Estudio comparativo en edificaciones de estudio para determinar la influencia del acero grado 80 en la ductilidad de los elementos estructurales vigas y columnas

Abstract

Este trabajo tiene como objetivo realizar un estudio comparativo de la ductilidad en vigas y columnas diseñadas con acero grado 60 y grado 80, dado que el uso de aceros de alta resistencia, como el grado 80, sigue siendo objeto de investigación en el diseño estructural. Para el desarrollo del estudio, se plantea una edificación regular de 9 pisos con sistema de muros estructurales. Se agruparon vigas y columnas para diseñarlas tanto con acero grado 60 como con grado 80, permitiendo así obtener los diagramas de momento-curvatura de las secciones. A partir de estos diagramas, se analizó el comportamiento mecánico de las secciones reforzadas con acero convencional y de alta resistencia, además de estudiar las rigideces flexionales en función de las deformaciones unitarias del concreto. Los resultados muestran que los elementos estructurales diseñados con acero grado 60 presentan una mayor ductilidad en comparación con aquellos diseñados con acero grado 80. Además, durante el proceso de diseño se determinó que el uso de acero grado 80 permite reducir la cuantía mínima requerida, logrando cumplir con las resistencias necesarias, lo cual representa una posible optimización de costos al considerar su uso en diseños estructurales.

This work aims to carry out a comparative study of the ductility in beams and columns designed with grade 60 and grade 80 steel bars, given that the use of high strength steels, such as grade 80, continues to be the subject of research in structural design. For the development of the study, a regular 9-story building with a structural wall system is proposed. Beams and columns were grouped to design them with both grade 60 and grade 80 steel, thus allowing the moment-curvature diagrams of the sections to be obtained. From these diagrams, the mechanical behavior of the sections reinforced with conventional and high-strength steel was analyzed, in addition to studying the flexural rigidities based on the unitary deformations of the concrete. The results show that the structural elements designed with grade 60 steel bars have greater ductility compared to those designed with grade 80 steel bars. In addition, during the design process it was determined that the use of grade 80 steel allows reducing the minimum required amount, achieving meet the necessary resistances, which represents a possible cost optimization when considering its use in structural designs.