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• Cesar Basantes Avalos

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Introducción Entenderemos como ductilidad a la capacidad que posee la estructura para sufrir deformaciones plásticas sin perder su resistencia. Como vimos en clase, la resistencia Y ductilidad de las estructuras son factores absolutamente esenciales que gobiernan el desempeño sísmico de las estructuras durante los terremotos, en especial en edificios con muros estructurales que aportan resistencia lateral, la ductilidad de los marcos de las estructuras es absolutamente esencial. La ductilidad de una estructura depende de la planificación estructural básica. Se ha reconocido insistentemente que el mecanismo viga columna en el cual la vida es débil y la columna es fuerte proporciona mejor capacidad de deformación y mejor disipación de energía que el mecanismo de los pisos. La ductilidad de los miembros se puede lograr por medio de un diseño cuidadoso y detalles como (1) limitar la cantidad de refuerzo de tensión, (2) proporcionar alguna cantidad de refuerzo de compresión, (3) proporcionar suficiente cantidad de refuerzo de cortante, etc. Ductilidad de un material El concepto de ductilidad del material se relaciona con las deformaciones( Fig 1.1)

Si se conocen los valores de la deformación de plastificación ɛy (deformación a partir de la cual el comportamiento del material cambia de elástico a plástico) en una dirección dada y de la deformación última, ɛu, en esa dirección, se puede definir la ductilidad del material μɛ, como: 𝜇𝜀 =

𝜀𝑢 𝜀𝑦

Ductilidad de un elemento estructural Desde un punto vista estructural y de acuerdo a bibliografía especializada (Paulay & Priestly, Caltrans), un elemento estructural dúctil es aquel que ha sido diseñado intencionadamente para admitir deformaciones inelásticas tras muchos ciclos de carga debidos a la acción sísmica, sin que esto implica una degradación significativa ni de su resistencia ni de su rigidez. La ductilidad local o ductilidad a nivel

de sección se determina mediante un diagrama momento curvatura, siendo esta el coeficiente entre el valor de curvatura última y el de curvatura en el momento de la primera plastificación de la armadura:

𝜇∅ =

∅𝑈 ∅𝛾

Donde φU representa la curvatura última o máxima alcanzada por la sección y φϒ la curvatura correspondiente a la plastificación del acero de la armadura.

De la figura 1.3 se deduce la forma de calcular ambos términos de la ductilidad de una sección. En ésta figura, C es la fuerza de compresión y T es la fuerza de tracción en la armadura inferior. La curvatura de plastificación viene dada por: ∅𝛾 =

𝜀𝛾 (𝑑 − 𝑋𝛾 )

Donde ɛϒ es la deformación de plastificación del acero, d es la distancia entre la fibra más comprimida y el centro de gravedad de la armadura de tracción y Xϒ es la profundidad de la fibra neutra. Si el fallo de la sección se produce por el aplastamiento del hormigón, la curvatura última se calcula como: ∅𝑈 =

𝜀𝐶𝑈 𝑋𝑈

Donde ɛcu es la deformación última del hormigón y XU la profundidad de la fibra neutra después del fallo de la sección por aplastamiento de la fibra más comprimida del hormigón. La deformación última del hormigón alcanza valores entre 0,3% y 0,4% para hormigones comunes sin confinamiento por armadura transversal y longitudinal. Para hormigones con armadura convencional, producto de la aplicación de las recomendaciones normativas, los valores de la deformación última del hormigón se encuentran en el rango comprendido entre 0,7% y 0,8%. Ductilidad de Estructuras

La ductilidad estructural, μ, se define como la relación entre el desplome último, ∆ u, de un punto predeterminado, usualmente el nivel más elevado del edificio, y el desplome de plastificación idealizado de la estructura, ∆ϒ, que se define como el desplome para el cual aparece la primera rótula plástica. 𝜇=

∆𝑢 ∆𝛾

Los valores de ductilidad de un material estructural son, en general, muy superiores a los de la ductilidad estructural. Se denomina desplome plástico a la diferencia entre el desplome de plastificación, ∆ϒ y el de fallo de la estructura, ∆U. ∆𝑃𝐿Á𝑆𝑇𝐼𝐶𝑂 = ∆𝑈 − ∆𝛾 Cabe también hablar de ductilidad desde un punto de vista global, entendiendo esta como la habilidad de la estructura para trabajar en el rango inelástico permitiendo la disipación de energía, mediante la formación de rótulas plásticas. La ductilidad global se define normalmente en términos de desplazamiento. La ductilidad global está estrechamente relacionado con el parámetro definido en el ACI por ejemplo como el factor de modificación de respuesta (R) cuya función es reducir el espectro de respuesta Elástico. En estructuras aporticadas la formación de rótulas plásticas se debe localizar en los extremos de las vigas o en los arranques de los pilares a nivel de cimentación exclusivamente, ya que de lo contrario la estabilidad de la estructura puede estar comprometida durante un evento sísmico

Este mecanismo de disipación se garantiza cumpliendo ciertas relaciones resistentes a nivel de flexión entre los elementos que concurren a los nudos de la estructura (concepto de columna fuerte-viga débil). Además, para permitir el trabajo de la estructura en el rango inelástico es necesario garantizar la ductilidad a nivel global y local. Los pilares son elementos caracterizados por bajos valores de ductilidad, ya que en estos los valores de curvatura son inferiores a los de las vigas, debido a la presencia predominante de fuerzas axiles. BIBLIOGRAFIA:

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https://issuu.com/juliojvaquero/docs/arcer_5_confinamiento_ductilidad