Evaluación de los requisitos de la NVC 1618-1998 para establecer la condición columna fuerte-viga débil en pórticos resistentes a momento

Abstract

El diseño sismorresistente de pórticos de acero estructural conlleva a que la principal fuente de disipación de energía sea por medio de la formación de rótulas plásticas en las vigas a una cierta distancia de las caras de las columnas, y a evitar la formación de rótulas plásticas en las columnas, salvo en la base de las columnas del primer nivel. Esta filosofía se conoce como la condición columna fuerte-viga débil. El objetivo de este trabajo es evaluar la relación de momentos en los nodos propuesta en la Norma Venezolana COVENIN 1618-1998 para la condición columna fuerte-viga débil en pórticos resistentes a momentos pertenecientes a estructuras de baja altura. Para realizar esta investigación se diseñaron tres pórticos planos de acero estructural de baja altura y con distintas configuraciones. Los pórticos fueron evaluados según el procedimiento del apartado 11.4.7 de la Norma Venezolana COVENIN 1618-1998 y el diseño sismorresistente se llevó a cabo mediante análisis espectral de acuerdo con la Norma Venezolana COVENIN 1756-2001. Para el diseño de cada pórtico se contó con tres etapas esencialmente, y posterior al diseño se realizó la revisión de la relación de momentos entre columnas y vigas como está establecido en la NVC 1618-1998. En la primera etapa de diseño se utilizaron perfiles que produjeran una desplazabilidad lo más cercana al límite normativo, y relaciones demanda-capacidad de los miembros estructurales próximos a la unidad. En la segunda etapa se realizó un primer acomodo en el cual se adecuaron los perfiles de las columnas para cumplir con el criterio columna fuerte-viga débil con un valor lo más próximo al normativo. Y en la tercera se ajustaron los perfiles de manera tal que pudieran representar una solución desde el punto de vista constructivo. Luego del diseño estructural se evaluó cada pórtico por análisis estático no lineal o pushover, según el documento de la Federal Emergency Management Agency 356-2000, para observar el comportamiento sismorresistente en términos del patrón de formación de rótulas plásticas en los pórticos y del mecanismo de colapso que se presentó en cada estructura. Los análisis estáticos no lineales fueron realizados considerando dos patrones de carga lateral, con la finalidad de evaluar su efecto sobre el comportamiento sismorresistente de los pórticos analizados. Los patrones utilizados fueron distribución vertical uniforme y distribución vertical triangular. Ambos patrones fueron aplicados en la dirección del análisis tanto en sentido positivo como negativo, exceptuando los pórticos absolutamente simétricos. Los resultados obtenidos mostraron que con valores de relación de momentos en los nodos menores a 1,0 no se presenta el mecanismo ideal en la totalidad de los casos, pudiendo presentarse algún mecanismo de formación de rótulas plásticas diferente al ideal. Con el ajuste para valores de la relación cercanos a 1,0 se presentó el mecanismo de colapso ideal en todos los casos. Y más aún, con valores superiores a 1,0 se obtuvo el mecanismo de falla ideal para la totalidad de los casos estudiados. En conclusión, para los casos analizados, seguir los lineamientos de la Norma Venezolana COVENIN 1618-1998 generó un resultado que es satisfactorio en cuanto a comportamiento sismorresistente se refiere.