Estudio comparativo del desempeño sísmico de sistemas estructurales de acero: PEM, PEAC, Y PAE.

• Abril Camino, Andrés Rafael ^[1] ; Medina Robalino , Christian David ^[2]
  1. [1] Pontificia Universidad Católica del Ecuador

     Pontificia Universidad Católica del Ecuador

     Quito, Ecuador

     
  2. [2] Universidad de Chile

     Universidad de Chile

     Santiago, Chile

     
• Localización: Axioma: Revista de docencia, investigación y proyección social., ISSN-e 2550-6684, ISSN 1390-6267, Vol. 1, Nº. 30, 2024 (Ejemplar dedicado a: Revista Científica de docencia, investigación y proyección social), págs. 69-79
• Idioma: español
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  • español

    En el presente trabajo, se realiza un análisis sísmico por desempeño de tres sistemas estructurales de pórticos en acero: especiales a momento (PEM), especiales arriostrados concéntricamente (PEAC) y arriostrados excéntricos (PAE). El objetivo es definir el sistema que brinda mejores prestaciones en cuanto a seguridad estructural, economía y daño post sismo para una tipología de edificios multifamiliares. Para la modelación se empleó un software de elementos finitos, y el diseño se lo realizó acorde con NEC SE DS 15, ASCE/SEI 7/22, AISC 341-16. Se utilizó la conexión tipo Viga de sección reducida RBS, precalificada según AISC 358-16 para la unión viga-columna del PEM. La no linealidad de los elementos se consideró mediante un modelo de plastificación concentrada en los sitios que mayor probabilidad tienen de presentar inelasticidad. Se analizó el desempeño sísmico de cada sistema estructural para un espectro de período de retorno raro (475 años) mediante análisis no lineal estático NSP, empleando la metodología de linealización equivalente de FEMA 440. Adicionalmente, se realizó un análisis económico de los elementos estructurales de cada sistema. Los resultados muestran que en el caso de PEAC, es la estructura más ligera por ende es la más económica, por otro lado, la más pesada será PEM, pero debido a la dimensión de sus secciones es el sistema estructural con mejor desempeño seguido de PEAC y PAE, los mismos que presentan un desempeño estructural similar a un costo menor.

  • English

    In this work, the seismic performance-based analysis of three structural steel frame systems is conducted: special moment frame (SMF), special concentrically braced frame (SCBF) and eccentrically braced frame (EBF). The objective is to define the system that provides the best performance in terms of structural safety, economy, and post-earthquake damage for a multifamily building typology. Finite element software was used for the modeling, and the design was conducted according to NEC SE DS 15, ASCE/SEI 7/22, AISC 341-16. The RBS reduced section beam connection, prequalified according to AISC 358-16, was used for the beam-column connection of the SMF. The nonlinearity of the elements was considered by a concentrated plasticity model at the sites most likely to present inelasticity. The seismic performance of each structural system was analyzed for a rare earthquake spectrum (475 years) applying a static nonlinear analysis NSP and the equivalent linearization methodology of FEMA 440. The results show that in the case of SCBF, it is the lightest structure and therefore the most economical; on the other hand, the heaviest will be SMF, but due to the size of its sections, it is the structural system with the best performance, followed by SCBF and EBF, which present similar structural performance at a lower cost.