torsional a considerarcuando los diafragmas son rígidos ensu plano

Se debe considerar que existeirregularidad torsional cuando elmáximo desplazamiento relativo delpiso calculado incluyendo la torsiónaccidental, en un extremo de laestructura transversal a un eje es másde 1,2 veces el promedio de losdesplazamientos relativos del piso delos dos extremos de la estructura.

2 Esquinas reentrantes

Se debe considerar que existeirregularidad en planta cuando elsistema resistente a las fuerzaslaterales posee planos con esquinasreentrantes tales que los retrocesos oavances ocasionados son mayores queel 15% de la dimensión del planoresistente en su dirección principal.

(continúa)

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Tabla C.4 - Irregularidades estructuralesen planta (conclusión)

3 Discontinuidad de diafragma

Los diafragmas con discontinuidadesabruptas o variaciones de rigidez,incluyendo los que tienen áreasrecortadas o abiertas mayores del50% del área bruta encerrada deldiafragma o cambios en la rigidezefectiva del diafragma mayores del50% de un piso al siguiente.

4 Desviaciones fuera del plano

Discontinuidades en una trayectoria defuerza lateral como desviaciones fueradel plano de los elementos verticales.

5 Sistemas no paralelos

Los elementos verticales resistentes alas cargas laterales no son paralelos nisimétricos con respecto a los ejesortogonales principales del sistema queresiste las fuerzas laterales.

8.5.3.2 Fuerzas y desplazamientos en loselementos claves

Las fuerzas y desplazamientos de diseño en loselementos claves del sistema resistente a lasfuerzas laterales se pueden calcular utilizando unmodelo elástico lineal de la estructura aislada,siempre que:

1. Las propiedades elásticas equivalentes asumidaspara los componentes no-lineales de los sistemasde aislación se basen en la rigidez efectivamáxima del sistema de aislación.

2. Todos los elementos claves del sistema resistentea las fuerzas laterales de la superestructura ysubestructura sean lineales.

8.6 Descripción de los procedimientos deanálisis

8.6.1 Generalidades

El análisis espectral y el análisis de respuesta en eltiempo se deben realizar de acuerdo con losrequisitos de esta cláusula.

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8.6.2 Solicitación sísmica

El sismo de diseño se debe utilizar para calcular eldesplazamiento total de diseño del sistema deaislación y las fuerzas y desplazamientos laterales dela estructura aislada. El sismo máximo posible sedebe utilizar para calcular el desplazamiento totalmáximo del sistema de aislación.

8.6.3 Análisis de respuesta espectral

8.6.3.1 El análisis de respuesta espectral reconoceque la razón de amortiguamiento modal en los modosfundamentales de la estructura aislada, es decir,aquellos que corresponden al movimiento traslacionalo rotacional predominante de la interfaz de aislación yque quedan determinados por las características deésta, es mayor que la razón de amortiguamiento delos modos que involucran deformación de lasuperestructura. Para las frecuencias de vibraciónasociadas a esos modos fundamentales, el espectrode diseño de 8.4.1 se debe dividir por el factor BD

indicado en Tabla 2. Para los modos restantes sedeben usar valores de BD coherentes con la razón deamortiguamiento de la superestructura supuesta fijaal suelo. Por lo tanto, se deben utilizar dos valores deamortiguamiento modal en el análisis. Esteprocedimiento supone que el amortiguamiento internode la estructura es clásico.

C8.6.3 Análisis de respuesta espectral

Para el análisis de respuesta espectral de unaestructura aislada en que los primeros modosposeen razones de amortiguamiento β mayoresque el resto de los modos, el espectro de diseñoespecificado en 8.4.1 debe ser dividido, para lasfrecuencias de vibración asociadas a esosmodos, por el factor BD de Tabla 2. Este

procedimiento supone que el amortiguamientointerno de la estructura es clásico.

Lamentablemente, el uso de amortiguamientomodal clásico puede conducir en algunos casosa errores importantes en la respuesta de laestructura. Es aconsejable entonces usar unamatriz de amortiguamiento C que no sea clásicadebido a la concentración de amortiguamientoen los aisladores.

Una posibilidad para construir la matriz deamortiguamiento del sistema completo esseparar las contribuciones a la matrizde amortiguamiento de los 3 modosfundamentales aislados de la contribución de losmodos flexibles de la superestructura. Se puededemostrar que es posible construir la matrizde amortiguamiento del sistema aislado através de la expresión siguiente:

−=

S

T

S

S

T

S

T

CC

CCC

ψ

ψψψ(C.20)

en que la matriz ψ representa latransformación cinemática lineal entre lasdeformaciones q de la superestructura y losmovimientos impuestos de la base, x , estoes:

xq ψ= (C.21)

y la matriz SC corresponde a la matriz de

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amortiguamiento clásica modal de lasuperestructura.

Lamentablemente debido a que la mayoría delos programas de análisis para estructurasaisladas disponibles comercialmente utilizan elconcepto de amortiguamiento modal clásico,las expresiones (C.20) y (C.21) no han sidoampliamente difundidas. La norma acepta, porlo tanto, el análisis modal clásico con laprecaución mencionada.

8.6.3.2 El factor de reducción por amortiguamientoBD para los modos fundamentales de la estructuraaislada debe ser el menor valor entre el valorcorrespondiente al amortiguamiento efectivo delsistema de aislación y el valor asociado a β = 0,30.

8.6.3.3 El análisis espectral utilizado paradeterminar el desplazamiento total de diseño y eldesplazamiento total máximo debe incluir la acciónsimultánea sobre el modelo del 100% de laexcitación según la dirección crítica del movimientomás el 30% de la excitación según un eje ortogonala la dirección anterior. El desplazamiento máximodel sistema de aislación se debe calcular como lasuma vectorial de los dos desplazamientosortogonales.

8.6.4 Análisis de respuesta en el tiempo

8.6.4.1 El análisis de respuesta en el tiempo sedebe realizar con al menos tres pares apropiadosde componentes horizontales de registros, comose define en 8.4.2.

8.6.4.2 Cada par de registros se debe aplicarsimultáneamente al modelo, considerando laubicación menos ventajosa del centro de masa. Eldesplazamiento máximo del sistema de aislaciónse debe calcular de la suma vectorial de los dosdesplazamientos ortogonales para cada instante.

8.6.4.3 Para cada análisis de respuesta en eltiempo se deberá calcular el parámetro de interés.Cuando se realicen tres análisis de respuesta en eltiempo, se deberá utilizar en el diseño la respuestamáxima del parámetro de interés. Cuando se

C8.6.4 Análisis de respuesta en el tiempo

Este procedimiento corresponde a un análisisde historia de respuesta en el tiempo pararegistros sintéticos o reales característicos dela sismicidad de la zona de emplazamiento dela estructura. En todo caso, los resultados deeste análisis se deben escalar hacia arriba siresultan menores que un factor del obtenidopor análisis estático (ver 8.7.3).

El corrimiento del centro de masas será deacuerdo con NCh433.Of96, acápite 6.3.4 a).Esta subcláusula establece por concepto detorsión accidental un corrimiento de un 5% dela dimensión de la planta en la direcciónperpendicular a la acción sísmica considerada.

