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DISEÑO HOSPITALARIO APLICANDO LA LEY DE HOSPITAL SEGURO
Luis Enrique Espinola Carranza
Ingeniero Estructural
DISEÑO HOSPITALARIO APLICANDO LA LEY DE HOSPITAL SEGURO
Luis Enrique Espinola Carranza
Ingeniero Estructural
DISEÑO HOSPITALARIO APLICANDO LA LEY
DE HOSPITAL SEGURO:Los temas que se desarrollaran son:
• Las edificaciones esenciales y la importancia de su funcionamiento continuo• La Política Nacional de Hospitales Seguros frente a Desastres• Sistema de Clasificación REDi (diseño basado en resiliencia)• FEMA P-58 (evaluación del desempeño sísmico en edificios)• Estándar de la Funcionalidad Continua• Hospitales diseñados utilizando el E.F.C. en el 2018:
Hospital Manuel Nuñez Butrón de Puno [40,000 m2]Hospital Zacarias Correa Valdivia de Huancavelica [37,800 m2]
LAS EDIFICACIONES ESENCIALES
Los Hospitales son edificaciones esenciales, para lograr el objetivoque funcionen a su máxima capacidad, durante y después de unevento sísmico severo se tiene que minimizar el daño, para ello elespecialista estructural hospitalario tiene que usar estándaresinternacionales adicionales a los códigos vigentes, como son elREDi, FEMA P-58, FEMA P-695, para poder cumplir con el decretosupremo, ya que los códigos de diseño E-030, ASCE 7-10, ASCE 7-16, solo dan las pautas para el diseño mínimo con aisladoressísmicos, no dan provisiones para minimizar el daño ni para lograrel objetivo de funcionar durante y después de un terremotosevero.
HOSPITAL: Solca –Portoviejo el daño de los elementos no estructurales
Se puede apreciar como el daño en las habitaciones de hospitalización no permiten poder seguir funcionando después del terremoto
HOSPITAL: IESS Manta quedo inservible después del terremoto de ECUADOR año 2016
El daño estructural y no
estructural no permitió
seguir funcionando a su
máxima capacidad, el
Hospital estuvo sometido
a aceleraciones máximas
del suelo de 1.4g, la cual
es el doble de lo máximo
estimado en el código
Ecuatoriano .
HOSPITAL:IESS-Manta
La atención de los pacientes fue en las calles por el alto porcentaje de daño en la infraestructura
UN HOSPITAL EN EL ULTIMO TERREMOTO 19 SETIEMBRE EN MEXICO 2017
PERU :Terremoto 15 de Agosto del 2007
• La Oficina General de Defensa Nacional del Ministerio de Salud plantea ya desde 2006 una POLITICA NACIONAL DE HOSPITALES SEGUROS ANTE DESASTRES 2006-2015
• El Gobierno del Perú promulga la Política Nacional de Hospitales Seguros Frente a Desastres, DS-009-2010-SA del 24 de abril del 2010, la cual es actualizada con DS 027-2017-SA del 19 de setiembre del 2017.
Estableciéndose los siguientes lineamientos:
• Lineamiento : Asegurar el cumplimiento de estándares de seguridad ante desastres en la construcción de nuevos servicios de salud y en la operación de los existentes.
• Resultados esperados:
• Se dispone de un marco legal que asegura que los nuevos establecimientos de salud y servicios médicos de apoyo cuentan con condiciones mínimas para iniciar su funcionamiento o para seguir funcionando.
LA POLÍTICA NACIONAL DE HOSPITALES SEGUROS FRENTE A LOS DESASTRES
ESTANDAR ADICIONALES QUE DEBEN USAR : SISTEMA Redi
• El Redi esta basado en la capacidad de recuperación después de unevento severo.
• Los códigos de diseño estructural no se ocupan de como minimizar eldaño después de un gran terremoto.
• El diseño Redi es un sistema de calificación para que los propietarios yentidades de los Ministerio de Salud tengan la capacidad derecuperación en forma inmediata sin necesidad de reparación de loselementos no estructurales.
Diseño Sísmico Basado en Resiliencia - REDi
Esta basada en la capacidad de
recuperación inmediata, siendo el objetivo la de
proporcionar la funcionalidad continua a las estructuras esenciales
Línea de base Resiliencia Objetivopara el nivel de diseño
Redi ™ esta herramienta
permitirá conocer la capacidad
de recuperación de la
edificación, y a su vez el tiempo
en que puedan reanudar sus
operaciones después de un
terremoto.
