Análisis sísmico comparativo de una estructura irregular torsionalmente flexible aplicando NSP, MPA, NLRHA

• Autores: C. Medina, D. Galarza
• Localización: Revista ingeniería de construcción, ISSN-e 0718-5073, Vol. 35, Nº. 3, 2020, págs. 257-274
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Comparative seismic analysis of a torsionally-flexible unsymmetric structure by applying NSP, MPA, NLRHA
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    Resumen: Se verifica la aplicabilidad de los métodos de análisis no lineal: pushover (NSP) y pushover multimodal (MPA) para estructuras torsionalmente flexibles cuyo período de vibración fundamental es mayor a 1s, confrontando los resultados con un análisis de historia de respuesta no lineal (NLRHA). El análisis se aplica a un edificio irregular en planta y elevación de 10 pisos porticado en concreto reforzado construido en los años 70’s. Se construyó un modelo matemático tridimensional basado en elementos finitos, utilizando propiedades no lineales de los materiales en base a los modelos constitutivos de (Mander, 1984) y (Park, 1988) para el concreto y acero respectivamente. La demanda se estableció para el sismo de diseño definido por NEC-SE-DS2015 cuya probabilidad de excedencia es del 10% en 50 años; y para 3 pares de registros sísmicos propiamente seleccionados, ajustados y escalados al espectro de diseño. Se determinó que para estructuras de más de 1s de período de vibración el NSP subestima la capacidad de desplazamiento máximo, puesto que no considera el aporte de los modos de vibración superiores a la respuesta total del sistema. El MPA se ajusta más al NLRHA y es aplicable principalmente en estructuras regulares, pues se generan inconsistencias cuando se presenta un porcentaje de torsión considerable en modos de vibración traslacionales.

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    Abstract: The applicability of nonlinear analysis methods pushover (NSP) and multimodal pushover (MPA) is verified for torsionally-flexible structures whose natural vibration period is larger than 1 sec. The results are confronted with a nonlinear response history analysis (NLRHA). The procedure is applied to an irregular 10-story concrete framed structure, built in the ’70s. A mathematical three-dimensional finite element-based model was developed using material properties based on Mander (1984) concrete model and Park (1975) steel model. Seismic hazard is established for the design basis earthquake (DBE) as defined in NEC-SE-DS2015 with a 10% probability of exceedance in 50 years, and for three pairs of ground motions properly matched and scaled to DBE. It was determined that for structures with a 1 sec or more natural vibration period, NSP underestimates the maximum displacement capacity since it does not consider the contribution of higher vibration modes to the total response of the system. MPA fits more to NLRHA and is mainly applicable to regular framed buildings since inconsistencies are generated when a considerable percentage of torsion occurs in translational vibration modes.