Comportamiento teórico-experimental no-lineal de muros de albañilería confinada

Abstract

En el presente trabajo se muestra el resultado de ensayos estáticos cíclicos a escala real de 6 muros de albañilería confinada, correspondiendo a tres variantes diferentes, con relaciones de esbeltez (h/l) de 1.33, 1.00 y 0.67. Seguidamente se hace un análisis lineal, mediante la formulación de los "elementos finitos", que incluye elementos de estado plano de esfuerzos para el concreto y la albañilería, y elementos de barra para el acero de refuerzo del confinamiento. Sobre la base de la formulación lineal, se hace un análisis no-lineal que incluye el concepto de superficies de fluencia para el rango inelástico. Finalmente se hace una comparación entre los resultados experimentales y teóricos tanto en el nango elástico como en el inelástico. Los modelos, todos de un nivel fueron diseñados y construidos de acuerdo al Código Peruano (Norma de edificación E-070 de Albañilería). Se ha realizado ensayos experimentales a cada espécimen, para los cuales la carga de confinamiento vertical fue el correspondiente al primer nivel de una edificación de 3 niveles, por lo tanto, por unidad de longitud la aplicación de la carga para los 6 muros fue la misma, mientras que para la carga lateral fue incremental y cíclica, hasta llegar a la degradación casi total de cada muro, según la resistencia de cada variante. Se da a conocer el procedimiento, paso a paso del ensayo estático propiamente dicho, es decir del manejo de los equipos de ensayo y cómo las señales digitales se transforman en señales físicas y viceversa. Se hace un análisis lineal mediante el programa SAP, que utiliza el método de los elementos finitos para la aproximación de resultados, básicamente para determinar la rigidez lineal. Modelando a la albañilería confinada como una serie de elementos de estado plano de esfuerzos y para el refuerzo de acero del confinamiento como elementos lineales de barra. Se realiza un análisis no-lineal, utilizando el programa NONSAP con las mismas características del ensayo experimental, incluso con la carga lateral incremental con relación al tiempo. Empleando el método de los elementos finitos y utilizando el mismo modelo que para el análisis lineal. Para el comportamiento no-lineal, post-elástico, sobre la base del comportamiento lineal, se usa el criterio de superficie de fluencia, considerando superficies elasto-plásticas para los elementos de estado plano de esfuerzos (criterio de Drucker-Prager) y superficies con endurecimiento por deformación luego de la fluencia, para los elementos de barra (criterio de Von Mises). En base a los resultados de la investigación experimental y al análisis teórico, lineal y no-lineal, en ambos casos se llega a respuestas similares. Notando que la contribución del refuerzo de acero influye en la rigidez lineal y no-lineal de los muros de albañilería confinada y con relación al procedimiento usual la diferencia es aún mayor. Por otro lado, se hace una evaluación que muestra que los "muros confinados" de albañilería, constituyen un elemento estructural eficiente para edificaciones de pocos pisos en zonas de alto riesgo sísmico. Entre los parámetros más importantes estudiados se tiene, la degradación de la rigidez lateral de los muros confinados, la influencia de las curvas histéricas de los muros para la condición de "elemento dúctil especial" evaluando el diagrama envolvente del "cortante" versus la deformación lateral del muro.