Amplificación dinámica de corte en muros de hormigón armado por medio de análisis tiempo historia no lineales

Abstract

Los efectos de amplificación dinámicos de corte están ampliamente estudiados en sistemas de muros de hormigón armado en voladizo, sin embargo, es necesario estudiar este efecto en el comportamiento de sistemas conectados y acoplados por losas de hormigón armado los cuales, corresponden prácticamente a la totalidad de los casos observados en nuestro país. Se realiza un estudio paramétrico que abarca en total 462 análisis tiempo-historia no lineales, se realizan variaciones en las características de los muros que involucran cuantías de elementos de borde (ρeb=1%, 3% y 5%), cuantías de losas de acople (ρ,acop=0.0%, 0.3% y 0.6%), altura (Hw=25, 50 y 75 m), largo (Lw=2,4 y 6 m) y niveles de carga axial dependientes del número de pisos (%·Ag·f’c=7.5%[10P], 10%[20P] y 12.5%[30P]). Se utilizan 6 registros de aceleraciones variando la frecuencia media para rangos entre 0.92 Hz y 4.61 Hz. Se refleja la no linealidad de los muros a través de rótulas de fibras distribuidas en altura, la no linealidad de las losas de acople se representa a través de rótulas de plasticidad concentrada. El estudio muestra la dependencia de la amplificación dinámica de corte con la incursión no lineal presentada por los muros en la base, siendo este efecto el principal desencadenante del efecto de modos superiores (Deformadas similares al segundo modo natural) lo que genera que la altura resultante de fuerzas inerciales disminuya acrecentando los esfuerzos de corte. Los niveles de amplificación promedio son dependientes de las cuantías de acople, observándose los mayores valores de amplificación para cuantías de 0.0% y 0.6%. Los valores altos de amplificación para elementos conectados (ρ,acop=0.0%,) se deben a la rápida plastificación de la base producto de la baja redundancia estructural, por otra parte, los valores altos de amplificación para acoples de 0.6% se deben al “efecto de muro conectado” que se genera debido a la rápida pérdida de resistencia por parte del muro que experimenta una importante disminución de la carga axial producto del acoplamiento. Se debe destacar que se observan en muchos casos alta no linealidad (Req) producto de la plastificación de las losas de acople, pero con limitada incursión no lineal en la base, lo que genera valores bajos de amplificación, siendo la plastificación de la base la principal causa de los efectos de amplificación. Los niveles de amplificación promedio son 1.45, 1.1 y 1.35 para cuantías de acople de 0.0%, 0.3% y 0.6%, siendo la amplificación promedio del estudio igual a ωv*=1.30. La expresión propuesta para la amplificación dinámica de corte en este estudio tiene relación directa con el factor de modificación de respuesta equivalente (Req), parámetro directamente relacionado con las fuentes de no linealidad del sistema. Por otro lado, la expresión propuesta por el ACI318-19 dependiente del número de pisos no representa de buena forma la amplificación que se presenta en edificios altos, ya que, la plastificación de la base en edificios de estas características es bastante difícil de alcanzar dada la alta flexibilidad que éstos presentan.