Evaluación del impacto de cambios en parámetros de diseño en edificios de muros estructurales de concreto reforzado: perspectiva estructural y económica

Abstract

The reinforced concrete wall technology is extensively utilized in the construction of residential structures in Colombia. Although the existing earthquake-resistant standard, NSR-10, delineates criteria for design and construction, it nevertheless possesses restrictions that permit structural combinations potentially compromising seismic performance. In the past decade, experimental and numerical studies have revealed the necessity to include minimum specifications for the thickness, geometric alterations, and reinforcement detailing of the edge elements of reinforced concrete walls in the revised version of Colombia's seismic design code. This study assesses the seismic performance of two buildings, one with 10 stories and the other with 11 stories, situated in regions of intermediate and high seismic risk, designed according to the current NSR-10 standards. A redesign of both buildings is conducted according to revised specifications, and the seismic performance together with the influence on the fixed costs of the projects, related to the volume of concrete and the quantity of steel per square meter, is assessed. The results indicate the necessity of revising the minimum thickness specifications for walls and enhancing the criteria for edge elements to ensure adherence to design objectives.

El sistema de muros de concreto reforzado es ampliamente usado en la construcción de edificaciones para uso residencial en Colombia y a pesar de que en el país la actual norma sismorresistente vigente NSR10 establece criterios para su diseño y construcción, existen aún algunas limitaciones que permiten que se generen configuraciones estructurales que pueden inducir ciertas limitaciones a nivel del desempeño sísmico. Durante los últimos 10 años, se han realizado programas experimentales y numéricos que han permitido identificar le necesidad de incorporar en la nueva versión del código de diseño sismo resistente en Colombia requerimientos mínimos tanto para el espesor como algunos cambios en cuanto a la geometría y el detallado de refuerzo de los elementos de borde de los muros de concreto reforzado. En este trabajo se evalúa el desempeño sísmico de dos edificios de 10 y 11 pisos localizados en zonas de amenaza sísmica intermedia y alta, diseñados bajo la actual NSR-10. Posterior a ello se realiza un rediseño de ambos edificios con base en nuevos requerimientos y se evalúa tanto el desempeño sísmico como el impacto en los costos fijos de ambos proyectos asociados al volumen de concreto y la cantidad de kilogramos de acero por metro cuadrado. Los resultados obtenidos permiten concluir que es necesario incorporar cambios en la definición de un espesor mínimo para los muros y mejorar los requerimientos para los elementos de borde, de tal forma que se garantice el cumplimiento de los objetivos de diseño.