Modificaciones al Criterio de Diseño Sísmico Corporativo de CODELCO

Rubén Boroschek y Asociados Ltda - [email protected]

Modificaciones al Criterio de Diseño Sísmico Corporativo de CODELCO

Septiembre 2012

CHILE UNA HISTORIA DE GRANDES TERREMOTOS


DIFERENCIAS EN VIBRACION

Time [sec]

Acceleration [g]


Sismicidad Chilena


ESTRUCTURAS INDUSTRIALES



Daños Conexiones

Ing. Alejandro Verdugo


Daños Conexiones

Ramón Montecinos


Daños en Anclajes


Daños Estructurales



Daños Estanques

Daños No Estructurales



Ruben Boroschek y Asociados Ltda - [email protected]

INDUSTRIAL

Acción:•Sin cambios (aún)

Acción Minería:•Cambio de objetivos de desempeño: ubicación, visibilidad del Daño, tiempo de recuperación, costos, etc.•Limitación de incursiones no lineales.

Espectro

Ruben Boroschek y Asociados Ltda - [email protected]

Criterio de Diseño Sismico


- Aumentar los requisitos de diseño, mejorar el desempeño de los elementos estructurales:

- Disminuir costos y tiempos de reparación del daño

“El tiempo necesario para dejar operativos los equipos o instalaciones que requieran reparación después de un sismo debe ser el mínimo y no exceder de 48 hrs”

- Resguardar el valor N°1 de CODELCO: “El respeto a la vida y dignidad de las personas protegiendo la vida humana y el medio ambiente”


• Objetivo permitir al diseñador y al Mandante conocer los posibles efectos operacionales de un evento sísmico severo y tomar acciones que cumplan con los objetivos operacionales de CODELCO.

• El cambio fundamental es la inclusión de criterios específicos de diseño para la protección de la función e inversión.

• Se mantienen los criterios mínimos establecidos en la norma de diseño sísmico de instalaciones industriales NCh2369 of 2003 destacándose el requerimiento de que el daño en la infraestructura debe ser visible, inspeccionable y reparable en un plazo de tiempo acordado formalmente con el Mandante.

Modificación

Objetivos NCh2369

Las disposiciones de diseño de la norma NCh2369 están orientadas al cumplimiento de los siguientes objetivos:

a) Protección de vida en la industria

a) Evitar el colapso de estructuras para sismos más severos que el sismo de diseño

b) Evitar incendios, explosiones, o emanaciones de gases y líquidos tóxicos

c) Proteger el medio ambiente

d) Asegurar la operatividad de las vías de escape durante la emergencia sísmica

b) Continuidad de operación de la industria

a) Mantener los procesos y servicios esenciales

b) Evitar o reducir a un tiempo mínimo la paralización de la operación de la industria

c) Facilitar la inspección y reparación de los elementos dañados


Diseño Tradicional

• El diseño de estructuras propuesto en las normativas y códigos nacionales, tiene como objetivo principal que las estructuras sean capaces de resistir:

– Sismos de baja intensidad sin sufrir daños estructurales

– Sismos moderados con daños reparables y

– Sismos de mayor intensidad sin que se produzca el colapso.

• El criterio de diseño actual en Chile, muchas veces cae en aumentar la resistencia o rigidez de un sistema como medio de controlar el daño. Esto no siempre es razonable dada la incertidumbre en la demanda y que los incrementos de resistencia en algunos casos hacen impracticables y caros los diseños.


Ramón Montecinos


Aumento Demanda

Un aumento de la demanda como regla general, genera un aumento de los costos del proyecto, pero no garantiza un daño controlado y un cumplimiento de los objetivos operacionales

El aumento de la demanda no es un método adecuado si deseamos responder las siguientes preguntas:

1.Cuales son los daños probables?

2.Estimar las consecuencias económicas?

3.Garantizar o estimar un tiempo de detención?

4.Estimar niveles de daños para equipos importantes?

5.Tener una visión global de los puntos fuertes y débiles del sistema?



