Introducción a la protección sísmica para sistemas de rociadores

Introducción a la protección sísmica para sistemas de rociadores

27 Abr 2021

Dependemos de un sistema de rociadores dentro de un edificio para proteger tanto al edificio como a los ocupantes durante un incendio. Después de que un edificio haya sufrido un evento sísmico, como un terremoto, existe una mayor posibilidad de que ocurra un incendio. Para un edificio que se encuentra en un área sujeta a actividad sísmica, es crucial proporcionar protección sísmica para garantizar que el sistema de rociadores instalado siga siendo capaz de proteger el edificio y los ocupantes después de un evento sísmico.

¿Qué incluye la protección sísmica?

El Capítulo 18 de la edición 2019 de NFPA 13, Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores, establece los requisitos para la protección general de los sistemas de rociadores contra incendios contra daños resultantes de la actividad sísmica. Los requisitos se basan en un enfoque integral de proporcionar no solo refuerzos, sino también conexiones flexibles, espacio de tubería libre a los miembros estructurales, tubería resistente y restricciones sobre los tipos de soportes y sujetadores utilizados.

La intención de NFPA 13 es que el sistema de rociadores coordine el movimiento de un evento sísmico con la estructura del edificio. El sistema de rociadores y el edificio tienen que moverse como una sola unidad, lo que tradicionalmente se logra con soportes de balanceo que conectan la tubería del sistema y la estructura. Donde se espera que el edificio se mueva, el sistema de rociadores tiene que poder adaptarse a ese movimiento. Por ejemplo, donde hay una junta sísmica dentro de un edificio que puede crear un movimiento diferencial (u opuesto) de la estructura, el sistema de rociadores también tiene que tener una junta sísmica para que el sistema no se dañe por el movimiento. Además, se necesita proporcionar un espacio libre adecuado alrededor de la tubería para permitir el movimiento, esto incluye cuando la tubería atraviesa paredes y particiones.

SeismicLoop2

¿Cuándo se requiere protección sísmica?

No todas las áreas están sujetas a actividad sísmica o esperan fuerzas sísmicas significativas si ocurriera alguna eventualidad. Como tal, no todos los sistemas de rociadores contra incendios requieren refuerzos sísmicos. Por lo general, el código de construcción local o estatal impulsará la necesidad de refuerzos sísmicos. La autoridad competente y los diseñadores y/o técnicos del sistema deberían acordar al principio del proyecto si se requerirá protección contra daños sísmicos.

Refuerzo sísmico

Un sistema de rociadores contra incendios que requiere protección sísmica se mantiene en su lugar dentro de un edificio con alguna combinación de arriostramiento anti oscilante, soportes de restricción y soportes de tubería. Estos componentes deberían disponerse de tal manera que se controle todo el posible movimiento horizontal esperado de un terremoto.

El arriostramiento exitoso de los sistemas de protección contra incendios implica determinar los factores de fuerza apropiados, la colocación tentativa de arriostramientos anti oscilante, determinar las cargas a los arriostramientos y verificar que las cargas puedan ser transportadas por los componentes del arriostramiento anti oscilante.

Se proporciona un arriostramiento anti oscilante para evitar el movimiento excesivo de la tubería del sistema. El desplazamiento de una tubería grande debido a un terremoto ha causado que se suelten soportes colgantes y fracturen accesorios. Con algunas excepciones, se requieren refuerzos sísmicos en las siguientes ubicaciones:

  • Parte superior de la tubería montante del sistema
  • Todas las tuberías de alimentación y transversales u otras tuberías independientemente del tamaño
  • Líneas ramales de 2½ pulg. (65 mm) de diámetro y más grandes (sólo arriostramientos laterales)

NFPA 13 contiene requisitos tanto para riostras laterales (perpendiculares a la tubería) y longitudinales (paralelas a la tubería) (que se muestran a continuación). El espaciamiento máximo de las riostras laterales de 40 pies (12 m) se basa en la resistencia de la tubería como una viga bajo la carga uniforme de su "peso" horizontal esperado. Se requieren riostras longitudinales con una separación máxima de 80 pies (24 m).

Lateral Sway Bracing

                          Refuerzo de balanceo lateral (dibujos cortesía de AFCON)

 

 

Longitudinal Sway Bracing

                        Refuerzo de balanceo longitudinal (dibujos cortesía de AFCON)

 

Las riostras laterales y longitudinales que se muestran arriba son "bidireccionales", es decir, evitan que la tubería se mueva hacia adelante y hacia atrás en una sola dirección. El arriostramiento de cuatro vías, que se muestra a continuación, requiere la aplicación simultánea de riostras laterales y longitudinales.

Two Typical Four Way Sway Brace Assemblies

     Dos conjuntos de refuerzos oscilantes típicos de cuatro vías (dibujos cortesía de AFCON)

Al igual que con los soportes colgantes del sistema, las riostras anti oscilantes tienen que fijarse directamente a la estructura del edificio. Los sujetadores y elementos estructurales en los puntos de conexión tienen que ser adecuados para manejar las cargas esperadas.

Cálculos de riostras anti oscilantes

Las riostras anti oscilantes necesitan diseñarse para soportar fuerzas de tensión y compresión del sistema. Para dimensionar y espaciar correctamente las riostras, es necesario que el diseñador complete un cálculo (formulario de cálculo de muestra que se muestra a continuación). Este cálculo incluye:

  • Determinar del coeficiente sísmico Cp
  • Elegir la forma y el tamaño de la riostra según la tubería del sistema y los miembros estructurales que soportarán los mismos.
  • Determinar la carga total aplicada tentativamente a cada riostra por la tubería del sistema lleno de agua en la "zona de influencia" (ver ejemplos de distribución de carga a arriostramiento a continuación)
  • Determinar si las cargas totales esperadas son menores que los máximos permitidos
  • Verificar si los sujetadores que conectan las riostras a los miembros estructurales son adecuadas para soportar las cargas esperadas.

A 18 5b

A 18 5 9e

Resumen

Un sistema de rociadores instalado en un edificio que está sujeto a actividad sísmica puede requerir refuerzos sísmicos según el código de construcción local o estatal. Si es necesario, el Capítulo 18 de NFPA 13 describe los requisitos para el arriostramiento sísmico, que incluye arriostramiento, conexiones flexibles, espacio libre de la tubería a los miembros estructurales, restricción de la tubería y restricciones sobre los tipos de soportes y sujetadores utilizados. El diseño del arriostramiento sísmico requerido también debe incluir cálculos basados ​​en la tubería específica que se instalará en el sistema. Espero que esta publicación sirva como una buena introducción al arriostramiento sísmico, ¿está interesado en profundizar en los cálculos específicos? ¿Ha completado estos cálculos para un proyecto propio? Si deseas obtener más información sobre la protección sísmica, consulte los comentarios y la información complementaria que se encuentran en el capítulo 18 del Manual NFPA 13.

 

Por Sean Mahoney, Ingeniero en NFPA

suscribete Nexo blog CTA

Compartir:

Hemos actualizado nuestra política de privacidad, que incluye como son recolectados, usados y compartidos sus datos personales. Al usar este sitio, usted acepta esta política y el uso de cookies