REVISTA INGENIO
Inuencia en el diseño estructural del acero de refuerzo grado 80 y hormigón de alta
resistencia (55 MPa) frente al acero de refuerzo convencional grado 60 y hormigón f ’c
28MPa en un edicio de hormigón armado de 18 pisos
Inuence on structural design of grade 80 reinforcing steel and high strength concrete (55 M Pa)
versus conventional grade 60 reinforcing steel and f’c 28M Pa concrete in an 18-story reinforced
concrete building
Sofía Pineda | Escuela Politécnica Nacional , Ecuador
Sebastián Villafuerte | Escuela Politécnica Nacional , Ecuador
María Belén Correa | Escuela Politécnica Nacional , Ecuador
Alejandro Machado | Escuela Politécnica Nacional , Ecuador
Luis Hernández | Escuela Politécnica Nacional , Ecuador
https://doi.org/10.29166/ingenio.v6i1.4229 pISSN 2588-0829
2023 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
c 55 MPa) y refuerzo de alta resistencia (grado 80), frente al hormigón f’c 28
MPa y varillas grado 60, en edicios de mediana altura con sistema dual. Ambas propuestas de diseño se
localizan en el centro norte de Quito. Estas son comprendidas por 18 pisos de elevación y 4 subsuelos,
destinados a departamentos habitacionales y locales comerciales. La Norma Ecuatoriana de la Construc-
ción sustentada en el ACI, establece las bases fundamentales y parámetros para su diseño, partiendo de
su predimensionamiento, seguido de la modelación, análisis estructural y nalizando con su diseño hasta
la denición de planos estructurales. Haciendo uso de soware de modelación estructural, se aplican tres
importantes análisis a estas edicaciones: lineal estático, dinámico y pushover; vericando así su compor-
tamiento frente a las cargas verticales y laterales a las que se ven sometidas y la resistencia de sus diferentes
elementos. Una vez detallados los planos estructurales, se procede a la cuanticación del volumen del con-
creto y peso de las varillas de refuerzo con su debido análisis de precios unitarios para establecer los pre-
supuestos de cada propuesta. Finalmente, todos los resultados son recopilados y analizados, tanto a nivel
estructural como económico, con el n de evaluar la inuencia de los materiales de alta resistencia respecto
a los convencionales, deniendo los pros y contras de ambas propuestas de diseño.

e implementation of materials with higher resistance in the construction industry oers important
advantages, not only in the behavior of the infrastructure but in the economy of large civil works as
well. is project pretends to study the inuence of concrete (f’c 55 MPa) and reinforced steel (Grade
80) of high resistance in contrast with the commonly used, concrete (f’c 28 MPa) and reinforced steel
(Grade 60), in buildings of reinforced concrete and medium size, formed by a dual system. e develo-
ped edications under both proposals are in the north center of Quito city. ey have 18 elevated oors
and 4 underground-oors, that are destined for residential apartments and businesses. e Ecuadorian
regulations of Construction based on the ACI, establish the fundamental basis and parameters for the
design of the elements that conform to the infrastructure, starting from the pre-sizing, followed by the
modelling, structural analysis, and nalizing with the design with the dened structural plans. Using
structural modeling soware, there are applied three important analyses to these edications: linear
static, linear dynamic, and non-linear static (pushover); which allows verifying its behavior under the
gravitational and lateral loads to which they are subjected and the resistance of their dierent elements.
Once the structural plans are detailed, it is proceeded to quantify the concrete and the reinforced steel
with its respective analysis of unitary prices, allowing the establishment of budgets for each proposal.
Finally, all the results are retrieved and analyzed, both structurally and economically, with the purpose
of evaluating the inuence of the materials of high resistance in contrast with the conventional, dening
the pros and cons of both design proposals.
 
Received: 09/11/2022
Accepted: 06/01/2023
 
Hormigón armado, alta resistencia, siste-
ma dual, propiedades mecánicas.

Reinforced concrete, high resistance,
dual system, mechanical properties.

La implementación de materiales con mayores resistencias en el medio constructivo ofrece importantes
ventajas a nivel estructural y económico en obras civiles de gran magnitud. Este artículo pretende estudiar
la inuencia del concreto (f’
      
    ,  (), -, . 3-
95
Inuencia en el diseño estructural del acero de refuerzo grado 80 y hormigón de alta resistencia (55 MPa) frente al acero de
refuerzo convencional grado 60 y hormigón f’c 28MPa en un edicio de hormigón armado de 18 pisos
1. introducción
Alrededor del mundo se han implementado hormigones
de alta resistencia en la construcción de edicaciones de
mediana y gran altura, especialmente en zonas sísmicas.
