Sección 3104F — ANÁLISIS SÍSMICO Y DESEMPEÑO ESTRUCTURAL

3104F.1.1 Propósito. El propósito de esta sección es establecer estándares mínimos para el análisis sísmico y el desempeño estructural. El desempeño sísmico se evalúa en dos niveles de criterio. Los requisitos del Nivel 1 definen un criterio de desempeño para asegurar la funcionalidad del MOT. Los requisitos del Nivel 2 protegen contra daños mayores, colapso o derrames importantes de petróleo.

3104F.1.2 Aplicabilidad. La Sección 3104F se aplica a todos los MOT nuevos y existentes. Se incluyen las estructuras que soportan brazos de carga, tuberías, equipos de transferencia y almacenamiento de petróleo, sistemas críticos y estructuras de amarre de recipientes, tales como delfines de amarre y atraque. Las pasarelas y componentes similares que no formen parte del sistema de carga lateral y que no soporten equipos de transferencia de petróleo pueden ser excluidos.

3104F.1.3 Clasificación de configuración de la estructura MOT. Cada estructura MOT será designada como regular o irregular basada en los criterios de irregularidad torsional presentados en ASCE/SEI 7 [4.1]. Una estructura MOT se define como irregular cuando el desplazamiento máximo en un extremo de la estructura MOT, transversal a un eje, es más de 1.2 veces el promedio del desplazamiento en los dos extremos de la estructura MOT, como se describe en la Figura 31F-4-1. Para MOT con múltiples segmentos separados por juntas de expansión, cada segmento será designado como regular o irregular usando los criterios de esta sección. Las juntas de expansión en este contexto se definen como juntas que separan cada segmento estructural de tal manera que cada segmento se moverá independientemente durante un sismo.

3104F.2 MOT existentes

3104F.2.1 Criterios de desempeño sísmico. Se considerarán dos niveles de desempeño sísmico, excepto para sistemas críticos (Sección 3104F.5.1). Estos niveles se definen como sigue:

Desempeño Sísmico Nivel 1:

· Daño estructural menor o nulo

· Interrupción temporal o nula en las operaciones

Desempeño Sísmico Nivel 2:

· Comportamiento inelástico controlado con daños reparables

· Prevención del colapso

· Pérdida temporal de operaciones, restaurable en meses

· Prevención de derrames mayores ( ≥ 1200 bbls)

Los criterios de desempeño sísmico Nivel 1 y Nivel 2 se definen en la Tabla 31F-4-1._

3104F.2.2 Base para la evaluación. Las capacidades de los componentes se basarán en las condiciones existentes, calculadas como “mejores estimaciones,” tomando en cuenta las resistencias medias de los materiales, el endurecimiento por deformación y la degradación con el tiempo. La capacidad de componentes con poca o nula ductilidad, que puedan conducir a escenarios de falla frágil, se calculará con base en resistencias inferiores del material. Los métodos para establecer la resistencia y capacidad de deformación de componentes típicos y materiales estructurales se proporcionan en la Sección 3107F. Las consideraciones geotécnicas se discuten en la Sección 3106F.

31F-34 CÓDIGO DE CONSTRUCCIÓN DE CALIFORNIA 2025

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TERMINALES MARÍTIMAS DE PETRÓLEO

3104F.2.3 Procedimientos analíticos. El objetivo del análisis sísmico es verificar que la capacidad de desplazamiento de la estructura sea mayor que la demanda de desplazamiento, para cada nivel de desempeño definido en la Tabla 31F-4-1. Para este propósito, la capacidad de desplazamiento de cada elemento de la estructura se verificará contra su demanda de desplazamiento, incluyendo los efectos ortogonales de la Sección 3104F.4.2. Los procedimientos analíticos requeridos se resumen en la Tabla 31F-4-2.

La capacidad de desplazamiento de la estructura se calculará usando el procedimiento estático no lineal (pushover). Para el procedimiento estático no lineal (pushover), la carga pushover se aplicará en el nodo objetivo definido como el centro de masa (CM) de la estructura MOT. También es aceptable usar un procedimiento dinámico no lineal para la evaluación de capacidad, sujeto a revisión por pares conforme a la Sección 3101F.8.2.

Los métodos usados para calcular la demanda de desplazamiento son modal lineal, estático no lineal y dinámico no lineal.

La masa a incluir en el cálculo de demanda de desplazamiento incluirá la masa del peso propio de la estructura, el peso del equipo permanente y la porción de la carga viva que pueda contribuir a la masa inercial durante la carga sísmica, como un mínimo del 25% de la carga viva del piso en áreas usadas para almacenamiento.

Cualquier método racional, sujeto a la aprobación de la División, puede usarse en lugar de los procedimientos analíticos requeridos mostrados en la Tabla 31F-4-2.

