Ingeniero Civil / Una columna CFT (“Concrete Filled Tube”) corresponde a un elemento compuesto conformado por un perfil tubular de acero en cuyo interior se coloca hormigón con el fin de aumentar su resistencia y rigidez. El presente proyecto de título trata acerca de la aplicabilidad de columnas compuestas CFT al diseño sísmico de edificios en Chile. Junto con esto se realiza la comparación entre el diseño al utilizar columnas de perfiles doble T y el diseño utilizando columnas compuestas CFT. Para analizar la aplicabilidad del uso de columnas compuestas se realiza el diseño de tres edificios cuyas dimensiones generales en planta son dimensiones observadas en edificios chilenos, diferenciándose sólo en la cantidad de pisos. En el diseño de estos edificios se utilizan paralelamente columnas doble T de acero y columnas compuestas CFT, para así poder comparar los resultados de ambos diseños. En el diseño de los edificios se utiliza la normativa vigente. Luego de haber realizado el diseño de los edificios, se analiza el comportamiento de una de las estructuras diseñadas en base a columnas compuestas CFT mediante dos tipos de análisis: Pushover y Análisis Tiempo-Historia. El modelo involucrado en estos análisis incorpora la no linealidad proveniente de la fluencia del acero tanto de vigas como columnas, así como también la producida por las deformaciones del hormigón en el interior de las columnas CFT. Los resultados obtenidos de estos análisis se comparan con los resultados esperados de acuerdo a la normativa utilizada con el fin de apreciar si los parámetros de diseño empleados son los correctos o deberían ser éstos modificados para obtener resultados consistentes con la filosofía de diseño de la norma chilena para el diseño sísmico de edificios. Los resultados obtenidos en este trabajo de titulación indican que los edificios prototipo con columnas CFT diseñados de acuerdo a la normativa chilena resultan con una sobre resistencia muy alta, lo cual, si bien asegura un buen comportamiento sísmico para un sismo de nivel de diseño, no permite visualizar las ventajas, desde un punto de vista económico, de utilizar este tipo de elementos en estructuras sismorresistentes. En este trabajo de titulación queda en evidencia que el criterio de deformaciones admisibles impuesto por la norma NCh433.Of 96 es demasiado restrictivo para las estructuras analizadas, la relajación de este criterio podría resultar ventajosa económicamente para las estructuras controladas por el corte basal mínimo.

A medida que el hombre ha ido creando nuevas estructuras como grandes edificios. Estos se realizan sin importar que no cumplan con los límites de resistencia impuestos por los materiales tradicionales como son el hormigón armado o las estructuras hechas de perfiles de acero. En éstas estructuras, las columnas forman parte esencial de ellas, ya que a través de éstas se transmiten a la base las acciones a las cuales queda sometida la estructura. Es por esto que para grandes esfuerzos en elementos como columnas, hace un tiempo en países como U.S.A. y Japón, entre otros, se han utilizado desde hace más de veinte años columnas compuestas. Las cuales se encuentran formadas por hormigón armado y además perfiles de acero. Las columnas compuestas pueden ser clasificadas en tres tipos: secciones de acero embebido en hormigón armado (steel reinforced concrete, SRC), secciones circulares de acero rellenas de hormigón armado (concrete filled tuve, CFT) y secciones rectangulares de acero rellenas de hormigón armado (rectangular concrete filled tuve, RCFT). Esta sinergia existente entre ambos materiales entrega distintas ventajas: (1) en columnas CFT o RCFT, el acero incrementa la resistencia y ductilidad del hormigón por su efecto de confinamiento, el hormigón inhibe el pandeo local del perfil de acero y a la vez hace innecesaria la utilización de moldajes; (2) en columnas SRC el hormigón previene el pandeo local del perfil de acero y a la vez sirve como protector del fuego. Ahora, en base a las normativas existentes y las distintas investigaciones desarrolladas en distintos tipos de columnas compuestas. El objetivo principal de la presente memoria de título fue formular recomendaciones de diseño de columnas compuestas de acero y hormigón, sometidas a esfuerzos de tracción, compresión, flexión y corte. Para que puedan ser utilizadas en Chile como recomendaciones de diseño para el ingeniero que desee información más ordenada acerca del diseño de este tipo de columna. El resultado final de diseño propuesto para cada uno de los distintos tipos de columnas sometidas a cada uno de los distintos esfuerzos, fue que las normativas americanas se destacan en sus resultados en comparación con códigos europeos. Y a la vez para aquellos tipos de ensayos en los cuales no se encontró datos experimentales para poder llevar a cabo la comparación, se sugiere al lector diseñar, según el criterio que posea, entre alguna de las dos normas americanas. En base a los resultados obtenidos en la presente memoria de título. Se recomienda llevar a cabo estudios experimentales, de tal forma de obtener en base a datos reales el comportamiento de las columnas compuestas sometidas principalmente a esfuerzos de corte y de flexión pura. Los cuales no se encontraron datos experimentales de algunas columnas para poder llevar a cabo la comparación de cual método sería el apropiado.