Evaluación del desempeño sísmico de edificio celda de columna, diseñado según NCh2369 2023.

Abstract

A lo largo de la historia Chile ha sido reconocido por ser un país altamente sísmico, llegando a formar parte de la identidad colectiva de los chilenos. Desde la perspectiva de la ingeniería civil estos eventos hacen posible evaluar el comportamiento de las estructuras y, por tanto, ajustar y/o modificar las normas sismorresistentes, como la NCh 2369 “Diseño sismo de estructuras e instalaciones industriales”, cuya primera edición fue oficializada el año 2003. Dentro de este contexto, el terremoto de Maule 2010 permitió identificar falencias en la normativa, lo que sumado a los nuevos conocimientos y herramientas de análisis, impulsaron su actualización, siempre considerando la filosofía de diseño industrial chilena basada en la sobrerresistencia y ductilidad moderada, donde los arriostramientos y pernos de anclaje desempeñan un rol fundamental en la disipación de energía. Esta actualización incorpora nuevas formas espectrales, cambios en los límites de compacidad y la aplicación de cargas sísmicas amplificadas por 0.7R1≥1.0, como criterio unificado para diseñar los miembros que no tienen como objetivo disipar energía. El objetivo principal de este trabajo es evaluar el desempeño sísmico de un Edificio Celda de Columna, constituido en base a marco arriostrados concéntricamente (MAC). Para lograr esto, primero se diseñó de acuerdo con las disposiciones de la actualización de la NCh2369 y posteriormente se realizó un análisis no lineal de tiempo-historia considerando la no linealidad de los pernos de anclaje y arriostramientos para dos escenarios de demanda sísmica: nivel de diseño (SDI) y nivel de sismo máximo probable (SMP). Con el objetivo de seguir los lineamientos del diseño original, el diseño se realizó con un factor R=3 y un I=1.0, lo que resultó en una estructura con sobrerresistencia. Las diagonales se conformaron por perfiles cuadrados huecos HSS, debido a que cumplen de mejor manera con los nuevos límites de compacidad y se dimensionaron para que quedaran con un diseño lo más ajustado posible, sin embargo, estos límites de compacidad en muchos casos fueron los que controlaron el diseño. Por otro lado, la configuración de los pernos de anclaje queda controlada por un solo anclaje para cada tipo de columna, lo que deja sobredimensionado al resto de los anclajes. En el análisis no lineal, la estructura trabajó en su rango de sobrerresistencia, teniendo un uso moderado de la ductilidad. Los arriostramientos disipan considerablemente más energía que los pernos de anclaje en todos los casos, llegando a un promedio de participación de la disipación de energía de 30% y 47% para nivel SDI y SMP, respectivamente.

Throughout history, Chile has been recognized for being a highly seismic country, becoming part of the collective identity of Chileans. From the perspective of civil engineering, these events make it possible to evaluate the behavior of structures and, therefore, adjust and/or modify seismic-resistant standards, such as NCh 2369 "Seismic design of structures and industrial facilities," whose first edition was officially ratified in 2003. Within this context, the 2010 Maule earthquake identified shortcomings in the normative, which, combined with new knowledge and analysis tools, prompted its update, always considering the Chilean industrial design philosophy based on overstrength and moderate ductility, where bracing and anchor bolts play a fundamental role in energy dissipation. This update incorporates new spectral shapes, changes in compactness limits, and the application of seismic loads amplified by 0.7R1≥1.0, as a unified criterion for designing members that do not aim to dissipate energy. The main objective of this work is to evaluate the seismic performance of a Column Cell Building, constituted based on concentrically braced frames (CBF). To achieve this, it was first designed according to the provisions of the NCh2369 update, and then a nonlinear time-history analysis was carried out considering the nonlinearity of anchor bolts and bracing for two seismic demand scenarios: design level (SDI) and maximum probable seismic level (SMP). In order to follow the guidelines of the original design, the design was carried out with a factor R=3 and I=1.0, resulting in a structure with overstrength. The bracings were made up of hollow square profiles HSS, as they better comply with the new compactness limits and were sized to be as tight as possible, however, these compactness limits in many cases controlled the design. On the other hand, the configuration of the anchor bolts is controlled by a single anchor for each type of column, leaving the rest of the anchors oversized. In the nonlinear analysis, the structure worked in its overstrength range, with moderate use of ductility. Bracing dissipates considerably more energy than anchor bolts in all cases, with an average energy dissipation participation of 30% and 47% for SDI and SMP levels, respectively.