Estudio experimental y analítico del comportamiento de losas de acople ante cargas cíclicas

Abstract

En Chile, los sistemas de muros acoplados con losas de hormigón armado son comunes en edificaciones en altura debido a su buen comportamiento ante cargas sísmicas. Esta configuración otorga alta resistencia y rigidez, lo que resulta en una reducción de las demandas de desplazamiento y, en consecuencia, un menor daño. Dado que Chile se encuentra en una zona de alta actividad sísmica, las demandas laterales son significativas. Por lo tanto, la elección de muros y losas como sistema estructural se vuelve especialmente relevante para garantizar la seguridad y resiliencia de un edificio de uso habitacional. Sin embargo, en edificaciones con esta configuración estructural, las losas de los pasillos y vanos de puertas son altamente afectadas en sismos de alta intensidad, debido a las grandes deformaciones ocasionadas por la flexión de los muros acoplados por la losa. En la actualidad no existen estudios sobre la influencia del uso de trabas de confinamiento en el comportamiento no lineal de losas de acople de muros de hormigón armado ante cargas cíclicas. Por esta razón, nace la motivación de estudiar este comportamiento empleando ensayos experimentales y modelos numéricos. Por lo cual se llevaron a cabo ensayos de cuatro probetas a escala, de las cuales dos representan la losa del pasillo con y sin trabas de confinamiento y las otras dos la losa sobre el vano de puerta con y sin trabas de confinamiento, considerando las cuantías típicas de la práctica constructiva en Chile. La instrumentación utilizada para medir el comportamiento de cada probeta fue a través de sensores LVDT y fotogrametría. Por otro lado, se realizaron modelos computacionales no lineales de elementos finitos tipo Shell para respaldar la respuesta observada experimentalmente. Para la losa del pasillo con trabas, se observó cualitativamente un aumento en la capacidad de ductilidad y distribución del daño concentrado. Por lo que, se sugiere colocar trabas en los casos que se alcancen drifts de losa mayores al 6.5% (equivalente a un 1.5% de drift de techo para el ejemplo considerado), especialmente si se busca mejorar la capacidad de ductilidad en la losa y resiliencia de la estructura después de un gran terremoto. Por otro lado, en la losa del vano de puerta se observó un aumento del 27% en la capacidad resistente, un aumento del 81% en la capacidad de deformación y un aumento del 110% en la capacidad de disipación de energía. Por lo que, se sugiere siempre colocar trabas si se busca aumentar la capacidad resistente, la capacidad de ductilidad de la losa y la resiliencia estructural posterior a un gran terremoto, especialmente en los casos donde se alcancen drifts de losa mayores al 7.0% (equivalente a un 1.0% de drift de techo para el ejemplo considerado). Adicionalmente, se recomienda un límite para el refuerzo longitudinal en un ancho de influencia en base a la sección crítica.