Comportamiento no lineal de marcos dúctiles de concreto reforzado

Comportamiento no lineal de marcos dúctiles de concreto reforzado Comportamiento no lineal de marcos dúctiles de concreto reforzado

13.07.2015 Views

Eber A Godínez Domínguez y Arturo Tena Colungaesbeltez de los modelos (H/L). Los valores mostrados corresponden únicamente a una de las columnas deesquina o borde de cada modelo, la cual representa la situación más desfavorable, es decir, aquélla dondese presentan los mayores valores del factor P u/ Pmax. Se indican con símbolos circulares vacíos aquellosvalores inferiores a la unidad, es decir, aquellos valores en que la carga axial en las columnas es menor oigual a la carga máxima permisible de diseño. Asimismo, mediante cuadros llenos se indican los valoressuperiores a la unidad, donde la carga axial excede la carga axial máxima permisible de diseño. Engeneral, estos casos corresponden a estructuras con una relación de esbeltez mayor a 2.5 ( H / L 2. 5 ),por lo que acorde al apartado 6 de las NTCS-04, estas estructuras deben considerarse como irregulares.Para dichos valores se obtuvo el valor de la media, la cual se indica también en la figura 24 mediante unalínea horizontal ( x 1. 3).2.01.81.61.4F=1.3P u/P max1.21.00.80.60.40.2=0.2342cv=18.72 %0.00.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0H/LFigura 24. Propuesta para el incremento de la carga axial de diseño en columnas de esquina o borde de losprimeros entrepisos en estructuras esbeltas ( H / L 2. 5 )Con base en lo expuesto y en el conjunto de resultados obtenidos (Godínez 2010), se propone quepara estructuras que se consideran como irregulares en elevación ( H / L 2. 5 ) la carga axial de diseñoen columnas de borde o esquina de los primeros entrepisos se incremente en un 30%, lo cual, en general,permitirá que las columnas no excedan un límite aceptable de carga axial (ec. 7).Psi H / L 2.5P Diseño (7)1.3Psi H / L 2.5Diseño por cortante en columnasRespecto al diseño por fuera cortante, en la figura 25 se presentan los máximos valores de fuerzacortante observados en una de las columnas de planta baja estudiadas para cada uno de los modelosconsiderados (la más desfavorable). De los resultados expuestos en las figura 25, se observa que en todoslos modelos la demanda de fuerza cortante de cada uno de las columnas estudiadas no exceden el 50% dela fuerza cortante de diseño, es decir, en todos los casos los factores V/V dis son menores que 0.5.Se observa que el diseño por fuerza cortante realizado según lo estipulado en el apartado 7.3.5.1 delas NTCC-04 puede resultar en algunos casos muy conservador, pues la ocurrencia de una falla por fuerzacortante, en una columnas adecuadamente confinada, es poco probable conforme a lo observado (figura94

Comportamiento no lineal de marcos dúctiles de concreto reforzado con contraventeo chevrón. Propuesta de diseño25). Probablemente el realizar el diseño por fuerza cortante considerando un factor de resistencia unitarioy una sobrerresistencia del acero de refuerzo de 1.25F y , únicamente conduce a diseños menos eficientes,pues como se muestra en esta sección, las demandas de fuerza cortante en las columnas son inferiores al50% de la fuerza cortante de diseño. Lo anterior, indica que este rubro debe estudiarse con más detalle,tanto analítica como experimentalmente. De ser posible, es recomendable que en estudios posteriores seconsidere la interacción entre elementos mecánicos y no únicamente el estudio aislado de los mismos.Dichos estudios podrían brindar los elementos de juicio suficientes para definir si el diseño por fuerzacortante no lidera el diseño de este tipo de elementos, evitando con esto el sobrediseño por este concepto.Asimismo, el estudio del factor empleado para definir la relación entre los momentos resistentes aflexión de columnas y vigas para garantizar un mecanismo de columna fuerte - viga débil, tendría impactodirecto en el diseño por cortante, pues es obvio que cuando rige la recomendación reglamentaria que exigeel sobrediseño de la capacidad a flexión de las columnas con respecto a las vigas (factor =1.5, ecuación1), esto también conduce a que se sobrediseñen notablemente las columnas a cortante cuando éste seobtiene a partir del equilibrio de estos momentos amplificados de diseño. Por tanto, tal y como lo sugiereun estudio de carácter exploratorio (Castro et al. 2005), el factor podría variarse con la altura y laesbeltez de la estructura.0.6000.5000.400V/Vdis0.3000.2000.1000.000m4x50m4x75m4y50m4y75m8x50m8x75m8y50m8y75m12x50m12x75m12y50m12y75m16x50m16x75m16y50m16y75m20x50m20x75m20y50m20y75m24x50m24x75m24y50m24y75Figura 25. Máximos valores de V/V dis para cada uno de los modelos estudiadosDiseño por flexión y cortante en vigasRespecto al diseño de las vigas, el segundo grupo de elementos a diseñar conforme al mecanismode colapso esperado, con base en el conjunto de resultados obtenidos (Godínez 2010), se observó que lametodología de diseño por capacidad planteada inicialmente tanto para el diseño por flexión como para eldiseño por fuerza cortante, es adecuada, por lo que no se requieren de ajustes en estos rubros.Diseño de los contravientos metálicosComo se indica en la literatura especializada (Black et al. 1980, Ikeda y Mahin 1984, Bruneau et al.1998, etc.), parte importante del comportamiento inelástico de un marco contraventeado está definido porel comportamiento de los contravientos, cuyo comportamiento está influenciado, entre otros aspectos, porla forma de su sección transversal, su resistencia relativa a tensión y compresión y su relación de esbeltez(kl/r).En esta sección se presenta una recomendación de diseño enfocada en las relaciones de esbeltez delos elementos que conforman el sistema de contraventeo, que según los resultados obtenidos, son en sumayoría adecuadas para obtener un comportamiento estructural satisfactorio. La determinación de lascapacidades a tensión y compresión de elementos sujetos a carga axial ha sido ampliamente estudiada y,95

