Desempeño sísmico de edificios estructurados con marcos arriostrados excéntricamente utilizando enlaces reemplazables cortos

Abstract

El presente trabajo aborda el estudio del desempeño sísmico de edificios estructurados con marcos arriostrados excéntricamente (EBF) con enlaces reemplazables cortos. Se siguió la metodología del FEMA P695, la cual establece pautas para calcular factores de desempeño sísmico de manera confiable a través de análisis no lineales estáticos y dinámicos. Además, se hace uso del trabajo de Calo, el cual estudia el desempeño de marcos EBF con enlaces cortos en edificaciones chilenas. Para ello, se considera un espacio estructural compuesto por marcos en 2D que constan de 5 vanos, de los cuales dos contienen EBF. Estos marcos se diseñaron para diferentes números de pisos (3, 9 y 15), y diferentes zonas sísmicas (I, II y III) y tipos de suelos (A, B, C y D) de acuerdo con la norma NCh433. Como resultado, se obtuvieron un total de 36 casos diferentes, los cuales fueron dimensionados siguiendo los criterios de la NCh433, la filosofía de diseño de EBF de la AISC341 y la verificación de elementos de la AISC360, resultando a un total de 10 estructuras diferentes.

Se desarrollaron modelos no lineales estáticos (pushover) y dinámicos (tiempo historia) en la plataforma OpenSees. En estos modelos se hizo énfasis en el comportamiento del enlace, en donde se utilizó un elemento de enlace a cortante propuesto por Richards, el cual a su vez se basa en el elemento propuesto por Ramadan y Globorah, además este modelo fue calibrado por Calo para acero A36.

De los resultados de los análisis no lineales estáticos, se encontró que las sobrerresistencias (Ω) decrecen conforme aumenta el número de pisos, con promedios de 4.3, 2.74 y 2.12 para edificios de 3, 9 y 15 pisos respectivamente, corroborando resultados de Calo. Los factores de reducción de respuesta (R*) sugieren que la norma NCh433 es conservadora para edificios de 3 y 9 pisos, pero sobreestima la capacidad para los de 15 pisos, consistente con lo expuesto por Calo. por su parte, los análisis no lineales dinámicos muestran que el valor promedio de CMR para edificaciones de 3, 9 y 15 pisos es 1.60, 1.40 y 1.53, respectivamente, incumpliendo los criterios de desempeño del FEMA P695. Se observa un mayor incumplimiento en comparación con estudios previos, atribuido a que el enlace y la viga fuera del enlace no son continuas, y tienen diferentes requerimientos según la AISC341. El incumplimiento también podría deberse al uso de la norma NCh2745 para determinar la intensidad del máximo terremoto considerado (MCE), lo que podría resultar en la aplicación de un espectro más conservador. Finalmente, se sugiere que los factores de modificación de respuesta estructural de la norma NCh433 no son adecuados para EBF con enlaces reemplazables, en contraste con la limitación de Calo de marcos EBF a 10 niveles para asegurar un rendimiento adecuado.