DISEÑO POR DESEMPEÑO DE MARCOS ESTRUCTURALES CON COLUMNAS TUBULARES RELLENAS DE HORMIGÓN

Abstract

El diseño sísmico basado en desempeño es un procedimiento que busca determinar de manera explícita el comportamiento probable que tendría una estructura ante algún evento sísmico. Para esto, se realizan simulaciones utilizando análisis tiempo historia, considerando las propiedades esperadas de los materiales y de los elementos, y definiendo el objetivo de desempeño de la estructura ante una demanda sísmica específica que queda definida según la amenaza sísmica del sitio en donde se ubica la estructura. En al año 2017, la Asociación Chilena de Sismología e Ingeniería Antisísmica (ACHISINA) publica una guía denominada “Diseño Sísmico Basado En Desempeño” que busca proporcionar un método alternativo al diseño sísmico tradicional. El presente trabajo consiste en estudiar el comportamiento sísmico de una estructura de marcos resistente a momento de trece pisos utilizando la metodología de diseño basada en desempeño. Para las columnas se utiliza elementos CFT (“concrete filled tube”) que son elementos compuestos por perfiles de acero estructural rellenas de hormigón. Estos elementos compuestos combinan las propiedades de compresión del hormigón con las de tracción y ductilidad del acero logrando de esta forma elementos con propiedades superiores a las que se lograría de manera independiente. La estructura se considera emplazada en la ciudad de Santiago de Chile que de acuerdo a la norma nacional NCh433 modificada 2009 corresponde a zona 2 mientras que el uso de suelo se considera Tipo B. Para la modelación se utiliza el programa de código abierto OpenSees y los elementos estructurales se definen como elementos tipo fibra de plasticidad distribuida. El análisis consiste en comparar las diferencias a nivel estructural que se obtiene de realizar el diseño por desempeño propuesto por ACHISINA(2017) versus el diseño tradicional mediante la norma NCh433of1996 modificada el 2009. Además de lo anterior, se realiza un pre-diseño de la estructura bajo los criterios de estabilidad definidos en el capítulo C de la especificación AISC360(2016b) verificando también su desempeño sísmico de acuerdo a la guía de ACHISINA(2017). En cuanto a los resultados obtenidos, se destaca que una estructura diseñada por desempeño bajo las indicaciones de ACHISINA(2017) presenta una respuesta prácticamente elástica para el sismo de diseño, alcanzando una respuesta no lineal solo para el sismo máximo considerado.