Esto debido a que su rendimiento ante altas compre-
siones permite una reducción notable de los elementos
verticales, lo cual conlleva una supercie útil mayor en
el edicio, cuanticaciones menores, por ende, menores
pesos propios [1].
Por otro lado, la especicación  A706 para ace-
ro de refuerzo cubría únicamente varillas de grado 60,
pero a partir de 2009, debido a la necesidad de elevar la
resistencia a uencia en áreas sísmicamente activas, se in-
cluyó requisitos para varillas designadas como grado 80,
ayudando a reducir el congestionamiento del refuerzo y
mejorar la capacidad de construcción, especialmente en
estructuras sismorresistentes [2].
La implementación de materiales como el acero de re-
fuerzo y el hormigón de alta resistencia, en la construc-
ción de edicios de concreto armado diseñados bajo un
sistema dual, podría representar un mejor desempeño es-
tructural ante estados de carga gravitacionales y laterales,
ofreciendo a la estructura mayor ductilidad y optimizan-
do sus secciones.
En virtud de lo mencionado, el trabajo a desarrollar
busca una alternativa en la implementación de materiales,
como el hormigón y el acero de refuerzo de alta resisten-
cia en un mismo edicio, en sustitución a los convencio-
nales, brindando benecios a la estructura, además de
cumplir con las necesidades y solicitaciones para su buen
desempeño, teniendo como antecedentes los análisis desa-
rrollados para ambos materiales, hormigón por [3] y [4].
1.1. DESARROLLO
1.1.1. Clasicación del hormigón y el acero de refuerzo
Una de las propiedades mecánicas del hormigón es la re-
sistencia a la compresión, a partir del cual se lo clasica
en hormigón de alta resistencia, con un valor f’c mayor
a 50 MPa y hormigón convencional, f`c de 10 a 50 MPa.
Existe también hormigones de ultra alta resistencia que
pueden llegar a compresiones superiores a los 100 MPa.
En la gura 1 podemos observar que a medida que
aumenta la resistencia a compresión del hormigón, su de-
formación al alcanzar el f’c va disminuyendo respecto a
0,003, para hormigones convencionales (ver Figura 1).
Asimismo, el acero de refuerzo se clasica de acuer-
do con su composición química, a mayor porcentaje de
carbono, mayor esfuerzo de uencia, con lo cual se de-
ne el acero grado 80 con fy de 550 MPa y el acero grado
60 con fy de 420 MPa.
En la gura 2 se puede apreciar que, a mayor grado,
aunque el acero aumenta su esfuerzo de uencia, tiende
a disminuir su comportamiento plástico (ver Figura 2).
1.1.2. Análisis estructural para un sistema dual
Para que un sistema estructural se considere dual, se re-
quiere que los muros absorban al menos el 75 % del corte
basal en cada dirección [6].
Dada la obligatoriedad del diseño basado en fuerzas
() de acuerdo con la    se aplican los análisis:
estático lineal, dinámico lineal [6] y pushover.
El análisis estático lineal ignora fuerzas inerciales y de
amortiguamiento y considera que las cargas obedecen a
la ley de Hooke. Este análisis parte del espectro de dise-
ño en aceleraciones.
El análisis dinámico lineal o espectral, a diferencia del
estático, únicamente considera la linealidad. Este puede
ser desarrollado tanto por el espectro de respuesta elástico
de aceleraciones o construir el espectro a partir de las cur-
vas de peligro. En estructuras irregulares, el cortante basal
dinámico debe ser mayor al 85% del cortante basal está-
tico. Además, su masa modal acumulada debe compren-
der al menos el 90% de la masa total de la estructura [6].
El pushover tiene como n establecer el daño real del
edicio, el cual se determina por medio del punto de des-
empeño. Este representa la respuesta máxima del edicio
ante la acción sísmica a la que está sometida la estructura.
En la gura 3, se puede observar la obtención del punto
de desempeño, representado como la intersección del es-
pectro de capacidad y el espectro de demanda.
