Estudio del comportamiento sismorresistente de muros de ductilidad limitada de ocho centímetros de espesor

Abstract

La presente tesis estudia comportamiento sísmico en muros de ductilidad limitada bajo la consideración que estos presentan un espesor de ocho centímetros, para lo cual se ha planteado realizar una evaluación a través de dos metodologías, la primera desde el punto de vista experimental con la construcción de cuatro especímenes a escala real, los cuales serán sometidos a una carga lateral cíclica y carga vertical constante. Como parte de esta evaluación se ha proyectado que uno de los especímenes sea sometido a un sistema de reparación y posteriormente a un sistema de cargas similares a las mencionadas anteriormente. La segunda etapa de la evaluación consiste en un estudio analítico a través de elementos finitos, teniendo como arquitectura típica el proyecto Parques de Agustino desarrollado en Perú y en el proyecto Bosques de Ciudad 2000-11 desarrollado en Colombia, este último estructurado en base a muros de ocho centímetros de espesor.

En lo que respecta a la parte experimental se construyeron cuatro muros de 2300mm de altura, 2400mm de ancho y 80mm de espesor aproximadamente, estos muros han sido reforzadas con mallas electrosoldadas de diferentes cuantías, así el muro M1 es el de menor refuerzo y el muro M4 posee mayor refuerzo. Los muros han sido sometidos a un sistema de cargas, en donde la carga lateral obedece el patrón de desplazamientos según el código FEMA-461, mientras que la carga vertical es de valor constante y de 20 tonf, el cual equivale al peso promedio que soportaría un muro del primer nivel dentro de una edificación de cinco pisos de altura. En general para los cuatro muros ensayados se encontró que el esfuerzo promedio de corte máximo varía desde 11.7 kgf/cm2 a 15.3kgf/cm2 y además se identifica que el rango elástico de los muros termina en una distorsión 1/1500 bajo un esfuerzo de 5.50kgf/cm2, generándose una no linealidad que se inicia con el agrietamiento de los talones del muro, siguiendo una secuencia de grietas diagonales en los lados del muro hacia la zona central, la misma que se acentúa bajo una distorsión de 1/770, llegando la falla del muro por el levantamiento del talón y el cizallamiento interior de la malla de refuerzo. La falla presentada en los muros depende de la cantidad de refuerzo, encontrándose que para el muro de menor refuerzo M1 la falla del talón ocurre bajo una distorsión de 1/400 bajo un esfuerzo de 12.0kg/cm2. Sin embargo, para los muros con mayor refuerzo M3 y M4 la falla se alcanza para una distorsión de 1/250 y un esfuerzo promedio aproximadamente de 13.5kg/cm2. De acuerdo con los resultados obtenido por los investigadores del Cismid se propone que para el agrietamiento de estos muros debe considerarse un límite elástico de 1/1500, de manera que no se supere un esfuerzo de 5.5Kg/cm2, a fin de controlar los agrietamientos en caso de sismos moderados, además de considerar una distorsión de 1/400 para el diseño con este tipo de muro y que el esfuerzo límite sea menor a 13.50 Kgf./cm2 y se puede asignar una ductilidad no mayor de 3.0 para asegurar que los parámetros sugeridos en este reporte sean válidos Además de los ensayos a los cuatro muros, se realizó la reparación de uno de ellos a través de inyecciones epóxicas, consistiendo en la colocación de un material de alta performance superior al concreto para otorgar un monolitismo y funcionamiento a la estructura reparada, encontrándose que en líneas generales que las fisuras desarrolladas en el espécimen, tienen el mismo patrón que las desarrolladas en el espécimen en el ensayo inicial. Además de la histéresis del espécimen se observó que este alcanzó un desplazamiento de 14.240 mm para la carga máxima de 18.21 tf y una rigidez inicial de 19.41 ton/mm, la cual es mayor que la rigidez inicial del muro sin reparar. Además, se puede apreciar que este tuvo un comportamiento elástico hasta un desplazamiento de 0.475mm equivalente a una carga de 9.21 tf. Para el estudio analítico a través de elementos finitos se usó el programa de análisis estructural ETABS V9.7, en el cual se utilizó el módulo de análisis lineal dinámico, considerando los parámetros sísmicos según el Reglamento Nacional de Edificaciones y suponiendo que la estructura se encuentra en la ciudad de Lima. Del análisis lineal dinámico, aplicado al modelo en base a muros de 10cm y 08cm del proyecto Parques del Agustino, se tiene que el esfuerzo de corte producido en los muros, no supera el esfuerzo de corte límite de 13.5kg/cm2, sin embargo, supera el esfuerzo límite de agrietamiento de 5.5Kg/cm2 recomendado por los investigadores del Cismid. Además del modelo Bosques de Ciudad 2000- II se tiene que el esfuerzo de corte producido en los muros, no supera el esfuerzo de corte límite de 13.5kg/cm2, ni el esfuerzo de corte límite de agrietamiento de 5.5Kg/cm2 por los investigadores del Cismid.