3104F.2.3.1 Procedimiento de capacidad estático no lineal (pushover). Para evaluar la capacidad de desplazamiento, se realizarán análisis estáticos no lineales (pushover) bidimensionales; los análisis tridimensionales son opcionales. Se usará un modelo que incorpore las características no lineales de carga-deformación de todos los componentes del sistema resistente a fuerzas laterales en el análisis pushover.

Alternativamente, la capacidad de desplazamiento de un pilote en la estructura MOT puede estimarse a partir del análisis pushover de un pilote individual con la carga axial y la conexión pilote-deck apropiadas.

La capacidad de desplazamiento de un pilote del análisis pushover se definirá como el desplazamiento que puede ocurrir en la parte superior del pilote sin exceder los límites de rotación plástica (o deformación del material), ya sea en la bisagra pilote-deck o en la bisagra en el suelo, según se define en la Sección 3107F. Si el desplazamiento del pilote tiene componentes en dos ejes, como puede ser el caso para MOT irregulares, la capacidad de desplazamiento del pilote se definirá como el resultante de sus componentes de desplazamiento en los dos ejes.

3104F.2.3.1.1 Modelado. Puede requerirse una serie de análisis pushover no lineales dependiendo de la complejidad de la estructura MOT. Como mínimo, se realizará análisis pushover de un modelo bidimensional en ambas direcciones, longitudinal y transversal. Los pilotes se representarán mediante elementos no lineales que capturen las relaciones momento-curvatura/rotación para componentes con comportamiento inelástico esperado conforme a la Sección 3107F. Se considerarán los efectos de la flexibilidad de las conexiones en el modelado de la conexión pilote-deck. Para pilotes de concreto pretensado, puede usarse la Figura 31F-4-2. No es necesario representar cada ubicación de pilote con un elemento no lineal. Pilotes con comportamiento lateral fuerza-deflexión similar pueden agruparse en resortes más grandes, siempre que se capturen los efectos torsionales generales.

El comportamiento lineal del material es aceptable donde no ocurrirá respuesta no lineal. Todos los componentes se basarán en el momento de inercia efectivo calculado conforme a la Sección 3107F. Los requisitos específicos para estructuras con pilotes de madera se discuten en la siguiente sección.

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TERMINALES MARÍTIMAS DE PETRÓLEO

FIGURA 31F-4-2 — MODELADO DE CONEXIÓN PILOTE-DECK PARA PILOTE DE CONCRETO PRETENSADO (ADAPTADO DE [4.2])

3104F.2.3.1.2 Estructuras soportadas en pilotes de madera. Para todas las estructuras soportadas en pilotes de madera, pueden usarse procedimientos lineales elásticos. Alternativamente, puede usarse el procedimiento estático no lineal para estimar la demanda de desplazamiento objetivo, Δ d .

Un modelo simplificado de un solo pilote para una estructura típica soportada en pilotes de madera se muestra en la Figura 31F-4-3. Las conexiones pilote-deck pueden asumirse como “articuladas.” El arriostramiento lateral a menudo puede ignorarse si está en mal estado. Estas suposiciones se usarán para el análisis, a menos que una evaluación detallada de condiciones y análisis lateral indiquen que el arriostramiento y las conexiones existentes pueden proporcionar resistencia lateral confiable.

Una serie de análisis de un solo pilote puede ser suficiente para establecer los resortes no lineales requeridos para el análisis pushover.

FIGURA 31F-4-3 — MODELO SIMPLIFICADO DE UN SOLO PILOTE DE UNA ESTRUCTURA SOPORTADA EN PILOTES DE MADERA

3104F.2.3.2 Procedimiento de demanda estático no lineal. Se usará un procedimiento estático no lineal para determinar la demanda de desplazamiento para todas las estructuras de concreto y acero, con excepción de configuraciones irregulares con clasificaciones de derrame altas o moderadas. Se requiere un procedimiento modal lineal para estructuras irregulares con clasificaciones de derrame altas o moderadas, y puede usarse para todas las demás clasificaciones en lugar del procedimiento estático no lineal.

En el procedimiento de demanda estático no lineal, la demanda de deformación en cada elemento se calculará en la demanda de desplazamiento del nodo objetivo. El análisis se realizará en cada una de las dos direcciones ortogonales y los resultados se combinarán como se describe en la Sección 3104F.4.2.

