Revisión paramétrica del comportamiento sismo-resistente de edificios de acero de gran altura con diferentes configuraciones de rigidizadores laterales | Parametric review of seismic response of high rise steel buildings with two types of bracing systems

Resumen

En esta investigación se realizó la revisión y comparación mediante parámetros de capacidad de la respuesta sismo-resistente de dos modelos estructurales de acero de gran altura con diferentes sistemas de arriostramiento lateral, proyectados según la norma venezolana COVENIN 1756:01 (2001) “Edificaciones sismo-resistentes”. El Modelo VI utiliza rigidizadores tipo V invertida y el Modelo SA utiliza diagonales concéntricas en forma de X (cruces de San Andrés). Se manejó la acción sísmica en términos de espectros de respuesta y se evaluaron los edificios en términos de demanda-capacidad. En la acción sísmica se utilizaron acelerogramas híbridos compatibles con el espectro de diseño característico de la zona metropolitana Barquisimeto-Cabudare en el estado Lara. Las curvas de capacidad se normalizaron en función del peso de las edificaciones a fin de unificar los criterios comparativos. La reserva de resistencia se comparó con un criterio alternativo basado en la representación bilineal de la capacidad y para su evaluación se utilizó el análisis estático inelástico Adaptive Pushover. En la evaluación del daño se incluyó el enfoque probabilístico y se aplicaron los criterios del Análisis Dinámico Incremental y el Modelo Paramétrico de Capacidad. Algunos pórticos no arriostrados mostraron altas probabilidades de daño severo o colapso, sufriendo deformaciones laterales y degradaciones de rigidez significativas más allá de límites normativos, evidenciando que los desplazamientos relativos y la rigidez son indicadores fundamentales del daño. El Modelo VI presentó en todos los pórticos una mejor respuesta sismo-resistente que el Modelo SA, pero en ambas configuraciones los marcos no arriostrados mostraron mayores daños ante acciones dinámicas.

Palabras clave: Diagonales concéntricas, modelos estructurales, respuesta sísmica, curvas de fragilidad, modelo de daño.

ABSTRACT

This study performed the review and comparison of the seismic response of two high-rise steel structural models with different bracing systems projected according to Venezuelan seismic code COVENIN 1756:01 (2001) “Seismic resistant buildings”. Model VI utilized concentrically V-braced steel frames and Model SA used diagonal X-bracing concentrically braces frames. The seismic action was managed in terms of response spectra and buildings were evaluated in terms of demand-capacity. Seismic action used hybrid accelerograms with spectral signals similar to the design spectrum characteristic of the Barquisimeto-Cabudare metropolitan zone in Lara State. The capacity curves were normalized according to the weight of the buildings in order to unify the comparative criteria. The reserve of resistance was compared with an alternative approach based on bilinear representation of capacity and for its evaluation the inelastic static analysis Adaptive Pushover was used. Damage evaluation included probabilistic approach and procedures were applied from the Incremental Dynamic Analysis and the Parametric Capacity Model. Some non-braced frames showed high probability of severe damage or collapse, suffering significant stiffness degradation and lateral deformations beyond normative limits, evidencing that relative displacements and stiffness degradation are fundamental indicators for structural damage. It can be concluded that V-braced model presented a better overall performance than X-braced model, but in both cases non-braced frames showed much greater damage due to dynamic actions.

Key words: V-braced frames, structural models, seismic response, fragility curves, damage models