<strong>Comportamiento</strong> <strong>no</strong> <strong>lineal</strong> <strong>de</strong> <strong>marcos</strong> dúctiles <strong>de</strong> <strong>concreto</strong> <strong>reforzado</strong> con contraventeo chevrón. Propuesta <strong>de</strong> diseño25). Probablemente el realizar el diseño por fuerza cortante consi<strong>de</strong>rando un factor <strong>de</strong> resistencia unitarioy una sobrerresistencia <strong>de</strong>l acero <strong>de</strong> refuerzo <strong>de</strong> 1.25F y , únicamente conduce a diseños me<strong>no</strong>s eficientes,pues como se muestra en esta sección, las <strong>de</strong>mandas <strong>de</strong> fuerza cortante en las columnas son inferiores al50% <strong>de</strong> la fuerza cortante <strong>de</strong> diseño. Lo anterior, indica que este rubro <strong>de</strong>be estudiarse con más <strong>de</strong>talle,tanto analítica como experimentalmente. De ser posible, es recomendable que en estudios posteriores seconsi<strong>de</strong>re la interacción entre elementos mecánicos y <strong>no</strong> únicamente el estudio aislado <strong>de</strong> los mismos.Dichos estudios podrían brindar los elementos <strong>de</strong> juicio suficientes para <strong>de</strong>finir si el diseño por fuerzacortante <strong>no</strong> li<strong>de</strong>ra el diseño <strong>de</strong> este tipo <strong>de</strong> elementos, evitando con esto el sobrediseño por este concepto.Asimismo, el estudio <strong>de</strong>l factor empleado para <strong>de</strong>finir la relación entre los momentos resistentes aflexión <strong>de</strong> columnas y vigas para garantizar un mecanismo <strong>de</strong> columna fuerte - viga débil, tendría impactodirecto en el diseño por cortante, pues es obvio que cuando rige la recomendación reglamentaria que exigeel sobrediseño <strong>de</strong> la capacidad a flexión <strong>de</strong> las columnas con respecto a las vigas (factor =1.5, ecuación1), esto también conduce a que se sobrediseñen <strong>no</strong>tablemente las columnas a cortante cuando éste seobtiene a partir <strong>de</strong>l equilibrio <strong>de</strong> estos momentos amplificados <strong>de</strong> diseño. Por tanto, tal y como lo sugiereun estudio <strong>de</strong> carácter exploratorio (Castro et al. 2005), el factor podría variarse con la altura y laesbeltez <strong>de</strong> la estructura.0.6000.5000.400V/Vdis0.3000.2000.1000.000m4x50m4x75m4y50m4y75m8x50m8x75m8y50m8y75m12x50m12x75m12y50m12y75m16x50m16x75m16y50m16y75m20x50m20x75m20y50m20y75m24x50m24x75m24y50m24y75Figura 25. Máximos valores <strong>de</strong> V/V dis para cada u<strong>no</strong> <strong>de</strong> los mo<strong>de</strong>los estudiadosDiseño por flexión y cortante en vigasRespecto al diseño <strong>de</strong> las vigas, el segundo grupo <strong>de</strong> elementos a diseñar conforme al mecanismo<strong>de</strong> colapso esperado, con base en el conjunto <strong>de</strong> resultados obtenidos (Godínez 2010), se observó que lametodología <strong>de</strong> diseño por capacidad planteada inicialmente tanto para el diseño por flexión como para eldiseño por fuerza cortante, es a<strong>de</strong>cuada, por lo que <strong>no</strong> se requieren <strong>de</strong> ajustes en estos rubros.Diseño <strong>de</strong> los contravientos metálicosComo se indica en la literatura especializada (Black et al. 1980, Ikeda y Mahin 1984, Bruneau et al.1998, etc.), parte importante <strong>de</strong>l comportamiento inelástico <strong>de</strong> un marco contraventeado está <strong>de</strong>finido porel comportamiento <strong>de</strong> los contravientos, cuyo comportamiento está influenciado, entre otros aspectos, porla forma <strong>de</strong> su sección transversal, su resistencia relativa a tensión y compresión y su relación <strong>de</strong> esbeltez(kl/r).En esta sección se presenta una recomendación <strong>de</strong> diseño enfocada en las relaciones <strong>de</strong> esbeltez <strong>de</strong>los elementos que conforman el sistema <strong>de</strong> contraventeo, que según los resultados obtenidos, son en sumayoría a<strong>de</strong>cuadas para obtener un comportamiento estructural satisfactorio. La <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> lascapacida<strong>de</strong>s a tensión y compresión <strong>de</strong> elementos sujetos a carga axial ha sido ampliamente estudiada y,95

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