Diseño de marcos de edificios con columnas compuestas CFT de acero y concretos de alta resistencia
Authors:   , Altamirano Barragán Édgar Noé 
Published: March 2023

Se estudian las ventajas de utilizar elementos con acero de alta resistencia, en marcos rígidos y contraventeados de edificios con alturas menores a diez niveles, con columnas compuestas CFT. El trabajo se expone en 7 capítulos. En el capítulo 1 se da una breve introducción sobre el sistema de construcción compuesta y el desarrollo de aceros de alta resistencia. En el capítulo 2 se presentan los Antecedentes del tema. Se hace una recopilación de algunos estudios analíticos y experimentales efectuados en Estados Unidos y Japón sobre columnas compuestas CFT con acero de alta resistencia. En el capítulo 3 se aborda la definición y el diseño de los modelos para baja ductilidad estructurales a estudiar. Se definen la tipología estructural y los modelos a estudiar. Se plantean los parámetros de diseño considerados en las columnas compuestas CFT (sección de la columna, esfuerzo de fluencia de la columna y resistencia a compresión del concreto). Se presentan las ecuaciones para el cálculo de la resistencia a compresión y a tensión de columnas compuestas CFT de acuerdo a NTC 2017(Diseño de Estructuras de Acero) y AISC 360-10. Se determinan los diagramas de interacción de las columnas compuestas CFT para conocer su resistencia a flexocompresión. En el capítulo 4 se trata el diseno de los modelos para ductilidad alta, para los cuales se utilizan criterios de diseño por capacidad tanto en la dirección rígida como en la dirección contraventeada. Se describen los tipos de conexiones de vigas de sección I a columnas compuestas CFT (conexión con diafragma externo, conexión con diafragma interno y con diafragma atravesado) y se presenta el diseño por capacidad de una conexión de este tipo, revisando aspectos como el cálculo de los momentos y cortantes máximos probables en la viga, criterios de diseño de los elementos, criterio columna fuerte viga débil y cortante en la zona de panel. Finalmente se tratan los tipos de conexiones en marcos contraventeados y los criterios de diseño para la conexión en esta dirección. En el capítulo 5 se estudia el comportamiento de los modelos estructurales mediante un análisis estático no lineal “pushover”. Se determinan las curvas de capacidad de cada uno de los modelos estructurales y se analizan los mecanismos de colapso para estudiar su comportamiento en el intervalo inelástico. Además, se estiman los factores de ductilidad y sobreresistencia de cada uno de los modelos estructurales. En el capítulo 6 se tratan los análisis dinámicos no lineales de los modelos estructurales; los cuales fueron sometidos a acelerogramas correspondientes a los sismos mexicanos del 19 de septiembre de 2017, de las estaciones DX37 y CH84. Se observan los desplazamientos y distorsiones máximas de entrepiso que cada registro le provoca a las estructuras. Además, se determina la demanda de ductilidad que desarrollan los elementos mediante las rotaciones inelásticas máximas desarrolladas en vigas y columnas. Finalmente, en el capítulo 7 se dan algunas recomendaciones de diseño para marcos rígidos y marcos contraventeados con columnas compuestas de acero de alta resistencia.