NORMA AIS 701-24 - AISLAMIENTO SISMICO EN LA BASE

La norma AIS 701-24 establece los requisitos fundamentales para el diseño sísmico de edificaciones que utilizan sistemas de aislamiento de base en Colombia. Publicado por la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, el texto detalla los procedimientos analíticos, criterios de desempeño y fórmulas matemáticas necesarias para proteger las estructuras ante terremotos de gran magnitud. El manual abarca desde definiciones técnicas y nomenclatura especializada hasta métodos específicos de análisis, como la fuerza horizontal equivalente y modelos dinámicos. Además, se incluyen directrices sobre el control de calidad, ensayos de laboratorio para los dispositivos de aislamiento y la evaluación de las propiedades de los materiales bajo condiciones ambientales variables. Este estándar busca armonizar las prácticas locales con normativas internacionales para garantizar la resiliencia de la infraestructura y la seguridad de los ocupantes. Finalmente, el documento especifica las responsabilidades de los diseñadores y los límites de deformación permitidos para asegurar la integridad estructural durante eventos sísmicos severos.

Una infografía del procedimiento planteado en la norma es el siguiente (hacer clic para agrandar la imagen):

El contenido como tal de la norma es el siguiente:

CAPÍTULO 1: DISPOSICIONES GENERALES

Este capítulo es el punto de partida y establece las "reglas de juego" terminológicas. Aquí se define el alcance: esta norma aplica exclusivamente a edificaciones aisladas sísmicamente y funciona en conjunto con la AIS 100-24 .

• Definiciones Clave: Se establecen conceptos fundamentales para evitar ambigüedades en obra o diseño, como Sistema de Aislamiento (incluye aisladores y fijadores), Interfaz de Aislamiento (la frontera entre superestructura y subestructura) y términos de desplazamiento crítico como el Desplazamiento Máximo Total ($D_{TM}$), que incluye la torsión .

• Nomenclatura: Se listan las variables matemáticas usadas en las ecuaciones de diseño, asegurando que todos hablemos el mismo idioma algebraico ($K_{eff}$, $B_M$, etc.) .

CAPÍTULO 2: REQUISITOS DE DISEÑO GENERALES

Aquí entramos en materia sobre qué debemos considerar antes de calcular números. Este capítulo define los criterios de configuración y los límites de las propiedades de los materiales.

• Coeficiente de Importancia: Para estructuras aisladas, el coeficiente de importancia ($I$) se toma igual a 1.0, independientemente del grupo de uso .

• Factores de Modificación ($\lambda$): Este es un punto crucial para nosotros los estructurales. No podemos diseñar con valores nominales "de catálogo". Debemos aplicar factores ($\lambda$) que consideren el envejecimiento, contaminación, temperatura y efectos de carga cíclica (scragging) para establecer los límites superiores e inferiores de las propiedades de diseño ($K_{max,min}$) .

• Requisitos del Sistema: Se exigen sistemas de restricción ante viento y fuego, estabilidad ante cargas verticales (evitar vuelco) y programas de inspección y mantenimiento tras la ocupación .

CAPÍTULO 3: MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO

Este capítulo trata sobre la definición de la amenaza sísmica, específicamente el Sismo de Máxima Capacidad ($SMC$).

• Amenaza Específica: Se recomienda fuertemente realizar un estudio de amenaza sísmica particular del sitio, especialmente para definir el espectro de respuesta y los periodos de interés (de $0.2T_M$ a $1.25T_M$) .

• Registros de Movimiento (Acelerogramas): Si vamos a hacer análisis tiempo-historia (cronológico), aquí se especifica cómo seleccionar y escalar los pares de acelerogramas para que sean consistentes con el espectro del $SMC$ .

CAPÍTULO 4: SELECCIÓN DE MÉTODOS DE ANÁLISIS

¿Podemos usar un método estático o necesitamos ir al dinámico? Este capítulo es nuestro diagrama de flujo para tomar esa decisión.

• Fuerza Horizontal Equivalente (FHE): Se permite solo si la estructura cumple ciertas condiciones de regularidad, altura (menor a 4 pisos o 20m) y rigidez efectiva. Básicamente, para estructuras "sencillas" y rígidas sobre aisladores .

• Análisis Dinámico: Es obligatorio para estructuras que no cumplen los requisitos del FHE, como aquellas con irregularidades, muy flexibles, o ubicadas en suelos muy blandos (tipo E o F) .

CAPÍTULO 5: MÉTODO DE LA FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE

Aunque usemos software avanzado, este capítulo es vital para validaciones y predimensionamiento. Define las fórmulas "a mano".

• Desplazamientos: Presenta las ecuaciones para calcular el desplazamiento del sistema de aislamiento ($D_M$) y el desplazamiento total ($D_{TM}$) que incluye la torsión inherente y accidental .

• Fuerzas Mínimas: Establece el cortante basal mínimo ($V_b$) que debe resistir el sistema de aislamiento y el cortante ($V_s$) para la superestructura. Ojo aquí: la superestructura se diseña para fuerzas reducidas ($R_I$), pero sin bajar de ciertos límites respecto al cortante de base fija .

• Distribución Vertical: Cómo repartimos esa fuerza sísmica en la altura del edificio .

CAPÍTULO 6: MÉTODOS DE ANÁLISIS DINÁMICO

Este es el estándar moderno para la mayoría de proyectos aislados.

• Modelado: Exige modelar explícitamente las características fuerza-deformación no lineales de los aisladores .

• Tipos de Análisis: Cubre tanto el Análisis de Espectro de Respuesta (modal) como el Análisis Cronológico (Tiempo-Historia).

• Ajuste de Resultados: Un control de seguridad importante: si el análisis dinámico arroja fuerzas muy bajas, debemos escalarlas a un porcentaje mínimo de lo que daría el método de Fuerza Horizontal Equivalente (Capítulo 5) para no subdiseñar .

CAPÍTULO 7: REVISIÓN DE DISEÑOS

Dada la complejidad y especialidad del aislamiento sísmico, la norma institucionaliza la revisión por pares (Peer Review).

• Alcance del Revisor: Se exige una revisión independiente del diseño del sistema de aislamiento, los ensayos de prototipo y el análisis estructural global, realizada por profesionales con experiencia comprobada en esta tecnología .

CAPÍTULO 8: ENSAYOS

Como ingenieros, no confiamos ciegamente en la teoría; necesitamos evidencia física.

• Ensayos de Prototipo: Antes de fabricar los aisladores de la obra, se deben ensayar prototipos a escala real bajo cargas cíclicas para validar sus propiedades ($K_{eff}$, Amortiguamiento) y estabilidad bajo carga vertical máxima .

• Control de Calidad: Establece las pruebas rutinarias para las unidades de producción, asegurando que lo que llega a la obra tiene las mismas prestaciones que el diseño .

• Secuencia y Ciclos: Define exactamente cuántos ciclos y a qué amplitud de desplazamiento ($D_M$) se deben someter las unidades .

CAPÍTULO 9: DISEÑO POR DESEMPEÑO

Es un capítulo breve que abre la puerta a metodologías avanzadas. Permite validar el diseño utilizando procedimientos basados en desempeño (como los del ASCE 41), enfocándose en niveles de desempeño específicos para la estructura y componentes no estructurales .

CAPÍTULO 10: NORMAS EN CONSENSO Y REFERENCIA

Finalmente, se listan las normas internacionales (como ASCE 7-16, FEMA, EN-1998) y la literatura técnica que sirvió de base para la elaboración de este documento, proporcionando el respaldo bibliográfico necesario para cualquier consulta profunda .