El espectro de capacidad se determina a partir de la
curva de capacidad por medio de su linealización equiva-
lente. Esta curva está en función de la fuerza y el despla-
zamiento, cuando esta pierde su linealidad entra al rango
plástico, es decir, que los elementos han uido, generan-
do rótulas plásticas, con lo cual se disminuye la rigidez
en la estructura. El espectro de demanda resulta de la re-
ducción del espectro de aceleración de respuesta (ver Fi-
gura 3).
Es así que, mediante las rótulas plásticas generadas
en el punto de desempeño, se evalúa la integridad física
de la estructura [7].
1.1.3. Inuencia de las propiedades del material en el pre-
dimensionamiento de elementos estructurales
Al mejorar las propiedades de los materiales, se espera-
ría que la estructura requiera menores secciones en el
proceso de prediseño, sin embargo, se ha observado que
no es así en todos los casos, por lo que se especica el
96
Pineda S., et al.
siguiente:
La altura mínima de una viga corresponde al mayor
valor entre las condiciones dadas en la tabla 9.3.1.1 de la
. Sin embargo, para un esfuerzo de uencia (fy) dife-
rente de 420 MPa, la altura obtenida debe ser multiplica-
da por la expresión especicada en el apartado 9.3.1.1.1
de la  [8]. Mientras que, la expresión para determinar
la altura mínima de la losa está en función de fy, [8] a ma-
yor esfuerzo de uencia, mayor altura.
En el prediseño de las secciones de columnas la resis-
tencia axial se obtiene mediante la expresión denida en
el apartado 22.4.2.2 de la , [8] donde la resistencia a
compresión del hormigón (f’c) y fy son directamente pro-
porcionales, por lo que al mejorar estas propiedades se ge-
neran menores secciones.
Por otro lado, la tabla 11.3.1.1 de la  establece el es-
pesor mínimo de muros de corte, [8] en donde no incide
ninguna propiedad del material.
1.1.4. Inuencia de las propiedades del material en el
diseño de elementos estructurales
El diseño de los diferentes elementos estructurales se
basa en la normativa vigente,  318 - 19 y   .
La tabla 1 presenta una recopilación de las expresiones
en función de f´c y fy, denotando que fy es indirecta-
mente proporcional y f’c directamente proporcional al
requerimiento de acero, mientras que, respecto a la de-
terminación de la resistencia, ambas propiedades son di-
rectamente proporcionales (ver Tabla 1).
Figura 1
Curva esfuerzo-deformación para hormigones de diferentes re-
sistencias
Figura 2
Curva esfuerzo-deformación para aceros de diferentes grados
Nota. [5].
Figura 3
Representación del punto de desempeño
Nota. [5].
Nota. [5].
97
Inuencia en el diseño estructural del acero de refuerzo grado 80 y hormigón de alta resistencia (55 MPa) frente al acero de
refuerzo convencional grado 60 y hormigón f’c 28MPa en un edicio de hormigón armado de 18 pisos
Tabla 1Tabla 1 Recopilación de expresiones de la Recopilación de expresiones de la  318 - 19 para el diseño de elementos en función de f’c y fy 318 - 19 para el diseño de elementos en función de f’c y fy
FLEXIÓN CORTE TORSIÓN AXIAL
LOSA Acero mínimo
fy<420 MPa
0.0020Ag
fy≥420 MPa Mayor valor de:
Resistencia nominal a corte
atribuida por el concreto
VIGA Acero mínimo
Cuantía máxima
ρmáx≤0.025 (Grado 60)
ρmáx≤0.020 (Grado 80)
Acero máximo
Asmáx=0.75ρb bw d
Cuantía balanceada
Valor para la distribución rec-
tangular
homóloga de esfuerzos en el
hormigón
Momento nominal
Momento probable
Resistencia nominal a corte
atribuida por el concreto
Resistencia nominal a corte
atribuida por el refuerzo a corte
Separación en la zona crítica de
connamiento
Grado 606 Varilla más pequeña
Grado 805 Varilla más pequeña
Umbral de torsión
Revisión Geométrica
Acero de refuerzo transversal
Acero de refuerzo longitudinal
Refuerzo transversal mínimo
Refuerzo longitudinal mínimo
COLUMNA Cuantía mínima
ρmin=(1% a 3%)f´c.Ag
Acero de refuerzo transversal mínimo,
con f’c < 70 MPa, mayor valor entre:
Resistencia nominal a corte atribuida
por el concreto
Resistencia
Axial Nominal
MURO
Cuantía mínima en toda la sec-
ción
del muro
Refuerzo distribuido en el
alma no puede
ser inferior a 0.0025, a menos
que:
Cortante nominal
Vn=(αc*λ*√(f’ c) +ρt*fy)*Acv
Un muro requiere de cabezales
sí satisface la condición
σ>0.2*f’c.
