Aplicación de Columnas Compuestas CFT al Diseño Sísmico de Edificios en Chile

Abstract

Una columna CFT (“Concrete Filled Tube”) corresponde a un elemento compuesto conformado por un perfil tubular de acero en cuyo interior se coloca hormigón con el fin de aumentar su resistencia y rigidez. El presente proyecto de título trata acerca de la aplicabilidad de columnas compuestas CFT al diseño sísmico de edificios en Chile. Junto con esto se realiza la comparación entre el diseño al utilizar columnas de perfiles doble T y el diseño utilizando columnas compuestas CFT. Para analizar la aplicabilidad del uso de columnas compuestas se realiza el diseño de tres edificios cuyas dimensiones generales en planta son dimensiones observadas en edificios chilenos, diferenciándose sólo en la cantidad de pisos. En el diseño de estos edificios se utilizan paralelamente columnas doble T de acero y columnas compuestas CFT, para así poder comparar los resultados de ambos diseños. En el diseño de los edificios se utiliza la normativa vigente. Luego de haber realizado el diseño de los edificios, se analiza el comportamiento de una de las estructuras diseñadas en base a columnas compuestas CFT mediante dos tipos de análisis: Pushover y Análisis Tiempo-Historia. El modelo involucrado en estos análisis incorpora la no linealidad proveniente de la fluencia del acero tanto de vigas como columnas, así como también la producida por las deformaciones del hormigón en el interior de las columnas CFT. Los resultados obtenidos de estos análisis se comparan con los resultados esperados de acuerdo a la normativa utilizada con el fin de apreciar si los parámetros de diseño empleados son los correctos o deberían ser éstos modificados para obtener resultados consistentes con la filosofía de diseño de la norma chilena para el diseño sísmico de edificios. Los resultados obtenidos en este trabajo de titulación indican que los edificios prototipo con columnas CFT diseñados de acuerdo a la normativa chilena resultan con una sobre resistencia muy alta, lo cual, si bien asegura un buen comportamiento sísmico para un sismo de nivel de diseño, no permite visualizar las ventajas, desde un punto de vista económico, de utilizar este tipo de elementos en estructuras sismorresistentes. En este trabajo de titulación queda en evidencia que el criterio de deformaciones admisibles impuesto por la norma NCh433.Of 96 es demasiado restrictivo para las estructuras analizadas, la relajación de este criterio podría resultar ventajosa económicamente para las estructuras controladas por el corte basal mínimo.