Procedimiento de diseño para edificios estructurados con vigas de acero y columnas de concreto

Abstract

En tiempos recientes debido a las necesidades económicas y constructivas, se han estado construyendo nuevos edificios que constan de sistemas híbridos o compuestos, integrados por vigas de acero y columnas compuestas o bien de concreto armado. Estos sistemas basan su filosofía de diseño en aprovechar las ventajas tanto económicas como mecánicas de cada uno de los materiales empleados, con el fin de garantizar la integridad estructural de los edificios en los cuales se utiliza. Si bien estos sistemas se han desarrollado exitosamente en otros países como Japón y Estados Unidos de Norte América (EUA), en donde se han desarrollado reglamentos, normas y recomendaciones sobres estos sistemas, basados en estudios y pruebas experimentales de su comportamiento. En un inicio limitaron su uso a zonas de baja y moderada intensidad sísmica debido a los resultados de dichas pruebas y a la incertidumbre del comportamiento de dichos sistemas a mayores demandas. En el caso de México, los reglamentos de construcción, a la fecha, no incluyen normas para sistemas híbridos o compuestos, pues sólo se limitan a dar la recomendación del cuidado de los elementos por separado. Esto no ha limitado su uso en la Ciudad de México, a pesar de que se ha empezado a construir sistemas de este tipo, no se tiene certeza de haber considerado todos los elementos, particularmente porque en nuestro país la sismicidad es un factor importante. Las metas de esta tesis son entender el comportamiento de los sistemas compuestos; hacer un seguimiento bibliográfico de cómo se han diseñado estos sistemas en otra zonas del mundo, analizar algunos modelos analíticos de sistemas mixtos con columnas de concreto y vigas de acero, y comparar los resultados con modelos tradicionales de acero y concreto, y finalmente hacer una propuesta de diseño y contribuir a un mejor entendimiento del comportamiento de estos sistemas, mediante recomendaciones para la construcción de este tipo de edificios en nuestro país.

In recent times, due to economic factors and building tendencies, engineers have developed a new construction system made up of hybrid or compound systems that include the use of both steel girders and of compound or mounted concrete. These systems base their design philosophy in the maximization of economic and mechanical advantages of each of the materials employed with the ultimate goal of guaranteeing the structural integrity of the buildings in which these systems are used on. These systems have been developed successfully in countries such as Japan and United States of America; in these countries, regulation, norms and recommendations about these systems have been created, which were based on studies and tests of these systems‟ behavior. However, their use have been limited for low or moderated seismic intensity zones due to the results of such tests and to the uncertainty of the behavior of such systems at higher intensities. In the specific case of Mexico, the construction regulations, until today, do not acknowledge the existence of hybrid or compound systems, for they are limited to prescribing guidelines to the maintenance of these elements separately. This situation has not limited its use in Mexico City. Even though these systems have been incorporated into numerous construction projects, there is not an inclusive approach of all these elements, particularly due to the importance of the seismic factor in our country. The main objective of this dissertation is to understand the behavior of compound systems; research how these systems have been used around the world, and finally, to contribute to a better design and application of these systems, through guidelines and recommendations for this kind of constructions in our country.