Resistencia nominal a corte atribuida
por el concreto
98
Pineda S., et al.
1.1.5. Inuencia de las propiedades del material en los de-
talles de refuerzo
Los detalles de refuerzo son necesarios para mantener
la losofía de sismorresistencia. En la tabla 2, se analiza
la longitud de desarrollo tanto a tracción como a com-
presión, representando la relación fy sobre la raíz de f’c,
donde f’c es inversamente proporcional a la longitud cal-
culada, mientras que fy es directamente proporcional.
Por otro lado, en la longitud de empalme por traslapo a
compresión incide fy, de tal manera que a mayor fy ma-
yor longitud de empalme (ver Tabla 2).
2. Método
Se procede a la modelación de dos edicaciones de hor-
migón armado bajo una misma conguración, implan-
tadas en el centro norte de la ciudad de Quito, en el cual
de acuerdo con Aguiar el suelo presenta una taxonomía
de perl tipo «D» [9].
El edicio está conformado por 18 pisos y 4 subsue-
los, destinados a locales comerciales y viviendas con una
altura de entrepiso de 3 metros (ver Figuras 4, 5 y 6). Este
está congurado por un sistema dual, vigas descolgadas
y losas nervadas.
La propuesta arquitectónica está conformada por una
planta simple y regular, destinada principalmente a vi-
vienda, donde cada piso cuenta con 4 departamentos y
la planta baja con 4 locales de uso comercial. El edicio
consta de 18 pisos y 4 subsuelos, con una supercie cons-
tructiva de 530.00 m2 y 975,28 m2, respectivamente. Se
destina tres metros para la altura de entrepiso, alcanzan-
do el nivel N+54,00 y una profundidad al nivel N-12,00.
La mayor distancia entre ejes corresponde a 6 metros, en
la dirección y – y, y 7 metros en la dirección x – x.
La carga muerta y viva empleadas se detallan en las
tablas 3 y 4, donde los valores de la carga muerta se de-
terminaron en función de la conguración arquitectóni-
ca y la carga viva se tomó de la    [10] (ver Tablas
3 y 4).
2.1. ESTIMACIÓN DE CARGA SÍSMICA
Parte del procedimiento del diseño basado en fuerzas es
la estimación de carga sísmica, la cual está establecida en
la    [6] y se especica en la gura 7, obteniendo
así, un cortante basal del 8,1% del peso reactivo de la es-
tructura para ambas direcciones (ver Figura 7).
2.2. MODELAMIENTO ESTRUCTURAL Y ANÁLISIS LINEAL
Con el n de obtener el comportamiento óptimo del edi-
cio al aplicar un análisis lineal y no lineal se adoptaron
las secciones presentes en la tabla 5. Para el análisis se
considera como modelo convencional aquel que tiene las
propiedades f’c 28MPa y acero grado 60, y modelo de
alta resistencia, aquel que tiene propiedades f’c 55MPa y
acero grado 80 (ver Tabla 5).
El modelamiento fue desarrollado en el software
 siguiendo el diagrama de ujo mostrado en la gu-
ra 8. Para un correcto modelamiento y análisis es esencial
tomar consideraciones como: el módulo de elasticidad, el
CONEXIÓN
VIGA - CO-
LUMNA
Fuerza a tensión por el acero para
evaluación del cortante horizontal
T=As.α.fy
Fuerza cortante nominal
Tabla 2
Recopilación de expresiones de la  318 - 19 para detalles de refuerzo en función de f’c y fy.
