Análisis y diseño de estructuras aporticadas con materiales de alta resistencia

Abstract

Desde un tiempo atrás los avances tecnológicos en la industria de la construcción, han transformado los procesos constructivos, así como elevando la calidad de los materiales que intervienen en este proceso, ya no está fuera del alcance materiales de alta resistencia, lo cual trae como consecuencia la revisión de los métodos de diseño y de los códigos actuales, los que tendrán que considerar las características que estos nuevos materiales presentan. Todos estos avances tecnológicos ya son aplicados en países de Europa, Asia y América del Norte, con lo cual se logra eficiencia en los diseños y un menor costo de las construcciones realizadas, sin ir en desmedro de la seguridad y serviciabilidad de estas en el transcurso del tiempo. Existen muchos ejemplos de construcciones utilizando estos materiales, mencionaremos en especial el caso de algunas edificaciones: -Lake Point Tower, Chicago, 1965; -Water Tower Building, Chicago, 1967; -Mercantile Building, Chicago, 1982; -Edificio en 225 W. Wacker Dr., Chicago, 1989; -Nova Scotia Building, Toronto; y -Two Unión Square Building, Seatle. De este modo es que nuestro país no puede estar fuera de esta transformación, sin la cual no se puede discutir de eficiencia y productividad, términos que se encuentran muy relacionados con la “Calidad Total” y la “Re-ingeniería de Procesos” conceptos que son muy importantes en la actualidad. En nuestro país, en la Universidad Nacional de Ingeniería la obtención de concretos de altas resistencias se encuentra en etapa de investigación. En la U.N.I. se han realizado tesis de investigación al respecto utilizando la micro-sílice que es componente esencial para tal fin, alcanzando resistencias a la compresión de alrededor de 600 kg/cm. OBJETIVO DE LA INVESTIGACION El objetivo de esta investigación es evaluar el comportamiento de un edificio aporticado con materiales normales y de alta resistencia (concreto de alta resistencia y acero de alta resistencia). Para tal efecto se ha realizado un análisis por cargas de gravedad y sísmico de la estructura anteriormente mencionada. Para evaluar el comportamiento de las estructuras examinaremos los desplazamientos laterales, los niveles de agrietamientos, control de deflexiones, las longitudes de anclaje y la posible ductilidad de los elementos estructurales. Además, se propone formas prácticas de predimensionamiento de elementos estructurales y los requisitos mínimos que deben cumplir estos en base a los resultados obtenidos en el análisis. ORGANIZACION DE LA TESIS A continuación, mostramos como se ha realizado el estudio, para lo cual el tema ha sido distribuido de manera que inicialmente se muestre las características y comporta miento de los materiales, para posteriormente realizar el análisis de un edificio con el sistema aporticado. En el Capítulo I se hace la introducción general al estudio, los antecedentes en los que nos basamos para proponer el uso de estos materiales y una descripción del diagramado de la tesis. En el Capítulo II se ha realizado una descripción de las propiedades físicas de los materiales de alta resistencia utilizados como lo son el concreto de alta resistencia y el acero de alta resistencia. En el Capítulo III se expone las consideraciones estructurales a tener en cuenta al momento de diseñar los elementos estructurales como son las vigas, columnas y las conexiones vigas columnas, las cuales en su mayoría han sido tomadas del Reporte del Comité 363 del A.C.I. En el Capítulo IV se estudió el agrietamiento y las deflexiones en los elementos, las causas que la provocan, y los métodos para estimar y controlar el agrietamiento y la deflexión en los miembros. En el Capítulo V se examinó la adherencia, la longitud de desarrollo, la longitud de anclaje, y la longitud de traslape; así como su variación con el incremento de resistencia de los nuevos materiales, en forma especial el acero de alta resistencia. En el Capítulo VI se ve un ejemplo de un edificio de 12 pisos el cual será dimensionado y analizado en sus diferentes características cuando está sujeto a las cargas de gravedad y a las cargas sísmicas del R.N.C., utilizando inicialmente como materiales componentes los normalmente utilizados y posteriormente los materiales de alta resistencia, para tal efecto nos valdremos del programa de computo SAP-90, en el cual cargaremos las diferentes características del pórtico a analizar y obtendremos una vez corrido el programa las fuerzas cortantes, momentos y desplazamientos presentados en el edificio. Además, realizaremos la interpretación de los resultados obtenidos, así como la formulación de ciertos criterios de predimensionamiento cuando se diseñe utilizando estos materiales. En el Capítulo VII se mostró finalmente las conclusiones a las que se ha llegado después de toda la información expuesta y los resultados obtenidos del análisis del edificio de 12 pisos.