Riesgo de una Falla

Es importante conocer el Riesgo que trae una falla en el sistema

1. Cuan probable es

2. Que puede salir mal

3. Cuales son los impactos

Al conocer estas respuestas se pueden tomar decisiones y poder guiar el diseño hacia soluciones prácticas que estén acorde con los objetivos del proyecto.

El cuantificar la perdida, costos y tiempo, permite:

1. Tomar seguros

2. Asumir el costo asociado

3. Invertir en un mayor costo v/s elementos más robustos

4. Planificar las acciones a tomar luego de una falla


Un Cambio de Visión

No se busca evitar la ocurrencia de una falla a todo costo, sino por el contrario aceptar que es posible que ocurra y por tanto es necesario entender sus causas y lugares a ocurrir. De esta manera se convierte la falla en un problema controlado y acotado, con soluciones que ya han sido evaluadas y proyectadas.

1. Asumir el costo asociado

2. Invertir en un mayor costo adquiriendo elementos más robustos

3. Planificar las acciones a tomar luego de una falla

4. Tomar seguros

Al entender las tipologías de falla de nuestro sistema ya nos encontramos en posición para tomar las decisiones adecuadas a nivel de gerencia:


Ing. Ramón Verdugo


Invertir en Diseño

Al aumentar las exigencias a los diseñadores, donde se pide no sólo que se apliquen las reglas básicas de diseño sino que también entiendan como se comportan sus diseños y cuales podrían ser sus defectos, se obtiene como valor agregado:

1. Estructuraciones Sanas

2. Evaluación apropiada de la importancia de las cargas sísmicas respecto a las otras cargas de diseño

3. Dimensionar las consecuencias económicas de una falla

4. Controlar los objetivos de desempeño en protección del medio ambiente y contención de materiales peligrosos que no siempre son variables directas del diseño.

5. Se abre la opción de crear un manual de operaciones con los procedimientos y chequeos a realizar en caso de un terremoto, como guía de referencia para la administración de la mina.


Propuesta

1. Utilizar como diseño básico las normativas actuales

2. Realizar un estudio a nivel de dirección de proyectos previo para cada proyecto que permita determinar cuales son las áreas importantes del sistema y asignar objetivos de desempeño para diferentes áreas

1. Líneas Críticas2. Intermedias3. No Críticas

3. Aumentar las exigencias en la etapa de diseño en busca de cuantificar y entender las posibles fallas del sistema. Un diseño adecuado debería obtener las siguientes respuestas:

1. Costo de Inversión2. Tipo de falla esperado y localización3. Metodología de Reparación4. Costo de Reparación5. Plazo de Reparación (Estimado)6. Tipo de Reparación (Puede realizarse sin detener la operación?)

Diseño por Desempeño

• El diseño basado en el desempeño utiliza métodos de evaluación apropiados que permitan el dimensionamiento y detalle de los componentes estructurales, equipamiento y contenidos, de manera que los daños en la estructura no superen estados límites deseables.

• El diseño por desempeño pretende cuantificar el daño sísmico en una estructura y el impacto que tienen estos daños en las actividades de la industria.

• Este concepto no sólo es aplicable a las estructuras, sino que puede ser extendido a todo tipo de equipos y sistemas.


Desempeño



O.1. Proteger la vida e integridad física de las personas

O.2. Evitar el colapso de las Estructuras

O.3. Proteger el Medio Ambiente

O.4. Asegurar la Contención de Materiales Peligrosos

O.5. Limitar los Daños Económicos Asociados a:

a. Daño a los Sistemas

i. Daño Estructuras

ii. Daño en Equipos

iii. Falla de Suelos/Taludes

iv. Otros

b. Interrupción de la Producción por Sismos

Obs: Los objetivos mencionados corresponden a los alcances deseados por parte del dueño como de la normativa minera Chilena. (DS.137)