El análisis sísmico de respuesta en el tiempose puede realizar utilizando un modelo linealequivalente del sistema de aislación o bien unmodelo no-lineal que represente en forma másprecisa su constitutiva.

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realicen siete o más análisis de respuesta en eltiempo, se podrá utilizar para el diseño el valorpromedio de respuesta del parámetro de interés.

Sin embargo, es importante mencionar queexisten casos en los que un modelo linealequivalente del sistema de aislación puedeconducir a errores significativos en laestimación de la demanda de deformaciones yfuerzas en el sistema de aislación y lasuperestructura. Un ejemplo característico esel caso de los aisladores friccionales en queocurre levantamiento de los apoyos duranteun sismo. Otro ejemplo es el uso de sistemasde aislación con restricciones cinemáticas no-lineales, como es el péndulo friccional (FPS).En tales casos es necesario modelar en formaprecisa la constitutiva no-lineal del apoyo y elacomplamiento entre los movimientos lateralesy verticales.

8.7 Fuerza lateral de diseño

8.7.1 Sistema de aislación y elementosestructurales en el sistema de aislación o en lasubestructura

El sistema de aislación, la fundación y todos lossistemas estructurales de la subestructura se debendiseñar utilizando todos los requisitos decapacidad, deformación y resistencia apropiadospara estructuras no aisladas y las fuerzas obtenidasdel análisis dinámico.

8.7.2 Elementos estructurales por sobre el sistemade aislación

Los elementos estructurales por sobre el sistema deaislación se deben diseñar utilizando todos losrequisitos de capacidad, deformación y resistenciaapropiados para estructuras no aisladas y lasfuerzas obtenidas del análisis dinámico reducidaspor el factor

1R . El factor

1R se debe basar en el

tipo de esquema resistente a fuerzas lateralesutilizado en la superestructura y que se detalla enTabla 4.

8.7.3 Escalamiento de los resultados

Cuando el esfuerzo de corte lateral en los

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elementos estructurales, determinado utilizando yasea el espectro de respuesta o el análisis derespuesta en el tiempo, es menor que el valormínimo que se indica en 8.1 y 8.2, todos losparámetros de respuesta, incluyendo las fuerzas ymomentos de los elementos se deben aumentarproporcionalmente.

8.8 Límites de desplazamiento de entrepiso

El desplazamiento máximo de entrepisocorrespondiente a la fuerza lateral de diseño,incluyendo el desplazamiento horizontal debido a ladeformación vertical del sistema de aislación, nodebe exceder los límites siguientes:

C8.8 Límites de desplazamiento de entrepiso

1. El cuociente máximo entre el desplazamiento deentrepiso de la estructura y la altura del piso porsobre el sistema de aislación, calculado medianteanálisis de respuesta espectral, no debe exceder0,002 5.

La deformación de entrepiso para lasuperestructura es función del nivel deductilidad provisto por su detallamientosísmico. El valor escogido de deformaciónde entrepiso es consistente con el

valor 0,002 de NCh433 y 1R = 2, ya que

5002,0)9,0/(4,1/002,0 1 ≈=⋅ φR , lo que

implica que la superestructura permaneceráesencialmente elástica y con deformaciones deentrepiso considerablemente inferiores a las desu contraparte de base fija.

2. El cuociente máximo entre el desplazamiento deentrepiso de la estructura y la altura de piso porsobre el sistema de aislación, calculado poranálisis de respuesta en el tiempo considerandolas características de fuerza-deformación de loselementos no -lineales del sistema resistente alas fuerzas laterales, no debe exceder de 0,003.

El mayor valor utilizado reconoce el beneficiode realizar una mejor estimación de lademanda a través de un análisis de respuestaen el tiempo.

Los efectos de segundo orden correspondientes aldesplazamiento lateral del sismo máximo posible,∆, de la estructura por sobre el sistema de aislacióncombinado con las fuerzas de gravedad se debeninvestigar cuando la razón entre el desplazamientode entrepiso y la altura del piso exceda 0,004.

El límite 0,003 para la deformación deentrepiso corresponde a aplicar a ladeformación admisible de 0,002 5 el factor de

magnificación MM de 1,2 para el sismo

máximo posible.

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9 Carga lateral en elementos de estructurasy en los componentes no estructuralessoportados por estructuras

C9 Carga lateral en elementos de estructurasy en los componentes no estructuralessoportados por estructuras

9.1 Generalidades

Las partes o secciones de una estructura aislada,los componentes permanentes no estructurales ysus fijaciones, y las fijaciones de equipospermanentes soportados por una estructura sedeben diseñar para resistir fuerzas ydesplazamientos sísmicos como lo indica estacláusula y los requisitos correspondientes de 8.3 deNCh433.Of96.

9.2 Fuerzas y desplazamientos

9.2.1 Componentes en la interfaz de aislación o porsobre ella

Los elementos de estructuras aisladas y suscomponentes no estructurales, o partes de ambos,que están en la interfaz de aislación o sobre lamisma, se deben diseñar para resistir una fuerzasísmica lateral total igual a la respuesta dinámicamáxima del elemento considerado.

ALTERNATIVA: Los elementos de estructuras aisladas y suscomponentes no estructurales, o partes de ambos, se puedendiseñar para resistir la fuerza sísmica lateral total como loindican las ecuaciones (8-1) a (8-4) de 8.3 de NCh433.Of96.

9.2.2 Componentes que cruzan la interfaz deaislación

Los elementos de estructuras aisladas y loscomponentes no estructurales, o partes de ambosque cruzan la interfaz de aislación, se debendiseñar para acomodar el desplazamiento totalmáximo.

C9.2.2 Componentes que cruzan la interfazde aislación

Para acomodar los movimientos diferencialesentre la superestructura aislada y lasubestructura o el suelo circundante esnecesario proveer conexiones flexibles capacesde acomodar el desplazamiento impuesto por elsismo máximo posible. Otras estructuras rígidasque cruzan la interfaz de aislación, tales comoescaleras, ascensores, shafts, entre otros, sedeben detallar de manera de permitir elmovimiento diferencial entre las subestructura yla superestructura.

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9.2.3 Componentes por debajo de la interfaz deaislación

Los elementos de estructuras aisladas y loscomponentes no estructurales o partes de ambosque están por debajo de la interfaz de aislación sedeben diseñar y construir de acuerdo con losrequisitos de 8.3 de NCh433.Of96.

10 Requisitos detallados de los sistemas

10.1 Generalidades

El sistema de aislación y el sistema estructural debencumplir con los requisitos de esta cláusula y con losrequisitos de materiales descritos en AISC 2000,ACI 318-2002, NCh1928 y NCh2123 vigentes.

C10 Requisitos detallados de los sistemas

10.2 Sistema de aislación

10.2.1 Condiciones medioambientales

Además de los requisitos para cargas verticales ylaterales producidas por el viento y los movimientossísmicos, el sistema de aislación se debe diseñarteniendo en consideración otras condicionesmedioambientales que incluyen los efectos deenvejecimiento, deformación plástica, fatiga,temperatura de operación y exposición a la humedado a sustancias dañinas.

