Evaluación numérica de alternativas de reforzamiento para edificios existentes de muros delgados de concreto reforzado

Resumen

En los últimos años, el sistema estructural de muros delgados de concreto reforzado (MDCR), ha logrado un gran auge, debido a sus beneficios económicos y a su alto rendimiento constructivo, los cuales disminuyen significativamente tiempos y costos; sin embargo, estudios relacionados con el comportamiento de estos muros, han identificado la posibilidad de presentar un desempeño estructural limitado ante eventos sísmicos. En consecuencia, las estructuras que cuentan con este sistema, podrían estar en riesgo de que se produzcan graves daños estructurales, que comprometan la seguridad de sus ocupantes, así como la valorización de tales bienes inmuebles.

De este modo, debido al alto déficit de vivienda en varios países de Suramérica, entre los que se encuentra Colombia, la implementación de edificaciones de muros delgados de concreto reforzado, se ha convertido en una opción ampliamente usada, tanto por sus beneficios económicos, como por su alto rendimiento constructivo. Este sistema industrializado se caracteriza por tener muros de espesores entre 80 y 150 mm y están reforzados con malla electrosoldada que, por lo general, refleja cuantías de refuerzo bajas (Blandon et al., 2018) y, cuya capacidad de deformación, es inferior al del acero convencional (Gonzales Fernández, 2010).
No obstante, estudios relacionados con el comportamiento de muros delgados en Colombia (Blandon et al., 2018), (Vélez et al., 2017), (Ortega, Torres, Madera, et al., 2019), (C. Arteta et al., 2018), han identificado que edificios de MDRC, pueden presentar altas relaciones de esbeltez, inestabilidad fuera del plano y, en la mayoría de los casos, un nivel de confinamiento nulo, lo que puede derivar en daños severos ante las solicitaciones sísmicas, tal como lo demostró el terremoto de Chile en el año 2010, en muros de 200 mm de espesor. Aun así, el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10 (AIS, 2010) permite la utilización de este sistema estructural, estableciendo requisitos de diseño insuficientes para garantizar el buen comportamiento de edificaciones de MDCR (C. Arteta et al., 2018), principalmente, por dos razones: “existen pocos ensayos sobre muros delgados y esbeltos de concreto reforzado con las características de construcción del país y el inventario de edificaciones de este tipo de sistema no ha sido expuesto a un evento sísmico con intensidad alta del movimiento del suelo”(Rodríguez, 2020). De igual forma, la Resolución 0017 del 4 de diciembre de 2017 (CAP 2017), solamente insiste en el cumplimiento de lo establecido en la referido reglamento NSR-10.

En tal sentido, el propósito de este trabajo es plantear dos alternativas de reforzamiento para edificios de muros delgados de concreto reforzado y evaluar numéricamente su desempeño sísmico. Para tales efectos, se recopiló información de las características típicas de estas construcciones mediante el levantamiento y análisis de una base de datos, luego se seleccionaron tres edificios representativos de este sistema de MDCR y mediante una modelación computacional se evaluó su comportamiento estructural. Finalmente, y de acuerdo con los resultados obtenidos, se implementó como primera alternativa la inclusión de elementos de borde en los modelos estructurales no lineales y, como segunda opción, el encamisado de muros que controlan la respuesta de las edificaciones con concreto reforzado con fibras de acero (CRFA), las cuales permitieron mejorar el desempeño sísmico global de las edificaciones seleccionadas.

En este orden de ideas, el presente documento, en sus capítulos, dos y tres, incluye los objetivos, general específicos y la metodología de investigación; el cuarto capítulo, contiene el marco de referencia para abordar la modelación numérica de los muros, el escalamiento de los acelerogramas, los modelos constitutivos del concreto confinado, el comportamiento del concreto reforzado con fibras de acero y sus respectivas variables de estudio. Por su parte, el quinto capítulo presenta el proceso de selección de las edificaciones objeto de análisis y el sexto capítulo, está relacionado con el escalamiento de registros de acelerogramas. De otro lado, el séptimo capítulo muestra la calibración de un muro delgado de concreto y el octavo capítulo tiene que ver con la modelación y análisis computacional de los edificios en su estado original. Ahora bien, el noveno capítulo expone el reforzamiento convencional de los edificios de muros delgados a través de la implementación de los elementos de borde y el capítulo décimo incluye el reforzamiento no convencional de los edificios a través del encamisado con CRFA. Por último, el capítulo onceavo contiene las conclusiones obtenidas en este trabajo.

Fecha de lectura	nov. 2021
Idioma original	Español
Institución de lectura	Pontificia Universidad Javeriana