Optimización sísmica de marcos de acero considerando consecuencias económicas por la metodología FEMA P58

Resumen

El diseño sísmico dirigido por metaheurísticas busca desarrollar estructuras con desempeño sísmico superior y más sostenibles mediante el uso óptimo de recursos. Sin embargo, los estudios publicados hasta la fecha sobre optimización estructural no investigan la relación entre los objetivos prestacionales y los costos económicos generados por los diseños. Por ello, en este trabajo se evalúan las consecuencias económicas de diseños sísmicos con distintos objetivos prestacionales usando la metodología FEMA P58 [1]. Como caso de estudio, se analizó un marco plano de acero de mediana altura ubicado en una región de suelo blando de la Ciudad de México. El algoritmo de optimización empleado fue el de Estrategias Evolutivas y se consideraron restricciones normativas de resistencia y deformación. Como objetivos prestacionales, se establecieron valores permisibles de distorsión de entrepiso del 1%, 1.5% y 2%. Los resultados muestran que los diseños con una distorsión permisible del 1% presentan una menor probabilidad de falla en comparación con aquellos que permiten mayores distorsiones. Además, los costos de reparación asociados a sismos pueden alcanzar hasta el 80% del costo inicial en diseños con valores de distorsión permisible más altos, mientras que, en diseños con objetivos prestacionales más restrictivos, estos costos pueden reducirse hasta un 14% del costo inicial. Dadas sus implicaciones, se espera que estos resultados permitan un mejor planteamiento de los problemas de optimización que efectivamente optimicen el uso de recursos en los diseños sísmicos.