C10.2.1 Condiciones medioambientales

Los aisladores elastoméricos de goma naturalson sensibles a la radiación ultravioleta y elozono, y es recomendable que no seencuentren expuestos directamente a la luzsolar. Por esta razón estos aisladores debenestar protegidos por una lámina de sacrificioque retarde el proceso de envejecimiento.Similares precauciones con el polvo y lahumedad se deben tener con los aisladoresfriccionales de modo de evitar agripamientode las superficies como consecuencia delenvejecimiento.

10.2.2 Fuerzas de viento

Las estructuras aisladas deben resistir las cargas dediseño para viento en todos los niveles por encimade la interfaz de aislación de acuerdo con lasdisposiciones generales del diseño para vientosegún NCh432. En la interfaz de aislación, se debecontar con un sistema que limite en condicioneshabituales de operación el desplazamiento lateral enel sistema de aislación a un valor igual al que sepermite entre los pisos de la superestructura.

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10.2.3 Resistencia al fuego

10.2.3.1 La resistencia al fuego del sistema deaislación debe cumplir con lo que se requiere paralas columnas, muros u otros elementosestructurales de la edificación en el cual seencuentra instalado.

10.2.3.2 Los sistemas de aislación que requierenuna calificación de resistencia al fuego se debenproteger con materiales o con sistemas deconstrucción apropiados, diseñados paraproporcionar el mismo grado de resistencia al fuegoespecificado para el elemento en el cual seencuentran instalados cuando se prueben deacuerdo con UBC 7-1, Sección 703.2.

La protección del sistema de aislación debe tener lacapacidad de retardar la transferencia de calor alaislador de manera que la capacidad requerida detransmisión de cargas por gravedad del aislador nosea impedida después de la exposición del sistemade protección a la curva de tiempo-temperaturacorrespondiente indicada por UBC 7-1, para unaduración no menor que la requerida por lacalificación de resistencia al fuego del elementoestructural en el cual esté instalado.

La protección del sistema de aislación aplicada alos aisladores se debe diseñar apropiadamente einstalarse firmemente de manera que no se afloje ose suelte, reciba daños o se afecte de alguna otramanera su capacidad de acomodar los movimientossísmicos para el cual está diseñado el aislador ymantenga su integridad con el propósito deproporcionar la protección requerida de resistenciaal fuego.

10.2.4 Fuerza de restitución lateral

El sistema de aislación se debe configurar paraproducir una fuerza de restitución tal que la fuerzalateral para el desplazamiento total de diseño seapor lo menos 0,025 W mayor que la fuerza lateralpara el 50% del desplazamiento total de diseño.

C10.2.4 Fuerza de restitución lateral

EXCEPCION: El sistema de aislación no necesita estar Se entiende por carga vertical completa a la

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configurado para producir una fuerza de restitución, como seindica anteriormente, siempre que él tenga la capacidad depermanecer estable bajo la carga vertical completa y admita undesplazamiento máximo total igual a 3,0 veces eldesplazamiento total de diseño.

obtenida de las combinaciones siguientes:

i) .máx

0,12,1 ELD ++ (C.22)

ii) .mín8,0 ED −

en que:

E =corresponde a la carga verticalmáxima sobre los aisladoresproveniente del volcamiento de lasuperestructura.

En estas expresiones la carga viva se puedereducir por el concepto de área tributaria deacuerdo a lo estipulado en NCh1537.

10.2.5 Restricción de desplazamiento

El sistema de aislación se puede configurarincluyendo un dispositivo de restricción dedesplazamiento que limite el desplazamiento lateraldebido al sismo máximo posible a un máximo de 1,5veces el desplazamiento total de diseño, siempre quela estructura aislada se diseñe de acuerdo con loscriterios siguientes:

C10.2.5 Restricción de desplazamiento

1. La respuesta al sismo máximo posible se calculade acuerdo con los requisitos del análisisdinámico de 6.3 de NCh433.Of96, considerandoexplícitamente las características no-lineales delsistema de aislación y de la superestructura.

Se entiende que para el análisis espectral dela estructura aislada las características no-lineales del sistema de aislación se puedenrepresentar a través de las propiedadeslineales equivalentes de los dispositivos.

2. La capacidad final del sistema de aislación y delos elementos estructurales bajo él exceda lasdemandas de resistencia y desplazamientocorrespondientes al sismo máximo posible.

3. La superestructura se ha verificado de acuerdo alas demandas de estabilidad y ductilidadcorrespondientes al sismo máximo posible.

4. El dispositivo de restricción de desplazamiento nose llegue a activar para un desplazamiento menora 0,75 veces el desplazamiento total de diseñoa menos que se demuestre mediante un análisisque su activación a desplazamientos menoresno se traduce en un diseño insatisfactorio.

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10.2.6 Estabilidad para cargas verticales

Cada elemento del sistema de aislación se debe diseñar para permanecer estable bajo la carga verticalmáxima,

.máx0,12,1 ELD ++ y la vertical mínima,

.mín8,0 ED − a un desplazamiento horizontal igual

al desplazamiento máximo total. La carga sísmicavertical en un aislador debido al volcamiento,

.máxE y

.mínE , se debe basar en la respuesta

extrema debida al movimiento sísmico máximoposible.

10.2.7 Volcamiento global

El factor de seguridad contra el volcamiento globalde la estructura en la interfaz de aislación no debeser menor que 1,0 para las combinaciones de cargarequeridas. Se deben investigar todas lascondiciones de carga de gravedad y sismo. Lasfuerzas sísmicas para el cálculo del volcamiento sedeben basar en el movimiento sísmico máximoposible y se debe utilizar W para la fuerza verticalde restitución.

C10.2.7 Volcamiento global

Se permite el levantamiento local de los aisladoressiempre que las deformaciones resultantes nocausen un esfuerzo excesivo o inestabilidad en losaisladores u otros elementos de la edificación.

El levantamiento de aisladores puede ocurrir enciertas situaciones extremas especialmente enlos dispositivos friccionales. La existencia deepisodios de levantamiento en la respuesta deuna estructura aislada requiere que el sistemade aislación sea modelado incorporando esteefecto no-lineal. Del mismo modo se debeincluir con especial cuidado el impacto entrela estructura y la superficie de deslizamiento,el que puede ocasionar fuertes incrementosinstantáneos de la fuerza de deslizamiento yel consecuente bloqueo horizontal de laestructura en algunos aisladores.

10.2.8 Inspección y reemplazo

1. Se debe contar con acceso para inspección yreemplazo de todos los componentes delsistema de aislación.

2. El ingeniero civil responsable del proyecto o elprofesional designado por él debe realizar unaserie final de inspecciones u observaciones de lasáreas de separación de la edificación y de los

C10.2.8 Inspección y reemplazo

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componentes que cruzan el sistema de aislación ydejar constancia de la aprobación en el Libro deObra antes de emitir el certificado de uso para laedificación con aislación sísmica. Dichasinspecciones y observaciones deben mostrar quelas condiciones reales de construcción permitenun desplazamiento libre y sin interferencias de laestructura hasta los niveles máximos desolicitación y que todos los componentes quecruzan el sistema de aislación de acuerdo a suinstalación definitiva puedan acomodar losdesplazamientos estipulados.

