Actualización norma técnica de diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales

Esta norma es parte de un Convenio de Cooperación entre el Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU) y el INN, quienes en su plan de trabajo del año 2016 consideraron actualizar esta importante norma de diseño sísmico que afecta a las instalaciones industriales en todo Chile. Después de un arduo trabajo, en donde participaron representantes de la academia, de las Autoridades Competentes, de oficinas de ingeniería y consultoría, además de profesionales independientes, entre otros, y luego de 71 reuniones de Comité Técnico y múltiples reuniones de subcomités para cláusulas específicas como Fundaciones, Estructuras Marítimo-Portuarias y Sistemas de Generación y Transmisión de Energía Eléctrica, se ha logrado el consenso sobre el texto final que fue presentado al Consejo de INN.

La nueva versión se compone de 14 cláusulas y 6 anexos (solo el Anexo B – Combinaciones de cargas,  se considera normativo). Las cláusulas del 1 al 10 corresponden a los alcances tradicionales de la norma, tales como Análisis sísmico, Desplazamientos debidos a la acción sísmica, Disposiciones para Estructuras de acero, de Hormigón armado y para Fundaciones, entre otros, aunque su contenido ha sido actualizado. Las cláusulas 11 a 14 corresponden a contenido esencialmente nuevo, donde destacan los requisitos para Estanques, chimeneas, y equipos generales, Estructuras específicas, Estructuras marítimas de tipo Muelle transparente, y Sistemas de generación de energía eléctrica.

Uno de los cambios más relevantes por sí solo es la adopción de nuevas formas espectrales representativas de la amenaza sísmica (al menos para fines razonablemente prácticos) que pueden ser utilizadas para diversos tipos de análisis y no únicamente para la determinación de la demanda de fuerzas sísmicas para el diseño. Se espera que estos nuevos espectros sean capaces de resolver de mejor manera problemas asociados a deformaciones e incluso sean utilizados para análisis especiales en ausencia de estudios de amenaza específicos (con ciertas limitaciones).

Dado que el nuevo texto normativo reconoce que actualmente el cálculo suele realizarse con ayuda de software, se han eliminado requisitos asociados fuertemente a revisiones “a mano”, manteniendo en la medida de lo aplicable el concepto técnico que existía de fondo. En este contexto, el texto normativo entrega extensos lineamientos y comentarios sobre modelación estructural en varias de sus cláusulas. En esta misma línea, la demanda sísmica de diseño ya no se divide en sus diferentes direcciones dependiendo a las combinaciones de cargas o de los elementos que se evalúen, sino que se define compuesta por 3 direcciones ortogonales para todos los casos. Si bien, siempre existirá una componente principal (valor máximo) y las otras direcciones serán acompañantes (valores concurrentes estadísticamente), siempre estarán presentes las 3 componentes físicamente compatibles.

Es ineludible comentar los valores del factor de modificación de la respuesta (R) y las razones de amortiguamiento (x). Con la intención de simplificar el uso, se han dispuesto estos valores en una sola tabla y se han incorporado aclaraciones y comentarios sobre su aplicación. El más importante de ellos corresponde al reconocimiento de que los valores propuestos corresponden a máximos y que su aplicabilidad debe ser juzgada críticamente debido a que en proyectos específicos, y dependiendo de los niveles de desempeño esperados, puede requerirse la aplicación de valores menores. Tal es el caso de las cláusulas 13 (muelles transparentes) y 14 (generación de energía), que desde ya cuentan con tablas propias para la definición de estos factores. Con todo lo anterior, también se ha acordado la disminución de algunos valores tradicionales para el factor R.

El tratamiento de equipos montados sobre estructuras fue un ajuste necesario. Si bien existen cambios en los valores de diseño, lo realmente importante es que se aclara que la cláusula 7 solo es aplicable a elementos debidamente anclados a la estructura y no a equipos móviles o cuyos apoyos no puedan considerarse anclajes. El tratamiento de otro tipo de vinculaciones debe ser tratado de manera específica, y para esos propósitos en la cláusula 11 (equipos generales) se entregan los lineamientos correspondientes.

