Comparación del comportamiento no-lineal de edificios de mediana altura con sistemas PAE y DIAGRID en acero estructural en zona de amenaza sísmica alta
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Resumen
Esta investigación compara el comportamiento no lineal de edificaciones de mediana altura con sistemas estructurales PAE y DIAGRID en acero, ubicadas en zonas de amenaza sísmica alta, mediante análisis push-over. Su objetivo principal es establecer la relación costo–ductilidad para determinar la eficiencia del sistema DIAGRID respecto al sistema PAE.
La metodología consistió en la comparación de modelos de edificios de 3, 7, 9 y 13 pisos, dimensionados según la NSR-10 para el sistema PAE y mediante diseño basado en desplazamiento para el sistema DIAGRID, verificando sus solicitaciones según parámetros de zona de amenaza sísmica alta. El análisis no lineal tipo push-over se desarrolló conforme a ASCE 41-17, aplicando los niveles de desempeño definidos por Biddah & Heidebrecht (1998). Se verificó la relación costo–ductilidad y se calcularon los coeficientes de disipación de energía R utilizando los métodos de Newmark & Hall y NEHRP.
Los resultados muestran que el DIAGRID posee menor ductilidad que el PAE, aunque mejora en sus variantes con riostras de menor esbeltez. En edificaciones de 13 pisos, el DIAGRID base alcanza una eficiencia comparable al PAE sin incrementar significativamente el peso de la estructura. Los valores de R fueron inferiores a los normativos en ambos sistemas.
Se concluye que la eficiencia del sistema DIAGRID está vinculada al periodo estructural, para edificios con periodo largo, el diseño por desplazamiento es óptimo; en estructuras con periodo corto, se recomienda ajustar la esbeltez de las riostras para mejorar la ductilidad. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
This research compares the nonlinear behavior of mid-rise steel buildings using PAE and DIAGRID structural systems, located in high seismic hazard zones, through push-over analysis. The main objective is to establish the cost–ductility relationship to determine the efficiency of the DIAGRID system relative to the PAE system.
The methodology involved comparing structural models of buildings with 3, 7, 9, and 13 stories, designed using NSR-10 criteria for PAE and displacement-based design for
DIAGRID, verifying their performance under parameters associated with high seismic
hazard zones. The push-over analysis was conducted following ASCE 41-17, applying the performance levels defined by Biddah & Heidebrecht (1998). Cost–ductility was evaluated, and energy dissipation coefficients (R) were calculated using the methods proposed by Newmark & Hall and NEHRP.
Results show that DIAGRID exhibits lower ductility compared to PAE, although
performance improves in models with less slender bracing members. In 13-story buildings,
the base DIAGRID configuration achieves structural efficiency comparable to PAE, without significantly increasing structural mass. The calculated R coefficients were lower than those established in normative references for both systems.
It is concluded that the efficiency of DIAGRID is directly linked to the structural period: displacement-based design is optimal for long-period buildings; in short-period structures, it is recommended to adjust brace slenderness to enhance ductility and energy dissipation capacity.
Descripción
ilustraciones a color, diagramas, fotografías, tablas