Influencia de las columnas cortas en el comportamiento sísmico de estructuras de concreto armado

Abstract

En este trabajo se considera el efecto de la irregularidad vertical, referido al comportamiento de columnas cortas, en estructuras de concreto armado bajo acciones sísmicas. La norma venezolana COVENIN 1756:2001 "Edificaciones Sismorresistentes" considera esta irregularidad incrementando las fuerzas de diseño en un 30%, lo que significa una reducción del factor de respuesta R del 25%. Si se toma en cuenta el comportamiento no lineal de las edificaciones éstas pueden ser dos alternativas de diseño diferentes. Se trata de calibrar ambas posibilidades y de comprender el comportamiento de las edificaciones. Se analizan 12 edificaciones de concreto armado, 3 de ellas con regularidad vertical y en planta como modelos de referencia, y 9 adicionales con columnas cortas a diferentes alturas. Los edificios fueron diseñados según las normas vigentes COVENIN 1756:2001 y 1753: 1987 "Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones. Análisis y Diseño". Las columnas cortas se ubican independientemente en planta baja, en una planta intermedia y en la planta alta. Para simular la condición de columna corta se hacen cambios de tabiquería y se mantiene el diseño original, asumiendo en el modelo de análisis un piso de altura reducida. Estos edificios se estudian mediante el análisis estático no lineal (AENL) push-over, y el análisis dinámico no lineal tridimensional (ADNL-3D) bajo la acción de dos sismos reales y uno equivalente sinusoidal. Estos edificios se asumen ubicados en la Ciudad de Barquisimeto sobre un suelo firme tipo S1. Se comparan las líneas de comportamiento estructural. Los resultados muestran que se obtienen ductilidades entre 2.12 y 15.52, Y factores de respuesta R entre 3.64 y 4.69, menores que el valor de diseño R=6. Se obtiene un valor promedio de 0.67 para ajustar el factor de respuesta R, que contempla el factor de incremento de fuerzas indicado en la Norma 1756:2001. Se hacen algunas recomendaciones para mejorar las prescripciones de la misma.

The effect of the vertical irregularity referred to the behavior of short columns in reinforced concrete structure under seismic actions, are considered in this study. This irregularity is considered in Venezuelan Code increasing the design forces in 30%, this value represent a reduction of the response factor R of 25%. It's taking into account the nonlinear behavior of the buildings, those values can be two different design alternatives. This study compare both possibilities and it tries to understand the behavior of the buildings. Twelve (12) reinforced concrete buildings are studied, 3 with vertical and horizontal regularities as reference models, and 9 additional with short columns at different heights. The buildings have been designed under the Covenin Codes 1756:2001 and 1753:1987. The short columns are located in the lower story, in intermediate and high story. To simulate the short column condition, it makes masonry changes with the beam and column original design, it assumes in the analysis model a floor of reduced height. These buildings are studied with the nonlinear static analysis (push-over), and the dynamic nonlinear analysis 3-0 (Canny-W), with two real earthquakes and a sinusoidal shape, with a maximum acceleration of 0.33g. The buildings are assumed located in Barquisimeto City on a hard soil type S1. The structural behavior are compared. The results shown that ductilities between 2.12 and 15.52, and response reduction factors R between 3.64 and 4.69, smaller than factor design value R=6, were obtained. Also, a value average of 0.67 to adjust the factor R design value to consider the factor of increment of forces indicated in the Code COVENIN 1756:2001 was obtained. Sorne recommendations are made to improve the Code's prescriptions.