PARA EL NIVEL DE DAÑO PLATINO
PARA EL NIVEL DE DAÑO ORO
PARA EL NIVEL DE DAÑO PLATA
MARCO GENERAL DEL REDi
Desarrollo de la Resiliencia
• En una tecnología fiable de control de daño, con el uso deaislamiento sísmico de base.
• Permite a los ingenieros a predecir de forma realista elcomportamiento de los edificios de grandes terremotos.
• Estos avances significativos hace posible diseñar edificioseconómicamente viables que sufrirán menor daño a laocurrencia de un evento severo.
• El uso del Redi nos permite protegen los contenidos, losequipamientos logrando la funcionalidad continua.
Resiliencia Organizacional
Es tiempo para lograr la recuperación funcional de un daño enla edificación, no es solo el tiempo que tarda en completarnecesariamente las reparaciones provenientes por los dañosocasionados por el terremoto, sino cuantificar la evaluaciónde los daños en tiempo y costo de reparación.
Resiliencia Ambiental
• Una de las lecciones de los terremotos recientes es que losriesgos externos a la construcción pueden afectar larecuperación.
• La planificación del sitio es importante, donde lasedificaciones circundantes pueden colapsar o arrojarescombros en las pista impidiendo la facilidad de acceso aledificio.
• Siendo un factor importante para minimizar el tiempo deinactividad.
FEMA P-58Federal Emergency Management Agency
FEMA P-58
Metodología de Ingeniería y software que
calcula los daños esperados por terremotos
para edificaciones.
Describe una metodología general y los
procedimientos recomendados a evaluar el
funcionamiento sísmico probable basado
en sus características únicas del sitio,
estructurales y no estructurales y de
ocupación.
FEMA P695
FACTORES DE CUANTIFICACION EN LA CONSTRUCCION DE DESEMPEÑO SISMICO
ASCE7-16
• PROVISIONES
• Cargas mínimas de diseño y
• Criterios asociados para
• Edificios y otras estructuras
ESTANDAR DE AISLAMIENTO SISMICOPARA LA FUNCIONALIDAD CONTINUA
REQUISITOS PARA LOGRAR LA FUNCIONALIDAD CONTINUA
• Los aisladores de gran capacidad de desplazamiento disminuye la fuerzasísmica en la superestructura .
• El diseño puede hacerse de manera elástica (R=1).
• Para asegurar el comportamiento durante los movimientos símicos, sesometen a ensayos dinámicos.
• El objetivo es limitar el daño a menos del 2% de los costos de remplazo.
• Para lograr la funcionalidad continua se tiene que usar estos criterios.
1) Diseñar usando R=1 para obtener que la estructura este elástica.
2) La deriva no mayor al 3‰.
3) La aceleración espectral media de piso menor de 0.4g.
Importancia del uso del factor de reducción R=1
• El espectro de la norma es un promedio de todos los registros sísmicosposibles (históricos), por lo tanto tiene la probabilidad de ser excedido en un50%. Al emplear un R=2 se esta utilizando la sobre resistencia de laestructura (Ω~2), por lo tanto las derivas y desplazamiento de la estructuraaumentan y la probabilidad de daño es mayor al 50% del costo de remplazoy no estaríamos cumpliendo con el propósito que los Hospitales puedanseguir funcionando durante y después de un evento sísmico severo.
• Al emplear R=1 se asegura que la estructura permanezca elástica paracuando se exceda al Sismo de Diseño Base (DBE) y esencialmente elásticopara cuando se exceda del Sismo Máximo Considerado (MCE).
Propiedades fundamentales de los aisladores
• Los aisladores tienen dos propiedades importantes como son :
La rigidez lateral efectiva “Keff”.
El amortiguamiento efectivo “ξ”.
• Es importante que los rangos rigidez y amortiguamiento efectivos delsistema para una estructura esencial se mantengan dentro de susparámetros especificados en la memoria de calculo.
• Si en las pruebas del laboratorio el aislador se sale de los parámetrosespecificados, los aisladores estarían fuera de rangos permisible derigidez y amortiguamiento para todo el sistema.
Consecuencias por no cumplir con los parámetros especificados
Del gráfico se puede demostrar a menor periodo - mayor fuerza sísmica y a mayor periodo - menor fuerza sísmica
No es correcto afirmar:
Aumentando el amortiguamiento contribuye a reducir los desplazamientos. Cuando un sistema de aislamiento tiene mayor amortiguamiento reduce el desplazamiento y el periodo, incrementándose la fuerza sísmica.
Consecuencias
• El incremento en la fuerza sísmica se traduce en mayor demanda encolumnas y vigas, en mayores derivas, por lo tanto mayordeformación en los pórticos y finalmente mayor daño estructural y noestructural.