La cláusula 8 corresponde tradicionalmente al corazón de la norma, ya que las estructuras de acero en nuestro país suelen abundar en el mundo industrial. Pues bien, es esta la cláusula que ha tenido cambios conceptuales más profundos, los cuales se han extendido transversalmente al resto de las cláusulas relacionadas. Entre los conceptos más relevantes que ingresan en esta versión se encuentran los siguientes:

Cargas amplificadas. Las cargas sísmicas reducidas por el factor R únicamente son aplicables al diseño de elementos fusibles (controlados por deformación).

Factor de equivalencia de métodos de diseño. Dado que el diseño por capacidad resulta ineludible en algunos casos, y reconociendo que los conceptos asociados solo se definen para el método LRFD, se decidió incorporar un factor de equivalencia de métodos con la intención de que el diseño pueda realizarse también por el método ASD.

Marcos arriostrados concéntricos. Para este tipo de estructuración, que corresponde a la más ampliamente utilizada en nuestro país, se presentan cambios importantes. Dado que se reconocen como elementos fusibles únicamente las diagonales y los anclajes (en la mayoría de los casos), se diseñan considerando las cargas reducidas tradicionales, tanto en el caso de configuraciones en cruz como V invertida. No obstante, los elementos horizontales que completan los vanos arriostrados (vigas o puntales) presentan sus propios requisitos, los cuales son más exigentes que el uso de las cargas amplificadas ya descritas. Estos elementos horizontales deben ser verificados explícitamente para una condición de desequilibrio post-pandeo de las diagonales del vano, con lo que la demanda de diseño sobre ellos se eleva fuertemente.

La cláusula 9, correspondiente a hormigón armado y altamente dependiente del contenido de NCh430, centra sus mejoras en los sistemas prefabricados, ya que estos presentaron un comportamiento insatisfactorio en algunos casos durante el evento del 27F de 2010. Adicionalmente se incluyen requisitos para pedestales de bases de columnas, los cuales apuntan de manera simple a que no puedan ser tratados como elementos fusibles.

La cláusula 10, correspondiente al diseño de fundaciones, para mantener coherencia con el resto del texto normativo, requirió de una reformulación general. Se incorporan condiciones de estabilidad para fundaciones superficiales rígidas aplicables de manera diferenciada para cargas reducidas y para cargas amplificadas. Adicionalmente se reconocen 3 niveles de complejidad en el análisis de fundaciones, con requisitos distintos en cada caso. En todos los escenarios, el concepto de fondo continúa siendo el tradicional, esto es, que las fundaciones deberían constituir elementos rígidos (en la medida de lo posible) y resistentes, sin necesidad de desarrollo de ductilidad en lugares de difícil reparación.

La cláusula 11 incluye los requisitos para equipos generales. Si bien no ahondaremos en ellos, cabe mencionar que se trata de un capítulo que contiene disposiciones bastante diferentes en comparación con la versión vigente de esta norma.

La cláusula 12 resume los requisitos para estructuras específicas, y en ella se destacan los requisitos para estructuras de madera y para estanterías metálicas (racks).

La cláusula 13, que cubre el diseño sísmico de muelles transparentes (no aplicable a estructuras sumergidas), corresponde a un texto totalmente nuevo y específico, basado tanto en la experiencia nacional como en códigos internacionales actuales.

La cláusula 14, que cubre el diseño sísmico de instalaciones de generación de energía, es en la práctica un texto relativamente independiente del resto de la norma, ya que eleva las exigencias de diseño fuertemente. Aun así, esta cláusula descansa en los conceptos generales de la norma manteniendo la coherencia del documento.

Finalmente, indicar que como INN hemos informado a las Autoridades Competentes de la publicación de NCh2369:2023, la cual deja no vigente técnicamente a NCh2369:2003, para que ellos, si así lo estiman, puedan derogar el Decreto de Oficialización de la versión de 2003 y puedan oficializar la versión 2023 para que así entre en régimen de cumplimiento obligatorio en todo Chile.

Confiamos en el gran trabajo realizado durante años, y en el aporte de los distintos actores que participaron en este desarrollo normativo tan importante para nuestro país y que nos lleva a estar a la vanguardia en estas materias.

Fecha: 
Miércoles, 19 Abril, 2023