La demanda de desplazamiento objetivo de la estructura, Δ d , se calculará a partir de:

Ecuación 4-1 Δ d = S A (T e2 /4π 2 )

donde:

T e = período estructural elástico efectivo definido en la Ecuación (4-3) o Ecuación (4-9)

S A = aceleración espectral de respuesta correspondiente a T e Si T e < T 0 , donde T 0 es el período correspondiente al pico del espectro de respuesta de aceleración, se usará un análisis refinado (ver Sección 3104F.2.3.2.1 o 3104F.2.3.2.2) para calcular la demanda de desplazamiento. En el análisis refinado, la demanda de desplazamiento del nodo objetivo puede calcularse mediante el Método de Coeficientes (Sección 3104F.2.3.2.1) o el Método de Estructura Sustituta (Sección 3104F.2.3.2.2). Ambos métodos utilizan la curva pushover desarrollada en la Sección 3104F.2.3.1.

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3104F.2.3.2.1 Método de Coeficientes. El Método de Coeficientes se basa en los procedimientos presentados en ASCE/SEI 41 [4.3] y FEMA 440 [4.4].

El primer paso en el Método de Coeficientes requiere la idealización de la curva pushover para calcular la rigidez lateral elástica efectiva, k e , y la resistencia efectiva al rendimiento, F y , de la estructura como se muestra en la Figura 31F-4-4. El primer segmento de línea de la curva pushover idealizada comenzará en el origen y tendrá una pendiente igual a la rigidez lateral elástica efectiva, k e . La rigidez lateral elástica efectiva, k e , se tomará como la rigidez secante calculada a la fuerza lateral igual al 60 por ciento de la resistencia efectiva al rendimiento, F y , de la estructura. La resistencia efectiva al rendimiento, F y , no se tomará mayor que la fuerza lateral máxima en cualquier punto a lo largo de la curva pushover.

El segundo segmento de línea representará la pendiente post-rendimiento positiva ( α 1 k e ) determinada por un punto (F d , Δ d ) y un punto en la intersección con el primer segmento de línea tal que el área sobre y bajo el área real de la curva esté aproximadamente equilibrada. (F d , Δ d ) será un punto en la curva pushover real en el desplazamiento objetivo calculado, o en el desplazamiento correspondiente a la fuerza lateral máxima, el que sea menor.

El tercer segmento de línea representará la pendiente post-rendimiento negativa ( α 2 k e ), determinada por el punto al final de la pendiente post-rendimiento positiva (F d , Δ d ) y el punto en el que la fuerza lateral se degrada al 60 por ciento de la resistencia efectiva al rendimiento.

El desplazamiento objetivo se calculará a partir de:

Ecuación 4-2

donde:

2 Δ d = C 1 C 2 S A ------4 [T] π [e] - 2

S A = aceleración espectral del sistema lineal-elástico en el período de vibración, que se calcula a partir de:

Ecuación 4-3

donde:

T e = 2 π ---- [m] k e

m = masa sísmica según se define en la Sección 3104F.2.3

k e = rigidez lateral elástica efectiva de la curva pushover idealizada

C 1 = factor de modificación para relacionar el desplazamiento inelástico máximo con el desplazamiento calculado para la respuesta elástica lineal. Para períodos menores a 0.2 s, C 1 no debe tomarse mayor que el valor en T e = 0.2 s. Para períodos mayores a 1.0 s, C 1 = 1.0. Para todos los demás períodos:

Ecuación 4-4

donde:

C 1 = 1 + μ ------------------------- strength aT e2 – 1

a = factor de clase de sitio

= 130 para Clase de Sitio A o B,

= 90 para Clase de Sitio C, y

= 60 para Clase de Sitio D, E o F.

μ strength = razón de demanda de resistencia elástica a coeficiente de resistencia al rendimiento calculada conforme a la Ecuación (4-6). El Método de Coeficientes no es aplicable donde μ strength excede μ max calculado con la Ecuación (4-7). μ strength no debe tomarse menor que 1.0.

C 2 = factor de modificación para representar los efectos de la forma de histéresis pinzada, degradación cíclica de rigidez y deterioro de resistencia en la respuesta máxima de desplazamiento. Para períodos mayores a 0.7 s, C 2 = 1.0. Para todos los demás períodos:

Ecuación 4-5

C 2 = 1 + --------8001 [μ] ------------------------- [strength] T e – 1 2

La razón de resistencia μ strength se calculará a partir de:

Ecuación 4-6

donde:

μ strength = mS--------F y - A

F y = resistencia efectiva al rendimiento de la estructura en la dirección bajo consideración de la curva pushover idealizada. Para estructuras con rigidez post-rendimiento negativa, la razón máxima de resistencia μ max se calculará a partir de:

Ecuación 4-7

donde:

μ max = Δ ----- d + - ----- α e - – h Δ y 4

Δ d = mayor entre el desplazamiento objetivo o el desplazamiento correspondiente a la fuerza máxima pushover,

Δ y = desplazamiento en la resistencia efectiva al rendimiento

Ecuación 4-8 h = 1 + 0.15lnT e

α e = razón efectiva de pendiente post-rendimiento negativa que se calculará a partir de:

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Ecuación 4-9 α e = α P-Δ + λ(α 2 - α P-Δ )

donde:

α P- Δ , y la razón máxima de rigidez post-elástica negativa, α 2 , se estiman a partir de la curva fuerza-deformación idealizada, y λ es un factor de efecto de campo cercano igual a 0.8 para sitios con valor espectral a 1 segundo, S 1 mayor o igual a 0.6g y igual a 0.2 para sitios con valor espectral a 1 segundo, S 1 menor a 0.6g.

