Exploración de soluciones para bases de columna disipativa

Abstract

El contexto sismológico de Chile origina un área de estudio donde es necesario asegurar un adecuado comportamiento estructural ante solicitaciones sísmicas. En general, la investi- gación en el ámbito estructural es bastante avanzada y ha presentado muy buenos resultados de acuerdo a los objetivos propuestos. La actual norma Chilena para estructuras industriales referida a esto es la NCh 2369 en donde se pueden encontrar una serie de disposiciones ge- nerales y requisitos para el diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales de acero. Se tiene un limitado número de estudios analíticos y experimentales referidos a la conexión de la base de la columna a la fundación, a pesar de ser una parte fundamental en la estruc- tura. Consecuencia de eso, es que se posee un diseño sísmico muy precario en ese ámbito. En la actualidad se diseña el anclaje por norma y la configuración más utilizada es la silla de anclaje. En relación a lo anterior, es necesario innovar y mejorar el escenario actual, con la finalidad de comprender de manera más detallada el comportamiento de dicha fracción de la estructura bajo cargas sísmicas y desarrollar procedimientos de diseño perfeccionados. Por esto la norma recomienda tener prudencia y buen juicio en el diseño y detallamiento de la conexión de la base de columnas y así poder conseguir la resistencia, rigidez y ductilidad deseada en esta importante clase de conexiones. El presente trabajo de título busca focalizar el estudio en la disipación de energía sís- mica mediante amortiguadores, los cuales operen como disipadores y fusibles asegurando la concentración del daño en un dispositivo de fácil reemplazo y la rápida funcionalidad de la edificación luego de un gran sismo que comprometa la integridad de la estructura. De manera más precisa, se busca implementar el concepto de disipación de energía en una zona espe- cifica, correspondiente a las bases de columnas de acero. Se comienza con una recopilación bibliográfica de dispositivos disipadores, amortiguadores o configuraciones que permitan li- mitar la propagación del daño. Se estudian diferentes soluciones que han presentado un buen desempeño en estudios anteriores, los cuales han sido analizados y puestos a prueba en dife- rentes partes de una estructura. Se analiza la posibilidad y factibilidad de utilización de estos dispositivos, esto se lleva a cabo con estudios de análisis numéricos mediante la utilización del software SAP2000, dedicado al análisis estructural y diseño de los prototipos, además de estudiar el trabajo conjunto con la columna. De las propuestas presentadas se procede finalmente con la elección de la que propone un mejor desempeño, analizando mediante su capacidad de disipación de energía y factibilidad de uso en la práctica. El uso de elementos disipativos en la base de la columna permite disipar la mayor parte de la energía proveniente de la fundación de manera localizada quitándole dicha responsabi- lidad a los demás elementos estructurales. Además, sirve como fusible, concentrando el daño y disminuyendo las posibilidades de riesgo a la estructura completa. Algunas ventajas del prototipo utilizado como su fácil reemplazo, confección, implementación, observación y su destacable comportamiento disipativo, lo posicionan como una gran alternativa al enfrentar un diseño estructural sísmico.