Evaluación del coeficiente de capacidad de disipación de energía R en edificaciones de pórticos de acero, provistas con disipadores histeréticos de acero restringidos al pandeo (BRB), localizadas en zona de amenaza sísmica alta

Abstract

El presente trabajo evalúa el coeficiente de capacidad de disipación de energía R en edificaciones de pórticos de acero provistas con disipadores histeréticos de acero restringidos al pandeo (BRB) ubicadas en zona de amenaza sísmica alta. Se modelaron numéricamente cuatro edificios de 4, 8, 12 y 16 niveles, en los cuales los BRBs fueron representados mediante una metodología que emplea elementos tipo Frame, permitiendo identificar los estados de plastificación de estos dispositivos. Para el análisis estructural de las edificaciones se realizó un procedimiento estático no lineal de plastificación progresiva (Pushover) con el cual se obtuvieron las curvas de capacidad y posteriormente los puntos de desempeño para el sismo de diseño y para el máximo considerado (MCE). El dimensionamiento de los BRB se fundamentó en la metodología de Oviedo A. et al. (2010), y su verificación final se llevó a cabo conforme a los requisitos de la ASCE 7‑22 para estructuras con sistemas de disipación. Los resultados muestran que la incorporación de BRB aumenta la ductilidad global e incrementa significativamente la rigidez en el punto de fluencia, especialmente en los edificios de 4 y 8 niveles, concentrando la deformación inelástica en los disipadores y manteniendo vigas y columnas en rango elástico principal. El coeficiente R, calculado mediante los métodos de Abou-Elfath et al. (2018) y Mahmoudi & Zaree (2013), tiende a aumentar con el incremento en el número de niveles. Se obtuvieron valores de 3.42–5.44 en edificios de 4 y 8 niveles a 6.57–15.28 en los de 12 y 16 niveles. Estos hallazgos sugieren la necesidad de profundizar en el estudio de los valores del coeficiente R para pórticos de acero provistos con BRBs, con el propósito de plantear ajustes para representar de una manera más precisa la capacidad real de disipación de este tipo de sistemas estructurales. (Texto tomado de la fuente).

This paper evaluates the response modification coefficient R of steel frame buildings with buckling-restrained braces (BRB) located in a high seismic hazard zone. Four buildings of 4, 8, 12 and 16 storeys were modelled numerically in SAP2000, in which the BRBs were represented by means of a methodology that uses Frame type elements, allowing the identification of the plasticization states of these devices. For the structural analysis of the buildings, a non-linear static procedure of progressive plastification (Pushover) was used to obtain the capacity curves and then the performance points for the design earthquake and for the maximum considered (MCE). The sizing of the BRBs was based on the methodology of Oviedo A. et al. (2010), and their final verification was carried out according to the requirements of ASCE 7-22 for structures with damping systems. The results show that the incorporation of BRB increases the global ductility and significantly increases the stiffness at the yield point, especially in the 4 and 8 story buildings, concentrating the inelastic deformation in the dissipators and keeping beams and columns in principal elastic range. The R coefficient, calculated using the methods of Abou-Elfath et al. (2018) and Mahmoudi & Zaree (2013), tends to increase with the increase in the number of levels. Values were obtained from 3.42-5.44 in buildings with 4 and 8 levels to 6.57-15.28 in those with 12 and 16 levels. These findings suggest the need to further study the R values for steel structures provided with BRBs, with the purpose of proposing adjustments to more accurately represent the damping capacity of this type of structural systems.