FIGURA 31F-4-4 — IDEALIZACIÓN DE CURVA PUSHOVER (ADAPTADO DE [4.3])

3104F.2.3.2.2 Método de Estructura Sustituta. El Método de Estructura Sustituta se basa en el procedimiento presentado en Priestley et al. [4.5] y ASCE/COPRI 61 [4.2]. Este método se resume a continuación.

1. Idealizar la curva pushover del análisis pushover no lineal, como se describe en la Sección 3104F.2.3.2.1, y estimar la resistencia efectiva al rendimiento, F y , y el desplazamiento de rendimiento, Δ y . 2. Calcular la rigidez lateral elástica efectiva, k e , como la resistencia efectiva al rendimiento, F y , dividida por el desplazamiento de rendimiento, Δ y . 3. Calcular el período estructural en la dirección bajo consideración a partir de:

Ecuación 4-10

donde:

T e = 2 π ---- [m] k e

m = masa sísmica según se define en la Sección 3104F.2.3

k e = rigidez lateral elástica efectiva en la dirección bajo consideración 4. Determinar el desplazamiento objetivo, Δ d , del sistema lineal elástico efectivo a partir de:

Ecuación 4-11

donde:

2 Δ d = S A ------4 [T] π [e] - 2

S A = desplazamiento espectral amortiguado al 5% correspondiente al período estructural elástico lineal, T e Seleccionar la estimación inicial de la demanda de desplazamiento como Δ d, i = Δ d . 5. El nivel de ductilidad, μ Δ ,i , se encuentra a partir de Δ d,i / Δ y . Usar la relación apropiada entre ductilidad y amortiguamiento, para el componente que experimenta deformación inelástica, para estimar el amortiguamiento estructural efectivo, ξ eff,i . En lugar de un análisis más detallado, puede usarse la Ecuación (4-12) para pilotes de concreto y acero conectados a la cubierta mediante espigas incrustadas en el concreto. Note que las curvas pushover idealizadas en la Figura 31F-4-4 se utilizarán en la Figura 31F-4-5, que ilustra el procedimiento iterativo.

Ecuación 4-12

donde:

ξ eff i, = 0.05 + 1 – 1------------ – α - 1 – α 1 μ Δ, i π [-] [-] [ 1]

α 1 = razón de la segunda pendiente sobre la pendiente elástica (ver Figuras 31F-4-4 y 31F-4-5)

La Ecuación (4-12) para amortiguamiento efectivo fue desarrollada por Kowalsky et al. [4.6] para el modelo de histéresis Takeda de la relación fuerza-desplazamiento del sistema. 6. Calcular la fuerza, F d,i , en la relación fuerza-deformación asociada con el desplazamiento estimado, Δ d,i (ver Figura 31F-4-5).

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7. Calcular la rigidez efectiva, k eff,i , como la rigidez secante a partir de:

Ecuación 4-13

k eff i, = ------ Δ F d id i,, -

8. Calcular el período efectivo, T eff,i , a partir de:

Ecuación 4-14

donde:

T eff i, = 2 π -------km eff i, -

m = masa sísmica según se define en la Sección 3104F.2.3

9. Para el período estructural efectivo, T eff,i , y el amortiguamiento estructural efectivo, ξ eff,i , calcular la aceleración espectral S A (Τ eff,i, ξ eff,i ) a partir de un espectro de respuesta de aceleración de diseño amortiguado apropiadamente. 10. Calcular la nueva estimación del desplazamiento, Δ d, j , a partir de:

Ecuación 4-15

Δ d j, = T---------4 2eff i π, 2 S A T ( eff i, ξ, eff i, )

11. Repetir los pasos 5 a 10 con Δ d, i = Δ d, j hasta que el desplazamiento, Δ d, j , calculado en el paso 10 sea suficientemente cercano al desplazamiento inicial, Δ d, i , en el paso 5 (Figura 31F-4-5).

