Evaluación de métodos para estimar distorsiones permanentes en edificios de acero

Abstract

Steel buildings subjected to strong seismic events would experience significant residual (permanent) drifts at the end of the excitation. The amplitude of residual drifts may affect the functionality of the structure and it may result in the building’s demolition if the amplitude is excessive since the difficulties of retrofit from a technical and economical point of view. Because of this, this research study focuses its attention in the evaluation of methods to estimate residual drifts. For this purpose, five steel moment-resisting buildings were analyzed under four sets of earthquake ground motions. In the first part of this study, the methods introduced in FEMA P-58 (2012) recommendations and Erochko et al. (2011) were evaluated. Results showed that both methods provide a reasonable prediction under low-intensity records, but its accuracy diminishes when high-intensity records are employed. In the second part of this investigation, an alternative method is introduced, which takes into account concepts of structural dynamics, the mechanical properties of the building, and empirical coefficients. The error level obtained with the alternative method is similar to that obtained with the existing methods, and it provides a feasible alternative for estimating residual drift demands.

Los edificios de acero que se ven sometidos a un evento sísmico intenso pueden experimentar distorsiones residuales (permanentes) importantes al final de la excitación. La amplitud de las distorsiones residuales puede afectar la funcionalidad de la estructura y puede ocasionar la demolición de la misma sí dicha amplitud es excesiva y no permite rehabilitar el edificio desde un punto de vista técnico y económico. Por ello, esta investigación se centra en la evaluación de métodos para predecir distorsiones residuales en edificios de acero. La evaluación se realizó considerando cinco edificios de acero estructurados a base de marcos resistentes a momento los cuales fueron sometidos a cuatro conjuntos de registros sísmicos. En la primera parte de este estudio se evaluaron los métodos propuestos en las recomendaciones FEMA P-58 (2012) y por Erochko et al. (2011). Los resultados muestran que ambos métodos conducen a una predicción razonable cuando se consideran registros de intensidad sísmica baja, pero su nivel de predicción disminuye cuando se consideran registros con intensidad sísmica fuerte. En una segunda parte de esta investigación se propuso un método alternativo para la predicción de las distorsiones residuales. Esta metodología alternativa considera conceptos de dinámica estructural, las propiedades mecánicas del edificio y coeficientes empíricos. Los resultados de la evaluación del método alternativo muestran un error similar al obtenido con los métodos existentes, por lo cual se considera una alternativa adecuada para la estimación de distorsiones residuales.