3. Las edificaciones con aislación sísmica debentener un programa de control, inspección ymantenimiento periódico para el sistema deaislación establecido por el profesionalresponsable del diseño del sistema. El objetivode dicho programa debe ser asegurar que todoslos elementos del sistema de aislación están encondiciones de cumplir con los niveles mínimosde diseño en todo momento.

Es recomendable que dos aisladores de cadatipo y tamaño distinto, sometidos a una cargaaxial representativa de las cargas sobre losaisladores de ese tipo y tamaño instalados enel edificio, permanezcan en la estructura unavez finalizada la construcción para servir elpropósito de monitoreo de las propiedadesmecánicas a lo largo del tiempo.

4. La modificación, reparación o reconstrucción enla zona de influencia del sistema de aislación,incluyendo la de los componentes que cruzan elsistema de aislación, se debe realizar bajo ladirección de un profesional con experiencia en eldiseño y construcción de estructuras conaislación sísmica.

5. Se recomienda instrumentar el edificio al menosal nivel del sistema de aislación con elpropósito de registrar los desplazamientosrelativos entre la base y la superestructura.

10.2.9 Control de calidad

El ingeniero responsable del diseño estructural debeestablecer un programa de ensayos de control decalidad para los aisladores.

C10.2.9 Control de calidad

Se requiere un programa de ensayo e inspeccióntanto para la fabricación de los aisladores comopara su instalación en obra. Debido a lo nuevode esta tecnología es difícil referenciarestándares para el ensayo e inspección. Losprocedimientos de inspección y control decalidad de los aisladores se deben desarrollarpara cada proyecto. Estos procedimientosdependen del sistema de aislación utilizado.

En el control de calidad de los aisladores, el

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fabricante debe, como mínimo, velar poraspectos tales como calidad de los materialesutilizados, ensayos de los elastómeros,ensayos del nivel de fricción, adhesivos goma-acero, pinturas, pernos y anclajes utilizados,procedimientos de instalación, entre otros.

En ausencia de normas chilenas y siempreque no contradigan otras disposiciones de lapresente norma, se pueden considerar losdocumentos siguientes:

1. American Society for Testing andMaterials (ASTM): ASTM A 36 StandardSpecification for Structural Steel.

2. ASTM A 108 Standard Specification forSteel Bars, Carbon, Cold-FinishedStandard Quality.

3. ASTM A 325 Standard Specification forHigh-Strength Bolts.

4. ASTM A 570 Standard Specification forStructural Sheet Metal.

5. ASTM A 572 Standard Specification forHigh Strength Low Alloy Columbian-Vanadium Steels of Structural Quality.

6. ASTM B 29 Standard Specification forLead.

7. ASTM D 395 Standard Test Methods forRubber Property-Compression.

8. ASTM D 412 Standard Test Methods forRubber Properties in Tension.

9. ASTM D 429 Standard Test Methods forRubber Property-Adhesion to RigidSubstrate.

10. ASTM D 518 Standard Test Method forRubber Deterioration-Surface Cracking.

11. ASTM D 573 Test for RubberDeterioration-in Air Oven.

12. ASTM D 624 Test Method for RubberProperty-Tear Resistance.

13. ASTM D 1149 Standard Test Method forRubber Deterioration-Surface OzoneCracking in a Chamber (Flat Specimens).

14. ASTM D 1229 Test Method for Rubber

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Property-Compression Set at LowTemperatures.

15. ASTM D 1457 Specification for PTFEMolding and Extrusion Materials.

16. ASTM D 2137 Test Method for RubberProperty-Brittleness Point.

17. ASTM D 2240 Standard Test Method forRubber Property-Durometer Hardness.

18. ASTM D 3183 Standard Practice forRubber-Preparation of Pieces for TestPurposes from Products.

19. ASTM D 4014 Standard Specification forPlain and Steel Laminated ElastomericBearings for Bridges.

20. ASTM E 4 Standard Practices for LoadVerification of Testing Machine.

21. ASTM E 37 Standard Chemical Methodsfor the Analysis of Lead.

22. Steel Structures Painting Council(SSPC)SP6-Comercial Blast Cleaning.

23. American Welding Society (AWS) D1.1-Structural Welding Code-Steel.

10.3 Sistema estructural

10.3.1 Distribución horizontal de fuerzas

Un diafragma horizontal u otros elementosestructurales deben proveer continuidad por encimadel sistema de aislación y deben tener suficienteresistencia y ductilidad para transmitir las fuerzas(debidas a los movimientos no uniformes del suelo)entre distintas partes de la edificación.

C10.3 Sistema estructural

10.3.2 Separaciones entre edificaciones

Las separaciones mínimas entre las edificacionesaisladas y los muros de contención u otrasobstrucciones fijas circundantes no deben sermenores que el desplazamiento total máximo.

C10.3.2 Separaciones entre edificaciones

En el caso de una estructura aislada contiguaa una convencional la separación entre ambasdebe ser como mínimo la suma de lasdeformaciones totales máximas de ambas.

En el caso de existir dos estructuras contiguasque estén aisladas sísmicamente se puedenpresentar dos situaciones dependiendo si laaislación es o no común a ambas estructuras.

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Si es común, la separación entre ellas sepuede tomar igual que la separación entreestructuras convencionales. Si la aislación noes común, la separación debe ser comomínimo la suma de las deformaciones totalesmáximas de ambas estructuras.

11 Estructuras que no forman parte deedificaciones

C11 Estructuras que no forman parte deedificaciones

Las estructuras que no forman parte deedificaciones se deben diseñar utilizando losdesplazamientos y las fuerzas de diseño calculadosde acuerdo con cláusulas 7 u 8.

Se entiende por estructuras que no formanparte de edificaciones a todas aquellas queson autosoportantes, aparte de los edificios,que resisten cargas gravitacionales y queresisten los efectos de los movimientossísmicos; un ejemplo característico son losestanques de agua. Para el diseño de estoselementos se recomienda utilizar un espectrode piso generado a partir del modeloestructural descrito en cláusula 8.

12 Fundaciones C12 Fundaciones

Las fundaciones se deben diseñar y construir deacuerdo con los requisitos de NCh433, utilizandolas fuerzas de diseño calculadas de acuerdo concláusulas 7 u 8.

De acuerdo con la ecuación (7), las fuerzas dediseño para el sistema de fundaciones no se

deben reducir por el factor 1R .

13 Revisión de diseño y construcción C13 Revisión de diseño y construcción

13.1 Generalidades

Se debe realizar una revisión del diseño del sistemade aislación y de los programas de ensayosrelacionados por un grupo independiente queincluye personas idóneas en las disciplinasapropiadas, con experiencia en los métodos deanálisis sísmico y en la teoría y aplicación de laaislación sísmica.

C13.1 Generalidades

Esta norma exige la revisión del diseño yanálisis del sistema de aislación, y la revisióndel programa de ensayos de los aisladores. Larazón de esto es que la tecnología de aislaciónsísmica está evolucionando rápidamente y sebasa en ideas y conceptos que son pocofamiliares para muchos profesionales.

