Estudio de la respuesta no lineal de muros de hormigón armado mediante modelación puntal tensor

Abstract

Los muros están dentro de las estructuras más importantes del diseño en Chile, y como tal deben tener un estudio y análisis exhaustivo de su comportamiento, que como sabemos son difíciles en especial los casos en los que se tienen diferentes discontinuidades, en donde uno se encuentra con una amplia gama de metodologías, como lo son los elementos finitos que son muy refinadas, y otras que son más simples como los modelos puntal tensor, que nos permiten realizar análisis pero no nos entregan las deformaciones que se van teniendo a lo largo del tiempo, si no que una distribución de cargas. Por lo tanto, lo que se realiza en este estudio es una modelación existente puntal tensor, que utiliza elementos de fibra tipo viga no lineales para las direcciones verticales de la estructura, para los elementos horizontales se usan elementos tipo viga de igual manera y finalmente para los elementos diagonales se ocupan bielas. Con el objetivo de comparar datos experimentales con la modelación, se toman 7 muros ensayados, de los cuales 1 es un muro rectangular, 3 son muros bandera y 3 son muros con abertura central en la base. Los muros tienen 2.65 [m] de altura, 0.15 [m] de espesor y 0.9 [m], con la excepción de los muros bandera que cambian sus largos en la altura. Los resultados indican que en términos del comportamiento general de los muros, la resistencia alcanzada y la rigidez inicial un tanto elevada, son aceptables con respecto a los datos experimentales, en donde la resistencia y la rigidez inicial tienen una diferencia de un 3.4% y 46% respectivamente. No obstante se tienen diferencias importantes cuando se intenta observar la ductilidad de estos, dado que las modelaciones dan indicios de degradación de resistencia a mayores demandas de deformación, existiendo alrededor de un 30% más de desplazamiento para alcanzar la pérdida de ductilidad. Para realizar un estudio más profundo del problema se procede a tomar dos casos de muros de los cuales se tiene una diferencia notoria en el desempeño, como lo son el muro base y un caso de muro con abertura central. En primer lugar se discretiza de manera más fina la planta del muro, obteniendo degradaciones más cercanas a las experimentales, pero con la particularidad de no diferenciarse notoriamente entre los dos modelos. Luego, dado los resultados, se analizan las secciones críticas de los muros, que corresponden a la base del muro, en especial los bordes, en donde nos arroja que así como se observa en los ensayos, el borde comprimido alcanza mayores deformaciones unitarias con respecto al traccionado, siendo éstas alrededor de 7.5% y 5% respectivamente, por lo que el modo de falla es el correcto, pero dado que el modelo del acero no presenta pandeo, aunque se presente degradación clara en el hormigón de los elementos, la armadura es capaz de suplir esta falta, y por lo tanto, coincide con el hecho de que los muros degradan de manera similar.