EVALUACIÓN DE LOS MÉTODOS ESPECTRALES PARA EL DISEÑO DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO DE ESTRUCTURAS PLANAS / Evaluation of Spectral Methods for the Design of Reinforced Concrete Columns for Plane Structures

Resumo

El principal objetivo de esta investigación es evaluar el método tradicional de diseño espectral de columnas que consideralos valores máximos probables de la fuerza axial y del momento flector, para estructuras planas de concreto armadosometidas a una sola componente sísmica. Con esta finalidad, este método se compara con métodos más refinadospropuestos recientemente, denominados del Esfuerzo Extremo y de la Fuerza Extrema, los cuales utilizan el concepto devalores simultáneos probables de fuerza axial y momento flector. Se comparan también los valores de diseño obtenidos portodos los métodos con el conjunto de valores posibles de fuerza axial y momento flector cuya envolvente está dada por laelipse de interacción de Gupta. Se definieron modelos simplificados de estructuras planas para edificios con vigas rígidasy edificios con vigas flexibles de 1, 2 y 8 pisos, con período corto y largo, y se sometieron a una componente sísmicahorizontal de dirección fija coincidiendo con uno de los ejes principales de la estructura. Se determinó el error relativo entrelas fuerzas máximas probables y las fuerzas simultáneas probables, tomando estas últimas como valores más confiablespara fines de diseño. Los errores encontrados son siempre de sobrestimación. Se concluye que el método tradicional esconservador, los métodos propuestos son más precisos y que las áreas de acero en el diseño de columnas de concretoarmado calculadas con las fuerzas máximas probables, pueden estar sobrestimadas hasta un 260% en edificios de medianaaltura, en relación a un diseño más confiable basado en los valores simultáneos probables.

ABSTRACT

The main objective of this investigation is to evaluate the traditional method of spectral design of columns that considersthe probable maximum values of the axial force and the bending moment, for plane structures of reinforced concrete undera single seismic component. With this purpose, this method is compared with more refined methods recently proposed, theExtreme Stress and the Extreme Force Methods, which use the concept of probable simultaneous values of axial force andbending moment. The design values using those methods are also compared with the set of possible values of axial forceand bending moment whose envelope is given by the interaction ellipse of Gupta. Simplified models of 1, 2 and 8-storyplane structures for buildings with rigid beams and buildings with flexible beams were defined, with a short and a longperiod, under a horizontal seismic component along one of the main axes of the structure. The relative error between theprobable maximum forces and the probable simultaneous forces was determined, taking the last ones as more reliablevalues for design purposes. The errors found are always in excess. In conclusion, the traditional method is conservative,the proposed methods are more accurate and the reinforcement bar areas in the design of reinforced concrete columnscalculated with the probable maximum forces, can be exceeded up to 260% in buildings of medium height, in relation to amore reliable design based on the probable simultaneous values.Keywords: spectral methods, reinforced concrete columns, plane structures, probable maximum values, probablesimultaneous values.