Al aprovechar nuestra experiencia en aislamiento sísmico, hemos desarrollado nuevas herramientas para garantizar el diseño final preciso de edificios con aislamiento sísmico.
El diseño de estructuras resistentes a sismos requiere experiencia en ingeniería sísmica avanzada. El aislamiento sísmico se usa para extender el periodo de la estructura por encima de la capa de aislamiento, reduciendo las fuerzas sísmicas, la aceleración de planta y los desplazamientos relativos. Los aisladores sísmicos también introducen cierto nivel de amortiguamiento en la estructura. Sin embargo, hay puntos importantes que considerar en las fases de construcción y proyecto de estas estructuras.
Varias fases clave en el diseño de estructuras resistentes a sismos:
- Definir la arquitectura y la función de la estructura: la función del edificio debe diseñarse teniendo en cuenta los aisladores sísmicos durante las etapas de diseño arquitectónico y mecánico.
- Configurar el sistema estructural: es crucial determinar la ubicación de los aisladores y diseñar los elementos que transferirán las fuerzas de forma segura.
- Identificar los peligros sísmicos específicos del sitio, determinar los movimientos de suelo apropiados y los espectros objetivo.
- Modelar la estructura y realizar diseños preliminares para determinar los tipos de unidades de aislador. El análisis elástico lineal puede ser suficiente en esta etapa, y los tipos de aisladores generalmente se deciden en colaboración con los fabricantes.
- Finalizar el diseño de la estructura con los tipos de aisladores determinados. Las comprobaciones de diseño, desplazamiento y periodo se realizan usando valores límite inferior y superior de los aisladores para diferentes niveles sísmicos.
Biblioteca de aisladores sísmicos
Ahora los tipos de aisladores sísmicos se pueden definir con ayuda de la biblioteca ubicada en la barra de la cinta de opciones Modelado > Aisladores sísmicos.
Además de las Propiedades lineales de las unidades de aislamiento, también se pueden definir las Propiedades no lineales. Un cambio realizado en la biblioteca se refleja automáticamente en todos los tipos asignados.
Las propiedades no lineales se pueden calcular automáticamente a partir de parámetros como la Fuerza axial, el Coeficiente de fricción y el Radio de péndulo neto, para las unidades de aislador de péndulo de fricción (FPS).
La relación fuerza-deformación también se puede definir manualmente ingresando valores como Rigidez inicial, Rigidez posfluencia, y Fuerza de fluencia.
Para Apoyos de goma con núcleo de plomo, las propiedades no lineales se pueden definir ingresando valores de Rigidez inicial, Rigidez posfluencia y Fuerza de fluencia de forma diferente en ambas direcciones.
Asignación de aisladores sísmicos a elementos
Asignación de aisladores sísmicos a columnas
Para asignar aisladores sísmicos a columnas:
1. Seleccione una columna en la pantalla y use el comando "Asignar aislador" en el menú contextual.
2. Seleccione uno de los tipos de aisladores definidos previamente en la biblioteca en la lista "Aislador sísmico".
3. Ingrese los valores de Posición y Desplazamiento, y haga clic en el botón Aceptar.
4. Se insertará un aislador en el pórtico analítico de la columna en la posición especificada.
Asignación de aisladores sísmicos a muros rectangulares y muros de núcleos
En versiones anteriores de ProtaStructure previas a 2024, solo se podía insertar un aislador sísmico en muros rectangulares o muros de núcleo. Si se necesitaba definir varios aisladores, el usuario debía combinar sus propiedades lineales para crear un único aislador concentrado. Sin embargo, en la práctica existe la necesidad de definir varios aisladores para los muros, y el enfoque de combinar todas las propiedades de los aisladores no será válido (ni suficiente) en análisis no lineales. Esto se debe a que será imposible determinar las fuerzas de tracción que puedan producirse cuando los aisladores bajo los muros están concentrados.
Con ProtaStructure 2024 y versiones posteriores, puede definir individualmente cualquier cantidad de aisladores para los paneles de muro. Para hacerlo:
1. Seleccione un muro rectangular o un muro de núcleo en la pantalla y use el comando "Asignar aislador" en el menú contextual.
2. En la ventana de asignación de aisladores, se mostrará una vista previa de la ubicación del aislador.
3. Puede colocar los aisladores para que correspondan a los puntos de inserción I y J del panel de muro. Alternativamente, también puede asegurar una distribución uniforme en toda la sección. En los muros de núcleo, las ramas del muro se detectarán y enumerarán automáticamente. Puede definir aisladores por separado para cada rama del muro.
Modelado analítico de aisladores asignados a muros de cortante
En versiones anteriores de ProtaStructure, los muros de cortante con aisladores sísmicos debían modelarse con la opción "Columna medio". Con ProtaStructure 2024 y versiones posteriores, los muros de cortante con aisladores se pueden modelar con la opción "Cascarón de elementos finitos".
Los elementos de cascarón se dividen según la altura del aislador para crear un modelo analítico, y la cantidad especificada de elementos de aislador se coloca analíticamente entre ellos.
Análisis de historia temporal no lineal
Las características no lineales de los aisladores se considerarán automáticamente en un análisis de historia temporal no lineal realizado en ProtaStructure. En dicho análisis, se asume que todos los elementos, excepto los aisladores, son linealmente elásticos, y no se asigna plasticidad del material.
1. Para realizar un análisis de historia temporal, haga clic en el botón "Análisis > Análisis de historia temporal" en la cinta de opciones.
2. Puede realizar operaciones como seleccionar y escalar los movimientos sísmicos antes de iniciar el análisis.
Salida del análisis
ProtaStructure le proporcionará los resultados detallados de cada aislador y del edificio en general tras el análisis de historia temporal no lineal. Puede usar estos resultados para generar su propio informe de diseño personalizado para su edificio aislado.
Resultados del análisis
Puede visualizar el historial de respuesta del aislador para cada movimiento sísmico en los gráficos disponibles en la pestaña Resultados del análisis.
1. Puede obtener Desplazamiento, Aceleración y Fuerza del Historial de respuesta en las direcciones X, Y y Z. Los resultados solicitados se graficarán en el mismo gráfico.
2. Para actualizar el gráfico según las selecciones que ha realizado, haga clic en el botón “Generar diagrama”.
3. Las Aceleraciones de planta y las Relaciones de deriva relativa de la estructura superior también se graficarán para todos los movimientos sísmicos, con sus respuestas máximas y mínimas.
Tabla de resultados de aisladores
Todos los resultados de los aisladores se tabularán de forma detallada al hacer clic en la pestaña “Tabla de resultados de aisladores”. Puede exportar esta tabla a Excel y usarla en sus informes de diseño.
Puede que esta grabación del seminario web le resulte útil: Introducción al aislamiento sísmico (PS2024)
Guía de diseño de aislamiento de base: Aislamiento de base