ANALISIS COMPARATIVO DE AISLADOR SISMICO ELASTOMERICO ACTUANDO
SOBRE EL HOSPITAL LORENA DE CUZCOEl presente informe pretende
realizar el anlisis comparativo entre una estructura de base fija
(Tradicional) y la misma con base aislada (Aisladores ssmicos),
para dicho fin se decidi utilizar un bloque tpico de cuatro niveles
del hospital Lorena del Cuzco.
Fig. N 1: Bloque tpico de cuatro niveles (Edificacin de mediana
altura), Hospital Lorena del Cuzo.Con este fin se ha realizado un
anlisis tiempo historia de la estructura, donde por fines meramente
ilustrativos se ha optado por el uso del registro ssmico de PISCO
2007, obtenido de la Red Acelerografica del CISMID (REDACIS).
Fig. N 2: Registro acelerografico Pisco 2007.El presente informe
reporta los resultados del anlisis comparativo de fuerzas y
desplazamientos inducidos en la estructura del hospital Lorena,
cuando se trata de una estructura de base fija y una de base
aislada.En la Tabla N3 se muestran las propiedades de diseo de
aisladores de base elastomericos tpicos, segn se indican en la fig.
N3. Fig. N 3: Aislador elatomerico de base.TABLA N 1: Propiedades
de diseo
MODELOS
Fig. N 4: A la izquierda Modelo con base fija, a la derecha
modelo con base aisladaRESULTADOSLos resultados de un Anlisis
Tiempo Historia (ATH), son en general voluminosos, y por tanto no
es practico mostrar todos de una sola vez, se advierte que de aqu
en adelante se han presentado aquellos resultados referidos a los
desplazamientos (Puntos ms importantes de la estructura) y fuerzas
(Sobre elementos estructurales representativos); estos resultados
nos muestran las bondades ms importantes de la aislacin ssmica.En
la Fig. N5 se han etiquetado los nodos de un nivel tpico (Cuarto
nivel), aunque la imagen est referida solo al cuarto nivel, las
etiquetas mostradas son las misma para los niveles restantes.
Fig. N 5: Planta 4 Nivel (Ambos Modelos)En la Fig. N6 se muestra
la Historia de Desplazamientos del nodo 3 (Cuarto nivel) para el
sismo de Pisco sobre la edificacin de base fija bajo anlisis, de
donde nosotros podemos ver que el mximo desplazamiento alcanzado
fue de 8.1 mm.
Fig. N 6: Desplazamiento Nodo 3 (Base Fija)Mientras que en la
Fig.N7 se muestra la Historia de Desplazamientos del nodo 3(Cuarto
nivel ) para el sismo de Pisco sobre la edificacin de base aislada,
de donde se pudo ver que el mximo desplazamiento alcanzado fue de
4.4 cm.
Fig. N 7: Desplazamientos Nodo 3 (Base aislada)Como puede verse
de los resultados mostrados y de las Figs. N 6 y N 7 la estructura
con aislacin ssmica presenta menor rigidez lateral, esto se deduce
a partir de los desplazamientos encontrados bajo la misma demanda
ssmica. En la Tabla N2 se muestran los desplazamientos mximos
ocurridos en la estructura de base fija y la estructura de base
aislada para el nodo 3 bajo la demanda ssmica SISMO PISCO, como
podr verse y al igual que los resultados anteriores existe un
aumento de los desplazamientos para la estructura de base
aislada.TABLA N 2: Desplazamientos Base fija-Base aislada
De la misma manera lo anterior ocurre para el centro de masas en
cada nivel como puede verse de los resultados mostrados en la tabla
N3, donde vemos que el desplazamiento mximo para el centro de masas
del nivel cuatro fue de 8.1 mm, para el caso de la edificacin de
base fija), mientras que el desplazamientos para el edificio de
base aislada fue de 4.35 cm.
TABLA N 3: Desplazamientos C.M. Base fija-Base aislada
Ahora se procede a evaluar el impacto del uso de aisladores
elastmericos de base sobre las fuerzas actuantes en los elementos
estructurales. Cabe esperar que debido al efecto de aislacin estas
fuerzas disminuyan considerablemente, para los objetivos que
perseguimos se analizaran los efectos del aislamiento sobre la viga
B20, mostrada en la Fig. N8. B20
Fig. N 8: Viga bajo anlisisEn la Fig. N9 se muestra la historia
de momentos actuantes sobre el punto extremo 1, para el caso de
base empotrada; como puede apreciarse este se encuentra sometido a
constantes inversiones de carga durante el desarrollo de la carga
ssmica. Debe nortse adems que el momento mximo actuante sobre la
estructura fue de 18.4 Ton.m
Fig. N 9: Historia de momentos extremo 1-viga B20 (Base fija)De
igual manera se muestra la historia de momentos sobre el punto
extremo 1, en esta ocasin la estructura fue de base aislada, y como
puede verse de la Fig.N10 el momento mximo fue de 3.0 Ton.m.Como
puede verse de los resultados mostrados el nivel de carga de
momento se redujo a la sexta parte para el caso de la estructura
aislada. Esto nos muestra que gran parte de la energa transferida
por un sismo es absorbida por los aisladores ssmicos.
Fig. N 10: Historia de momentos extremo 1- viga B20 (Base
aislada)Adicionalmente en la Tabla N4 se muestran los mximos cargas
de momento sobre la viga B20, tanto para base fija como aislada.
TABLA N 4: Momentos mximos en viga B20 Base Fija-Base aislada
De esta tabla podemos ver claramente como el efecto de aislacin
ssmica reduce las cargas sobre la viga en cada seccin, obteniendo
entonces diseos ms esbeltos y econmicos en cuanto a la
superestructura; aunque en algunos casos los costos de aislacin
ssmica pudieran igualarse a los ahorros hechos en la
superestructura, los ahorros en cuanto elementos no estructurales
o, como en el caso de hospitales, los ahorros en cuanto a los daos
a equipos mdicos podran darnos un aliciente para optar por el uso
de aisladores ssmicos.
