Evaluación del desempeño sísmico de un edificio filtro prensa diseñado según Norma NCH 2369-2023.

Abstract

Las estructuras industriales en Chile se diseñan bajo las disposiciones de la norma NCh 2369, la cual tienen como principal finalidad garantizar la continuidad de operación de la estructura. Bajo esta premisa, las estructuras son diseñadas de manera redundante y provistas de alta rigidez. Por otra parte, se espera que los pernos de anclaje y los arriostramientos sean la principal fuente de disipación energética en la estructura , lo cual permite mantener libre de daños al resto de los elementos estructurales que no tienen como objetivo disipar energía. Luego del evento sísmico del año 2010, fue evidenciado que, si bien las estructuras respondían bien ante el sismo, no se cumplía a cabalidad la filosofía de diseño en muchas de ellas, generando además daños en elementos no estructurales o equipos, además de fallas en arriostramientos y anclajes debido el mal detallamiento de estos. Dado esto es que se impulsó a realizar un proceso de actualización que se tradujo en la norma NCh 2369 vigente. El objetivo de este trabajo es evaluar el desempeño sísmico de una estructura industrial real de acero en base a marcos arriostrados, diseñada de acuerdo con la norma NCh 2369 actual, con el fin de validar sus disposiciones. La estructura analizada en cuestión corresponde a un edificio Filtro Prensa utilizado en el rubro de la minería. Se analiza la disipación de energía provista por un análisis no lineal tiempo-historia considerando los pernos de anclaje y los arriostramientos en su incursión en el rango no lineal. Se consideraron dos escenarios sísmicos diferentes, sismo de diseño (SDI) y sismo máximo posible (SMP), definidos a partir de un estudio de amenaza sísmica dando a obtener resultados como el factor de reducción de respuesta (Rμ), Sobrerresistencia (Ω), elongación de los pernos (ε), Drift de techo y de entre piso, factor de utilización de columnas (FU) y deformación normalizada de arriostramientos. Los resultados que se obtuvieron muestran que las disposiciones de la norma NCh 2369 actualizada producen diseños que respetan la filosofía principal de continuidad de operación de las obras. Se observa buen desempeño en la estructura reflejado en los indicadores de daño dentro de los límites, lo que verifica la consistencia general de la norma en sus distintos acápites, como se puede ver en las deformaciones de arriostramientos, desplazamiento de pisos o elongación de los pernos obtenidos. En cuanto a las columnas, se obtuvo un FU menor a 1 en la mayoría de los casos, sin embargo, algunas presentan factores que parecieran muy elevados no por fuerzas axiales, sino por momento que se aplica sobre esas columnas.

Industrial structures in Chile are designed under the provisions of the NCh 2369 standard. Whose main purpose is to guarantee the continuity of operation of the structure. Under this premise, structures are redundant in design and provided with high lateral strength. On the other hand, the anchor bolts and bracing are the main source of energy dissipation in the structure, which allows the rest of the structural elements that are not intended to dissipate energy to be kept free from damage. After the seismic event of 2010, it became evident that, although the structures responded well to the earthquake, the design philosophy was not fully complied with in many of them, causing damage to non-structural elements or equipment, in addition to failures in bracing and anchorage due to poor detailing. Given this, it was prompted to conduct a process of updating that resulted in the NCh 2369 standard today in force. The objective of this work is to evaluate the seismic performance of an actual industrial steel structure based on braced frames, designed in accordance with the current NCh 2369 standard, in order to validate its provisions. The analyzed structure in question corresponds to Filter Press building used in the mining sector. The energy dissipation provided by a non-linear time-history analysis, considering anchor bolts and bracing in their incursion into the non-linear range. Two different seismic scenarios are considered, design level earthquake (SDI) and maximum possible earthquake (SMP), defined from a seismic hazard study, giving results such as the response reduction factor (Rμ), over-resistance (Ω), effective bolt elongation (ε), floor drift and roof drift, utilization factor of columns (FU) and normalized bracing deformation. The results obtained show that the provisions of the NCh 2369 standard produce updated designs that respect the main philosophy of continuity of operation. A good performance in the structure is observed, reflected in the damage indicators that are within the allowed limits, which verifies the general consistency of the standard in its different sections, as can be seen in the bracing deformations, floor drift or bolt elongations. Regarding columns, a FU less than 1 was obtained in most cases, however some factors appear to be very high, not due to axial forces but due to moment applied on these columns.