• El mayor daño estructural y no estructural no permitirá que elHospital funcione a su máxima capacidad, por lo tanto no tendráfuncionalidad continua después de un sismo severo
HOSPITAL INEN
ZONA NO AISLADA DEL HOSPITAL INEN
CARGAS VERTICALES
CARGAS P-DELTA EN X
CARGAS P-DELTA EN Z
CARGAS VERTICALES LA ESTRUCTURA AISLADA
ESTRUCTURA AISLADA CON CARGAS P-DELTA en x
ESTRUCTURA AISLADA CON CARGAS P-DELTA en Z
Modelo matemático del Hospital de Puno área de 40,000 m2
HOSPITAL DE PUNO SOPORTANDO EL SISMO MAXIMO
HOSPITAL REGIONAL ZACARIAS CORREA VALDIVIA DE HUANCAVELICA (37,800 m2)
EFECTO P-DELTA
Momentos Mx P-delta en la zona aislada
Aplicación para el calculo del P- delta y su redistribución, el 50% en el aislado y el otro 50% al no aislado
Momentos My P-delta en la zona aislada
Aplicación para el calculo del P-delta y su redistribución el 50% en el aislado y el otro 50% al no aislado
ESTRUCTURA NO AISLADA
Aplicación para el calculo del P-delta y su redistribución el 50% en el aislado y el otro 50% al no aislado
Momentos Mx P-delta en la zona no aislada ampliada
Aplicación para el calculo del P-delta y su redistribución el 50% en el aislado y el otro 50% al no aislado
Momentos My P-delta en la zona no aislada ampliada
Aplicación para el calculo del P-delta y su redistribución, el 50% en el aislado y el otro 50% al no aislado
H. Manuel Nuñez B. - Derivas Máximas
MAXIMOS DESPLAZAMIENTOS
SISMO EN LA DIRECCION X-X (cm)
Nivel Relativo h (entrepiso) Distorsión (‰) Limite
5 0.312 480 0.65 3.00
4 0.331 480 0.69 3.00
3 0.332 480 0.69 3.00
2 0.285 480 0.59 3.00
1 0.260 480 0.54 3.00
MAXIMOS DESPLAZAMIENTOS
SISMO EN LA DIRECCION Y-Y (cm)
Nivel Relativo h (entrepiso) Distorsión (‰) Limite
5 0.312 480 0.65 3.00
4 0.348 480 0.73 3.00
3 0.358 480 0.75 3.00
2 0.338 480 0.70 3.00
1 0.333 480 0.69 3.00
H. Manuel Nuñez B. – Espectros Medianos de Piso
Ica
20
07
Lim
a 1
97
0
H. Manuel Nuñez B. – Espectros Medianos de Piso
Ecu
ado
r –
Ch
on
e 2
01
6
• La aceleración media para el Sismo de Lima 1970 es de 195cm/s2 (0.20g)• La aceleración media para el Sismo de Ica 2007 es de 188 cm/s2 (0.19g)• La aceleración media para el Sismo de Chone 2016 es de 189 cm/s2 (0.19g)
En todos los casos la aceleración espectral media del edificio es menor que 0.4g.
H. Manuel Nuñez B. – Desplazamientos verticales máximos
Placa Seleccionada: PL-20
H. Manuel Nuñez B. – Desplazamientos verticales
Ica 2007
Sis
mo X
Sis
mo Y
-0.6mm
-0.4mm
-0.7mm
-0.4mm
H. Manuel Nuñez B. – Desplazamientos verticales
Lima 1970
Sis
mo X
Sis
mo Y
-0.6mm
-0.24mm
-0.7mm
-0.34mm
H. Manuel Nuñez B. – Desplazamientos verticales
Ecuador
2016
Sis
mo X
Sis
mo Y
-0.34mm
-0.35mm
-0.50mm
-0.06mm
H. Zacarias Correa - Derivas Máximas
MAXIMOS DESPLAZAMIENTOS
SISMO EN LA DIRECCION X-X (cm)
Nivel D. Relativo h (entrepiso) Distorsión (‰) Limite (‰)
4 0.139 480 0.29 3.00
3 0.137 480 0.29 3.00
2 0.127 480 0.26 3.00
1 0.120 480 0.25 3.00
MAXIMOS DESPLAZAMIENTOS
SISMO EN LA DIRECCION Y-Y (cm)
Nivel D. Relativo h (entrepiso) Distorsión (‰) Limite (‰)
4 0.133 480 0.28 3.00
3 0.132 480 0.28 3.00
2 0.126 480 0.26 3.00
1 0.122 480 0.25 3.00
0
1
2
3
4
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50
Pis
o
Distorsión (‰)
Derivas Máximas en x
0
1
2
3
4
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50
Pis
o
Distorsión (‰)
Derivas Máximas en y
H. Zacarias Correa – Espectros Medianos de Piso
Ica
20
07
Lim
a 1
97
0
H. Zacarias Correa – Espectros Medianos de Piso
Ecu
ado
r 2
01
6
• La aceleración media para el Sismo de Lima 1970 es de 174 cm/s2 (0.18g)• La aceleración media para el Sismo de Ica 2007 es de 192cm/s2 (0.20g)• La aceleración media para el Sismo de Chone 2016 es de 181 cm/s2 (0.19g)
En todos los casos la aceleración espectral media del edificio es menor que 0.4g.
