Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales

ANÁLISIS NCH 2369 OF 2003

‘’Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales’’

1. ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN

La NCh 2369 tiene una característica  especial, puesto que no es una copia de una norma extranjera, como sucede con la mayoría de las normas en Chile, sino que es una adaptación de criterios que se han ido usando en nuestro país desde la década del 60 y que se han ido revisando después de cada sismo importante. Por ello, la versión de 2003 es, en el fondo, un resumen de las disposiciones que se usaban en Chile y que habían dado buen resultado.

El uso de la norma NCh 2369 pretende proteger la producción industrial ante la ocurrencia de sismos severos.

1. Alcances y campos de aplicación de la NCh 2369 of 2003

La actual norma establece requisitos para el diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales,  la cual no se aplica para centrales eléctricas, nucleares, presas, estanques de relave, puentes, túneles, etc.

Esta norma se complemente con la NCh 433 of. 96

1. Disposiciones de aplicación general

Las disposiciones de diseños  deben cumplir los siguientes objetivos:

1. Protección de vida en la industria, evitando el colapso de estructuras, evitar incendios, explosiones, proteger el medio ambiente y asegurar la operatividad de las vías de escape.
2. Continuidad de operación de la industria, manteniendo servicios esenciales, reducir el tiempo de paralización en la industria y facilitar la inspección, reparación de elementos dañados.

Las estructuras deben  resistir  y/o ser capaces de absorber gran cantidad de energía más allá del límite elástico antes de fallar, para esto debe cumplir:

1. asegurar un comportamiento dúctil
2. proveer más de una línea de resistencia para las solicitaciones sísmicas
3. sistemas simples para la transición de los esfuerzos sísmicos a las fundaciones

Para la determinación de la ubicación de la industria  se debe tener en cuenta los riesgos ocasionados por sismos, tales como topografía, desplazamientos por falla y deslizamiento de tierra, licuación o densificación del suelo, cumpliendo con las disposiciones de la norma chilena 433 of 96.

1. Formas de especificar la acción sísmica

Se podrá especificar mediante:

1. Coeficiente sísmicos horizontales y verticales
2. Espectros de respuestas de sistemas lineales para movimientos de translación horizontal y vertical del suelo de fundación
3. Aplicando valores al movimiento del suelo  como aceleración, velocidad y desplazamiento del suelo.
4. Mediante acelerogramas reales o sintéticos.

Al aplicar las alternativas A o B  se debe respetar la nch 433 of 96 sobre la zonificación sísmica, en caso de las alternativas C y D se debe basar en los resultados de estudios de peligro sísmico.

1. Clasificación de estructuras y equipos según su importancia

Las estructuras y equipos se clasifican en categorías según su importancia, como sigue:

Categoría C1. Obras criticas, falla involucra riesgo de incendio, explosión o envenenamiento del aire o agua.

Categoría C2. Obras normales, fallas menores susceptibles de rápida reparación.

Categoría C3. Obras y equipos menores o provisionales, falla sísmica que no ocasiona detenciones prolongadas de tiempo.

1. Coordinación con otras normas

Normas chilenas: sebe aplicarse en conjunto a lo dispuesto en la Nch 433 of. 96

Normas extranjeras: para cargas o materiales no contemplados en la Nch 433 of. 96  se deben usar normas o criterios extranjeros

1. Combinación de cargas

Reglas de superposición para combinación de solicitudes sísmicas con las cargas permanentes y tipos de sobrecarga.

               a = factor de sobre carga SC

Tipo de recinto                                                                     a

Bodegas, zonas de acopio                                                0.50

Zonas de uso normal, plataformas de operación        0,25

Diagonales que soportan cargas verticales                   1,00

Pasarelas de mantención y techos                                   0

               b = factor de amplificación de las cargas sísmicas

Estructuras o equipos de acero                        b = 1,1

Estructuras o equipos de hormigón                b = 1,4

1. Proyecto y revisión del diseño sísmico

El diseño sísmico debe ser hecho por profesionales especialistas, los planos y memorias de calculo deben ser firmadas por el diseñador original y por el profesional especialista. Solo  los equipos y estructuras categoría C3  con planos firmados  y con dimensiones indicadas se exceptúan.

5 Análisis sísmico

5.1 Disposiciones generales

Las estructuras deben ser analizadas para las acciones sísmicas en 2 direcciones horizontales aproximadamente perpendiculares.  Las aceleraciones sísmicas se deben considerar:

1. Barras de suspensión de equipos colgantes y sus elementos soportantes y vigas de acero
2. Estructuras y elementos de hormigón precomprimido
3. Cualquier otra estructura o elemento en que la variación de la acción sísmica afecte
4. Estructuras con aislación sísmica sensitivas a los efectos verticales.

5.2 Masa Sísmica para el modelo estructural

Para el cálculo de las fuerzas de inercia horizontales durante un sismo, las sobrecargas de uso se pueden reducir multiplicándose por los coeficientes siguientes:

Techos, plataformas y pasarelas: 0

Bodegas de almacenamiento salas de archivo y similares: 0,5

5.3  Método de análisis

El análisis símico se hará con métodos lineales, solo en casos específicos se podrá usar métodos no lineales

• Métodos lineales: se usa como análisis estático o de fuerzas equivalentes o  con análisis de modal espectral  o según los métodos especiales.
• Métodos no lineales: cumplen con condiciones de análisis tiempo-historia, modela adecuadamente la capacidad resistente y el comportamiento de las estructuras.

5.4 Análisis elástico estático

Modelo matemático de la estructura

El modela de la estructura debe ser capaz de transferir las solicitaciones de los puntos de aplicación hacia los soportes, debe usar un modelo tridimensional, si es necesario se debe considerar el efecto  de la interacción suelo-estructura.

Torsión accidental: Solo se considera en los niveles que tienen diafragma rígido.        

Acción sísmica vertical: se considera en forma estática, alternativamente se puede desarrollar un análisis dinámico vertical con el espectro de aceleraciones.

Diseño por desplazamiento diferenciales horizontales

Para el caso de puentes o pasarelas que unen edificios deben proveer apoyos horizontales que permitan el desplazamiento sísmico real entre estructuras o equipos indicados.

5.5 Análisis especiales

Análisis espectrales

Se deben tener en consideración la importancia de la obra, condiciones geotécnicas, distancias a las fuentes sismogenicas, factores locales de amplificación, con esto se pueden definir parámetros como valores máximos de aceleración, velocidad, y desplazamiento del suelo.

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