LONGITUD DE DESARROLLO EMPALMES POR TRASLAPO
COMPRESIÓN

TRACCIÓN
99
Inuencia en el diseño estructural del acero de refuerzo grado 80 y hormigón de alta resistencia (55 MPa) frente al acero de
refuerzo convencional grado 60 y hormigón f’c 28MPa en un edicio de hormigón armado de 18 pisos
Figura 4
Planta tipo para departamentos
Figura 5
Planta tipo para almacenes comerciales
Tabla 3
Estimación de carga muerta
ELEMENTOS PESO [T/m2]
Bloques de losa 0,08
Mampostería 0,13
Acabados e instalaciones 0,20
Carga muerta 0,41
Carga muerta subsuelos y cubierta 0,28
Tabla 4
Carga viva de acuerdo con la   
OCUPACIÓN CARGA VIVA [T/m2]
Almacenes/ Restaurantes 0,48
Residencias multifamiliar 0,20
Garaje 0,20
Cubierta accesible 0,48
Cubierta inaccesible 0,07
Escaleras y rutas de escape 0,48
100
Pineda S., et al.
cual se determinó mediante la expresión propuesta por
Alejandro en 2014, desarrollada de acuerdo con la calidad
de materiales en la ciudad de Quito; [11] los factores de
agrietamiento sobre las inercias de los elementos estruc-
turales; las combinaciones de carga y los índices máximos
de deriva para hormigón armado (ver Figura 8).
Para la aplicación de los análisis lineales se debe de-
nir los respectivos casos de carga en cada dirección. En el
análisis estático lineal se dene el coeciente de corte en
función del peso reactivo, por otra parte, el análisis diná-
mico lineal parte de la denición del espectro de respuesta.
2.3. ANÁLISIS NO LINEAL PUSHOVER
Una vez analizado el comportamiento de la estructura y
anado el diseño, se da paso a la ejecución del pushover.
Para ello se dene cargas gravitacionales no lineales, que
resulta de la combinación de carga muerta y viva afecta-
da por un factor de escala 1.1 según la  41-17 [12].
A partir de este caso, se dene el caso de carga no lineal
«pushover» en la dirección dominante del primer modo
de vibración. Para denir el control de desplazamiento
se detalla la magnitud, 4% de la altura en elevación, y el
punto de monitoreo, siendo el centro de gravedad del úl-
timo piso en la dirección del primer modo de vibración.
Se asigna rótulas plásticas al 5% y 95% de la longitud
en los diferentes elementos de hormigón armado, de-
niendo su tipo y grado de libertad en el que se desempe-
ña. Estos porcentajes representan la altura efectiva de la
sección hasta dos veces su valor en la longitud del elemen
-
to, al denirse esta como la zona crítica de connamien-
to para elementos de hormigón armado.
Finalmente, se ejecuta el pushover en «x» y «y». Don-
de sus resultados grácos se obtienen a partir de la linea-
lización equivalente proporcionada por el  440 [13].
3. Resultados y discusión
A continuación, se presentan los resultados de los dife-
rentes análisis y diseños desarrollados, los cuales fueron
procesados a n de exponer en el presente apartado ta-
Figura 6
Vista en elevación de la edicación de Cumbayá
Figura 7
Estimación de carga sísmica
Tabla 5
Secciones adoptadas para elementos diseñados con materiales convencionales y de alta resistencia
MODELO/ELEMENTO CONVENCIONAL ALTA RESISTENCIA
Vigas 60x65 cm 55x60
Losa 25 cm
Columnas Interiores 95x95 75x75
Exteriores 95x95 70x70
Muro
Corte 40 cm 20 cm
Cabezales 95x95 70x70
Ascensor 18 cm 12 cm
Contención 20 cm
101
Inuencia en el diseño estructural del acero de refuerzo grado 80 y hormigón de alta resistencia (55 MPa) frente al acero de
refuerzo convencional grado 60 y hormigón f’c 28MPa en un edicio de hormigón armado de 18 pisos
blas y guras comparativas, de manera que se permita
visualizar las diferencias entre la propuesta de diseño
convencional y de alta resistencia.
3.1. PESO Y CARGA SÍSMICA
En la gura 9 se puede observar que la diferencia de sec-
ciones entre ambas propuestas tiene como resultado la
variación de pesos propios. El modelo convencional pre-
senta un incremento del 20% en su peso respecto al de
alta resistencia, teniendo como consecuencia una carga
sísmica mayor, ya que esta es directamente proporcional
al peso de la estructura (ver Figura 9).
3.2. PERÍODO Y DERIVAS
De acuerdo con la gura 10, el modelo de alta resisten-
cia presenta un período menor al convencional a pesar
de sus secciones menores, evidenciando la inuencia de
las propiedades del material en la rigidez de la estructu-
ra. Lo cual también es notorio en la pronunciación de la
curva conformada por las derivas de cada propuesta (ver
Figura 10).
