Análisis del desempeño sísmico de estructuras industriales de marcos multi-panel arriostrados concéntricamente, MTBF

Abstract

Los marcos multi-panel arriostrados concéntricamente, cuyas siglas en inglés son MTBF (Multi-Tiered Braced Frames), sistema estructural que no se encuentra contemplado aun en la norma de diseño sísmico de estructuras industriales nacional, son comúnmente usados en proyectos industriales en estructuras altas como los centros de convenciones, hangares de aviones [Imanpour et al., 2016c] Los marcos multi-panel son enrejados verticales divididos por puntales entre paneles y se encuentran conformados por diagonales concéntricas para soportar cargas laterales, cuentan con un diafragma ortogonal a nivel de techo, y disipan energía mediante la fluencia en las diagonales traccionadas y el pandeo en las diagonales que se comprimen [Imanpour and Tremblay,2016b] , siendo su desempeño característico el de un sistema de un grado de libertad debido a que su respuesta estructural está determinada por el desplazamiento de techo [Imanpour and Tremblay, 2016a]. El código de diseño en acero AISC [AISC, 2016a] en el año 2016 agregó un apartado exclusivo para este sistema con requisitos adicionales para el diseño estructural, razón por la cual se ha decidido realizar un análisis del desempeño sísmico bajo ambas normativas, La investigación se centra en el análisis de dos marcos individuales, tomados de proyectos industriales de Chile. Partiendo de estudios previos [Rodríguez, 2020] en donde se evalúa el desempeño sísmico de marcos multi-panel mediante análisis estáticos no lineales, se realizan a través del software Opensees análisis dinámicos incrementales (IDA), diferenciando el tipo de suelo, con registros en roca y registros en suelo, a fin de estudiar la influencia del suelo en la respuesta estructural y obtener valores que permitan evaluar el desempeño sísmico de las estructuras y poder comparar los resultados obtenidos de cada metodología de diseño aplicada. El diseño bajo la norma AISC genera un peso estructural 15\% mayor, debido al aumento en las secciones de puntales y columnas. Al comparar los desempeños sísmicos bajo ambas metodologías se observa que cumplen los requerimientos de la norma FEMA P695 para un desempeño satisfactorio, pero se evidencia poca incursión inelástica en los marcos, finalmente se concluye que los requerimientos de diseño de la norma AISC 341 para los marcos multi-panel no son efectivos en el desempeño sísmico de las estructuras estudiadas. Además, se realizan análisis IDA con dos variaciones estructurales: en el espesor de la plancha Gusset de la conexión y en el perfil de las diagonales, en donde se observa una leve mejora en el desempeño sísmico al obtener valores mayores de CMR y en la incursión inelástica de los modelos para ambos tipos de suelo.