FIGURA 31F-4-5 — RIGIDEZ EFECTIVA PARA EL MÉTODO DE ESTRUCTURA SUSTITUTA

3104F.2.3.3 Procedimiento modal lineal de demanda. Para estructuras irregulares de concreto/acero con clasificaciones de derrame moderadas o altas, se requiere un análisis modal lineal para predecir las demandas globales de desplazamiento. Se usará un análisis de respuesta elástica lineal 3-D, con momento de inercia efectivo aplicado a los componentes para establecer demandas de desplazamiento lateral, para calcular componentes de desplazamiento de un elemento a lo largo de cada eje del sistema.

Se incluirán modos suficientes en el análisis para que se capture el 90 por ciento de la masa participante en cada una de las direcciones horizontales principales para la estructura. Para combinaciones modales, se usará la regla de Combinación Cuadrática Completa. La excitación multidireccional se considerará conforme a la Sección 3104F.4.2.

La rigidez lateral del modelo de respuesta elástica lineal se basará en la rigidez inicial de la curva pushover no lineal como se muestra en la Figura 31F-4-6 (ver también Sección 3106F.9). Los resortes p-y se ajustarán con base en el enfoque del método secante. La mayoría de los resortes p-y típicamente se basarán en su rigidez inicial; no se requiere iteración.

Si el período fundamental es T < T 0 , donde T 0 es el período correspondiente al pico del espectro de respuesta de aceleración, la demanda de desplazamiento del análisis modal lineal se amplificará para tener en cuenta el comportamiento no lineal del sistema mediante un factor de amplificación. El factor de amplificación será igual a C 1 × C 2 según la Sección 3104F.2.3.2.1, o la razón del desplazamiento objetivo final y el desplazamiento elástico inicial de la Ecuación (4-11) según la Sección 3104F.2.3.2.2.

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FIGURA 31F-4-6 — RIGIDEZ PARA ANÁLISIS MODAL LINEAL

3104F.2.3.4 Análisis dinámico no lineal. El análisis dinámico no lineal de historia temporal es opcional, y si se realiza, se requiere revisión por pares (ver Sección 3101F.8.2). Se usarán múltiples registros de aceleración, como se explica en la Sección 3103F.4.2.10. Se pueden hacer las siguientes suposiciones: 1. “Super pilotes” equivalentes pueden representar grupos de pilotes. 2. Si la cubierta tiene rigidez suficiente (tanto en plano como fuera de plano) para justificar su aproximación como un elemento rígido, una simulación en planta 2-D puede ser adecuada.

Un análisis de historia temporal siempre debe compararse con un enfoque simplificado para asegurar que los resultados sean razonables. Los desplazamientos calculados a partir de los análisis dinámicos no lineales de historia temporal pueden usarse directamente en el diseño, pero no deberán ser menores al 80 por ciento de los valores obtenidos conforme a la Sección 3104F.2.3.2.

3104F.2.3.5 Procedimientos alternativos. Procedimientos alternativos para fuerzas laterales usando análisis racionales basados en principios bien establecidos de mecánica pueden usarse en lugar de los prescritos en estas disposiciones. Conforme a la Sección 3101F.8.2, se requiere revisión por pares.

3104F.3 Nuevos MOT. Los requisitos de análisis y diseño descritos en la Sección 3104F.2 también se aplicarán a los nuevos MOT. Sin embargo, los nuevos MOT deberán cumplir con los criterios de desempeño sísmico para la clasificación de alto derrame, según se define en la Tabla 31F-4-1. Los requisitos adicionales son los siguientes:

1. Análisis de espectros de respuesta específicos del sitio (ver Sección 3103F.4.2.3). 2. Parámetros del suelo basados en estudios específicos del sitio y nuevas perforaciones (ver Sección 3106F.2.2).

3104F.4 Requisitos generales de análisis y diseño.

3104F.4.1 Combinaciones de cargas. Las cargas sísmicas se utilizarán en las combinaciones de cargas descritas en la Sección 3103F.8.

3104F.4.2 Combinación de efectos sísmicos ortogonales. La demanda de desplazamiento de diseño en un elemento, δ d , se calculará combinando los desplazamientos longitudinal, δ x , y transversal, δ y , en el plano horizontal (Figura 31F-4-7):

Ecuación 4-16

donde:

δ d = δ x + δ y

Ecuación 4-17 δ x = δ xy + 0.3 δ xx

y

Ecuación 4-18 δ y = 0.3 δ yx + δ yy

O

Ecuación 4-19 δ y = δ yx + 0.3 δ yy

y

Ecuación 4-20 δ x = 0.3 δ xy + δ xx la que resulte en la mayor demanda de desplazamiento de diseño.

