ANÁLISIS DE DESEMPEÑO DE ESTANQUES METÁLICOS ELEVADOS DE AGUA POTABLE RURAL DURANTE EL SISMO DEL 27 DE FEBRERO DE 2010

Abstract

El terremoto de Chile del 27 de febrero de 2010 causó importantes daños y numerososcolapsos de estructuras soportantes de estanques metálicos elevados de Agua Potable Rural(APR) en una extensa zona del país.Dada la trascendencia social de la falla de estos sistemas, en este trabajo se presentanlos resultados de un estudio orientado a explicar el comportamiento observado y proponermodi¿caciones a las disposiciones de diseño.El estudio incluye un extenso catastro y documentación de los daños observados a lolargo de varias regiones del país, considerado todoel rango de estanques existentes según sucapacidad (25, 40, 50, 75 y 100 m3) y según la altura de la torre soportante (10, 15 y 20 m).La información disponible ha permitido identi¿car una serie de diferentes modos defalla, desde anclajes en las fundaciones hasta fallas de elementos de acero de la estructura.La capacidad de deformación y resistencia de los distintos tipos de estanques existentesse determina mediante un análisis Pushover. Los resultados de estos análisis muestran uncomportamiento frágil, pasando de daños leves a colapso muy rápidamente, prácticamentesin capacidad de deformación no lineal.Al comparar la capacidad de los estanques, mediante un análisis de desempeño, con lademanda sísmica representada por espectros del sismo y espectros de la normativa vigente,se veri¿ca que la demanda habría sido su¿ciente para generar el colapso de las estructuras.Además, las fallas que muestra el análisisson concordantes con los daños y colapsos observadosen el terreno. Sin embargo, la extensión del daño observado es menor que aquella obtenida del análisis, lo cual indicaría que existirían fenómenos locales (suelo) y propiosde estas estructuras (propiedades dinámicas) que podrían atenuar los efectos de un movimientosísmico de importancia.A partir de estos resultados se proponen métodos para estudiar y cuanti¿car estosefectos en el comportamiento y desempeño de estas estructuras.On February 27, 2010 Chile earthquake caused signi¿cant damage and numerous collapsesof the steel tower structures of elevated drinking-water tanks in an extensive areaof the country.Since these systems are aimed to provide service to people in rural areas, and theirfailure has a social importance, the objectives of this study are to explain the observedbehavior and propose modi¿cations to the design provisions of this type of structures.The study includes an extensive survey and documentation of the damage observedthroughout several regions of the country, considering the range of existing ponds accordingto their capacity (25, 40, 50, 75 and 100 m3), and the height of the supporting tower(10, 15 and 20 m).Available information has permitted to identify a number of di¿erent failure modes,from fracture of anchors in the foundations, up to failure of steel structure elements. Thedeformation capacity and the resistance of the di¿erent types of existing tanks is determinedby a Pushover analysis.Results from these analyses show a brittle behavior, going very quickly from minordamage to collapse, virtually with no non-linear deformation capacity. Seismic demandwas represented by earthquake record spectra and design code spectra. Comparison betweencapacity and demand was accomplished using the performance design methodology.Obtained results permitted to corroborate that the demand would have been largeenough to cause collapse of structures, showing modes of failure that agreed with those observed in the ¿eld. However, the analyses indicated that a much larger number of structuresmust had collapsed, meaning that there would be local phenomena, like soil e¿ectsand other related to the structure dynamic properties, that could have mitigate the e¿ectsof the seismic movement.Based on these results, methods to study and evaluate these e¿ects on the seismicresponse of these structures have been proposed.