Evaluación de la condición columna fuerte-viga débil según la norma venezolana FONDONORMA 1753-2006

Abstract

Ante la eventualidad sísmica a la que puede ser sometida una estructura de concreto armado, se espera que sea capaz de generar una respuesta adecuada, formando rótulas plásticas en las vigas antes que en las columnas. Dicho razonamiento es el que se denomina comúnmente como columna fuerte – viga débil. Los procedimientos 1 y 2 de la Norma Venezolana Fondonorma 1753-2006 tienen como objeto reducir el riesgo de cedencia en las columnas, para evitar que se generen mecanismos de falla que puedan conducir a la inestabilidad de la estructura; sin embargo, no se establece algún criterio de elección entre los dos procedimientos, dejando esto a criterio del proyectista. En este Trabajo Especial de Grado se evaluó la efectividad de los procedimientos 1 y 2 de la Norma Venezolana Fondonorma 1753-2006, para generar la condición columna fuerte viga débil en estructuras aporticadas. Inicialmente se diseñaron dos estructuras regulares en concreto armado según los lineamientos establecidos en la normativa venezolana vigente. Para esto se predimensionaron los elementos estructurales a fin de soportar las acciones gravitacionales asignadas según la Norma Venezolana Covenin 2002-1988 y las acciones sísmicas derivadas del análisis sismorresistente impuesto por la Norma Venezolana Covenin 1756-2001. Se determinaron las áreas de acero longitudinal necesarias para resistir las solicitaciones actuantes y se generaron propuestas de barras de acero colocadas en las secciones que cumplieran con los valores requeridos para el análisis. Se realizó la verificación del cumplimiento de la resistencia mínima a flexión en columnas usando los dos procedimientos establecidos en el capítulo 18 de la Norma Venezolana Fondonorma 1753-2006. Se procedió con el ajuste normativo generando nuevas estructuras que garantizaron el cumplimiento de las condiciones establecidas en el procedimiento 1 y posteriormente nuevas estructuras que garantizaran el cumplimiento del procedimiento 2. Se evaluó el comportamiento sismorresistente de cada modelo ejecutando análisis estáticos no lineales (pushover), considerando sólo la formación de rótulas plásticas en los extremos de los elementos, por flexión en vigas y por interacción de flexión y carga axial en columnas, mediante el uso del programa computacional SAP2000. Debido a la poca efectividad observada en las estructuras, luego del ajuste para el cumplimiento del procedimiento 1 y luego del ajuste para el cumplimiento del procedimiento 2, a fin de evitar la formación de mecanismos plásticos de colapso perjudiciales y a obtener comportamientos dúctiles adecuados, se propusieron y evaluaron diferentes relaciones de resistencias mínima a flexión en columnas y vigas como ajuste a cada procedimiento y se estudió su incursión en el rango inelástico a través de análisis estáticos no lineales. De las etapas resultantes en los casos de estudio, se concluyó que los procedimientos 1 y 2 propuestos en la Norma Venezolana Fondonorma 1753-2006 no evitan la formación de mecanismos plásticos de colapso que involucran a las columnas. Además, que los mecanismos plásticos deseados se forman cuando se aumenta la relación de resistencias propuesta por el Procedimiento 1 a valores superiores a “2,00”; y cuando se aumenta la relación de resistencias propuesta por el Procedimiento 2 a valores aproximados a “1,40”.