Estudio experimental-teórico de muros de hormigón armado con discontinuidad central en la base e influencia de la presencia de losas

Abstract

De acuerdo a los daños observados por el terremoto del 27 de Febrero de 2010 en Chile sobre muros de hormigón armado y el común requerimiento arquitectónico de disponer de discontinuidades sobre los mismos en los primeros pisos y/o primeros subterráneos se realiza el presente estudio. El objetivo es entender el comportamiento de un muro bajo la influencia de una abertura central en la base, y como cambia esa respuesta al agregar elementos en el muro (particularmente losas en la zona de la discontinuidad). Lo anterior es llevado a cabo a través de dos grandes enfoques: el ensayo de cuatro probetas de hormigón armado representativas del caso anterior, y la modelación en elementos finitos de los mismos, además de una extensión a través de un análisis paramétrico. Los muros ensayados tienen 2.65 [m] de alto, 0.9 [m] de largo y 0.15 [m] de espesor. Los primeros tres no tienen losas y se diferencian por las dimensiones de su abertura, mientras que el cuarto tiene las mismas dimensiones (tanto del muro como de la abertura) que el tercer muro, pero consta con la presencia de dos losas en la zona de discontinuidad. El ensayo consta de una aplicación de un desplazamiento pseudo estático controlado a 2.8 [m] desde la base del muro bajo una carga axial controlada y constante de 400 [kN] (cercano al 7% de la capacidad a compresión de la sección entera). El muro se encuentra anclado a la losa de reacción y es sometido a tres ciclos de desplazamiento por cada nivel de deriva. Los materiales usados son comunes en el país (hormigón H30 y acero A63-42H). La instrumentación usada fueron strain gages en las barras de acero, LVDT s sobre una cara del muro y capturando el comportamiento global de éste, y una grilla de fotogrametría para realizar un análisis de correlación de imágenes digitales (DIC). Los resultados muestran que la presencia de las aberturas no genera cambios ni en la rigidez ni en la resistencia de los muros, pero sí en su capacidad de deformación. De acuerdo a los ensayos y literatura previa, el largo de la abertura es la variable más importante en el impacto global. Mientras que el muro base y el abertura pequeña llegan a 3.9% y 3.7% de deriva respectivamente, los muros con abertura más ancha llegan sólo a 2.6%, y el muro con losa se posiciona como un caso intermedio con un3.2%. En todos los casos con aberturas se genera una grieta diagonal desde la abertura a la esquina del muro, generando además pandeo de las barras de refuerzo de la abertura. Al estudiar las deformaciones unitarias verticales en la sección se muestra un cambio de signo en la pendiente, acusando la presencia de un puntal a compresión o una doble curvatura. Al realizar modelos a flexión para relaciones de aspecto mayores, se encuentra que el modelo es aceptable para captar la degradación del muro.