Análisis de la condición columna fuerte-viga débil según la norma venezolana FONDONORMA 1753:2006 tomando en cuenta el endurecimiento por deformación del acero de refuerzo

Abstract

La condición columna fuerte-viga débil consiste en la formación de rótulas plásticas en los extremos de las vigas antes que en las columnas a la hora de un evento sísmico. Esta condición es objetivo del diseño sismorresistente, pues procura contribuir a la preservación de vidas humanas. El objetivo de este Trabajo Especial de Grado es analizar los procedimientos expuestos en el Capítulo 18 de la Norma Venezolana Fondonorma 1753:2006 (NVF 1753:2006) para obtener la resistencia mínima a flexión en columnas. El procedimiento 1 compara los momentos resistentes de vigas y columnas por cada nodo, mientras el procedimiento 2 hace lo propio por cada nivel. Como novedad se tomó en consideración el incremento de resistencia por endurecimiento del acero de refuerzo. Asimismo, se centró el estudio en dos pórticos planos, uno simétrico (pórtico 1) y otro asimétrico (pórtico 2), de concreto reforzado, de baja altura y nivel de diseño 3 que fueron diseñados acorde la normativa venezolana vigente. Se verificó que el diseño original de ambos pórticos para cargas gravitatorias incumplía con el valor mínimo de relación de resistencia (1,20), y se procedió al ajuste para cumplir con cada procedimiento por separado y bajo distintos casos de comportamiento del acero: elástico perfectamente plástico (EPP) y bilineal (BL). Luego, por medio de análisis estáticos no lineales, realizados a través de un software de análisis estructural, y bajo dos patrones de cargas, triangular y rectangular, se sometieron ambos pórticos a esfuerzos laterales en sentidos positivo y negativo. Los resultados indicaron que para el pórtico 1 el patrón de cargas triangular generó un mecanismo ideal con y sin endurecimiento, mientras el patrón de cargas rectangular propició mecanismos mixtos o de colapso parcial. A su vez, el pórtico 2 reportó la formación de mecanismos indeseables para la mayoría de los casos, en especial para el sentido negativo del sismo. Se hicieron ajustes finales donde se tomó en consideración el aspecto constructivo, armando todas las columnas uniformemente en toda su altura, para cada caso. Se procedió a realizar nuevos análisis estáticos no lineales donde se evidenció la formación del mecanismo ideal de rotulación de vigas en cada uno de los casos de estudio. Se elaboró una tabla resumen con los incrementos porcentuales de acero en función de la cuantía geométrica para cada caso con respecto al diseño original. Estos resultados demostraron que los ajustes finales tienen un incremento de hasta el 220%. En especial el pórtico 2 requirió mayores incrementos. El cumplimiento de los procedimientos no garantizó la formación del mecanismo ideal, por ello se listaron los valores de relación de resistencia calculados para cada caso de ajuste final, y se promediaron en busca de encontrar un valor representativo y recomendable que permita la formación de un mecanismo eficiente de disipación energía. Los valores obtenidos fueron 1,90 para el procedimiento 1 y 1,60 para el procedimiento 2, para el caso EPP, y para el caso BL, 1,70 y 1,50 respectivamente.