Consideración explícita del daño acumulado en el diseño sismico de estructuras a través de factores de reducción de resistencia por ductilidad

Abstract

Una estructura que incurre en varios ciclos de comportamiento plástico cuando se somete a una excitación sísmica severa puede sufrir una degradación excesiva de sus propiedades estructurales, lo que puede provocar su falla a niveles de deformación que están muy por debajo de los que alcanza cuando se le sujeta a un estado de desplazamiento monótonamente creciente. Debido a esto, es necesario incorporar al diseño sísmico información que permita caracterizar numéricamente la severidad de las demandas plásticas acumuladas. Una manera práctica de lograr esto consiste en plantear factores de reducción de resistencia por ductilidad que tomen en cuenta el efecto de las demandas acumuladas a través de definir una ductilidad reducida. En este trabajo, el efecto del daño acumulado se incorpora a la definición de factores de reducción de resistencia a través del índice de daño de Park y Ang. Para ello, se estiman las ductilidades máximas que según dicho índice pueden acomodar sistemas de un grado de libertad sujetos a movimientos del terreno registrados en distintas zonas del Valle de México, y se determinan factores de reducción de resistencia por ductilidad que consideran la acumulación del daño a través de dichas ductilidades. Se discuten los resultados obtenidos y se hacen recomendaciones de como incorporar los efectos de las demandas acumuladas de deformación plástica al diseño sísmico de estructuras.

Translated abstract

A structure that undergoes several cycles of plastic behavior when subjected to a severe seismic excitation can exhibit excessive degradation of its structural properties, and as a consequence failure at deformation levels that are significantly smaller than the one it can develop when subjected to a state of monotonically increasing deformation. Because of this, it is necessary to incorporate into seismic design information that allows for a numerical characterization of the severity of cumulative plastic deformation demands. One practical way to achieve this is to formulate strength reduction factors that take into account the effect of cumulative demands through the definition of a reduced ductility. In this paper, the effect of cumulative damage is incorporated into the definition of strength reduction factors through the use of the Park and Ang damage index. For this purpose, the maximum ductilities that according to this index can be accommodated by single-degree-of-freedom systems located in different zones of the Valley of Mexico are estimated, and strength reduction factors are determined as a function of these ductilities. After discussing the numerical results that are obtained, recommendations are made on how to incorporate the effect of cumulative plastic deformation demands into seismic design.