Evaluación del desempeño sísmico de un edificio de acero con diagonales restringidas al pandeo.

Abstract

El análisis por desempeño se está convirtiendo en un estándar internacional de evaluación sísmica de edificios de mediana y elevada altura con el fin de predecir el daño y estimar el riesgo debido a sismos de mediana y alta intensidad. Por otra parte, la estructuración en base a diagonales restringidas al pandeo es un sistema novedoso el cual tiene su uso principalmente en la rehabilitación de estructuras, siendo común en países como Estados Unidos o Japón en donde se fabrican. En Chile este sistema se encuentra en fase de estudio y adaptación, próximo a ser incorporado en la normativa nacional. Por lo anterior, se hace necesario estudiar el comportamiento del sistema de diagonales restringidas al pandeo, además de evaluar su desempeño mediante el estándar FEMA. El objetivo del presente trabajo fue analizar el desempeño de un edificio en base a diagonales restringidas al pandeo y evaluar distintos parámetros de desempeño comparándolos con valores de la normativa vigente. A partir de un diseño previo de un edificio con diagonales restringidas al pandeo, se aplicaron las metodologías propuestas por FEMA 440 para estimar el punto de desempeño y FEMA P695 para determinar el desempeño de la estructura. Se realizaron modelos computacionales para ejecutar análisis no lineales del tipo estático (pushover) e incremental dinámico (time-history). Del primer análisis se obtuvieron los parámetros de desempeño de ductilidad, factor de sobrerresistencia, factor de ductilidad, factor de reducción (R) y el coeficiente de desplazamientos inelásticos Cd. Se encontró que el desempeño del edificio es adecuado, es decir, cumple los requerimientos de la metodología FEMA P695. Además, se observó que según los parámetros de desempeño la estructura presenta gran ductilidad y disipación de energía, mientras que los indicadores de sobrerresistencia y factor de reducción resultaron menores a lo esperado.

Performance analysis is becoming an international standard for seismic evaluation of medium and tall buildings in order to predict damage and estimate the risk due to medium and high intensity earthquakes. On the other hand, there is the structuring based on buckling-restrained diagonals, which is a novel system used mainly in the rehabilitation of structures, being common in countries such as the United States or Japan where these elements are manufactured. In Chile this system is in the study phase, about to be incorporated in the national regulations. Therefore, it is necessary to study and understand the behavior of the buckling restrained diagonal buckling system, and to evaluate its performance by means of the FEMA standard. The objective of the present work was to analyze the performance of a building based on buckling restrained diagonals and to evaluate different performance parameters by comparing them with the values of the current standards. Based on a previous design of a building with buckling restrained diagonals, the methodologies proposed by FEMA 440 to estimate the performance point and FEMA P695 to determine the performance of the structure were applied. Computational models were conducted to execute nonlinear analyses as static (pushover) and incremental dynamic (time-history). From the first analysis, the performance parameters of ductility, over-resistance factor, ductility factor, reduction factor (R) and finally the coefficient of inelastic displacements (Cd) were obtained. It was found that the performance of the building is adequate, that is, it meets the requirements of the FEMA P695 methodology. In addition, it was observed that according to the performance parameters, the structure presents high ductility and energy dissipation, while the indicators of over-resistance and reduction factor were lower than expected.