Efectos de las modificaciones a la demanda y requisitos de diseño de la Norma NCH 2369 sobre el dimensionamiento y desempeño sísmico de estructuras industriales de marco arriostrado

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 (INN, 2003). Esta norma refleja el estado del arte del diseño sísmico en Chile, basado en la experiencia obtenida durante los terremotos de 1960 en Concepción y 1985 en Valparaíso. Sin embargo, tras el terremoto del Maule del año 2010, la norma entró en un proceso de revisión, próximo a concluir. Las modificaciones a la norma abarcan aspectos que van desde la demanda sísmica a disposiciones sobre el dimensionamiento de los elementos estructurales. Dentro de las modificaciones a la demanda, las principales corresponden a: inclusión del sismo vertical en todos los casos a través combinaciones direccionales; modificación en el coeficiente máximo y/o meseta del espectro de respuesta; y la modificación del espectro de diseño y de cálculo de las deformaciones sísmicas. En el caso de estructuras industriales de acero formadas por marcos arriostrados concéntricamente (MAC), las modificaciones al dimensionamiento de elementos se centran en el diseño de arriostramientos, puntales, columnas y conexiones. En el caso de arriostramientos, se elimina la limitación del esfuerzo sísmico en diagonales comprimidas al 80% de su capacidad; y el dimensionamiento de vigas (puntales) en marcos arriostrados de tipo V o V-invertida se efectúa por equilibrio entre capacidades esperadas y residuales de las diagonales. En el caso de las columnas, se incluye un factor de sobrerresistencia 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. El diseño de las conexiones se desarrolla usando la capacidad esperada de los. Para evaluar el efecto de estas modificaciones en el diseño y el desempeño sísmico, se modelan seis estructuras industriales de acero, todas basadas en MAC, diseñándolas con la normativa vigente y la versión propuesta. La evaluación de desempeño se lleva a cabo de acuerdo con la metodología indicada en el estándar FEMA P695 (2009), incluyendo la no linealidad de arriostramientos, columnas, vigas o puntales y pernos de anclaje. Respecto del diseño en general, los tamaños relativos de los arriostramientos se ven levemente afectados debido a las modificaciones a la demanda sísmica y las disposiciones para vigas de arriostramientos en V invertida generan un aumento de su sección y muestran ser efectivas evitando su plastificación. La sobrerresistencia genera aumento en la sección de las columnas y resulta efectiva en su propósito sobre el desempeño de las estructuras. Las estructuras diseñadas bajo las modificaciones normativas muestran un desempeño similar a las diseñadas según la versión vigente de la norma NCh2369, cuando se compara sobrerresistencia y ductilidad. Sin embargo, las versiones propuestas logran desarrollar mayores niveles de corte, debido fundamentalmente a la mayor resistencia provista por el aumento en la demanda.