El equipo de revisión debe incluir individuos conespecial conocimiento en uno o más aspectosdel diseño, análisis, e implementación desistemas de aislación. El equipo revisor debe serindependiente del equipo de diseño yconstrucción del proyecto. El equipo revisordebe tener acceso completo a la informaciónpertinente y contar con la cooperación delequipo de diseño y gerencia del proyecto.

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Otros aspectos a considerar en la revisiónestructural son:

a) la interacción entre el proyecto estructural,instalaciones, y arquitectura;

b) las especificaciones técnicas.

13.2 Sistema de aislación

13.2.1 La revisión del diseño del sistema deaislación debe incluir, sin estar limitado a, losiguiente:

1. Revisión de los criterios sísmicos específicos dellugar, incluyendo el desarrollo de espectros yregistros de movimientos del suelo específicosdel lugar y todos los otros criterios de diseñodesarrollados específicamente para el proyecto.

2. Revisión del diseño preliminar, incluyendo ladeterminación del desplazamiento total dediseño del sistema de aislación, desplazamientode diseño y nivel de las fuerzas laterales dediseño.

3. Supervisión y observación de los ensayos de losprototipos (ver cláusula 14).

4. Revisión del diseño final del sistema estructuralcompleto y de todos los análisis de apoyo.

5. Revisión del programa de ensayo de control decalidad del sistema de aislación (ver 10.2.9).

13.2.2 El ingeniero calculista debe presentar conlos planos y los cálculos un informe de los alcancesy resultados del proceso de revisión.

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14 Ensayos requeridos para el sistema deaislación

14.1 Generalidades

14.1.1 Las características de la relaciónconstitutiva de fuerza-deformación y los valores deamortiguamiento del sistema de aislación utilizadosen el diseño y análisis de estructuras con aislaciónsísmica se deben basar en los ensayos siguientesde una muestra seleccionada de los componentes,previo a su uso en la construcción.

14.1.2 Los componentes del sistema de aislación aensayar deben incluir al sistema de restricción delos efectos del viento cuando dichos sistemas seutilizan en el diseño.

14.1.3 Los ensayos especificados en esta cláusulason para establecer y validar las propiedadesmecánicas para el diseño del sistema de aislacióny no se deben considerar como reemplazo de losensayos de control de calidad de manufacturade 10.2.9.

C14 Ensayos requeridos para el sistema deaislación

14.2 Ensayos de los prototipos C14.2 Ensayos de los prototipos

14.2.1 Generalidades

Los ensayos de prototipos se deben realizarseparadamente en dos probetas o juegos deprobetas de tamaño real, según sea apropiado, decada tipo y tamaño distinto de aislador. Lasprobetas de ensayo deben incluir los aisladoresindividuales y el sistema de restricción de losefectos del viento cuando dichos sistemas seutilizan en el diseño. Las probetas ensayadas nose pueden utilizar en la construcción.

C14.2.1 Generalidades

Los requisitos de ensayo que se presentan enesta norma son mínimos y es probable que semodifiquen en el futuro en la medida que lacapacidad de los equipos de ensayo y elconocimiento en el tema evolucione.

En general, los ensayos de aisladores serealizan en parejas de modo de evitarexcentricidades y momentos flectoresindeseables en el marco de carga.

14.2.2 Registro

Para cada ciclo de ensayos se debe registrar elcomportamiento fuerza-deformación de la probetaensayada.

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14.2.3 Secuencias y ciclos

Las secuencias siguientes de ensayos se debenrealizar para el número de ciclos que se indican ybajo una carga vertical igual al promedio

LD 5,0+ en todos los aisladores de un mismotipo y tamaño:

1. Veinte ciclos completos con inversión decarga para una fuerza lateral correspondiente ala fuerza lateral de diseño para viento.

2. Tres ciclos completos con inversión de carga encada uno de los desplazamientos siguientes:

DD2,0 , DD5,0 y DD0,1 , MD0,1 .

3. Tres ciclos completos con inversión de cargaal desplazamiento máximo total,

TMD0,1

4. No menos de diez ciclos completos coninversión de carga a 1,0 vez el desplazamientototal de diseño,

TDD0,1 .

Si el aislador forma parte del sistema detransmisión de cargas verticales de la estructura, elítem 2 de la secuencia de ensayos cíclicosespecificado anteriormente se debe realizar parados casos adicionales de carga vertical:

Esto implica que si el aislador está sujeto acargas verticales importantes se debe sometera ocho ensayos adicionales de tres cicloscompletos cada uno.

1) ELD ++ 5,02,1

2) ED −8,0

en que los valores de D y L a considerar sedefinen en NCh433. La carga de ensayo vertical enun aislador debe incluir el incremento de carga axialdebido al momento volcante inducido por el sismoE y debe ser mayor o igual a la fuerza vertical

máxima correspondiente al desplazamiento deensayo que se está evaluando. En estos ensayoslas cargas verticales combinadas se debenconsiderar como la fuerza de compresión másrepresentativa en todos los aisladores de un mismotipo y tamaño.

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14.2.4 Aisladores dependientes de la velocidad decarga

Si las propiedades fuerza-deformación de losaisladores dependen de la velocidad de carga, cadauno de los conjuntos de ensayos especificados en14.2.3 se deberá realizar dinámicamente a unafrecuencia igual al inverso del período efectivo(rigidez secante),

DT , de la estructura aislada.

C14.2.4 Aisladores dependientes de lavelocidad de carga

Si se utilizan probetas a escala reducida paracuantificar las propiedades de los aisladores quedependen de la velocidad de carga, éstas deben serdel mismo tipo y material y se deben fabricar conlos mismos procesos y calidad que los prototiposde tamaño natural y se deben probar a unafrecuencia que represente aquella quecorrespondería al ensayo a escala natural delprototipo.

Los prototipos a escala deben ser tales que larelación constitutiva sea la misma que la delprototipo a escala natural.

Las propiedades de fuerza-deformación de unaislador se deben considerar dependientes de lavelocidad de carga cuando la rigidez efectivacorrespondiente al desplazamiento de diseño y auna frecuencia igual al inverso de su período,

DT ,

muestra una variación mayor a un 10% alcompararla con la obtenida para cualquierfrecuencia en el rango de 0,1 a 2 veces el inversodel período efectivo,

DT .

Es decir, el aislador tiene propiedadesmecánicas que no dependen de la velocidadde carga cuando la rigidez efectiva medida

para el rango de frecuencias DT/1,0 a DT/2cae dentro del rango siguiente:

1/TD 2/TD0,1/TD

keff

1,1keff

0,9keff

Figura C.20 - Definición de la zona deindependencia de velocidad de carga

para un aislador

14.2.5 Aisladores que dependen de cargasbidireccionales

Si las propiedades de fuerza-deformación de losaisladores dependen de cargas bidireccionales, losensayos especificados en 14.2.3 y 14.2.4 sedeben incrementar para incluir simultáneamente lassiguientes combinaciones bidireccionales del

C14.2.5 Aisladores que dependen de cargasbidireccionales

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desplazamiento total de diseño: (0,25 y 1,0) TD

D ,

(0,5 y 1,0) TD

D , (0,75 y 1,0) TD

D , y (1,0 y 1,0)

TDD .