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FIGURA 31F-4-7 — VISTA EN PLANTA DEL SEGMENTO DEL MUELLE BAJO EXCITACIONES SÍSMICAS EN X Y Y

3104F.4.3 Efectos P- Δ . El efecto P- Δ _ (es decir, el momento adicional inducido por la carga vertical total multiplicada por la deflexión lateral de la cubierta) se considerará a menos que se cumpla la siguiente relación (ver Figura 31F-4-8):_

Ecuación 4-21

V ≥ 4 [Δ] [d] W [--] [-] [-----] H

donde:

V = resistencia al corte basal de la estructura obtenida mediante un análisis plástico

W = carga muerta del marco

Δ d = demanda de desplazamiento

H = distancia desde la ubicación del momento máximo en el suelo hasta el centro de gravedad de la cubierta

FIGURA 31F-4-8 — EFECTO P- Δ .

Para estructuras de muelle donde el desplazamiento lateral está limitado por pilotes casi totalmente embebidos, los efectos P- Δ pueden ser ignorados; sin embargo, se deberá verificar la estabilidad individual de los pilotes conforme a la Sección 3107F.2.5.2.

Si se permite la falla de los pilotes inclinados del lado terrestre en una evaluación de Nivel 2, la porción restante del muelle deberá verificarse para efectos P- Δ._

3104F.4.4 Juntas de expansión. El efecto de las juntas de expansión se considerará en el análisis sísmico.

3104F.4.5 Fuerzas en las llaves de corte. La fuerza cortante a través de las llaves de corte que conectan segmentos adyacentes del muelle, V sk , (límite superior aproximado de la fuerza en la llave de corte [4.7]) se calculará como sigue:

Ecuación 4-22 V sk = 1.5(e/L l )V ΔT

donde:

V Δ T = fuerza lateral total del segmento obtenida de un análisis push-over

L l = longitud del segmento

e = excentricidad entre el centro de rigidez y el centro de masa

3104F.4.6 Conexiones. Para un muelle existente, las condiciones deterioradas en la unión entre la parte superior del pilote y la cabeza del pilote se considerarán al evaluar la capacidad de momento. El detalle de la conexión entre el pilote vertical y la cabeza del pilote se evaluará para determinar si se puede desarrollar capacidad de momento total o parcial bajo acción sísmica.

Para nuevos MOT, los detalles de conexión deberán desarrollar la capacidad total de momento.

El modelado deberá simular la capacidad real de momento (total o parcial) de la junta conforme a la Sección 3107F.2.7.

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3104F.4.7 Pilotes inclinados. Los pilotes inclinados responden principalmente a los terremotos desarrollando grandes fuerzas axiales de compresión o tensión. Los momentos flectores generalmente son de importancia secundaria. La falla por compresión puede estar dictada por la conexión cubierta-pilote (tipo más común), la compresión del material, pandeo o por corte local excesivo en los elementos de la cubierta adyacentes al pilote inclinado. La falla por tensión puede estar dictada por la resistencia de la conexión o por el arranque del pilote (p. 3-83 de Ferritto et al. [4.7]).

Cuando se alcanza el escenario de falla controlante y el pilote inclinado falla, el modelo computacional se ajustará para consistir únicamente en el pilote vertical actuando como un marco de momento total o parcial basado en los detalles de conexión entre la parte superior del pilote y la cabeza del pilote. La capacidad de desplazamiento restante, involucrando pilotes verticales, antes de que se desarrolle la etapa de falla secundaria, se establecerá entonces (ver Sección 3107F.2.8).

Las curvas axiales p-z se modelarán. En compresión, la capacidad de desplazamiento debe considerar el efecto de la reducción en el módulo de elasticidad del pilote a cargas altas y el aumento en la longitud efectiva para pilotes por fricción. Este procedimiento permite que el pilote se deforme axialmente antes de alcanzar cargas últimas, aumentando así la ductilidad de desplazamiento [4.7].

Las resortes horizontales no lineales p-y solo se aplican a pilotes inclinados con embebimiento significativo, como los pilotes inclinados del lado terrestre en una estructura de muelle. Se puede asumir la fijación de momento para pilotes inclinados que se extienden considerablemente por encima del suelo, como los pilotes inclinados del lado acuático en una estructura de muelle o pilotes inclinados en una estructura tipo muelle.

3104F.5.1 General. Los componentes no estructurales son componentes mecánicos, eléctricos y arquitectónicos (como tuberías/dutos, brazos de carga, equipos de elevación (cabrestantes y grúas), equipos de prevención de derrames, bombas, instrumentación y gabinetes de almacenamiento, y luminarias) que pueden ser requeridos para resistir los efectos de un terremoto.

Las estructuras no edificadas (como pasarelas, torres y bastidores para mangueras) son estructuras autoportantes que soportan cargas gravitacionales y pueden ser requeridas para resistir los efectos de un terremoto, pero no son estructuras de edificios (como salas de control). Para estructuras de edificios, ver Sección 3104F.5.6.