Para las derivas, de acuerdo con los análisis lineales,
se ha optado considerar únicamente las generadas por la
carga sísmica estática, al tratarse de los valores más re-
presentativos en desplazamientos por piso en la estruc-
tura (ver Figura 11).
3.3. MASA MODAL Y COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL
Los tres primeros modos de vibración determinan el
comportamiento de la edicación, por lo que conforme
a las guras 12 y 13, se aprecia que la dirección «x» es la
Figura 8
Diagrama de ujo global del procedimiento a seguir para el aná-
lisis de un edicio en ETABS
Figura 10
Período fundamental de la estructura de la propuesta convencio-
nal y de alta resistencia
Figura 9
Peso de la estructura y cortante basal de la propuesta convencio-
nal y de alta resistencia
Figura 11
Derivas elásticas por piso en «x» y «y»
102
Pineda S., et al.
predominante en ambas propuestas, presentando alrede-
dor del 50% de la masa modal asociada al primer modo
de vibración, seguido de la dirección traslacional «y» y
rotacional en el tercer modo (ver Figuras 12 y 13).
Al revisar la cantidad de acero que requiere cada ele-
mento estructural en cada propuesta se estableció que,
en términos generales de cuantía de acero por elemen-
to (ver Figura 14) se tiene que el refuerzo en la propues-
ta de alta resistencia se reduce: 8% en losas, 32% en vigas,
46% en columnas y 22% en muros, respecto al modelo
convencional.
3.4. DETALLES DE REFUERZO
Tanto la longitud de desarrollo como de anclaje del mo-
delo convencional presentan un incremento del 7% res-
pecto al de alta resistencia (ver Figuras 15 y 16). Conse-
cuentemente, el incremento en el empalme a tensión es
del 7% al depender de la longitud de desarrollo, más no
en el empalme a compresión, donde se decrementa un
35% a excepción de la varilla de 8 mm (ver Figura 17).
Las variaciones presentadas en las guras 15 y 16 se de-
ben a que la longitud de desarrollo y de anclaje son cal-
culadas a partir de la relación entre el esfuerzo a uencia
del acero (fy) y la raíz de la resistencia a compresión del
concreto (f’c).
.. PUSHOVER
La capacidad estructural se representa por medio de la
curva de capacidad obtenida mediante el pushover, don-
de, como se observa en la gura 18, ambas propuestas
sobrepasan el límite elástico al perder su linealidad (ver
Figura 18).
En la gura 19, se puede observar los detalles del pun-
to de desempeño: la propuesta convencional presenta su
respuesta máxima en 0,5127 m con un cortante basal de
3812T y la de alta resistencia en 0,4203 m con un cortante
basal de 2814 T, ambos en la dirección «x» (ver Figura 19).
La ductilidad considera el comportamiento gene-
ral de la estructura y se ve representada por el diagra-
ma fuerza-desplazamiento. Esta propiedad muestra la
Figura 12
Masa modal acumulada de la propuesta convencional
Figura 14
Cantidad de acero por elemento estructural de la propuesta con-
vencional y de alta resistencia
Figura 13
Masa modal acumulada de la propuesta de alta resistencia
Figura 15
Longitud de desarrollo conforme al diámetro de varilla de refuerzo
103
Inuencia en el diseño estructural del acero de refuerzo grado 80 y hormigón de alta resistencia (55 MPa) frente al acero de
refuerzo convencional grado 60 y hormigón f’c 28MPa en un edicio de hormigón armado de 18 pisos
deformación de la estructura para una fuerza lateral dada,
además de que permite trabajar en el intervalo inelásti-
co, permitiendo tener mayores desplazamientos laterales
sin perder estabilidad y colapsar. El modelo convencional
presenta una ductilidad de 2,16 en su punto de desempe-
ño y de 1,75 el de alta resistencia (ver Figura 20).
Ambas propuestas de diseño se encuentran en el ran-
go de ocupación inmediata, ya que como puede observar-
se en la gura 21, las rótulas plásticas se formaron hasta
el nivel -, es decir, que son edicios seguros para la in-
tegridad de los asistentes (ver Figura 21).
3.6. EVALUACIÓN ECONÓMICA
El presupuesto se obtiene a partir de la cuanticación y el
análisis de precios unitarios. Respecto al concreto, según
la gura 22, el volumen del modelo convencional res-
pecto al de alta resistencia presentó los siguientes incre-
mentos: 18% en vigas, 76% en columnas y 95% en muros
(ver Figura 22). Sin embargo, la losa en el modelo de alta
resistencia presenta un incremento de 40% respecto al
convencional, por lo que considerar una losa de hormi-
gón armado representaría un ahorro de únicamente el
3%, mientras que al exceptuar la losa un 50%.
