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Cultura sísmica en estructura / header-banner
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Presentan videos para entender la ingeniería sísmica

Estos medios audiovisuales ayudan a estudiar el comportamiento de contravientos de acero.

Dr. Edgar Tapia Hernández
En la educación superior es cada vez más frecuente el uso del video didáctico como una herramienta que permite el desarrollo de aprendizajes significativos.

El material audiovisual con fines didácticos tiene un gran potencial y su utilización constituye una excelente vía para el logro de aprendizajes significativos. Con este propósito, se desarrollaron un conjunto de videos formativos, que pretenden facilitar la comprensión de conceptos referentes a Ingeniería Sísmica. En este artículo se discuten los alcances y su contenido con el propósito de difundir el esfuerzo realizado.

Cabe señalar que los videos se realizaron en una mesa vibradora en una sola dirección con capacidad de 30 kg con un variador de frecuencia y un intervalo de 0.5 a 5.0 ciclos por segundo.

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Marco rígido y marco con contravientos

Un contraviento es un elemento estructural que se usa para aumentar la rigidez lateral de un edificio. Al modificar la rigidez (proporción entre los refuerzos y las deformaciones), en forma directa coadyuvan a controlar las deformaciones de la estructura ante excitaciones laterales. Por esto, en un edificio estructurado con marcos contraventeados, la respuesta inelástica ante excitaciones laterales de todo el sistema es altamente dependiente de las capacidades y de la respuesta inelástica de los contravientos (Tapia et al. 2016; Tapia 2018).

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Durante el video se aprecia la respuesta de ambas estructuras con la excitación aplicada a la mesa vibradora. De esta manera, se pretende hacer notar que el sistema con contravientos tiene una mayor rigidez y permitió controlar los desplazamientos. Entonces, los contravientos laterales aumentan significativamente la rigidez global del edificio.

Por otra parte, las fuerzas laterales del modelo A con marcos resistentes se distribuyen en todos los elementos estructurales, como trabes y columnas, en una configuración deformada de doble curvatura que igualmente se hace notar en el video.

Finalmente, en el modelo B con contravientos concéntricos se hace notar la descarga de los contravientos en tensión y compresión a las columnas y trabes. Este proceso depende del sentido del sismo, por lo que se efectúan varios acercamientos para mostrar los vectores de fuerza. Es posible consultar una discusión más amplia sobre la influencia de los contravientos en la rigidez de los marcos en Tapia (2018).

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Gerdau Corsa - La influencia de la configuración de los contravientos

En este video se construyeron dos modelos tridimensionales de tres niveles cada uno con una relación de aspecto equivalente y con una crujía en cada dirección. Ambos tienen las mismas dimensiones en altura y en planta. Sin embargo, cada uno cuenta con una rigidez lateral distinta debido a la variación en la configuración de los contravientos. La estructura A se reforzó con una configuración en “V” invertida (tipo chevrón) y en el modelo B se empleó una disposición de contravientos concéntricos en cruz.

Se muestra que la respuesta de los modelos es muy similar, sin embargo, se nota que el modelo B con contravientos en configuración en diagonal tiene una mayor flexibilidad (menos rigidez). Además, los contraventeos en V invertida transmiten en todos los casos descargas de compresión a las columnas; mientras que los contraventeos en una configuración en forma de cruz transmiten fuerzas de tensión y compresión en los nudos. Esto propicia diferentes distribuciones de cargas, las cuales pueden afectar la respuesta de toda la estructura.

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Adicionalmente, en Del Rincón y Tapia (2018) es posible consultar una discusión más amplia sobre la influencia de la configuración, relación de esbeltez y la contribución al cortante lateral resistente en marcos con contravientos concéntricos.

El Dr. Edgar Tapia Hernández es profesor investigador de la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco.
etapiah@azc.uam.mx

Referencias

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· Del Rincón, A. y Tapia E. (2018), “Cortante lateral resistente y relación de esbeltez en marcos dúctiles con contravientos”, Memorias, XXI Congreso Nacional de Ingeniería Estructural. Campeche, Camp., noviembre.

· Tapia E., García J.S. y Del Rincón A. (2016), “Estudio paramétrico del modelado inelástico de contravientos de acero”, Revista de Ingeniería Sísmica, No. 94, pp. 49-74.

· Tapia E. (2018), “Uso de contravientos de acero”, Manual de diseño. Ed. Gerdau Corsa, México, en: www.gerdau.com/gerdaucorsa/es/productsservices/products/Document%20Gallery/manual-de-contravientos.pdf

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