AIS 702-24 REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO PARA EDIFICACIONES CON DISIPADORES DE ENERGÍA

 

El documento AIS 702-24, emitido por la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS), establece los requisitos de diseño sísmico para edificaciones con disipadores de energía. Esta normativa de 2024 tiene como propósito ofrecer un marco técnico detallado para la incorporación de dispositivos que mejoran la respuesta de las estructuras ante la actividad sísmica. El texto abarca desde definiciones fundamentales y especificaciones de la estructura principal hasta rigurosos métodos de análisis para evaluar el desempeño sísmico, como el método dinámico cronológico inelástico. Además, el documento fija los criterios de aceptación esenciales para estos dispositivos, basándose en ensayos de laboratorio y pruebas de prototipos que garantizan su durabilidad y correcto funcionamiento.

A continuación una infografía de la metodología del Documento.

A continuación presento un resumen técnico y detallado del documento AIS 702-24: Requisitos de Diseño Sísmico para Edificaciones con Disipadores de Energía, estructurado por sus componentes normativos principales.

1. Alcance y Contexto (Prefacio y Capítulo 1) El documento establece la normativa colombiana para el diseño, análisis y pruebas de edificaciones equipadas con sistemas de disipación de energía (SDE). Fue desarrollado por el comité AIS 700 siguiendo lineamientos de la ASCE 7-16 y FEMA 450. Define dos niveles de amenaza sísmica cruciales para el diseño: el Sismo de Diseño (DE) y el Sismo de Máxima Capacidad (SMC), este último definido en el Capítulo A.2 de la Norma AIS 100-24.

2. Requisitos Generales de Diseño (Capítulo 2) Establece que la estructura principal y el SDE deben trabajar conjuntamente. Puntos clave incluyen:

• Comportamiento Elástico: Los disipadores y sus conexiones deben diseñarse para permanecer elásticos o no fallar bajo las cargas del SMC. Elementos controlados por fuerza requieren un incremento del 20% en las fuerzas de diseño respecto a la respuesta promedio del SMC.

• Variabilidad de Propiedades (λ): No se permite diseñar con un valor único. El ingeniero debe calcular factores de modificación (λ) para determinar propiedades máximas y mínimas de los disipadores, considerando efectos de envejecimiento, temperatura y variaciones de fabricación (Ec. 2-3a y 2-3b).

• Cortante Mínimo (V min): Se imponen límites al cortante basal de diseño, impidiendo reducciones excesivas por el uso de amortiguamiento.

3. Metodología de Análisis (Capítulo 3 y 7) La norma prioriza el análisis riguroso pero permite métodos simplificados bajo condiciones estrictas:

• Método Dinámico Cronológico Inelástico (Capítulo 3): Es el método estándar. Requiere modelación explícita de la histeresis de los disipadores utilizando al menos 7 pares de registros de movimiento del terreno (rotados si están cerca de fallas).

• Métodos Alternativos (Capítulo 7): El Análisis Dinámico Elástico Espectral y la Fuerza Horizontal Equivalente solo se permiten si:

    1. El amortiguamiento efectivo total (βmD) es ≤35%.

  2. Existe redundancia (mínimo 2 disipadores por piso en cada dirección configurados para resistir torsión).

4. Criterios de Aceptación (Capítulo 4) Para el método inelástico, se evalúa el desempeño bajo el SMC. Las derivas de piso máximas no deben exceder 1.5 veces los límites de la norma AIS 100-24, con un tope absoluto del 3%.

5. Validación Experimental (Capítulo 6) El diseño teórico debe validarse mediante ensayos físicos obligatorios:

• Ensayos de Prototipo: Deben someterse a secuencias de carga que incluyen ciclos de viento, 5 ciclos al desplazamiento de diseño (DE) y 3 ciclos al desplazamiento máximo (SMC).

• Criterio de Aceptación: Las propiedades efectivas (rigidez, área de histéresis) no deben variar más del 15% respecto a los valores nominales o promedios.

• Ensayos de Producción: Se requiere probar los dispositivos que serán instalados en la obra para asegurar control de calidad.

6. Definición de Parámetros (Anexo/Definiciones) Proporciona ecuaciones detalladas para calcular el amortiguamiento viscoso, histéresis, fuerzas modales y desplazamientos para los métodos simplificados, considerando la interacción entre la estructura principal y el sistema de disipación.

