Desempeño sísmico de marcos excéntricos con enlaces largos en edificaciones ubicadas en Chile

Abstract

Los marcos arriostrados excéntricamente de enlaces largos son un sistema que combina la rigidez del marco concéntrico y la capacidad de disipar energía del marco a momento. En este sistema los esfuerzos de las riostras son transferidas al resto de la estructura mediante esfuerzos de flexión en segmentos de la viga llamados enlaces que a su vez funcionan como mecanismo de liberación de energía o fusible estructural. Esta investigación se centra en el estudio de los parámetros de diseño sísmico como el factor de reducción de respuesta R, factor de sobrerresistencia Ω_o y ductilidad µ en sistemas estructurales de marcos EBF de enlaces largos exclusivamente, buscando obtener rangos para el valor de la sobrerresistencia, ductilidad y evaluar el factor de modificación de respuesta, agrupando en edificaciones de pequeña, mediana y gran altura. Los arquetipos considerados corresponden a 9 marcos 2D de acero ASTM A992 de diferentes alturas (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12 y 16 pisos), compuestos por 5 vanos con altura de entrepiso de 4 metros y distancia entre columnas de 6 metros. Los arquetipos son diseñados considerando todas las combinaciones de suelo y zona sísmica que la NCh433 contempla (135 modelos), a modo de caracterizar en totalidad el suelo nacional. La verificación de resistencia de perfiles es según la AISC360 y el diseño por capacidad para marcos EBF es según lo indicado por la AISC341. Luego del diseño se seleccionan 17 modelos para ser sometidos a análisis pushover (no lineal estático) y análisis tiempo-historia (no lineal dinámico) mediante el uso de la plataforma SAP2000. Los resultados obtenidos indican que la sobrerresistencia se encuentra en un rango de 5≤Ω_o≤14 en edificaciones de pequeña altura, mientras que en edificaciones de mediana y gran altura se obtiene sobrerresistencias menos variantes en torno al 5,9 y 4,1, respectivamente. Las ductilidades se consideran todas adecuadas según lo establecido por FEMA (μ≥3,0) y se encuentran en un rango 2,7≤μ≤ 5,5. El análisis tiempo-historia indica que la razón de margen de colapso, CMR, decrece en cuanto crece la altura total de los modelos, lo que indica que para modelos más bajos el factor de modificación de respuesta entregado por la norma NCH433 resulta en un diseño más optimo que para estructuras más altas, donde el diseño se considera conservador, al asumir más ductilidad de la que realmente tienen. Se concluye que la norma NCh433 no favorece edificaciones dúctiles altas, pues actúa aumentando probabilidad de colapso.