Evaluación del desempeño sísmico de pórticos resistentes a momentos de acero con perfiles de lámina doblada en frio en viviendas de uno y dos pisos

Abstract

Las estructuras de acero son usadas ampliamente en el mundo, en Colombia los primeros edificios de acero datan de la década de 1920. La implementación del Reglamento Colombiano de Construcción Sismorresistente, NSR-10 y el avance de la industria del acero, impulsaron el uso de un sistema en particular, especialmente en la zona rural, el cual consiste en Pórticos Resistentes a Momentos (PRM) de acero con perfiles de lámina doblada en frio. Las viviendas de uno y dos pisos en Colombia, históricamente han sido construidas en mampostería confinada, sin embargo, beneficios como rápida ejecución del sistema, costos inferiores y facilidad del transporte, han impulsado el uso del sistema anteriormente mencionado, sin embargo, la NSR-10 limita este sistema estructural a edificaciones de un solo piso, permitiendo su uso en construcciones de hasta dos pisos únicamente cuando se cumplen condiciones específicas establecidas por la norma. Por lo anterior esta propuesta pretende estudiar el desempeño sísmico de pórticos resistentes a momento de acero con perfiles de lámina doblada en frio en viviendas de uno y dos pisos; para esto se realizará el análisis dinámico no lineal tiempo historia sobre cuatro estructuras de uno y dos pisos sometidos a un conjunto de registros sísmicos de falla lejana de la FEMA P695 escalados al espectro de diseño colombiano para la ciudad de Manizales (Caldas). Las cuatro viviendas fueron tomadas de diseños de edificaciones reales. Luego se realizó un análisis dinámico no lineal tiempo historia (ADNLTH) y se evalúo el desempeño sísmico para las viviendas bajo 12 pares de sismos con una intensidad correspondiente al sismo básico de diseño (DBE) y 12 pares de sismos pertenecientes al máximo considerado (MCE) en las respectivas direccione X y Y. X Finalmente, los resultados obtenidos, mostraron la viabilidad y la pertinencia del uso de este tipo de estructuras para viviendas de uno y dos niveles en regiones con alta sismicidad, dado su adecuado desempeño sísmico dentro del nivel de seguridad de vida (LS) (Texto tomado de la fuente)

Steel structures are widely used around the world. In Colombia, the first steel buildings date back to the 1920s. The implementation of the Colombian Seismic-Resistant Building Code (NSR-10), along with advances in the steel industry, has promoted the use of a particular structural system—especially in rural areas—consisting of Steel Moment-Resisting Frames (MRFs) with cold-formed sheet metal profiles. Historically, however, one- and two-story residential buildings in Colombia have primarily been constructed with confined masonry. Advantages such as rapid construction, lower costs, and ease of transportation have encouraged the adoption of the aforementioned system. However, the NSR-10 restricts the use of this structural system to single-story buildings, allowing its application in two-story constructions only when specific conditions established by the code are satisfied. In response, this study aims to evaluate the seismic performance of steel moment-resisting frames with cold-formed sheet metal profiles in one- and two-story residential buildings. To achieve this, nonlinear time-history dynamic analyses were performed on four structures (one- and two-story), subjected to a set of far-field seismic records from FEMA P695, scaled to match the Colombian design spectrum for the city of Manizales (Caldas). The models were based on actual housing designs. The seismic performance of each structure was evaluated using twelve pairs of ground motions corresponding to the Design Basis Earthquake (DBE) and twelve pairs for the Maximum Considered Earthquake (MCE), applied in both X and Y directions. The results demonstrated the feasibility and suitability of using this type of structural system for one- and two-story residential buildings in high-seismic regions, as their performance remained within the Life Safety (LS) level.