Evaluación de la metodología del análisis modal no lineal estático de plastificación progresiva “Pushover Modal” en pórticos de acero regulares e irregulares en planta con disipadores de energía histeréticos tipo BRB

Abstract

Los sistemas de protección sísmica son el resultado del creciente interés por plantear nuevas estrategias estructurales dentro de las edificaciones para proteger la vida y el patrimonio, así como reducir los daños durante eventos sísmicos extremos. Entre estos sobresalen los disipadores histeréticos, tipo riostras de pandeo restringido (Buckling Restrained Braces BRB) por su buen desempeño y las ventajas constructivas que presenta con respecto a su fabricación y construcción. En el análisis y diseño de las estructuras con este tipo de disipadores, es fundamental considerar el comportamiento inelástico de la estructura primaria trabajando en forma conjunta con el sistema de disipación para evaluar su desempeño.

Actualmente el método de análisis dinámico no lineal de estructuras más riguroso es el Análisis Cronológico No Lineal (NL-RHA), pero su uso no es muy frecuente por la complejidad y el esfuerzo computacional que implica. Es en este punto, el Análisis Pushover Modal (MPA) es una metodología que cobra relevancia por la simplicidad de su aplicación con resultados confiables.

A través de esta investigación se plantea una metodología guía para la aplicación del MPA en edificaciones con disipadores tipo BRB y se identifican aspectos adicionales se deben considerar en comparación con una edificación sin estos dispositivos. Posteriormente se aplicó la metodología del Análisis Pushover Modal en tres edificaciones metálicas de mediana altura, con y sin disipadores de energía tipo BRB, y con diferentes configuraciones en planta: una de ellas regular con la planta en forma rectangular y las otras dos presentan irregularidad en planta tipo 2P-Retroceso de esquinas. Los resultados obtenidos con la metodología MPA se comparan con los resultados hallados en el Análisis NL-RHA, con el propósito de validar la metodología del MPA. Asimismo, se proponen estrategias para mejorar la precisión de la solución al aplicar la metodología MPA. Adicionalmente, se realiza una comparación entre el nivel de precisión de los resultados, entre edificaciones con y sin disipadores de energía tipo BRB. (Texto tomado de la fuente)

Seismic protection systems are the result of growing interest in developing new structural strategies for buildings to protect life and and property, as well as reduce damage during extreme seismic events. Among these, hysteretic dissipators, such as Buckling Restrained Braces (BRB), stand out for their good performance and the constructive advantages. In the analysis and design of structures with this type of dissipators, it is essential to consider the inelastic behavior of the primary structure working jointly with the dissipation system to evaluate its performance.

Currently, the most rigorous nonlinear dynamic analysis method for structures is Nonlinear Chronological Analysis (NL-RHA), but its use is not very frequent due to the complexity and computational effort. In that point, Modal Pushover Analysis (MPA) is a methodology that becomes relevant due to the simplicity of its application and reliable results.

In this research, a guiding methodology is proposed for the application of the MPA in buildings with BRB and it is identified that additional considerations must be considered in comparison with a building without these devices. Subsequently, the Modal Pushover Analysis methodology was applied in three medium-rise steel buildings, with and without BRB, and with different floor plan configurations: one of them regular with a rectangular floor plan and the other two have irregularities of 2P type. The results obtained with the MPA methodology are compared with the results found in the NL-RHA Analysis, with the purpose of validating the MPA methodology. Likewise, strategies are proposed to improve the accuracy of the solution when applying the MPA methodology. Additionally, a comparison is made between the level of precision of the results, between buildings with and without BRB.