Ingeniero Civil

EL DISEÑO POR CAPACIDAD EN ELEMENTOS DE HORMIGON
ARMADO
Ing. Nelson Salas

INTRODUCCION
El método de diseño por capacidad se desarrolló originalmente en Nueva Zelanda para
estructuras de hormigón armado. En la actualidad ha sido aceptado internacionalmente y sus
principios se han extendido también al diseño de estructuras de acero. Los estudios
experimentales han permitido mejorar elentendimiento del comportamiento sísmico y del
detallado que se debe realizar para fomentar un adecuado desempeño estructural. Se han
desarrollado una serie de herramientas para que el ingeniero estructural fomente el
comportamiento consistente, estable y controlado de las estructuras sismo-resistentes, en lo
fundamental podemos agruparlas en conceptos de diseño por capacidad, dinámica estructurale índices de daño.

PRINCIPIOS DE DISEÑO
El diseño por capacidad está basado en la formulación de una jerarquía en la resistencia de los
componentes que conforman el sistema estructural para permitir la formación de un adecuado
mecanismo de deformación plástica (mecanismo de falla), evitando la ocurrencia de fallas
frágiles. Para ello se determinan ciertas zonas de la estructurasismo-resistente que se diseñan
y detallan para disipar energía en forma dúctil y estable y que se denominan comúnmente
“rótulas plásticas”.
Primeramente es necesario puntualizar sobre unas tres ideas muy conocidas por los ingenieros,
y que tácitamente son asumidas dentro del desarrollo del tema.
1) Se considera que un edificio se comportará inelásticamente ante un sismo severo (sismo
de diseño); casocontrario, las fuerzas horizontales deberán ser varias veces las que
estipulan los códigos, para obtener un diseño elástico, el cual resultaría totalmente
antieconómico.
2) Aquellas partes de la estructura que entrarán al rango inelástico deberán localizarse en
las vigas y no en las columnas; es decir, el criterio de columna fuerte–viga débil debe
prevalecer.
3) El concepto de “capacidad”primará en cada paso de un diseño sismo resistente, es decir
en este caso, que las fuerzas en el nudo (o en las rótulas) dependen de las armaduras
presentes en dichas zonas, es decir, las armaduras a ser colocadas realmente y no de las
fuerzas encontradas al analizar la estructura.

Figura 1: Comportamiento inelástico de una estructura.

UBICACIÓN DE LA ROTULA PLASTICA
En una estructuracuyo sistema resistente a carga sísmica esté constituido por columnas y vigas
(sistema aporticado), y proyectado para que se comporte inelásticamente en el caso del sismo
severo, es imprescindible que la rótula inelástica tenga lugar en las vigas y no en las columnas
caso contrario la estabilidad global de la estructura se vería en serio riesgo. La excepción a esto
tiene lugar, claro está, en labase de las columnas en el empotramiento de las mismas en la
cimentación, donde deben presentarse las rótulas para completar el mecanismo de
comportamiento inelástico de la estructura.
Se presentan entonces dos problemas: primero el garantizar que se dé un comportamiento
inelástico confiable, es decir por rotación inelástica en flexión y segundo, que éste
comportamiento inelástico semanifieste en las vigas, fuera de los nudos.
El primer punto es muy importante, y se podría sintetizarlo así: En todos y cada uno de los
elementos estructurales, y ante todas las situaciones de carga posible, la capacidad a cortante
tiene que ser mayor que la capacidad a flexión: es decir, se busca que la falla sea por flexión y
no por cortante. La falla por flexión se manifiesta por rotacióninelástica de la sección. Para
conseguirlo, se debe diseñar el cortante teniendo en cuenta la máxima capacidad a flexión; el
diseño a flexión deberá por su parte asegurar suficiente ductilidad de curvatura.
El concepto de “capacidad” nada tiene que ver con las cargas exteriores aplicadas a las
estructuras o al miembro, sino que implica la utilización de la armadura presente en la sección,
cuyo...