Los sistemas críticos son componentes no estructurales, estructuras no edificadas o estructuras de edificios que deben permanecer operativos o aquellos cuya falla podría afectar las operaciones de emergencia tras un terremoto, para prevenir derrames mayores de petróleo y proteger la salud pública, seguridad y el medio ambiente. Se deberá realizar una evaluación sísmica de la supervivencia y operación continua (relacionada con la seguridad del personal, prevención o respuesta a derrames de petróleo) durante un terremoto de Nivel 2 (ver Tabla 31F-4-1) para sistemas críticos, incluyendo pero no limitado a, sistemas de protección contra incendios, apagado de emergencia y sistemas eléctricos.

3104F.5.2 Evaluación sísmica. Para componentes no estructurales, estructuras no edificadas y estructuras de edificios existentes (E) y sus soportes y fijaciones, la evaluación sísmica se realizará conforme a CalARP [4.8] o las Directrices ASCE [4.9], excepto para tuberías/dutos que se evaluarán según la Sección 3109F. Si se requiere evaluación y/o refuerzo sísmico, se realizará conforme a la Sección 3104F.5.2.1.

Para componentes no estructurales, estructuras no edificadas y estructuras de edificios nuevos (N) y sus soportes y fijaciones, la evaluación y diseño sísmico se realizará conforme a la Sección 3104F.5.2.1, excepto para tuberías/dutos que se evaluarán según la Sección 3109F.

3104F.5.2.1 Evaluación, refuerzo y diseño sísmico. Para la evaluación, refuerzo y diseño de componentes no estructurales, estructuras no edificadas y estructuras de edificios, las fuerzas sísmicas (demandas) se obtendrán de la Sección 3104F.5. La adecuación sísmica de los componentes no estructurales se demostrará según lo especificado en ASCE/SEI 7 [4.1]. Las estructuras se analizarán conforme a la Sección 3107F.5. Los soportes y fijaciones se evaluarán conforme a las Secciones 3107F.7.

3104F.5.3 Contribución a la respuesta global de las estructuras MOT. Los componentes no estructurales, estructuras no edificadas y estructuras de edificios permanentemente fijados a estructuras MOT, incluyendo pero no limitado a, tuberías, brazos de carga, torres/bastidores para mangueras, plataformas elevadas, salas de control y equipos de control de vapores, pueden afectar la respuesta estructural global. En tales casos, las características sísmicas (masa y/o rigidez) de los componentes no estructurales, estructuras no edificadas y estructuras de edificios se considerarán al calcular la respuesta sísmica global de las estructuras MOT. Si se determina que la respuesta sísmica de los componentes no estructurales está fuera de fase (por ejemplo, tuberías) con la respuesta estructural global, entonces la contribución de masa puede ser ignorada en el análisis estructural sísmico.

3104F.5.4 Componentes no estructurales y estructuras no edificadas permanentemente fijadas a estructuras MOT. Esta sección cubre componentes no estructurales y estructuras no edificadas que tienen una masa significativa y/o importancia para la operatividad y seguridad del MOT, y que están permanentemente fijados a estructuras MOT (por ejemplo, muelles, tramos, delfines). El peso de los componentes no estructurales y estructuras no edificadas se incluirá en la carga muerta de la estructura conforme a la Sección 3103F.2.

El cálculo de los efectos sísmicos considerará:

1. Amplificación de la aceleración desde el suelo hasta el punto de fijación del componente no estructural o estructura no edificada al tablero debido a la flexibilidad de la estructura MOT, y
2. Amplificación de la aceleración debido a la flexibilidad del componente no estructural o estructura no edificada.

No se cubren en esta sección y deberán evaluarse mediante un enfoque racional que incluya consideración de resistencia, rigidez, ductilidad e interacción sísmica con todos los demás componentes conectados y con las estructuras o sistemas de soporte, sujeto a aprobación de la División:

1. Componente no estructural soportado por otro sistema no estructural permanentemente fijado a la estructura MOT;

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2. Componente no estructural o estructura no edificada soportada por otra estructura permanentemente fijada a la estructura MOT;
3. Componente no estructural o estructura no edificada fijada a múltiples estructuras MOT;
4. Componente no estructural o estructura no edificada fijada a estructura y suelo.

3104F.5.4.1 Cargas sísmicas. Esta sección especifica el procedimiento para calcular las cargas sísmicas en componentes no estructurales y estructuras no edificadas permanentemente fijadas a una estructura MOT.

Los siguientes componentes no estructurales están exentos de los requisitos de esta sección:

1. Equipos temporales o móviles a menos que formen parte de un sistema crítico (Sección 3104F.5.1);
2. Componentes mecánicos y eléctricos que están fijados a la estructura MOT y tienen conexiones flexibles a tuberías y conductos asociados; y que cumplan con cualquiera de las siguientes: (a) El componente pesa 400 lb o menos, el centro de masa está ubicado a 4 ft o menos sobre el tablero MOT, y el Factor de Importancia del componente, I_p, es igual a 1.0; o (b) El componente pesa 20 lb o menos, o en el caso de un sistema distribuido, 5 lb/ft o menos.

