EN 1998
Las paredes de concreto armado dúctil representan un elemento central de soporte en el diseño sísmico, ya que contribuyen significativamente a la absorción de acciones horizontales y a la disipación de energía. Su comportamiento estructural durante un sismo se ve afectado principalmente por efectos dinámicos no lineales, sobre-resistencias y la formación de zonas plásticas.
El Eurocódigo 8 considera estas incertidumbres al requerir, para el diseño, la determinación de esfuerzos internos basados en envolventes y la aplicación de coeficientes de magnificación, especialmente para las fuerzas de corte.
Fundamentos normativos y comportamiento estructural
Determinación de los momentos flectores de diseño
El comportamiento no lineal de una pared de concreto armado no acoplada se determina por una única rótula plástica en la base. Esta sección de la pared debe ser dimensionada para el momento flector resultante del análisis de la situación de diseño sísmico.
Para evitar la extensión por encima de la rótula plástica en la base, el EC 8 [1] establece que el diagrama de momentos de diseño debe basarse en una envolvente derivada del diagrama de momentos flectores obtenido del análisis y desplazado verticalmente. Este procedimiento se denomina Tension Shift (TS o desplazamiento de la línea de fuerza de tracción) y se ilustra en la figura siguiente.
De acuerdo con el EC 8 [1], la envolvente puede asumirse lineal siempre que la estructura no presente discontinuidades significativas en masa, rigidez o capacidad de carga a lo largo de su altura. El Tension Shift (al) debe coincidir con la inclinación del elemento (θ) asumida para la verificación de la capacidad de corte en el estado límite último (ULS) de acuerdo con el EC 2 [2]. La magnitud del desplazamiento se determina de la siguiente forma (EC 2 [2], (9.2)).
Determinación de las fuerzas cortantes de diseño
El valor del momento flector en la base de la pared y la consideración aislada del voladizo no son suficientes para determinar de manera confiable las fuerzas cortantes sísmicas máximas en diferentes alturas de la pared. Esta limitación surge de la naturaleza dinámica de las fuerzas transmitidas a la pared a través de los pisos durante un sismo [4].
- Para resolver este problema, se plantea la siguiente hipótesis básica:
Si el momento de capacidad MRd es mayor que el momento flector basado en el análisis elástico en la base de la pared para la carga sísmica de diseño MEd, entonces las fuerzas cortantes sísmicas a cualquier altura de la pared superan a las calculadas del mismo análisis elástico, proporcionalmente a la relación MRd/MEd.
- De esto se deriva la siguiente medida:
Las fuerzas cortantes derivadas del análisis sísmico de diseño (V’Ed) se ajustan mediante un coeficiente de magnificación de diseño basado en capacidad (ε). Este factor depende directamente de la relación MRd/M’Ed y escala la fuerza cortante en consecuencia, como fue propuesto por Fardis et al. [3].
Además, el EC 8 [1] requiere que también se considere el posible incremento de las fuerzas cortantes en la base de una pared sísmica primaria en estructuras de clase de ductilidad media (DCM). Las fuerzas cortantes de diseño (V Ed) se incrementan un 50 % más de las fuerzas cortantes obtenidas del análisis (V’Ed), tal como se muestra en la ecuación siguiente. Para esta clase específica de ductilidad, se asume un factor de ampliación ε = 1,5.
El coeficiente de magnificación se puede describir mediante la fórmula siguiente (EC 8 [1], (5.25) y 5.4.2.4(7)).
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q |
Coeficiente de comportamiento contemplado en el diseño |
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MEd |
Momento flector de cálculo en base del muro |
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MRd |
Momento de capacidad de cálculo (capacidad) en la base del muro |
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Coeficiente de sobrerresistencia; si no se conocen datos más precisos, se puede asumir |
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T1 |
Período fundamental de vibración del edificio en dirección de los esfuerzos cortantes VEd |
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TC |
Periodo base de tramo de aceleración espectral constante del espectro (EC8, 3.2.2) |
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Se(T) |
Ordenada del espectro de respuesta elástico (EC 8, 3.2.2) |
La figura a continuación ilustra el curso de la fuerza cortante inicialmente calculada (a), el curso aumentado mediante el coeficiente de ampliación (b) así como el curso envolvente de la fuerza cortante de diseño (c).
