Comportamiento no lineal de marcos dúctiles de concreto reforzado

Eber A Godínez Domínguez y Arturo Tena ColungaKeywords: ductile braced frames, chevron steel bracing, capacity design, design drifts, overstrengthfactor, structural performance.INTRODUCCIÓNDurante décadas se ha recurrido al empleo de contravientos metálicos como sistema de reparaciónpara el incremento de la rigidez y resistencia a fuerza cortante de estructuras dañadas por sismo. Existennumerosos estudios en que se muestra la eficiencia de este esquema de reparación para limitar el dañoproducto de eventos sísmicos, así como para incrementar la rigidez y resistencia de estructuras con base enmarcos de concreto reforzado (Del Valle et al. 1988, Foutch et al. 1989, Badoux y Jirsa 1990, Downs etal. 1991, Masri y Goel 1996, Tena et al. 1996, Ghobarah y Abou-Elfath 2001 y Osman et al. 2006).Dado el buen comportamiento observado de las estructuras con base en marcos de concretoreestructuradas tanto en México como alrededor del mundo empleando contravientos metálicos, y alhecho de que esta estructuración se propone en las Normas de Diseño por Sismo desde hace décadas,considerando incluso la posibilidad de que el comportamiento sea dúctil, se considera necesario valorarmetodologías de diseño para estructuras nuevas que consideren que una estructuración con base en marcosde concreto reforzado con contravientos concéntricos pueda comportarse dúctilmente. Asimismo, serequiere de la obtención de parámetros de diseño específicos que representen y predigan de la mejormanera posible el comportamiento del sistema estructural en estudio.En años recientes el empleo de marcos de concreto reforzado contraventeados se ha estudiado noúnicamente desde un enfoque de reparación, sino desde el punto de vista de diseño de edificacionesnuevas. Algunos investigadores se han enfocado en el estudio del comportamiento sísmico y el desarrollode parámetros de diseño para diferentes configuraciones de contraventeo (Maheri y Akbari 2003, Maheri yHadjipour 2003, Youssef et al. 2007, Godínez y Tena 2007, Godínez y Tena 2008, Maheri y Ghaffarzadeh2008, Godínez y Tena 2009, Godínez y Tena 2010 y Godínez 2010).En este estudio se presentan tanto aspectos relevantes del comportamiento a nivel local y global,como parámetros que se consideran útiles para el diseño de estructuras nuevas con base en marcos deconcreto reforzado con contraventeo metálico tipo chevrón. Los parámetros de diseño se obtuvieron apartir de los resultados de análisis estáticos no lineales ante carga monótona creciente de modelos entrecuatro y 24 niveles. El diseño de cada uno de los modelos en estudio se realizó empleando unametodología de diseño por capacidad adaptada de los lineamientos de las Normas TécnicasComplementarias del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal en su versión 2004, la cual seresume en secciones posteriores.Entre los resultados obtenidos que se presentan se destacan: a) mapeos de rotaciones plásticasacumuladas obtenidos para los marcos estudiados (4, 8, 12, 16, 20 y 24 niveles) asociados al estado deprevención de colapso, b) comportamiento de los sistemas acorde a los balances de resistencia a fuerzacortante entre columnas y contravientos, c) capacidades de deformación globales y de entrepiso, d)distorsiones de fluencia de entrepiso, e) propuesta de un límite de distorsión correspondiente al estadolímite de servicio, f) propuesta de un límite de distorsión correspondiente al estado límite de prevención decolapso, g) niveles de sobrerresistencia mínimos y máximos esperados, h) propuesta de una expresión parael cálculo de los factores de reducción por sobrerresistencia y, i) propuesta del aporte mínimo de lascolumnas a la resistencia a fuerza cortante de entrepiso del sistema resistente ante carga lateral en funciónde la relación de esbeltez.62