Evaluación del desempeño sísmico de un edificio peruano de concreto armado con dispositivos de fluido viscoso

Abstract

En el protocolo peruano de diseño de edificaciones con sistemas de dispositivos de fluido viscoso (DFV) no se incluye la evaluación del desempeño ni la estimación del daño. El objetivo de este trabajo es evaluar el desempeño sísmico de un edificio peruano representativo con DFV no lineales (EDIF-DFV). Se diseñó un edificio convencional con muros y pórticos de concreto armado (EDIFCONV), usando las normas peruanas de edificaciones y se incorporó un sistema de DFV diseñado con la norma estadounidense FEMA 273. Se seleccionó la alternativa de distribución de DFV que produjo la mayor reducción de derivas de entrepiso. Luego se desarrolló la comparación del desempeño sísmico del EDIF-DFV con respecto al EDIF-CONV, usando el Análisis Dinámico Incremental (IDA). El desempeño fue evaluado usando el desplazamiento lateral de la azotea (SEAOC, Vision 2000), derivas de entrepiso (HAZUS-MH MR4), y el daño en los elementos estructurales mediante los giros inelásticos en las rótulas (ASCE 41). Los resultados del EDIF-CONV mostraron que, para los sismos de 50 y 100 años, presentaría un estado funcional, daño leve, prácticamente sin requerir reparaciones. Para el sismo de 500 años, seguiría funcional, pero con daño moderado y requeriría una reparación menor en las placas. Para el sismo de 2500 años, estaría en resguardo de vida, con daño moderado más acentuado y requeriría reparaciones en las vigas y placas. En cambio, en el EDIF-DFV, para los sismos de 50 y 100 años, se encontraría operativo y casi sin daño. Para el sismo de 500 años, estaría funcional con daño leve y prácticamente sin requerir reparaciones. Para el sismo de 2500 años, seguiría funcional, pero con daño moderado y requeriría reparaciones en las placas. Para los sismos de 500 y 2500 años, las columnas adyacentes a los DFV presentarían mayor daño respecto al EDIF-CONV, pero no excederían el umbral de daño de “Ocupación Inmediata”. Se concluye que, para sismos con intensidades menores o equivalentes al sismo de 500 años, el daño del EDIF-DFV sería leve, prácticamente sin requerir reparaciones. Se recomendaría incorporar DFV en un edificio peruano convencional para disminuir los costos de reparación por daños.

The peruvian building design process using fluid viscous dampers (DFV) does not consider neither the seismic performance nor damage assessment. The purpose of this thesis is the seismic performance assessment of a retrofitted peruvian building with nonlinear DFV (EDIF-DFV). A shear wall-frame reinforced concrete building (EDIF-CONV) was conventionally designed using the Peruvian building standard and afterward, DFV were incorporated using the American guidelines FEMA 273. The DFV distribution alternative which produced the largest inter-story drifts reduction was chosen. Next, the Incremental Dynamic Analysis was used to compare the seismic performance of EDIF-DFV with EDIF-CONV. The roof displacement (SEAOC, Vision 2000), inter-story drifts (HAZUS-MH MR4) and plastic hinge rotation of the structural components (ASCE 41) were estimated to assess the seismic performance. The results indicated that for the 50 and 100 year earthquake level, the EDIFCONV would meet the operational performance level, slight damage, practically no repairs may be required. For the 500 year level, it would still meet the operational level, but moderate damage and the shear walls would require minor repair. For the 2500 year level, it would meet the life safety level, more pronounced moderate damage, the beams and shear walls would require repair. On the other hand, for the 50 and 100 earthquake year level, the EDIF-DFV would meet the fully operational performance level and almost no damage. For the 500 year level, it would meet the operational level, slight damage and practically no repairs may be required. For the 2500 year level, it would still meet the operational level, but moderate damage and the shear walls would require repair. For the 500 and 2500 year event, the columns adjacent to the DFV would be more damaged than those on the EDIF-CONV, nevertheless, they would not exceed “Immediate Occupancy” performance level. It can be concluded that, for less severe earthquakes or equal to the 500 year level, the EDIF-DFV would be slightly damaged and practically no repairs may be required. It can be recommended to retrofit a conventional peruvian building with DFV to reduce damage repair costs.