NOTA - Cuando las probetas a escala del prototipo se utilizanpara cuantificar propiedades dependientes de cargasbidireccionales, dichas probetas deben ser del mismo tipo ymaterial y fabricarse con el mismo proceso y calidad que losprototipos de tamaño natural.

Las propiedades de la relación constitutiva fuerza-deformación de un aislador se deben considerardependientes de cargas bidireccionales cuando larigidez efectiva correspondiente al desplazamientosde diseño para el caso bidireccional y unidireccionalmuestran una diferencia mayor al 10%.

Cualquier aislador con propiedadesisotrópicas, como lo son el aislador circularelastomérico y el péndulo friccional, no caendentro de esta categoría.

14.2.6 Cargas verticales máximas y mínimas

Los aisladores que forman parte del sistema detransmisión de cargas verticales se deben ensayarestáticamente para la carga vertical máxima ymínima y para el desplazamiento máximo total. Enestos ensayos la carga vertical combinada

.máx0,12,1 ELD ++ se debe considerar como la

carga vertical máxima y la carga vertical combinada

.mín80,0 ED + como la mínima fuerza vertical en

cualquier aislador de un mismo tipo y tamaño. Lacarga vertical de un aislador individual debe incluirlos incrementos de carga debido al volcantesísmico,

.máxE y

.mínE , y se debe basar en la

respuesta máxima debida al sismo máximo posible.

14.2.7 Sistema de sacrifico de protección contral elviento

En caso que se utilice un sistema de sacrificio deprotección contra el viento, su resistencia final sedebe establecer por medio de ensayos.

14.2.8 Ensayo de unidades similares

El comité revisor puede decidir que no se requierenensayos de prototipos cuando un aislador tienedimensiones similares y es del mismo tipo y

C14.2.8 Ensayo de unidades similares

Todos los ensayos de prototipo se debenobservar e informar por un laboratoriocalificado. Tanto el ingeniero responsable deldiseño como los miembros del equipo de

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material que el aislador prototipo, el cual se haprobado previamente utilizando la secuenciaespecificada de ensayos.

revisión deben revisar la información noprocesada de los ensayos. En caso de queensayos idénticos se hayan realizado adispositivos de dimensiones y materialesiguales, y los dispositivos hayan sidofabricados usando el mismo proceso, elequipo revisor puede determinar que losensayos anteriores son aceptables. Sinembargo, se excluye de esto a cualquierdispositivo que presente un cambio depropiedad del material o factor que altere surelación.

14.3 Determinación de las característicasfuerza-deformación

Las características fuerza-deformación del sistema deaislación se deben basar en los ensayos de cargacíclica de los prototipos especificados en 14.2.3.

C14.3 Determinación de las característicasfuerza-deformación

La rigidez efectiva de un aislador se debe calcularpara cada ciclo de carga mediante la ecuación:

−+

−+

∆+∆

+=

FFkef (11)

en que +F y −F son las fuerzas positivay negativa correspondientes a +∆ y −∆ ,respectivamente.

El uso de esta expresión de la rigidez secantepermite corregir los sesgos introducidos en ladefinición del punto de carga nula. Esimportante reconocer que esta expresión derigidez secante difiere conceptualmente de larigidez equivalente del sistema.

El amortiguamiento efectivo (ef

β ) de un aislador se

debe calcular para un ciclo de carga mediante laecuación:

∆+∆

=−+ 22

1

ef

cicloef

k

E

πβ (12)

La expresión de ef

β proviene directamente

de la conocida relación de equivalencia entreel trabajo disipado por el sistema y aqueldisipado en resonancia por un sistema viscosoequivalente:

en que la energía disipada por ciclo de carga, ciclo

E ,

y la rigidez efectiva, ef

k , se deben calcular para los

desplazamientos +∆ y −∆ del ensayo.

−∆++∆

=22

ef

cicloef

k

E

π

β (C.23)

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14.4 Aprobación del sistema

El desempeño de las probetas ensayadas seconsiderará adecuado si se satisfacen lascondiciones siguientes:

1. Los gráficos de fuerza-deformación en todos losensayos especificados en 14.2 tienen unincremento positivo de su capacidad de carga.

C14.4 Aprobación del sistema

2. Para cada incremento del desplazamiento deensayo especificado en 14.2.3, ítem 2, y paracada caso de carga vertical especificadoen 14.2.3:

El ensayo de aisladores sísmicos se realizacomúnmente en parejas para evitar lageneración de excentricidades en el corteaplicado que implicarían un diseño muyrobusto del marco de carga.

2.1 No existe una diferencia mayor al 10%entre la rigidez efectiva en cada uno delos tres ciclos de ensayo y el valorpromedio de la rigidez efectiva para cadapareja de ensayo.

2.2 No existe más de un 10% de diferenciaen el valor promedio de la rigidez efectivade la pareja ensayada de un mismo tipo ytamaño durante los tres ciclos de ensayosrequeridos.

3. Para cada pareja no hay un cambio en la rigidezinicial efectiva mayor al 20% para un númerode ciclos no menor a 10 (según 14.2.3, ítem4).

4. Para cada pareja no hay una reducción en elamortiguamiento inicial efectivo mayor al 20%para un número de ciclos no menor a 10 (según14.2.3, ítem 4).

5. Todas las probetas de elementos sujetas acargas verticales del sistema de aislaciónpermanecen estables para el desplazamientomáximo total y la carga estática, como se indicaen 14.2.6.

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14.5 Propiedades para el diseño del sistema deaislación

C14.5 Propiedades para el diseño del sistemade aislación

14.5.1 Rigidez efectiva máxima y mínima

Para el desplazamiento de diseño D

D , la rigidez

efectiva máxima y mínima del sistema de aislación,

.máxDk y

.mínDk , se deberá basar en los ensayos

cíclicos de 14.2.3 y calcular mediante lasecuaciones siguientes:

C14.5.1 Rigidez efectiva máxima y mínima

La Figura C.21 incluye un ejemplo para ladeterminación de la rigidez efectiva máxima ymínima para una pareja de aisladoreselastoméricos.

D

DD

D D

F Fk

2.máx.máx

.máx

∑∑ −+ += (13)

D

DD

D D

F Fk

2.mín.mín

.mín

∑∑ −+ += (14)

En estas ecuaciones las sumatorias se debenefectuar sobre el número total de aisladores.

-15 -10 -5 0 5 10 15

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Deformación δ [cm]

Fuerz

a

de C

ort

e [t

on]

DD=16,2

DD=16,2

1k

Dmín.

kDmáx.1

Figura C.21 - Cálculo de la rigidez efectiva(secante) máxima y mínima para una pareja

de aisladores elastoméricos

Tabla C.5 - Resumen de propiedades mecánicas dela pareja de aisladores de Figura C.21 para

γ =100% (columnas 3 a 6)

)(

2+

DF

)( +D)(

2−

DF )(−D

pk G

DW

Ciclo

ton cm ton cm t/cm kg/cm2 t-cmsec

β

1 32,8 16,2 -30,6 -16,2 0,98 5,4 241,0 0,149

2 31,5 16,2 -29,6 -16,2 0,94 5,2 234,0 0,151

3 30,7 16,2 -28,8 -16,2 0,92 5,1 229,8 0,152

4 30,1 16,2 -28,3 -16,2 0,90 5,0 226,4 0,153

5 29,7 16,2 -27,9 -16,2 0,89 4,9 224,0 0,153

6 29,3 16,2 -27,4 -16,2 0,88 4,9 224,5 0,156

Para el desplazamiento máximo M

D , la rigidez

efectiva máxima y mínima del sistema de aislación,

.máxMk y

.mínMk , se debe basar en los ensayos

cíclicos de 14.2.3 y calcular mediante lasecuaciones siguientes:

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M

MM

M D

F Fk

2.máx.máx

.máx

∑∑ −+ += (15)

Las sumatorias se deben calcularnuevamente sobre el número total deaisladores.

