RESUMENEn este artículo se discuten los resultados de análisis no lineales ante carga estática monótona creciente de marcos de acero de edificios regulares para evaluar la influencia de la interacción dinámica suelo -estructura (IDSE) en su respuesta inelástica. Los marcos, que forman parte de edificios regulares de 8, 12 y 16 pisos, fueron diseñados para la condición de suelo blando de la Ciudad de México y se estudian a partir de distintas proporciones de rigidez lateral (marcos con dos crujías contraventeadas, una crujía contraventeada y sin contravientos) y de la flexibilidad de la cimentación (cimentación rígida, pilotes y cajón de cimentación). La flexibilidad del sistema suelo cimentación se modeló mediante un conjunto de resortes en la base cuyas constantes equivalen a la magnitud de las funciones de impedancia para las frecuencias fundamentales de cada edificio. El artículo compara la ductilidad que desarrollan los modelos con base flexible y con base rígida y las diferencias entre estas ductilidades con las que se calculan mediante las metodologías propuestas en los reglamentos nacionales especializados.Palabras clave: marcos de acero; ductilidad; sobrerresistencia; desempeño estructural INELASTIC RESPONSE OF STEEL FRAMES WITH INERTIAL SOIL STRUCTURE INTERACTION ABSTRACTIn this paper, results of nonlinear pushover analyses of steel frames of regular buildings are discussed in order to evaluate the influence of Dynamic Soil -Structure Interaction in their inelastic response. The studied frames are part of regular steel buildings of 8-, 12-and 16-stories, which were designed for soft soil conditions of Mexico City. Different lateral stiffness (two braced bays, one braced bay and no braces) and foundation's flexibility (rigid base, piles and mat foundation) were studied. Soilfoundation flexibility is introduced by a set of springs in the base, where their constants are equivalent to the values of the impedance functions at fundamental frequencies of each building. The paper compares the ductility developed by the frames with flexible base against the developed by the frames with rigid base and the proposed methodology of specialized codes.
La capacidad de deformación inelástica es una propiedad fundamental de las estructuras cuando son sometidas ante las acciones de los sismos. En la actualidad, el diseño sismorresistente a nivel mundial se basa en asegurar que los sistemas estructurales tengan la capacidad de desarrollar las demandas de ductilidad tanto locales como globales, impuestas por las acciones máximas de diseño. Lograr que las estructuras incursionen en el intervalo de comportamiento inelástico de manera estable es el punto crítico. Para lograrlo, el sistema de cimentación debe ser capaz de transmitir las fuerzas que se desarrollan en la superestructura durante todo el proceso. En este trabajo se investigan las acciones máximas que la superestructura transmite a la cimentación a medida que desarrolla por completo su capacidad de deformación inelástica. Se utilizan los resultados de análisis estáticos no lineales en edificios de marcos de concreto reforzado como referencia. También se exploran algunas propuestas alternativas para poder determinar la magnitud de estas acciones sin la necesidad de desarrollar un análisis no lineal. Se muestra que la magnitud de las acciones máximas en la cimentación está íntimamente ligada con la sobrerresistencia del sistema.
RESUMENLas estructuras con planta baja flexible son muy vulnerables a la acción de sismos. Esto es debido, principalmente, a la falta de rigidez y resistencia en el piso blando. Las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo del RCDF tratan el problema como una condición de irregularidad estructural, limitándose a reducir el factor de comportamiento sísmico que controla las resistencias de diseño. De esta forma se aumenta la capacidad de rigidez y resistencia de toda la estructura, pero no se corrige el contraste que existe entre el piso blando y el resto de los entrepisos. En este trabajo se desarrolló un modelo numérico para estimar la respuesta dinámica de estructuras con planta baja flexible desplantadas sobre suelo blando. El modelo es elástico y tiene en cuenta el alargamiento del periodo estructural debido a la flexibilidad del suelo, así como el incremento en el amortiguamiento debido a la disipación de energía por radiación de ondas en el suelo. Considerando que el amortiguamiento está distribuido a lo largo del edificio, se construye una matriz de amortiguamiento clásico para la estructura sola usando amortiguamiento modal. Para el suelo, en cambio, se considera amortiguamiento elemental haciendo uso de amortiguadores viscosos para los distintos modos de vibrar de la cimentación. Debido a que el sistema acoplado suelo-estructura carece de modos clásicos de vibrar, la respuesta estructural se obtiene con el método de la respuesta compleja en la frecuencia. ABSTRACTFirst soft-story structures are very vulnerable under the action of seismic forces. This is due principally to the lack of stiffness and strength in the soft story. The Complementary Technical Norms for Seismic Design of the RCDF handles this problem as a structural irregularity, just by reducing the seismic behavior factor controlling the design strengths. By doing this, the stiffness and strength capacity of the entire structure is increased, but the existing contrast between the soft story and the rest of the structure is not corrected. This work has developed a numerical model to estimate the dynamic response of first soft-story structures on soft soil. The model is elastic and takes into account the structural period increase due to the soil flexibility, as well as the damping increase due to the energy dissipation by wave radiation into the soil. Considering that the structural damping is distributed along the building, a classical damping matrix for the structure alone is assembled using modal damping. On the contrary, for the supporting soil, elemental damping is considered making use of viscous dashpots for each of the foundation vibration modes. Due to the Artículo recibido el 7 de julio de 2007 y aprobado para su publicación el 1 de octubre de 2008. Se aceptarán comentarios y/o discusiones hasta cinco meses después de su publicación (1) )
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