Evaluación de la torsión y confiabilidad de edificios en esquina sometidos a eventos sísmicos

Abstract

The extent of structural damage in buildings during earthquakes depends primarily on three factors: the characteristics of the seismic event, the geotechnical properties of the foundation soil, and the inherent structural system of the building. Evidence from recent largemagnitude earthquakes, such as Turkey (2023), India (2001), Nepal (2015), and Mexico (2017), has shown that recurring structural deficiencies, most notably torsional irregularities, have played a decisive role in numerous collapses. Corner buildings constitute a particular case of torsional vulnerability, especially when their structural system consists of reinforced concrete frames with asymmetrically distributed masonry infill walls, leading to non-uniform stiffness and significant torsional demands. This study aims to evaluate the seismic response of corner buildings and to quantify their probability of failure through reliability indices, using as reference the damaged and collapsed structures in Mexico City during the September 19, 2017 earthquake (19S-17). Post-earthquake structural reports and satellite images were used to characterize building typologies and geometries. Based on this information, elastic and inelastic numerical models of representative buildings of different heights, designed under the 1976 Mexico City Building Code, were developed and subjected to recorded ground motions from the 19S-17 event. The evaluation focused on demand parameters directly associated with structural damage, including interstory drift ratios and hysteretic energy demands. These were subsequently employed to compute damage and reliability indices, enabling a direct comparison between corner buildings and their regular counterparts without torsion-inducing infill walls.

El daño estructural en edificios cuando ocurre un sismo depende principalmente de tres aspectos: las características del evento sísmico, las propiedades del suelo y la propia estructura del edificio. En países donde han ocurrido eventos sísmicos de gran magnitud, como Turquía (2023), India (2001), Nepal (2015) y México (2017), se ha documentado que existen algunas patologías recurrentes en la estructura de los edificios como es el caso de los efectos de torsión, que han sido responsables de una buena parte de los colapsos. Un caso particular de torsión tiene lugar en los edificios ubicados en esquina, especialmente cuando su estructura se compone de marcos de concreto con muros de mampostería dispuestos en forma asimétrica, lo que causa una distribución no uniforme de la rigidez y por lo tanto torsión. El presente trabajo tiene como objetivo evaluar la respuesta sísmica de edificios en esquina y determinar su probabilidad de falla a través de índices de confiabilidad, tomando como referencia los edificios dañados y colapsados en la Ciudad de México durante el sismo del 19 de septiembre de 2017 (19S-17). A partir de los dictámenes estructurales postsismo y de imágenes satelitales se recopiló información de los edificios para definir su tipología y geometría. Con esa base se desarrollaron modelos numéricos elásticos e inelásticos de una muestra de edificios con distintas alturas, diseñados con el reglamento de la Ciudad de México de 1976. Los edificios fueron analizados utilizando registros sísmicos reales del sismo del 19S- 17. La evaluación estructural se centró en parámetros de demanda relacionados con el daño estructural, como las derivas de entrepiso y la demanda de energía histerética, para posteriormente obtener índices de daño e índices de confiabilidad, comparando en todo momento la respuesta entre el edificio de esquina y su versión regular ausente de muros que originen torsión.