Publicación: Evaluación del desempeño estructural de una estantería metálica.
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Resumen en español
RESUMEN Las normativas de diseño sísmico en Colombia tienen por objetivo lograr estructuras con adecuados niveles de integridad y resistencia que eviten fallas con pérdidas materiales y humanas durante un sismo de gran intensidad. Para lograr este fin, se plantean para el análisis y diseño de las estructuras metodologías que aplican la filosofía del desempeño estructural. En la cual se busca diseñar una estructura para diferentes demandas sísmicas, en las cuales presente comportamientos esperados acordes con la utilización de la estructura. El presente trabajo se dedicó a la revisión del diseño de una estantería metálica fabricada por la empresa Industrias CENO S.A, analizando inicialmente las hipótesis de diseño consideradas en los cálculos, para más tarde, aplicar la filosofía de diseño por desempeño al diseño original para la revisión de su desempeño ante la demanda de colapso para la cual fue diseñada y si cumple condiciones para la protección de vida ante dicha demanda. Se verificó que el diseño cumpliera condiciones de protección de vida (nivel de desempeño de Life safety) para un sismo de diseño base (DBE, con periodo de retorno 475 años) y que cumpliera con la condición de prevención de colapso (nivel de desempeño Collapse Prevention) para un sismo máximo esperado (ME, con periodo de retorno 2500 años). Los niveles de demanda analizados se tomaron de las recomendaciones de la FEMA-460 (Federal Emergency Management Agency). Para la revisión, se implementó un análisis estático no lineal con base en los desplazamientos de la estructura, Pushover, en el software SAP2000 v.12; donde se aplicaron y aumentaron progresivamente cargas laterales para conocer la capacidad de la estructura ante diferentes niveles de demanda por medio del trazado de una gráfica de Cortante Basal vs. Desplazamiento en el último nivel. A partir de lo cual, se aplicó la metodología de análisis de el espectro de capacidad, sugerido por el ATC-40 para conocer el desempeño de la estantería ante la demanda analizada. Conociendo el punto de desempeño para el sismo analizado se verificó si la estantería podría alcanzar dicho punto de solicitación o si fallaría en el proceso por inestabilidad por pandeo. Al determinar que la estantería fallaría antes de alcanzar su punto de desempeño, sin cumplir condiciones de protección de vida o prevención de colapso ante la demanda de diseño, se hicieron sugerencias y recomendaciones al diseño para poder alcanzar dicho punto de solicitación. Luego se analizaron los resultados obtenidos para las recomendaciones y objetivos de desempeño propuestos por la FEMA-460, concluyendo que el diseño no cumple para las exigencias sísmicas que deben tener las estanterías según dicha reglamentación. Así pues, se elaboran propuestas de fácil implementación para mejorar la eficiencia de las estanterías en su comportamiento sísmico y para garantizar el cumplimiento de los objetivos de desempeño propuestos por la FEMA-460, y se sugieren recomendaciones a las metodologías de diseño utilizadas por la empresa para el diseño de estanterías y al mejoramiento del modelo desarrollado, para así lograr recrear de manera más fiel el comportamiento real de las estanterías ante una demanda sísmica. Ya que el modelo desarrollado se encuentra limitado por la falta de información experimental en el comportamiento de las conexiones de la estantería analizada y por las limitaciones asociadas al software utilizado en la modelación de comportamientos como la degradación de la rigidez en las conexiones, plastificaciones progresivas en los elementos estructurales y la interacción suelo-estructura.
Resumen en inglés
ABSTRACT The seismic design normativities known in Colombia have the purpose to obtain structures with adequate levels of integrity and strength that can minimize material and human losses during an earthquake of great intensity. For this purpose, arise for design and structural analysis performance based methodologies, which seek to design a structure for different seismic demands and its behavior is consistent with the expected use of the structure. This graduation work is dedicated to review the design of a storage rack manufactured by CENO industries S.A. analyzing in the beginning the design hypothesis considered in the computes, to apply then, the performance based design philosophy to the original design and review its performance for the collapse prevention demand for which it was designed, and check if it satisfies the life safety conditions for that level of demand. It was verified that the design meets conditions for the protection of life (life safety performance level) for a design basis earthquake (DBE, with return period 475 years) and fulfill with the condition to prevent collapse (collapse prevention performance level) to a maximum expected earthquake (ME, with return period 2500 years). Demand levels analyzed were taken from the recommendations of FEMA-460. For the review a nonlinear static analysis based on the displacements of the structure (Pushover) was implemented, in the software SAP2000 v.12, where lateral loads were applied and gradually increased to determine the structure capacity to different seismic demand levels, through a graphical layout of Base shear vs. displacement in the peak level. From which, was applied the methodology of analyzing capacity spectrum, as suggested by ATC-40 to determine the rack structural performance to the analyzed demand.