3104F.5.4.1.1 Procedimiento simplificado. El Procedimiento Simplificado puede usarse para estimar las cargas sísmicas en componentes no estructurales y estructuras no edificadas permanentemente fijadas a una estructura MOT. El Procedimiento Simplificado no se usará si aplica alguna de las siguientes condiciones:

1. La masa del componente no estructural o estructura no edificada excede el 25 por ciento de la masa combinada de la estructura MOT más el componente no estructural o estructura no edificada;
2. Múltiples componentes no estructurales o estructuras no edificadas de tipo similar (o período natural) cuando su masa combinada excede el 25 por ciento de la masa total de la estructura MOT más componentes no estructurales o estructuras no edificadas;
3. Estructura MOT de concreto/acero con configuración irregular (Sección 3104F.1.3 y Tabla 31F-4-2) y clasificación de exposición a derrames alta o media.

La fuerza sísmica horizontal, F_p, se calculará como sigue [4.10]:

Ecuación 4-23

F_p = 1.2 S_xs R_p p I_p W_p

0.3 S_xs I_p W_p ≤ F_p ≤ 1.6 S_xs I_p W_p

donde:

S_xs = aceleración espectral en la Sección 3103F.4.2.4 o Sección 3103F.4.2.5
a_p = factor de amplificación para componente no estructural o estructura no edificada (Tabla 31F-4-3)
I_p = factor de importancia para componente no estructural o estructura no edificada (Tabla 31F-4-4)
W_p = peso del componente no estructural o estructura no edificada
R_p = factor de modificación de respuesta para componente no estructural o estructura no edificada (Tabla 31F-4-5)

Alternativamente, cuando se disponga de propiedades dinámicas de la estructura MOT, la fuerza sísmica horizontal, F_p, podrá calcularse a partir de [4.10]:

Ecuación 4-24

F_p = a_p S_A R I_p p A_x W_p

0.3 S_xs I_p W_p ≤ F_p ≤ 1.6 S_xs I_p W_p

donde:

S_A = aceleración espectral en la Sección 3103F.4.2.4 o Sección 3103F.4.2.5, en el período igual al período fundamental elástico de la estructura MOT, T, en la dirección considerada

A_x = factor de amplificación torsional dado por:

Ecuación 4-25
A_x = (1.2 Δ / Δ_avg - 1)^2

1 ≤ A_x ≤ 3

donde:

Δ_m = desplazamiento máximo en un extremo de la estructura MOT transversal a un eje
Δ_avg = promedio de los desplazamientos en los puntos extremos de la estructura MOT (ver Figura 31F-4-1)

La fuerza sísmica horizontal, F_p, en la dirección considerada se aplicará en el centro de gravedad y se distribuirá en relación con la distribución de masa del componente no estructural o estructura no edificada.

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La fuerza sísmica horizontal, F_p, se aplicará independientemente en al menos dos direcciones horizontales ortogonales en combinación con cargas de servicio u operativas asociadas con el componente no estructural o estructura no edificada, según corresponda. Para sistemas en voladizo vertical, sin embargo, se asumirá que F_p actúa en cualquier dirección horizontal.

La fuerza sísmica vertical concurrente, F_v, se aplicará en el centro de gravedad y se distribuirá en relación con la distribución de masa del componente no estructural o estructura no edificada, como sigue:

Ecuación 4-26
F_v = ±0.2 S_xs W_p

FIGURA 31F-4-9 — FACTOR DE AMPLIFICACIÓN, a_p [4.10]

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3104F.5.4.1.2 Procedimiento modal lineal de demanda. El procedimiento modal lineal de demanda (Sección 3104F.2.3.3) podrá usarse siempre y se usará para estimar fuerzas sísmicas cuando no esté permitido el Procedimiento Simplificado (Sección 3104F.5.4.1.1). La estructura MOT y los componentes no estructurales y/o estructuras no edificadas se modelarán explícitamente. Las fuerzas sísmicas obtenidas del procedimiento modal lineal de demanda se ajustarán con los factores de importancia y factores de modificación de respuesta apropiados según lo especificado en la Tabla 31F-4-4 y Tabla 31F-4-5.

3104F.5.5 Componentes no estructurales y estructuras no edificadas permanentemente fijadas al suelo. La carga sísmica se calculará usando los procedimientos en ASCE/SEI 7 [4.1], excepto que los parámetros del movimiento sísmico de diseño de Nivel 2 definidos en la Sección