Implementación del diseño sísmico híbrido fuerza/desplazamiento basado en desempeño en un edificio con marcos de acero

Abstract

El Método híbrido fuerza-desplazamiento (HFD por sus siglas en inglés), combina las ventajas de ambos diseños sísmicos, aplicando el enfoque de diseño basado en desempeño, comenzando con un diseño por deformación, utilizando dichas variables de entrada en el mismo, en el cual se controlan los valores de derivas máximas de entrepiso y desplazamientos máximos de techo que sobrepasan el límite elástico de las secciones, empleando para esto tres niveles de desempeño. Cada uno de estos niveles se encuentran representados mediante un espectro elástico de aceleraciones y otro espectro elástico de desplazamientos, con los cuales llevar a cabo el diseño sísmico por fuerzas, donde el procedimiento implica modificar el espectro, escalando sus ordenadas y obteniendo así una representación de los tres niveles de desempeño. Se obtienen así las máximas respuestas de techo para cada nivel de desempeño y con estos se calculan los respectivos factores de reducción o de comportamiento. Para ilustrar la aplicación del Método, se estudió un edificio de 7 pisos, estructurado en marcos de acero resistentes a momento, ubicado en una zona de alta demanda sísmica, como lo es Valparaíso, Chile. El procedimiento se valida aplicando análisis dinámico no lineal de historia tiempo empleando registros de terremotos fuertes ocurridos en la zona de subducción.

The Hybrid Force-Displacement (HFD) Method combines the advantages of both seismic designs, applying the performance-based design approach, starting with a deformation design, using input variables in it, where the values of maximum mezzanine drifts and maximum roof displacements that exceed the elastic limit of the sections, are controlled, using three performance levels .Each of these levels is represented by an elastic spectrum of accelerations and another elastic spectrum of displacements, to carry out the seismic design by forces, where the procedure involves modifying the spectrum, scaling its ordinates and thus obtaining a representation of the three levels of performance. In this way, the maximum ceiling responses are obtained for each performance level and with these the respective reduction or behavior factors are calculated. To illustrate the application of the Method, a 7-story building was studied, structured in moment-resistant steel frames, located in an area of high seismic demand, such as Valparaíso, Chile. The procedure is validated by applying nonlinear dynamic time history analysis using records of strong earthquakes that occurred in the subduction zone.