En conclusión, la AIS 702-24 transforma el uso de disipadores de una "adición opcional" a un sistema rigurosamente regulado que exige considerar la incertidumbre de los materiales (factores λ) y la supervivencia del sistema ante sismos extremos (SMC) mediante ensayos de laboratorio y modelación avanzada.

CAE EDIFICIO DE 8 PISOS EN PARAGUAY

El colapso repentino de un edificio residencial de ocho pisos en Encarnación (Paraguay) el pasado 02 de abril en la noche resultó en la muerte de dos personas. 

Las autoridades han iniciado una investigación para determinar las causas del derrumbe. Sin embargo, se descubrió que el edificio tenía permiso para seis pisos, pero se le añadió dos pisos sin autorización. Y Cuando se adicionan pisos a una edificación se cambia la masa (peso) y el comportamiento dinámico de la misma. 

A pesar de todo lo dicho, esa adición de pisos podría no ser causa suficiente para que el edificio colapsara repentinamente (frágilmente) sin haber tenido aún la totalidad de cargas que debieron contemplarse en su diseño (muertas sopreimpuestas y vivas). Entra entonces la hipótesis que los procedimientos, la calidad de los materiales o el mismo diseño podría esconder problemas.

Pero debe esperarse los resultados de la ingeniería forense o patológica la cual realiza un proceso estructurado que incluye el aseguramiento del sitio, recopilación exhaustiva de evidencias físicas y documentales, y análisis técnicos especializados para determinar con precisión las causas raíz del fallo, diferenciando entre errores humanos, deficiencias constructivas, problemas de diseño u otros factores externos.

El informe patológico o forense resultante documenta el proceso investigativo, identifica responsabilidades y proporciona recomendaciones específicas para mejorar normativas, procedimientos constructivos, prácticas de supervisión y capacitación profesional, con el objetivo de fortalecer la seguridad estructural y prevenir incidentes futuros.

Aunque existen muchos profesionales que ejercen la patología de las construcciones se recomienda que este sea un ingeniero civil estructural o geotécnico, debido a que tienen la comprensión numérica y física de muchas de las causas que originan las fallas en estructuras.

Estos hechos lamentables resaltan la poca importancia que muchos constructores le dan a cambios significativos en la estructura de una edificación.

Gracias por leer hasta acá hijos de Newton. Hasta la próxima oportunidad. Hay tantos temas que quisiera compartir y tan poco tiempo. Esperemos mejorar en los tiempos de publicación.

Gracias por leer hasta acá. Hasta la próxima hijos de Newton 👍🏻.

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CUANDO LAS ESTRUCTURAS CAEN: EDIFICIO EN KENIA (ABRIL, 2016)

   El colapso del edi̮ficio, que tiene unas 126 viviendas, todas con una única habitación, tuvo lugar en torno a las 21:15 de la noche en la capital de Kenia.

   El muro de la vivienda, conocida como urbanización Huruma, colapsó después de las fuertes lluvias que azotaron durante la jornada a la ciudad. El edi̮ficio derrumbado estaba ubicado entre la embajada de Rusia en el país y el Departamento de Defensa.

   Debido a una alta demanda de vivienda en Nairobi, algunos desarrolladores de propiedad no cumplen regulaciones de construcción para reducir costos y maximizar ganancias. La Sociedad Arquitectónica de Kenia ha calculado que 50% de las estructuras en Nairobi no cumplen el código de construcción.

   El presidente Uhuru Kenyatta ordenó el año pasado una auditoría a todos los edificios del país para ver si cumplen las regulaciones, después de que colapsaron ocho edificios y causaron la muerte de al menos 15 personas.

   El reporte de la auditoría realizada por la Autoridad Nacional de Construcción encontró que 58% de los edificios en la capital no eran aptos para ser habitados. La mayoría de la población de Nairobi vive en áreas de bajos ingresos o barrios marginados.

   En cualquier parte del mundo cuando no se cumplen las normativas de ingeniería ocurren desastres, a veces sin la intervención de un sismo. En éste caso por posibles socavaciones del terreno y empujes de fluídos. En éste caso perdieron la vida unas 15 personas. Hasta la próxima.