Estudio de las variables que afectan la capacidad de deformación en muros de hormigón armado

Abstract

Chile es famoso por su actividad sísmica debido a su ubicación en el Cinturón de Fuego del Pacífico, una región tectónica y volcánicamente activa. Aquí, las placas Sudamericana y de Nazca convergen, con la última subduciendo bajo la primera, desencadenando una alta sismicidad. Esto enfatiza la necesidad de estructuras resistentes a terremotos en el país. Los muros de hormigón armado, utilizados ampliamente en edificios altos, son favorecidos por su resistencia, durabilidad y diseño versátil. Estos muros, se enfrentan a carga axiales, de momento y corte debido a la sismicidad de la zona. Eventos sísmicos previos, como el terremoto de magnitud 8.8 Mw, revelaron fallas en los bordes de los muros delgados debido a cargas axiales altas, confinamiento insuficiente y pandeo en barras de refuerzo longitudinal [1, 2]. La capacidad de deformación lateral de estos muros se afecta por la demanda de corte, la delgadez de la sección transversal [3], el pandeo del refuerzo longitudinal [4], la carga axial y el confinamiento del borde. Estudios anteriores [3] han formulado métodos para estimar la reducción en la capacidad de deformación en muros de hormigón debido a estos factores. Además, investigaciones pasadas [4] indican que la ductilidad puede mejorarse con confinamiento adecuado y diseño preciso del refuerzo transversal, para prevenir o limitar el pandeo en el modo 1. El trabajo propone una extensión del modelo analítico de inestabilidad[5] para estimar el desplazamiento crítico (𝜉�) en muros rectangulares, considerando la longitud del eje neutro. A partir de este modelo para secciones rectangulares, se desarrolla una extensión para muros T. Se compara el desplazamiento crítico calculado entre el modelo original y la extensión en siete muros rectangulares, mostrando una diferencia promedio del 19 % entre ambas estimaciones. Se establece y valida una metodología utilizando un conjunto de 82 muros, que permite estimar la capacidad última de deformación. Mediante el modelo macroscópico no lineal E-SFI e incorporando el efecto el pandeo del refuerzo longitudinal [6]. La combinación del modelo y la metodología desarrollada logra representar de manera adecuada la tendencia (existe una diferencia del 13 % en la pendiente y del 5 % en el coeficiente de posición entre los datos experimentales y numéricos) y la capacidad última de deformación (el 𝑅� 2 es 0.55) de los muros. Mediante la combinación de los modelos de inestabilidad [5], [7] con las curvas de deformaciones unitarias promedio derivadas del modelo E-SFI para una altura longitud de pandeo de 0.7ℎ𝑤� (ℎ𝑤� la altura libre del muro), se logra predecir de manera coherente la tendencia lineal y la deformación última en aquellos muros donde se produce la intersección de dichas curvas. Lo que sugiere una correlación entre las variables capturadas por cada modelo. Al comparar la pendiente resultante del ajuste lineal con aquella asociada a los datos experimentales y las obtenidas numéricamente a través del modelo E-SFI, se evidencian discrepancias del 31 % y 21 %, respectivamente.