Protección Contra Terremotos de Sistemas Contra Incendios

Arriostramiento Lateral (Transversal) Se instala en todas las tuberias principales (feed mains y cross mains) sin importar su diametro, y en ramales con un diametro igual o mayor a 2.5 pulgadas (65 mm).

• Distanciamiento maximo: No debe exceder de 40 pies (12.2 metros) entre arriostramientos laterales a lo largo de la tuberia.
• Extremos de tuberia: El ultimo arriostramiento lateral de una linea debe colocarse a no mas de 6 pies (1.8 metros) del extremo final.
• Cambios de direccion: Debe ubicarse un arriostramiento lateral a no mas de 2 pies (0.6 metros) de un cambio de direccion horizontal de la tuberia.
• Primer arriostramiento en ramales: Se posiciona a una distancia de entre 10 pies (3.1 metros) y 40 pies (12.2 metros) desde la conexion con la tuberia principal.

Arriostramiento Longitudinal Se requiere en todas las tuberias principales de alimentacion y distribucion.

• Distanciamiento maximo: No debe exceder de 80 pies (24.4 metros) entre arriostramientos longitudinales.
• Extremos de tuberia: Se debe colocar a no mas de 40 pies (12.2 metros) del extremo final de la linea.
• Primer arriostramiento en ramales: Se ubica entre 20 pies (6.1 metros) y 80 pies (24.4 metros) desde el punto de conexion con la tuberia principal.
• Sustitucion: Un arriostramiento lateral ubicado en una tuberia perpendicular dentro de los 2 pies (0.6 metros) de la interseccion puede actuar como arriostramiento longitudinal si la tuberia y la fijacion tienen la capacidad requerida.

Arriostramiento en 4 Vias (Four-Way Bracing) Se utiliza para brindar estabilidad en dos direcciones ortogonales simultaneamente, principalmente en tuberias verticales (elevadores o risers).

• Tuberias verticales: Se debe instalar en la parte superior e inferior de los elevadores o tramos verticales que tengan una longitud de 6 pies (1.8 metros) o mayor.
• Tramos verticales largos: El distanciamiento vertical entre arriostramientos en 4 vias no debe exceder de 40 pies (12.2 metros) segun NFPA 13 o 25 pies (7.6 metros) bajo el criterio de FM Global.
• Acoplamientos flexibles: En elevadores verticales que utilicen acoplamientos flexibles, se debe colocar un arriostramiento en 4 vias a no mas de 2 pies (0.6 metros) de cada dos acoplamientos flexibles.
• Pasos de losa en edificios de varios pisos: Se requiere un arriostramiento en 4 vias dentro de los 2 pies (0.6 metros) de cada losa o nivel de piso.

Restricciones de Ramales (Branch Line Restraints) Se aplican en ramales de menor diametro que no llevan un arriostramiento lateral completo para controlar el movimiento horizontal excesivo.

• Extremos finales: Para ramales ciegos, la ultima restriccion debe ubicarse a no mas de 6 pies (1.8 metros) del extremo de la tuberia.

Datos del proyecto y de la Zona de Influencia:

1. Tuberia principal a arriostrar: Tuberia de acero de 4 pulgadas Schedule 10 con una longitud tributaria de 40 pies (12.2 metros).
2. Tuberia de ramal unida dentro de la zona de influencia: Tuberia de acero de 1.5 pulgadas Schedule 10 con una longitud acumulada de 97 pies (29.6 metros).
3. Angulo del brazo del arriostramiento sismorresistente respecto a la vertical: 45 grados.
4. Coeficiente sismico horizontal de diseno (Cp): Se utiliza un valor predeterminado de Cp de 0.5.

Paso 1. Calculo del peso de las tuberias llenas de agua en la Zona de Influencia (Wp) Segun las tablas normativas de peso de tuberias llenas de agua, el peso por unidad de longitud es de 11.78 lb/pie para la tuberia de 4 pulgadas Schedule 10 y de 3.04 lb/pie para la tuberia de 1.5 pulgadas Schedule 10. El peso del tramo de 4 pulgadas es igual a 40 pies multiplicado por 11.78 lb/pie, lo que resulta en 471.2 lb. El peso de los ramales de 1.5 pulgadas es igual a 97 pies multiplicado por 3.04 lb/pie, lo que resulta en 294.88 lb. Sumando ambos tramos, el peso base de la tuberia llena de agua es de 766.08 lb. Para considerar el peso adicional de conexiones, acoplamientos y valvulas, la norma exige adicionar un 15 por ciento, multiplicando por un factor de 1.15. El peso total ajustado en la zona de influencia es Wp = 766.08 lb multiplicado por 1.15, lo que da un total de 880.99 lb.

Paso 2. Calculo de la fuerza sismica horizontal de diseno (Fpw) Aplicando la formula Fpw = Cp multiplicado por Wp con el coeficiente Cp de 0.5, se obtiene la carga horizontal que debe soportar el sistema de arriostre sismico. La fuerza sismica horizontal es Fpw = 0.5 multiplicado por 880.99 lb, lo que resulta en 440.50 lb.

Paso 3. Calculo de la fuerza axial en el brazo del arriostramiento Dado que el brazo del arriostramiento sismorresistente esta instalado a un angulo de 45 grados con respecto a la vertical, la fuerza sismica horizontal se transmite como una carga de traccion o compresion a lo largo del brazo. La fuerza axial a lo largo del elemento de arriostramiento se calcula dividiendo la fuerza horizontal de 440.50 lb entre el seno de 45 grados (0.7071). La carga axial resultante sobre el miembro del arriostramiento es de 622.97 lb.

Paso 4. Evaluacion de la fuerza de elevacion vertical neta (VF) Cuando se utiliza un arriostramiento diagonal unico, la componente vertical de la fuerza sismica tiende a levantar la tuberia. La fuerza de elevacion neta VF se calcula con la ecuacion VF = (H / tan theta) – (0.5 multiplicado por Wp), donde H es la fuerza horizontal de 440.50 lb, theta es 45 grados y Wp es 880.99 lb. Sustituyendo los valores: VF = (440.50 / tan 45) – (0.5 multiplicado por 880.99) = 440.50 – 440.50 = 0 lb. Como el resultado no es mayor a cero, el peso de la tuberia compensa completamente la elevacion y no se requiere un soporte sismico vertical especial contra levantamiento.

Paso 5. Verificacion de componentes y anclajes Tanto el tubo utilizado como brazo de arriostramiento como los anclajes mecanicos fijados a la estructura de concreto deben tener una capacidad admisible a 45 grados superior a la carga de 622.97 lb.