DUCTILIDAD EN EDIFICIOS DE CONCRETO REFORZADO

Por el lng. Carlos Labarthe Baca

1. INTRODUCCION

En el Perú, en la década de los años 40, cuando se proponía evaluar la acción sísmica en una estructura se consideraba que sobre ella actuaba una fuerza horizontal V que se obtenía por V = CW, en la W era el peso del edificio y C un factor que se adoptaba entre 0.02 y 0.05 a juicio exclusivo del diseñador.

En la década de los años 50 se hacía uso del Paper 2514 de la American Society of Civil Engineers (ASCE) titulado "Lateral Forces of Earthquake and Wind" que contenía el informe del Comité de Fuerzas Laterales, conformado por delegados de la Sección ASCE de San Francisco y de la Estructura Engineers Association of Northern California. En el Paper se establecía la misma ecuación V = CW, pero el factor C variaba con el período fundamental de la vibración del edificio. El valor de C variaba entre los límites 0.02 y 0.06.Estos valores límites se adoptaron como consecuencia de resultado de las revisiones de las historias de daños producidos por sismos precedentes.En la década de los años 60 se cuenta con Recommended Lateral Force Requirements by Seismology Committee - Structural Engineers Association of California, July 1959. En este trabajo se proponía la ecuación V = KCW. El nuevo factor K dependía del tipo del sistema estructural a usarse y estaba basado en investigaciones, experiencias y estudios de daños por sismos. Se bonificaba cierto tipo de sistemas.En el año 1964, el Instituto de Estructuras de la Universidad Nacional de Ingeniería presenta el Proyecto de Normas Peruanas de Diseño Antisísmico. Estas normas usan la misma expresión V=KCW y adoptan los mismos valores de K de las normas americanas anteriores. Sin embargo, al definir el tipo de estructura a la que corresponde K = 0.067, añade que los pórticos deben tener la necesaria ductibilidad.En el año 1962 los proyectistas peruanos tuvieron la oportunidad de disponer de la publicación de la Portland Cement Association titulada "Design of Multistory Reinforced Concrete Buildings for Earthquake Motions" por J. Blume, N. Newmark y L. Corning. Con ella se pudo conocer con bastante amplitud los fundamentos de las normas americanas y peruanas sobre las fuerzas laterales de sismos y sobre todo el concepto de ductibilidad en su relación con la absorción de la energía impresa a un edificio por el sismo.En cuanto al diseño de los elementos de concreto reforzado, hasta el año 1965, los ingenieros peruanos utilizaban las normas vigentes del "Building Code Requirements for Reinforced Concrete" del American Concrete Institute (ACI). En el año 1965 se promulgaron las normas peruanas sobre Concreto Ciclópeo y Armado del Reglamento Nacional de Construcciones, que se basa en las normas ACI 318-63. Ninguna de las dos contemplaba disposiciones especiales para estructuras en regiones de actividad sísmica.Posteriormente aparecen las normas ACI 318-71 que incluían el Apéndice A con provisiones especiales para el diseño sismo-resistente. Eran de especial interés las disposiciones para obtener pórticos dúctiles especiales y muros de corte especiales que permitían la reducción de la fuerza V en la base. Además, el cuerpo principal del código incluía una nueva sección sobre provisiones especiales para el control del corte en muros, como los utilizados en resistir la acción del sismo.A raíz del terremoto ocurrido en Lima en octubre de 1974, el Colegio de Ingenieros del Perú, propició e incentivó la necesidad de incluir en las normas peruanas los últimos adelantos sobre acciones sísmicas y diseño. Como consecuencia de estas acciones en el año 1977, se incorporaron al Reglamento Nacional de Construcciones, las Normas de Diseño Sismo-Resistente que incluían entre otras, las Normas Básicas para determinar las fuerzas por sismos y las de Diseño Sismo-Resistente de Concreto Armado. Las primeras hacen referencia a las estructuras dúctiles especiales y las segundas a la forma de conseguidas en concreto reforzado.Posteriormente han aparecido las normas ACI 318-77 y las ACI 318-83. Con respecto a las disposiciones especiales para estructuras en regiones de actividad sísmica, las del año 1977 prácticamente son similares en su contexto a las del año 1971 y a las normas peruanas. Las del

año 1983 dejan de referirse a pórticos dúctiles especiales y muros de corte especiales y en su lugar se refieren a estructuras ubicadas en regiones de alto riesgo sísmico y ubicado en regiones de moderado riesgo sísmico. En mi opinión, parece un planteamiento más apropiado.Como vemos, el concepto de ductibilidad en las edificaciones interviene en forma importante para evaluar con más criterio la fuerza sísmica de diseño de acuerdo al sistema estructural adoptado y a las disposiciones sobre dimensionamiento, refuerzo y detalles que intentamos introducir en los diversos elementos constitutivos de concreto reforzado de un edificio. La ductilidad está entonces ligada a los conceptos de economía y seguridad.

En el presente trabajo pretendemos hacer una revisión sucinta del concepto de ductilidad en su relación con las propiedades de los materiales, en el modo de absorber energía de deformación su influencia en el comportamiento de las edificaciones a la acción sísmica y la forma de otorgársela, en menor o mayor grado, a los elementos de concreto reforzado y a la estructura en forma integral. No intentamos hacer estudios exhaustivos de códigos y sólo nos referimos a ellos en la medida que sea necesario para comprender los motivos de sus disposiciones. En el aspecto de la evaluación de la fuerza por sismo de diseño nos referiremos a las Normas de Diseño Sismo-Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones, 1977, que denominaremos RNC; y en el aspecto del diseño en concreto reforzado nos referiremos al "Building Code Requirements for Reinforced Concrete" ACI 318.77 que denominaremos ACI. Hemos tomado la decisión de referimos al ACI 318.77, porque desde un punto de vista conceptual hilvana perfectamente con el RNC, incorpora decisiones más avanzadas, y ayudará a comprender mejor los cambios que introduce al respecto el ACI 318-83.

No perdamos de vista que el buen juicio del proyectista que se refleja en una concepción adecuada de la estructura, en un lógico planteamiento de sus mecanismos de absorción de energía, el cuidado en el diseño de los detalles, la acertada fijación de los elementos no estructurales y por último una buena ejecución, son de primordial importancia para obtener una edificación que responda eficientemente a las acciones sísmicas esperadas. Lo que aquí revisaremos son simples ayudas que colaboran pero no reemplazan al buen juicio del proyectista. Podríamos parodiar diciendo que los ingredientes están llenos de ciencia pero que no hay recetas que reemplacen al buen arte del ingeniero.