A direct performance based seismic design method for irregular structuresapplications to concrete structures

Resumen

El diseño de estructuras para satisfacer niveles prestacionales, o de desempeño específico ha ganado interés en la ingeniería sismo resistente. Actualmente, existen varias metodologías de diseño sísmico basadas en prestaciones, en las cuales se intenta tener en cuenta el comportamiento no-lineal en las fases de diseño, controlando el nivel de daño y la demanda de resistencia a rotaciones concretas. Sin embargo, la mayoría de los métodos tienen procesos iterativos, que dependen, en algunos casos, de la experiencia del proyectista. Por otro lado, muchos están basados en el concepto de sistemas equivalentes de un grado de libertad, el cual es adecuado sólo para estructuras con esquema regular. En esta tesis se desarrolla un método de diseño sísmico basado en prestaciones (o desempeño) para estructuras irregulares con control de daño. Este método se basa en la superposición de dos análisis espectrales elásticos, lo que hace que sea directo (no iterativo). Un punto fuerte del método es poder seleccionar los daños locales intencionalmente a través de rótulas plásticas, en el cuál el daño es permitido y el mecanismo deseado es asegurado. Se define un parámetro (¿) para controlar la intensidad del daño en las rótulas plásticas y los daños no estructurales a través de desplazamientos y derivas de piso. Este coeficiente sirve, a la vez, para combinar las soluciones elásticas mediante superposición. De esta forma, se consigue estimar la variación de la respuesta no-lineal en función de dichos parámetros. Así, el valor adecuado de ¿ para una prestación objetivo puede relacionarse fácilmente. Se desarrolla una serie de ejemplos y casos de estudios de diversos sistemas 2D y 3D sobre estructuras irregulares en planta y altura. Además, el efecto de los modos altos de vibración se hace evidente en el proceso de diseño. El método es validado a través de análisis no-lineales en el tiempo (time-history) y mediante modelos no-lineal estático (Pushover). Los resultados presentados son considerados como buena aproximación en la predicción de daños locales y demanda de ductilidades en las fases de diseño. Por otro lado, el método también fue utilizado como método de evaluación para un ejemplo numérico y un experimento pseudo-dinámico en un prototipo a escala real. En estos casos, se evidenció que, las actuales provisiones normativas para conseguir el criterio de capacidad de la columna fuerte ¿ viga débil pueden no ser adecuadas o suficientes. El método propuesto permite estimar el coeficiente de sobre-resistencia a aplicar a las columnas de una forma más óptima, el cual puede ser diferente para diferentes pisos.