Evaluación del desempeño sísmico de edificio de flotación neumática según NCh2369 2023.

Abstract

Los terremotos forman parte de la identidad colectiva del país, pero a diferencia de otros desastres naturales existentes en Chile, existe una cultura sísmica muy alta por parte de la sociedad. La manera en que se enfrentan los potenciales daños de estos es a través de la aplicación de normas sismorresistentes, siendo la NCh 2369 “Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales” la norma que da los estándares mínimos para el diseño de estructuras de carácter industrial. La primera edición de esta fue en el año 2003, pero con los avances tecnológicos, descubrimientos y las experiencias sísmicas posteriores a su implementación hacen posible la actualización de esta, siguiendo eso sí la misma filosofía de diseño que ha imperado incluso antes de su creación, es decir un diseño basado en la sobrerresistencia y esperando hacer uso lo menos posible de la ductilidad. En primera instancia se realiza un diseño lineal de la estructura, en el cual se verán reflejados las nuevas disposiciones de la norma, tales como la incorporación de un factor de amplificación para las cargas sísmicas reducidas para los elementos no considerados fusibles, una nueva forma espectral y cambios en los límites de compacidad. Los cambios incorporados en la nueva norma se verán reflejados en aumentos de masas en determinados perfiles, como lo son las columnas sísmicas, diseñadas ahora con sismo amplificado. Sin embargo, el principal objetivo de este trabajo es evaluar el desempeño sísmico de la estructura, en este caso un Edificio de Flotación Neumática, constituido en base a un sistema mixto de marcos arriostrados en el primer nivel y marcos rígidos a partir del segundo nivel. El desempeño se evaluará mediante lo dictado por la norma y se realizará mediante un análisis no lineal de tiempo-historia, donde se considerará la no linealidad de los pernos, arriostramientos y las vigas, mediante rótulas plásticas. Se considerarán 2 niveles de demanda sísmica: nivel de diseño (SDI) y nivel de sismo máximo posible (SMP). El desempeño sísmico arrojó una sobrerresistencia levemente por debajo de la proyectada por el diseño lineal. Esto debido a que tanto las columnas, como los arriostramientos fueron diseñados en lo posible con factores de utilización altos, además los pernos de los anclajes principales también están diseñados al límite, por lo que esta situación era esperable. El uso de ductilidad por parte de la estructura demostró ser bajo, un resultado esperado si se tiene en consideración la estructuración de esta, es decir, columnas sísmicas diseñadas para mantenerse en el rango elástico y la existencia de arriostramientos que ayudan a disipar energía únicamente en el primer nivel del edificio.

Earthquakes are part of the country's collective identity, but unlike other natural disasters in Chile, there is a very high seismic culture in society. The way potential damages are addressed is through the application of seismic-resistant standards, with NCh 2369 "Seismic Design of Industrial Structures and Installations" being the norm that sets the minimum standards for the design of industrial structures. The first edition was in 2003, but technological advances, discoveries, and seismic experiences since its implementation make it possible to update it, following the same design philosophy that has prevailed even before its creation, namely a design based on over-resistance and aiming to use ductility as little as possible. Initially, a linear design of the structure is carried out, reflecting the new provisions of the norm, such as the incorporation of an amplification factor for reduced seismic loads for non-fusible elements, a new spectral shape, and changes in compactness limits. The changes incorporated in the new norm will be reflected in increases in masses in certain profiles, such as seismic columns, now designed with amplified seismicity. However, the main objective of this work is to evaluate the seismic performance of the structure, in this case, a Pneumatic Flotation Building, based on a mixed system of braced frames at the first level and rigid frames from the second level. The performance will be evaluated according to the norm and will be carried out through a nonlinear time-history analysis, where the nonlinearity of bolts, bracings, and beams will be considered using plastic hinges. Two levels of seismic demand will be considered: design level (SDI) and maximum possible seismic level (SMP). The seismic performance showed an over-resistance slightly below that projected by the linear design. This is because both the columns and the bracings were designed as much as possible with high utilization factors, and the bolts of the main anchors are also designed to the limit, so this situation was expected. The use of ductility by the structure proved to be low, an expected result considering its structure, i.e., seismic columns designed to remain in the elastic range and the existence of bracings that help dissipate energy only at the first level of the building.