Effect of the diaphragm flexibility and strut axial stiffness on the load distribution in the lateral force resisting system.

Abstract

El Sistema de Resistencia Lateral (SRL) es el responsable de transferir las cargas laterales desde los pisos superiores hasta las fundaciones de la estructura. Estos sistemas se componen principalmente de muros y diafragmas. La falta de investigación sobre diafragmas ha conllevado a que el diseño de estos sistemas se base en supuestos y recomendaciones que podrían no ser conservadores, lo que podría llevar a una posible falla de la estructura poniendo en riesgo la vida de sus ocupantes. Dentro de estos supuestos, se encuentra la flexibilidad del diafragma y también la suposición de que la viga colectora que conecta el diafragma con los muros es suficientemente rígida para proveer un desplazamiento uniforme a lo largo de la misma línea de resistencia. En este trabajo se compararon los comportamientos teóricos de un diafragma (rígido/flexible) con un comportamiento semi rígido, el cual incluye las propiedades del diafragma y sus componentes. Además, la influencia de la rigidez axial de la viga colectora en la distribución de carga y desplazamientos en muros compuestos por tramos de diferente longitud fue analizado. Primero el efecto de la flexibilidad del diafragma respecto a la rigidez de los muros en la distribución de cargas en el SRL y los principales supuestos utilizados en el diseño de los componentes de este elemento son presentados, resumiendo el estado del arte en el tema. Luego, los análisis para distintas configuraciones son presentados, demostrando que el diseño por envolvente no es conservador en la mayoría de los casos, presentando errores de hasta un 75% en la distribución de cargas por muro. Se demostró que, para obtener un diafragma perfectamente flexible, es necesario incluir la viga colectora en los modelos. Además, se demostró que asumir solo deformaciones de paralelas a la carga en el SRL es impreciso, por ende, la flexión fuera de plano de muros y diafragmas deben ser considerados en la modelación de la estructura. También se demostró que asumir desplazamientos uniformes a lo largo de la línea resistente es impreciso a pesar de que los muros tengan longitudes similares y que la carga se distribuye dependiendo la longitud relativa de los tramos solo cuando la viga colectora es lo suficientemente rígida. Finalmente, se concluyó que para un diseño seguro es necesario modelar las distintas propiedades de cada elemento en vez de asumir el comportamiento de estos.