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MásRendimiento y capacidad de mega columnas mixtas con perfiles encastrados de acero laminados en caliente
La optimización de los materiales de construcción, incluida la reducción del tamaño de los componentes del sistema estructural, es fundamental en la construcción moderna de edificios de gran altura. Los componentes estructurales mixtos de hormigón y acero son una solución sostenible. Este trabajo de investigación analiza el uso de mega columnas mixtas, con perfiles de acero laminado en caliente encastrados en hormigón, como sistema estructural vertical. Se realizaron ensayos para explorar la capacidad máxima, los desplazamientos, la distribución de tensiones, la ductilidad y la rigidez, que culminaron en la propuesta de métodos de diseño simplificados basados en normas europeas, chinas y estadounidenses.
Resumen
“Las columnas mixtas de hormigón y acero (SRC- steel reinforced concrete) se utilizan generalmente en edificios de gran altura, ya que proporcionan una mayor capacidad de carga y mejor ductilidad que las columnas tradicionales de hormigón armado (RC – reinforced concrete). En la actualidad, este tipo de sistema estructural no se aborda explícitamente en los códigos de diseño reales. El informe tiene como objetivo presentar el comportamiento de una nueva configuración de mega columnas: columnas aisladas de hormigón armadas con acero (ISRC - isolated steel reinforced concrete columns). Se realizó una prueba en dos fases en columnas ISRC a escala diseñadas como una mega columna típica de un edificio de gran altura. La fase 1 del estudio incluye seis columnas ISRC a escala 1/4 bajo cargas estáticas: cada par de muestras se cargan estáticamente con la relación de excentricidad del 0%, 10% y 15%, respectivamente. La fase 2 del estudio incluye cuatro columnas ISRC a escala 1/6 bajo cargas casi estáticas: cada par de muestras se expusieron a cargas sísmicas simuladas con las relaciones de excentricidad equivalentes del 10% y 15%, respectivamente. Se realizó un análisis de elementos finitos (FEA - finite element analysis) como complemento de los ensayos físicos para proporcionar una visión más profunda del comportamiento de las "mega columnas". Se define un método de distribución plástica (Plastic Distribution Method) extendido para evaluar la capacidad de las muestras. El método se basa en simplificaciones similares a las propuestas en el Eurocódigo EC4 [1]. El alcance de esta última norma se limita a la consideración de un solo perfil de acero. El método está validado por comparaciones con resultados experimentales y de simulación digital utilizando programas avanzados de elementos finitos, mostrando una buena precisión en los resultados”.
Informe de investigación, resumen e imágenes: © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin
Introducción: Constructalia