M

MM

M D

F Fk

2.mín.mín

.mín

∑∑ −+ += (16)

Para los aisladores en que los ensayos de 14.2.3,14.2.4 y 14.2.5, hayan indicado que tienencaracterísticas fuerza-deformación que varíen conla carga vertical, la velocidad de carga o con lacarga bidireccional, respectivamente, los valores de

.máxDk y

.máxMk se deberán incrementar y los valores

de .mínD

k y .mínM

k se deben reducir, según sea

necesario, para acotar los efectos de variaciones enla rigidez efectiva.

El efecto de la carga axial sobre la relaciónconstitutiva fuerza-deformación de un aisladorfriccional es muy significativo. La Figura C.22muestra la constitutiva medida de un aisladorFPS sometido a un movimiento sísmico endonde se observa el aumento y disminuciónde la carga máxima como resultado del

momento volcante. Los valores de .máxDk ,

.mínDk , .máxMk , .mínMk se deben calcular

para los valores extremos del ciclo fuerza-deformación indicado.

-28 -21 -14 -7 0 7 14 21 28-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

Desplazam iento (cm)

Fu

erz

a

Re

sti

tuti

va

N

orm

aliz

ad

a

Figura C.22 - Efecto de la carga axial sobre la curvafuerza-deformación medida en un aislador FPS

14.5.2 Amortiguamiento efectivo

Para el desplazamiento de diseño, elamortiguamiento efectivo del sistema de aislación

Dβ , se debe basar en los ensayos cíclicos de

14.2.3 y calcular mediante la ecuación:

C14.5.2 Amortiguamiento efectivo

= ∑

2.máx

21

DD

DD D k

E

πβ (17)

La sumatoria se debe efectuar sobre elnúmero total de elementos de aislación.

En la ecuación (17) la energía total disipada en elsistema de aislación por ciclo de respuesta para eldesplazamiento de diseño,

DE∑ , se debe

Para el ejemplo de Figura C.21, la razón deamortiguamiento efectivo resulta de laexpresión

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considerar como la suma de la energía disipada porciclo en todos los aisladores, determinada de losensayos para el desplazamiento, +∆ y −∆ , igualesen magnitud al desplazamiento de diseño,

DD .

152071204

0230

4,

,

,

W

W

S

Def =

⋅==

ππβ (C.24)

en que el trabajo disipado promedio es

DW =230,0 t-cm y el trabajo elástico

promedio es 7,1202/2,1692,02 =⋅=SW t-cm

(ver Tabla C.4).

Para el desplazamiento máximo, elamortiguamiento efectivo del sistema de aislación,

Mβ , se debe basar en los ensayos cíclicos de

14.2.3 y calcular mediante la ecuación siguiente:

= ∑

2.máx

21

MM

MM D k

E

πβ (18)

En la ecuación (18) la energía total disipada en elsistema de aislación por ciclo de respuesta para eldesplazamiento máximo,

ME∑ , se debe considerar

como la suma de la energía disipada por ciclo entodos los aisladores, determinada de los ensayospara el desplazamiento, +∆ y −∆ , iguales enmagnitud al desplazamiento máximo,

MD .

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Tabla 1 - Coeficiente de destino de la estructura

Categoría deledificio Destino o funciones de la estructura Valor del

coeficiente I1)

A Edificios gubernamentales, municipales, de servicios públicos o deutilidad pública (como cuarteles de policía, centrales eléctricas ytelefónicas, correos y telégrafos, radioemisoras, canales de televisión,plantas de agua potable y de bombeo, entre otros), y aquellos cuyo usoes de especial importancia en caso de catástrofe (como hospitales,postas de primeros auxilios, cuarteles de bomberos, garages paravehículos de emergencia, estaciones terminales, entre otros).

1,0

B Edificios cuyo contenido es de gran valor (como bibliotecas, museos,entre otros), y aquellos donde existe frecuentemente aglomeración depersonas. Entre estos últimos se incluyen los edificios siguientes:

- salas destinadas a asambleas para 100 o más personas;

- estadios y graderías al aire libre para 2 000 o más personas;

- escuelas, parvularios y recintos universitarios;

- cárceles y lugares de detención;

- locales comerciales con una superficie mayor o igual que 500 m2

por piso, o de altura superior a 12 m;

- centros comerciales con pasillos cubiertos, con un área total superiora 3 000 m2 sin considerar la superficie de estacionamientos.

1,0

C Edificios destinados a la habitación privada o al uso público que nopertenecen a ninguna de las categorías A o B, y construcciones decualquier tipo cuya falla puede poner en peligro otras construccionesde las categorías A, B o C.

1,0

D Construcciones no destinadas a habitación ni clasificables en ningunade las categorías anteriores.

1,0

1) Dado que las fuerzas de diseño corresponden a los valores reales observados de demanda elásticasobre la estructura, es consecuente utilizar un factor de importancia idéntico para todas lascategorías.

Tabla 2 - Factores de modificación de respuesta por amortiguamiento, D

B y M

B

Amortiguamiento efectivo, D

β o M

β

(porcentaje del valor crítico)

Factor D

B o M

B

Suelos I, II y III

≤ 2 0,65

5 1,00

10 1,37

15 1,67

20 1,94

25 2,17

30 2,38

≥ 50 3,02

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Tabla 3 - Factor de amplificación para el sismo máximo posible (Probabilidadde excedencia del PGA igual a 10% en 100 años)

Zona sísmica MM

1 1,2

2 1,2

3 1,2

Tabla 4 - Factor de reducción para el diseño de la superestructura

.máxh ,

Sistemas estructural básico Descripción de los sistemasresistentes a las fuerzas laterales l

R

m1)

Pórticos Acero estructural 2,0 35

Hormigón armado 2,0 35

Muros de corte Acero estructural 2,0 50

Hormigón armado 2,0 50

Albañilería confinada 2,0 15

Albañilería armada 1,6 12

Sistemas arriostrados Concéntricos 1,6 35

Excéntricos 2,0 50

Estructuras en voladizo 1,4 10

1) Estos límites de altura son recomendados; sin embargo, si existen estructuras de mayoraltura que no satisfacen este requerimiento de altura, pero cumplen con el códigopropuesto, ellas se pueden diseñar utilizando aislación sísmica siempre que se realice unanálisis dinámico de la estructura y se demuestre que el uso de aislación sísmica no esperjudicial para el comportamiento sísmico de la estructura.

