Evaluación del comportamiento del panel en marcos rígidos de acero

Abstract

El presente estudio contempla la evaluación de la zona del panel en el comportamiento no lineal de marcos rígidos de acero cuando se les somete a cargas accidentales extraordinarias, y en particular a las acciones debidas a sismos fuertes. Para ello, se realizará primero la calibración de un modelo no-lineal de la zona del panel que reproduzca la respuesta que exhibe durante una prueba en laboratorio. Estos análisis no-lineales se realizan con ayuda del programa OpenSees. Enseguida se realizaron análisis no-lineales para un grupo de marcos rígidos de acero que incluyan implícitamente en el modelo los componentes que definan la zona del panel; el marco prototipo que se estudia tiene aspectos geométricos similares a los descritos en el Apéndice B del FEMA-355C (FEMA, 2000). Para fines de comparación, también se realizan análisis no-lineales de los sistemas estructurales propuestos sin considerar la zona del panel, y considerándolo como una zona rígida. Un cálculo previo de la estructura de los sistemas sin la contribución de la zona del panel se realiza a partir del software ETABS, del cual se obtiene la respuesta global del sistema. Posteriormente se efectúan análisis no-lineales de estos marcos rígidos con carga estática incremental (pushover), carga cíclica reversible, y dinámicos con aceleraciones en la base; estos análisis permiten identificar la influencia de la zona del panel en el comportamiento de la estructura. La comparativa de los edificios con y sin panel, está dirigida a evaluar la respuesta de los sistemas estructurales cuando el diseño no considera la presencia del panel, contra el comportamiento de estos sistemas cuando el panel está presente en su análisis y diseño. Los resultados totales permiten comparar un diseño basado en un modelo tradicional, contra otro que, si considera implícitamente la zona de panel en su análisis y diseño, y así poder establecer recomendaciones para el análisis y el diseño de estructuras. Dentro del desarrollo del trabajo se realiza un estudio paramétrico de la zona del panel para proponer tablas de diseño en base a lo establecido en las especificaciones para diseño sísmico para edificios de acero estructural.