Influencia de la relación de aspecto en el desempeño sísmico de vigas de acoplamiento de concreto armado

Abstract

Los muros de corte de concreto armado, conectados por vigas de acoplamiento, constituyen un sistema estructural sismorresistente muy utilizado en nuestras edificaciones. El diseño reglamentario de las vigas de acoplamiento proporciona expresiones para lograr un adecuado comportamiento estructural, el cual está controlado fundamentalmente por la relación de aspecto (longitud/peralte: “ln/h”), la forma del armado principal (diagonal o convencional) y la separación del refuerzo transversal. La variación geométrica de ln/h conduce a una clasificación de las vigas de acoplamiento en: las de muy baja relación de aspecto (ln/h < 0.5), las de baja relación de aspecto (ln/h < 2.0), controladas por cortante, susceptibles a degradación de resistencia y de rigidez bajo acciones sísmicas, donde se requiere la colocación de refuerzo en diagonal para cuando se supere un cierto valor de cortante; o las de alta relación de aspecto (ln/h ≥ 4.0), controladas por flexión, donde solo se requiere refuerzo convencional. Sin embargo, para valores de aspecto intermedio (2.0 ≤ ln/h < 4.0) dejan a criterio del proyectista considerar si se trata de vigas de “alta” o “baja” relación de aspecto. La presente investigación, compara el comportamiento y/o desempeño sísmico de siete (7) vigas de acoplamiento con relaciones de aspecto entre 2.0 ≤ ln/h ≤ 3.5 reforzadas convencionalmente y con refuerzo transversal igualmente espaciados, analizadas en un programa de análisis no lineal por elementos finitos, denominado DIANA FEA. Para cada viga se estudian varios parámetros estructurales, tales como, la capacidad resistente a cortante y a flexión, la ductilidad efectiva, la degradación de resistencia y de rigidez, el amortiguamiento viscoso equivalente, la energía disipada, la distribución de esfuerzos principales en el concreto y en las barras de acero del elemento, y el patrón de agrietamiento. Antes del análisis de las vigas, se ha realizado una calibración con la data de un ensayo experimental realizada por terceros. La investigación concluye que las vigas de acoplamiento reforzadas convencionalmente con una relación de aspecto mayor o igual a 2.5 serían las más adecuadas, por mostrar mejores parámetros estructurales de desempeño.