Tabla 5 - Factor que depende de la zonificación sísmica definida en NCh433

Zona sísmica Z

1 3/4

2 1

3 5/4

Tabla 6 - Definición del espectro de diseño, SDI

aT ,

bT ,

cT ,

dT ,

eT , f

T , AA

α , VV

α , DD

α ,Suelo

s s s s s s cm/s2 cm/s cm

I 0,03 0,11 0,29 2,51 10 33 1 085 50 20

II 0,03 0,20 0,54 2,00 10 33 1 100 94 30

III 0,03 0,375 0,68 1,58 10 33 1 212 131 33

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Anexo A(Informativo)

Bibliografía

[1] Almazán, J. L., De la Llera, J. C.,and Inaudi, J. A., 1998, ModelingAspects of Structures Isolatedwith the Frictional PendulumSystem, Earthquake Engineeringand Structural Dynamics, 27, pp.845-867.

[2] De la Llera, J. C., and Chopra, A.K., 1994, Using accidentaleccentricity in code-especifiedstatic and dynamic analysis ofbuildings, Earthquake Engineeringand Structural Dynamics, 120,p.p. 947-967.

[3] De la Llera, J. C., Lüders, C. yLeigh, P., 2002, Design, Testingand Implementation of SeismicIsolation in Chile. EarthquakeEngineering and StructuralDynamics. Enviado para publicaciónDiciembre 2002.

[4] De la Llera, J. C., and Inaudi, J. A.,1995, Evaluating the EarthquakePerformance of Base IsolatedBuildings Using Recorded Motions,Proceedings of the InternationalPost-Smirt Conference, p.p. 79-105,Santiago, Chile.

[5] FEMA-273, 1997, NEHRPGuidelines for Seismic Rehabilitationof Buildings, Federal EmergencyManagement Agency, BuildingSeismic Safety Council,Washington, D.C.

[6] Fresard, M. y G. R. Saragoni,Análisis de los Acelerogramas y delos Daños de los Sismos de 1981 enla Zona Central de Chile. CapítuloIV. pp. F93 - F111, 4tas. JornadasChilenas de Sismología e IngenieríaAntisísmica, Abril 1986, Viña delMar, Chile.

[7] Garrido J., 2001, Proposición deNorma para el Diseño Sísmico deEdificios Aislados en la Base,Memoria para Optar al Título deIngeniero Civil, Facultad deCiencias Físicas y Matemáticas,Departamento de Ingeniería Civil,Universidad de Chile.

[8] Holmes, W., and Somers, P.,1996, Northridge Earthquake ofJanuary 17, 1994 ReconnaissanceReport, Earthquake Spectra,Earthquake Engineering andResearch Institute, Suplement Cto Volume 11, Vol. 1.

[9] ICBO, 1991, Division III -Earthquake Regulations forSeismic-Isolated Structures,Chapter 23, Uniform BuildingCode, 1991 Edition, InternationalConference of Building Officials,Whittier, California.

[10] ICBO, 1994, Division III -Earthquake Regulations forSeismic-Isolated Structures,Chapter 16, Uniform BuildingCode, 1991 Edition, InternationalConference of Building Officials,Whittier, California.

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86

[11] ICBO, 1995, SEAOC SeismologyCommittee Code Change Proposalfor Chapter 16, Division III(Isolation Provisions) of the 1997UBC, International Conference ofBuilding Officials Whittier,California.

[12] ICBO, 1997, Division IV -Earthquake Regulations forSeismic-Isolated Structures,Chapter 16, Uniform BuildingCode, 1997 Edition, InternationalConference of Building Officials,Whittier, California.

[13] Kelly, J. M., 1993, EarthquakeResistant Design with Rubber,Springer-Verlag, London, UnitedKingdom.

[14] Martín, A., Hacia una NuevaRegionalización y Cálculo delPeligro Sísmico en Chile, Memoriapara optar al título de IngenieroCivil, Departamento de IngenieríaCivil, Facultad de Ciencias Físicasy Matemáticas, Universidad deChile, Santiago, Chile, 1990.

[15] Moroni, Sarrazín, Boroschek, 1998,Experiments on a base-isolatedbuilding in Santiago, Chile,Engineering Structures, Vol. 20, No.8, p.p. 720-725.

[16] Naeim, F., and Kelly, J., 1999,Design of Seismic IsolatedStructures: From Theory toPractice, John Wiley & Sons, Inc.,New York.

[17] Newmark, N. M. and Hall, W. J.,1982, Earthquake Spectra andDesign, Earthquake EngineeringResearch Institute, Oakland,California.

[18] Pan, T., and Kelly, J. M., 1983,Seismic Response of TorsionallyCoupled Base Isolated Structures,Earthquake Engineering andStructural Dynamics, Vol. II, p.p.749-770.

[19] Reinhorn, A. M., Nagarajaiah, S.,Constantinou, M. C., Tsopelas, P.,and Li, R., 1994, 3D-BASIS-TABS(Version 2.0): Computer Programfor Nonlinear Dynamic Analysis ofThree-Dimensional Base IsolatedStructures, Report No. NCEER-94-0018, National Center forEarthquake Engineering Research,State University of New York atBuffalo, New York.

[20] Riddell, R., 1995, Inelastic DesignSpectra Accounting for SoilConditions, Earthquake Engineeringand Structural Dynamics, Vol. 24,p.p. 1491-1510.

[21] SEAOC, 1986, Tentative SeismicIsolation Design Requirements,Structural Engineers Associationof California, San Francisco,California.

[22] SEAOC, 1990, RecommendedLateral Force Requirements andCommentary, Fifth Edition,Seismology Committe, StructuralEngineers Association ofCalifornia, Sacramento, California.

[23] SEAOC, 1996, RecommendedLateral Force Requirements andCommentary, Sixth Edition,Seismology Committe, StructuralEngineers Association of California,Sacramento, California.

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NCh2745

87

[24] Schaad, C. y G. R. Saragoni,Formulas de AtenuaciónConsiderando el Terremoto de Chilede 1985, Vol. I. pp. 379-388, 5tas.Jornadas Chilenas de Sismología eIngeniería Antisísmica, Agosto1989, Santiago, Chile.

[25] Stagno, P., Frerk, J., Stagno, D.,Rendic, P., Iturriaga, W., De laLlera, J.C., Lüders, C., Sady, H.,Guendelman, T., Guendelman, M.,Lindenberg, J., Astudillo, M. yBoroschek, R., 2002, Análisis yDiseño del Hospital Militar, 8vas.Jornadas Chilenas de Sismología eIngeniería Antisísmica, Valparaíso,Chile, Abril 2002.

[26] Soong, T. T., and Constantinou, M.C., 1994, Passive and ActiveStructural Vibration Control in CivilEngineering, Springer-Verlag, Wien-New York.

[27] Zayas, V. A., Low, S. S., andMahin, S. A., 1987, The FPSEarthquake Resisting System:Experimental Report, Report No.UCB/EERC-87/01, EarthquakeEngineering Research Center,University of California, Berkeley,California.

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NORMA CHILENA NCh 2745-2003

I N S T I T U T O N A C I O N A L D E N O R M A L I Z A C I O N # I N N - C H I L E

Análisis y diseño de edificios con aislación sísmica

Earthquake - resistant design of base-isolated buildings

Primera edición : 2003

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