Estudio comparativo de modelos de flexión pura y flexión-corte para predecir daños en edificios producto del terremoto del 2010

Abstract

La presente investigación busca formular un modelamiento capaz de predecir correctamente los daños que se presentaron en los muros de los pisos inferiores en algunos edificios durante el terremoto de 2010 en Chile. Esto, mediante elementos que incorporen la interacción entre esfuerzos de flexo-compresión y corte en comparación a modelos de flexo-compresión pura. Estos daños son generados, en su mayoría, por las grandes compresiones a las que se someten los muros de los pisos inferiores. La mayoría de las veces, los programas convencionales de diseño estructural son capaces de representar de forma adecuada el comportamiento dinámico de una estructura mediante modelos de fibras axiales, las cuales consideran, principalmente, el efecto de los esfuerzos de flexión. Con este tipo de modelos, fácilmente se pueden obtener los esfuerzos y desplazamientos en los elementos de una estructura. Pero, en otros casos, los daños producidos por eventos reales en edificios u otro tipo de construcciones no son correctamente predichos utilizando modelos de este estilo. Es por esto que, en ocasiones, es necesario acudir a formulaciones más complejas. En esta memoria, se emplean modelos que trabajan directamente con el esfuerzo de corte en conjunto con los esfuerzos axiales y de flexión. Para ello, se utilizan modelos en OpenSees de ejes resistentes de 2 edificios que tuvieron daños en pisos subterráneos para el sismo de 2010: el Emerald de Ñuñoa, y el Sol Oriente de Macul. Los modelos de fibras axiales se basan en elementos de tipo MVLEM (Multiple-Vertical-Line-Element-Model), mientras que para los modelos con interacción entre esfuerzos de flexo-compresión y corte se trabaja con elementos ESFI (Efficient-Shear-Flexure-Interaction). Como resultado final, se aprecian mejoras en cuanto a la predicción de las deformaciones en pisos subterráneos para los modelos ESFI en uno de los edificios (el cual no presenta daño con su respectivo modelo MVLEM), pero aún son insuficientes para decir que el daño obtenido es consistente con lo visto en la realidad, ya que el piso inmediatamente superior (piso 1) continúa dañándose más. Para el otro edificio, se obtienen grandes compresiones en el subterráneo, lo cual puede ser provocado por el tipo de acoplamiento presente en dicho piso. Puesto que no se ven grandes cambios en la concentración del daño en los modelos con ESFI comparado con los de MVLEM, queda abierta la posibilidad de continuar este trabajo con otro tipo de formulación. Puede que se requiera de modelos tridimensionales de los edificios completos para tener resultados que se asemejen más la realidad, o también, de elementos que consideren el efecto del pandeo global, ya que, particularmente en Emerald, este tipo de falla estuvo presente en bastantes muros del piso subterráneo.