COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE EDIFICIOS DE ACERO CON MARCOS PERIMETRALES RESISTENTES A MOMENTO

Varios aspectos relacionados con la idealización estructural de edificios de acero con marcos perimetrales resistentes a momento y marcos interiores de gravedad (MGs) se abordan en esta investigación. El estudio numérico indica que la contribución de los MGs a la resistencia lateral puede ser significativa y que modelar los edificios como marcos planos puede resultar en elementos mecánicos, cortantes y desplazamientos de entrepiso más grandes que cuando se modelan en forma tridimensional, por lo que su diseño puede ser conservador. También se observa que el cortante de entrepiso promedio generalmente se incrementa cuando se considera la rigidez de las conexiones de los MGs. Los desplazamientos de entrepiso promedio son similares para los modelos con conexiones articuladas y semi-rígidas. Los resultados también indican que los momentos que las conexiones pueden transmitir son cercanos al 30 % de los momentos plásticos de las vigas a las que conectan. La diferencia entre los resultados se debe principalmente a los elementos que contribuyen a la resistencia y rigidez, la disipación de energía, y las características dinámicas de cada representación estructural. Se concluye que, si se usa la estructuración antes mencionada, el modelo tridimensional debe ser usado, que los MGs deberán considerarse como parte del sistema lateral resistente y que la rigidez de las conexiones deberá incluirse en el diseño de los MGs.

Several issues regarding the structural idealization of steel buildings with perimeter moment resisting steel frames and interior gravity frames (IGFs) are addressed in this paper. The numerical study indicates that the contribution of IGFs to the lateral structural resistance may be significant and that modeling the buildings as plane frames may result in larger resultant stresses, interstory shears and displacements implying that the design may be conservative. It is also observed that the average interstory shear generally increases when the connections stiffness of the IGFs is taken into account. The average interstory displacements are similar for the models with pinned and semi-rigid connections. The results also indicate that the maximum moments at the connections may be up to 30 % of the plastic moments of the beams they are connecting to. In general, the differences observed in the behavior of each structural representation are mainly due to a) the elements that contribute to strength and stiffness, b) the energy dissipation characteristics, and c) the dynamics characteristics of each structural representation. It is concluded that, if the above-mentioned structural system is used, the three-dimensional model should be used in seismic analysis, that the IGFs should be considered as part of the lateral resistance system, and that the stiffness of the connections should be included in the design of the IGFs.

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Resumen

Español Varios aspectos relacionados con la idealización estructural de edificios de acero con marcos perimetrales resistentes a momento y marcos interiores de gravedad (MGs) se abordan en esta investigación. El estudio numérico indica que la contribución de los MGs a la resistencia lateral puede ser significativa y que modelar los edificios como marcos planos puede resultar en elementos mecánicos, cortantes y desplazamientos de entrepiso más grandes que cuando se modelan en forma tridimensional, por lo que su diseño puede ser conservador. También se observa que el cortante de entrepiso promedio generalmente se incrementa cuando se considera la rigidez de las conexiones de los MGs. Los desplazamientos de entrepiso promedio son similares para los modelos con conexiones articuladas y semi-rígidas. Los resultados también indican que los momentos que las conexiones pueden transmitir son cercanos al 30 % de los momentos plásticos de las vigas a las que conectan. La diferencia entre los resultados se debe principalmente a los elementos que contribuyen a la resistencia y rigidez, la disipación de energía, y las características dinámicas de cada representación estructural. Se concluye que, si se usa la estructuración antes mencionada, el modelo tridimensional debe ser usado, que los MGs deberán considerarse como parte del sistema lateral resistente y que la rigidez de las conexiones deberá incluirse en el diseño de los MGs.

Inglés Several issues regarding the structural idealization of steel buildings with perimeter moment resisting steel frames and interior gravity frames (IGFs) are addressed in this paper. The numerical study indicates that the contribution of IGFs to the lateral structural resistance may be significant and that modeling the buildings as plane frames may result in larger resultant stresses, interstory shears and displacements implying that the design may be conservative. It is also observed that the average interstory shear generally increases when the connections stiffness of the IGFs is taken into account. The average interstory displacements are similar for the models with pinned and semi-rigid connections. The results also indicate that the maximum moments at the connections may be up to 30 % of the plastic moments of the beams they are connecting to. In general, the differences observed in the behavior of each structural representation are mainly due to a) the elements that contribute to strength and stiffness, b) the energy dissipation characteristics, and c) the dynamics characteristics of each structural representation. It is concluded that, if the above-mentioned structural system is used, the three-dimensional model should be used in seismic analysis, that the IGFs should be considered as part of the lateral resistance system, and that the stiffness of the connections should be included in the design of the IGFs.