Por otro lado, a partir de la planilla de aceros, confor
-
me muestra la gura 23, se determina que el peso reque-
rido para el modelo convencional es 52% mayor respecto
al de alta resistencia. Dando lugar a una diferencia signi-
cativa de acero por metro cuadrado de construcción al
emplear refuerzo grado 80. Mientras que para el hormi-
gón no existe mayor disparidad al considerar una losa de
Figura 16
Longitud de anclaje conforme al diámetro de varilla de refuerzo
Figura 18
Curvas de capacidad en la dirección «x» y «y»
Figura 17
Longitud de empalme por traslapo conforme al diámetro de va-
rilla de refuerzo
Figura 19
Respuesta máxima de la propuesta convencional y de alta resistencia
104
Pineda S., et al.
Figura 20
Ductilidad de la propuesta convencional y de alta resistencia
Figura 22
Cubicación de hormigón por elemento de la propuesta conven-
cional y de alta resistencia
Figura 21
Rótulas plásticas generadas de la propuesta convencional y de
alta resistencia
Figura 23
Peso total de acero de refuerzo de la propuesta convencional y
de alta resistencia
hormigón armado, puesto que los volúmenes varían en
apenas 0,01 a diferencia de excluir la losa (ver Figura 23).
El análisis de precios unitarios se realizó únicamente
para concreto y acero de refuerzo, donde sus precios uni-
tarios fueron facilitados por unión de concreteras 
y . El salario de mano de obra fue tomado de la
Contraloría General del Estado, mientras que equipos y
rendimientos se determinaron a través del Sistema Ocial
de Contratación Pública, al ser un referente en el medio.
Como se observa en la tabla 6, el valor unitario del
hormigón de alta resistencia es usd 31,25 más costoso que
el convencional, implicando un incremento al valor de su
 del 29% (ver Tabla 6).
En cambio, el acero de refuerzo presenta una diferen-
cia de 10 centavos por kilogramo (ver Tabla 7), lo cual
conlleva un incremento del 6% en el valor del  de gra-
do 80, respecto al convencional.
Finalmente, los presupuestos determinados son: 
2.302.994 para la propuesta convencional y  1.911.699
para alta resistencia, mostrados en la gura 24, lo cual sig-
nica un ahorro de  391.294, es decir, que la propuesta
de alta resistencia es 17% más económica que la conven-
cional (ver Figura 24).
Esta variación también se presenta en un presupuesto
real, contemplando gastos indirectos. Llevar a cabo uno
de estos proyectos con materiales convencionales resulta
 212 por metro cuadrado de construcción, mientras
que con alta resistencia se emplearía  177.
4. Conclusiones
El concreto de alta resistencia (f’c 55MPa) en el país, ge-
neralmente es empleado para la construcción de obras
especiales, más no de edicaciones, a pesar de no pre-
sentar una limitación en las normativas acerca de su uso.
Por otra parte, a raíz de la introducción del acero de re-
fuerzo grado 80 en el  A706/A706M-16, se impulsó
105
Inuencia en el diseño estructural del acero de refuerzo grado 80 y hormigón de alta resistencia (55 MPa) frente al acero de
refuerzo convencional grado 60 y hormigón f’c 28MPa en un edicio de hormigón armado de 18 pisos
Figura 24
Presupuesto con costo indirecto del 0% y 25% del modelo convencional y de alta resistencia
Tabla 6
Análisis de precios unitarios del hormigón convencional y de alta resistencia.
RUBRO P. U. APU (0% C.I.) APU (25% C.I.)
Hormigón premezclado f’c 280 kg/cm² $89,75 $107,66 $134,58
Hormigón premezclado f’c 550 kg/cm² $121,00 $138,91 $173,64
Tabla 7
Análisis de precios unitarios del acero de refuerzo convencional y de alta resistencia.
RUBRO P. U. APU (0% C.I.) APU (25% C.I.)
Acero de refuerzo en barras fy 4200 kg/cm² $1,08 $1,58 $1,97
Acero de refuerzo en barras fy 5500 kg/cm² $1,18 $1,68 $2,10
la aplicación de estas varillas corrugadas en las nuevas
reformas del  318-19, incluyendo especicaciones
para el diseño y edicación de sistemas duales. Por con-
siguiente, actualmente se ofrece la oportunidad del uso
conjunto de ambos materiales en edicaciones con mu-
ros estructurales.