Objetivos de Desempeño


O.1. Proteger la vida e integridad física de las personas

O.2. Evitar el colapso de las Estructuras

O.3. Proteger el Medio Ambiente

O.4. Asegurar la Contención de Materiales Peligrosos

O.5. Limitar los Daños Económicos Asociados a:

a. Daño a los Sistema

i. Daño Estructuras

ii. Daño en Equipos

iii. Falla de Suelos/Taludes

iv. Otros

b. Interrupción de la Producción por Sismos

Objetivos Alcanzados Procedimiento Actual

NO

SI

Clasificación de Estructuras

• Clase A: Sistemas, estructuras y equipos que son críticos por cualquiera de las razones que siguen:

a) Alta inversión o cuya paralización no programada genera pérdidas serias de producción.

b) Alto riesgo de contaminación, explosión, incendio o peligro de combustión lenta que produzca daño a los seres humanos o un impacto negativo al medio ambiente.

c) Servicios de seguridad, evacuación o necesarios para poner controlar a las situaciones inducidas por sismos y sus consecuencias.

• Clase B: Otros sistemas, estructuras y equipos principales que son esenciales para una pronta puesta en marcha.

• Clase C: Sistemas, estructuras normales y equipo mayor no incluido en A ni en B; y

• Clase D: Equipo eléctrico y mecánico de los cuales son clasificados como sísmicamente robustos (art 5.6 NCh2369.Of2003).


Demanda Sísmica


Nivel de Demanda

Probabilidad de Excedencia

Periodo de Retorno

Definición

I 10% en 50 años 475 años Sismo Básico de Diseño (SBD)

II 2% en 50 años 2475 añosSismo Máximo Considerado

(SMC)

Niveles de Desempeño


Nivel Desempeño Descripción

1Operación Inmediata

2 Operación

3Protección de la

Inversión

4Protección de la

vida humana

Matriz de Desempeño


Matriz Niveles de Desempeño Mínimos

CategoríaDemanda

I II

A 1 2

B 2 3

C 3 4

D NA 4

Ingeniería Básica


NO

Selección Objetivos de Desempeño

Creación de la Adenda al Criterio de Diseño Sísmico (ACDS)•Matriz de Desempeño•Matriz Clasificación Sísmica de Sistemas y Equipos.

Diseño Conceptual: •Selección Sistema Estructural y configuración. •Factibilidad cumplimiento Objetivo Desempeño•Plazos de Recuperación

VP Aprueb

a

SI

Clasificación de Equipos y Estructuras en Categorías

Estudio de Amenaza Sísmica

Discusión de Acuerdos:•Verificación Parámetros Sísmicos.•Modificaciones Casos Especiales

Aprobado para siguiente Etapa: Ingeniería de Detalle

Ingeniería Detalle


NO

Entrega Objetivos (Mínimos) de Desempeño•Descripción de elementos que pueden presentar una falla•Posibles ubicaciones de falla o daño•Implicancias de la falla o daño en la operación•Tiempos de Recuperación•Esquemas de Reparación•Estimación Costos Reparación

Aprobación Documentación:

- Revisor Sísmico

- VP

SI

Aprobación Ingeniería Básica

Diseño Final – Ingeniería de Detalle

CorreccionesAprobado para Construcción

Resumen de Modificaciones

En la nueva versión del documento CDS Rev. 1, se ha tenido como objetivo lo siguiente:

• Aclarar los actores que participan en el diseño sísmico del proyecto.

• Establecer los requerimientos de la normativa chilena NCh2369 como condición mínima.

• Separar los objetivos de desempeño de los niveles de demanda.

• Establecer los diferentes niveles de desempeño.

• Definir dos niveles de demanda sísmica con periodos de retorno de 475 y 2475 años respectivamente.

• Proponer para cada categoría de equipo o estructura un nivel de desempeño esperado para una demanda establecida.

• Establecer procedimientos para la verificación de los objetivos de desempeño de los sistemas y equipos.



GRACIAS!!

Modificaciones al Criterio de Diseño Sísmico Corporativo de CODELCO

Documents

Transcript of Modificaciones al Criterio de Diseño Sísmico Corporativo de CODELCO