H. Zacarias Correa – Desplazamientos verticales máximos
Placa Seleccionada: PL-8
H. Zacarias Correa – Desplazamientos verticales
Ica 2007
Sis
mo X
Sis
mo Y
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00
Des
plaz
amie
ntos
(m
m)
Tiempo (s)
K33-(PL20-i) (mm)
-2.00
-1.80
-1.60
-1.40
-1.20
-1.00
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00
Des
plaz
amie
ntos
(m
m)
Tiempo (s)
K49-(PL20-j) (mm)
-0.98
-0.96
-0.94
-0.92
-0.90
-0.88
-0.86
-0.84
-0.82
-0.80
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00
Des
plaz
amie
ntos
(m
m)
Tiempo (s)
K33-(PL20-i) (mm)
-1.20
-1.15
-1.10
-1.05
-1.00
-0.95
-0.90
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00
Des
plaz
amie
ntos
(m
m)
Tiempo (s)
K49-(PL20-j) (mm)
+0.24mm
-0.22mm
-0.81mm
-0.92mm
H. Zacarias Correa – Desplazamientos verticales
Lima 1970
Sis
mo X
Sis
mo Y
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaza
mien
tos
(mm
)
Tiempo (s)
K33-(PL20-i) (mm)
-2.00
-1.80
-1.60
-1.40
-1.20
-1.00
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaza
mien
tos
(mm
)
Tiempo (s)
K49-(PL20-j) (mm)
-0.96
-0.94
-0.92
-0.90
-0.88
-0.86
-0.84
-0.82
-0.80
-0.78
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaz
amie
ntos
(m
m)
Tiempo (s)
K33-(PL20-i) (mm)
-1.20
-1.15
-1.10
-1.05
-1.00
-0.95
-0.90
-0.85
-0.80
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaz
amie
ntos
(m
m)
Tiempo (s)
K49-(PL20-j) (mm)
+0.75mm
-0.37mm
-0.80mm
-0.87mm
H. Zacarias Correa – Desplazamientos verticales
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaz
amie
ntos
(m
m)
Tiempo (s)
K33-(PL20-i) (mm)
-2.00
-1.80
-1.60
-1.40
-1.20
-1.00
-0.80
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-0.20
0.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00D
espl
azam
ient
os (
mm
)
Tiempo (s)
K49-(PL20-j) (mm)
-0.96
-0.94
-0.92
-0.90
-0.88
-0.86
-0.84
-0.82
-0.80
-0.78
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaz
amie
ntos
(m
m)
Tiempo (s)
K33-(PL20-i) (mm)
-1.20
-1.15
-1.10
-1.05
-1.00
-0.95
-0.90
-0.85
-0.80
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaz
amie
ntos
(m
m)
Tiempo (s)
K49-(PL20-j) (mm)
Ecuador
2016
Sis
mo X
Sis
mo Y
+1.6mm
-0.28mm
-0.79mm
-0.86mm
H. Manuel Nuñez B. – Desplazamientos verticales
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaza
mien
tos
(mm
)
Tiempo (s)
K33-(PL20-i) (mm)
-2.00
-1.80
-1.60
-1.40
-1.20
-1.00
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaza
mien
tos
(mm
)
Tiempo (s)
K49-(PL20-j) (mm)
-0.96
-0.94
-0.92
-0.90
-0.88
-0.86
-0.84
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-0.78
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaz
amie
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(m
m)
Tiempo (s)
K33-(PL20-i) (mm)
-1.20
-1.15
-1.10
-1.05
-1.00
-0.95
-0.90
-0.85
-0.80
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Des
plaz
amie
ntos
(m
m)
Tiempo (s)
K49-(PL20-j) (mm)
Ecuador
2016
Sis
mo X
Sis
mo Y
+1.6mm
-0.28mm
-0.79mm
-0.86mm