La gran inuencia de las propiedades del material so-
bre el comportamiento del edicio es notoria en varios as-
pectos, uno de ellos es:
El cortante basal, el cual es inuenciado por el peso
del edicio; un peso signicativo de los elementos con-
lleva una fuerza lateral representativa, aumentando la
probabilidad de falla debido a los grandes esfuerzos que
puedan presentarse. La propuesta de diseño bajo mate-
riales de alta resistencia ofrece secciones transversales de
menor dimensión, involucrando una disminución en el
peso y fuerza lateral de un 17% respecto a la propues-
ta convencional.
El modelo diseñado con base en materiales de alta
resistencia, el cual emplea secciones de menor geometría
en comparación al modelo convencional, implicaría ma-
yor exibilidad, a pesar de ello, se presenta como un edi-
cio más rígido con tendencia a falla dúctil. Con lo cual,
se aprecia la gran inuencia de las propiedades del mate-
rial sobre el comportamiento del edicio.
Las curvas conformadas por las derivas elásticas muestran
una diferencia de rigidez en la estructura. La gura 11 ex-
pone que, en el modelo convencional se tiene una curva
de mayor pronunciamiento, al tener una deriva máxima
elástica de 0,002681 en la dirección «x» y 0,002650 en la
dirección «y», mientras que en la propuesta de alta resis-
tencia este valor corresponde a 0,002518 en la dirección
«x» y 0,002465 en la dirección «y», conformando una me-
nor curvatura y demostrando mayor rigidez.
Generalmente, mientras mayor sea la sección trans-
versal, menor es el desplazamiento provocado ante un
evento sísmico. En este caso, la inuencia de las propie-
dades de los materiales de alta resistencia, rigidizan a los
elementos de tal manera que los desplazamientos llegan
a ser menores, aun teniendo secciones reducidas respec-
to a la propuesta convencional.
El diseño parte de las acciones ejercidas sobre los ele-
mentos estructurales, las cuales presentan una proporcio-
nalidad con la geometría de la sección. En el modelo de
alta resistencia existen reducciones en el área transversal
de sus elementos respecto al convencional: 15% en vigas,
38% en columnas internas, 46% en columnas externas y
cabezales, y 50% en el alma del muro. Así pues, las accio-
nes ejercidas son inferiores y, por ende, el refuerzo es sig-
nicativamente menor. Sin embargo, las losas presentan
106
Pineda S., et al.
una misma sección transversal, pero debido a la inuen-
cia de las propiedades de los materiales de alta resisten-
cia, se requiere únicamente de acero mínimo. Asimismo,
en los detalles de refuerzo se evidencia una disminución
en la cuantía de refuerzo, lo que conlleva un importante
ahorro económico en obras de gran magnitud.
De acuerdo con la respuesta pico y el estado límite de
daño presentado en ambas propuestas, los daños produ-
cidos por la acción sísmica serán leves, al encontrarse en
el nivel de ocupación inmediata, con lo cual se asegura la
integridad de los ocupantes, operatividad después del sis-
mo y costos menores de reparación.
En una estructura de hormigón armado, el concre-
to es el material más costoso, sin embargo, el acero de re-
fuerzo representa mayor parte del presupuesto al requerir
mayor cantidad. En este caso, el modelo convencional si
bien presenta precios unitarios más económicos, las can
-
tidades requeridas tanto de acero como de concreto acre-
cientan su presupuesto, a diferencia del modelo de alta
resistencia, donde a pesar de que el precio unitario de los
materiales es mayor, sus cantidades hacen el presupuesto
mucho más asequible. Es así como se consigue un aho-
rro de  35,75 por metro cuadrado de construcción en
alta resistencia. Además, un menor período de ejecución
representa una ventaja económica.
Optar por una edicación diseñada en base a mate-
riales de alta resistencia no solo reeja un benecio eco-
nómico, sino también, se aprecia grandes ventajas, como
el descongestionamiento de refuerzo, reducción en los ta-
maños de varillas y secciones de los elementos, volúmenes
y tiempos de fundición menores en obra, mayor resis-
tencia y durabilidad, y a nivel arquitectónico, mayor es-
pacio útil.
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