Análisis del efecto de las modificaciones de la norma NCh2369 en el diseño y desempeño de estructuras industriales de acero

Abstract

La normativa chilena que regula el diseño sísmico de estructuras industriales de acero es la norma NCh2369.Of2003 Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales . Esta norma refleja el estado del arte del diseño sísmico en Chile, basada en la experiencia obtenida del comportamiento de estructuras y equipos industriales durante los terremotos de 1960 en Concepción y 1985 en Valparaíso. Tras el terremoto de Maule el año 2010, se han puesto a revisión algunas disposiciones de la normativa. En el caso de estructuras industriales de acero, las disposiciones a modificar se centran en el diseño de arriostramientos y columnas. En el caso de arriostramientos, se evalúa eliminar la limitación del esfuerzo sísmico en diagonales comprimidas al 80% de su capacidad, además de cambios en el cálculo de vigas y riostras en marcos arriostrados de tipo V o V-invertida. En el caso de las columnas, se propone amplificar el esfuerzo sísmico en el factor 0.7R>2.0 con el fin de asegurar la estabilidad del sistema gravitacional posterior al pandeo y fluencia de arriostramientos y la plastificación de los pernos de anclaje. Para evaluar el efecto de estas modificaciones en el diseño y el desempeño, en este trabajo se modelan tres estructuras industriales de acero, basadas en marcos arriostrados concéntricamente, diseñándolas paralelamente con la normativa vigente e incluyendo las modificaciones propuestas. La evaluación del desempeño se lleva a cabo de acuerdo a la metodología indicada en el estándar FEMA P695, incluyendo la no linealidad de arriostramientos, rótulas plásticas y pernos de anclaje. En el caso del diseño, los tamaños relativos de los arriostramientos se ven mínimamente afectados por las modificaciones propuestas, ya que para las estructuras analizadas, el dimensionamiento está controlado por los límites de esbeltez global y local, por sobre los requerimientos de resistencia. En el caso de las columnas, las modificaciones propuestas imponen un aumento de su sección, lo que se traduce en un incremento de la masa sísmica y de las fuerzas de diseño, con variaciones del orden del 3% para ambas variables, además de un aumento de rigidez del sistema. La aplicación de la metodología del estándar FEMA P695 entrega mejoras en el desempeño, dadas principalmente por la ductilidad del sistema, con incrementos del 45%, 7% y 85% para cada una de las estructuras. La sobrerresistencia, por su parte, presenta variaciones del 3%, 5% y 18%, respectivamente. Si bien ninguna de las estructuras fue capaz de alcanzar el margen de seguridad mínimo establecido por la metodología, se aprecia que otorgando una mayor sobrerresistencia o una mayor ductilidad a la estructura y al anclaje estructura - fundación es posible mejorar el desempeño del sistema.