“Estudio de la inestabilidad de muros delgados de concreto reforzado: transferencia de conocimiento y mejoramiento de locaciones de experimentación en el entorno local para mejor la estimación y la mitigación del riesgo sísmico”
Resumen
Las edificaciones de muros delgados y esbeltos de concreto reforzado se usan masivamente actualmente, y principalmente en viviendas para estratos bajos y medios, e incluso para estratos altos. Este incremento de uso del sistema se ha evidenciado a pesar de que el conocimiento sobre el comportamiento sísmico de este sistema structural es todavía limitado, debido principalmente a que no es utilizado comúnmente en países por fuera de latinamerica. Por lo tanto, es necesario evaluar la vulnerabilidad sísmica de este tipo de edificaciones y proponer, en caso de ser necesario, estrategias para mejorar las prácticas de análisis, diseño y construcción de las mismas, de acuerdo al comportamiento experimental y a las modelaciones y estudios paramétricos que se realicen al respecto. Con el desarrollo de este proyecto se determinarán los arquetipos representativos de la construcción de muros estructurales de Colombia, y a través de simulación numérica y experimentos de laboratorio se evaluará su vulnerabilidad sísmica. En una etapa siguiente del proyecto se podrán diseñar estrategias de reforzamiento e intervención estructural validadas numérica y experimentalmente. Esta propuesta se propone desarrollar en 12 meses y se ha dividido en tres fases para su ejecución:
FASE I: Construcción del catálogo de edificaciones de muros de concreto reforzado.
Se construirá una base de datos de los edificios representativos de las prácticas constructivas de cuatro ciudades localizadas en zona de amenaza sísmica intermedia y alta: Armenia, Medellín, Bogotá y Cali. De la base de datos recogida se hará un análisis estadístico de variables relacionadas con la altura total de las edificaciones, densidad de muros en planta, espesores típicos de los muros, relaciones de esbeltez (cociente entre el espesor y la altura libre del muro cerca de la sección crítica), detallado del refuerzo (a flexión y cortante), materiales de construcción, niveles de carga axial, entre otros.
FASE II: Evaluación de la vulnerabilidad sísmica de los edificios representativos de la práctica local.
A partir de la base de datos construida en la Fase I, se definirán varios intervalos de parámetros de respuesta y geometría de acuerdo con las características geométricas y el nivel de amenaza sísmica. Para cada intervalo se definirá uno o dos edificios representativos, los cuales serán evaluados a través de un análisis cronológico no lineal. Para considerar las incertidumbres en los procesos de modelación y simulación numérica, se emplearán como mínimo dos programas para el análisis no lineal, con cual también permitirá evaluar el efecto e impacto de los programas sobre la estimación de las demandas sobre las edificaciones. Uno de los programas que se empleará corresponde al más utilizado en Colombia para el diseño estructural de este tipo de edificios. Para la representación de la demanda sísmica se emplearán algunos registros reales registrados cerca a las ciudades elegidas para conformar la base de datos. También se generarán algunos acelerogramas sintéticos compatibles con los modelos de sismo fuentes existentes para las zonas bajo estudio. Para la evaluación de la vulnerabilidad Sismica se generarán curvas de fragilidad que permitan considerar las incertidumbres tanto en los parámetros estructurales como en los asociados a la amenaza sísmica.
FASE II: Evaluación experimental de vulnerabilidad o mejoramiento de diseño de prototipos de muros de concreto reforzado.
Se evaluarán las características de algunas de las edificaciones más vulnerables definidas en la fase II y se realizarán pruebas destructivas sobre los muros representativos que permitan obtener información para definir la vulnerabilidad de los mismos.
Este proyecto de investigación se enfoca en la evaluación del desempeño de edificios de muros delgados, desde el levantamiento de la base de datos de proyectos de este tipo en una ciudad de amenaza sísmica alta en Colombia, hasta la evaluación experimental bajo carga cíclica de paneles con características propias de la construcción colombiana. Adicionalmente, el estudio se complementa con simulaciones numéricas del comportamiento de sistemas completos que ayudan a dar una perspectiva inicial del comportamiento esperado de estas edificaciones.
“Estudio de la inestabilidad de muros delgados de concreto reforzado: transferencia de conocimiento y mejoramiento de locaciones de experimentación en el entorno local para mejor la estimación y la mitigación del riesgo sísmico”
Resumen
Las edificaciones de muros delgados y esbeltos de concreto reforzado se usan masivamente actualmente, y principalmente en viviendas para estratos bajos y medios, e incluso para estratos altos. Este incremento de uso del sistema se ha evidenciado a pesar de que el conocimiento sobre el comportamiento sísmico de este sistema structural es todavía limitado, debido principalmente a que no es utilizado comúnmente en países por fuera de latinamerica. Por lo tanto, es necesario evaluar la vulnerabilidad sísmica de este tipo de edificaciones y proponer, en caso de ser necesario, estrategias para mejorar las prácticas de análisis, diseño y construcción de las mismas, de acuerdo al comportamiento experimental y a las modelaciones y estudios paramétricos que se realicen al respecto. Con el desarrollo de este proyecto se determinarán los arquetipos representativos de la construcción de muros estructurales de Colombia, y a través de simulación numérica y experimentos de laboratorio se evaluará su vulnerabilidad sísmica. En una etapa siguiente del proyecto se podrán diseñar estrategias de reforzamiento e intervención estructural validadas numérica y experimentalmente. Esta propuesta se propone desarrollar en 12 meses y se ha dividido en tres fases para su ejecución:
FASE I: Construcción del catálogo de edificaciones de muros de concreto reforzado.
Se construirá una base de datos de los edificios representativos de las prácticas constructivas de cuatro ciudades localizadas en zona de amenaza sísmica intermedia y alta: Armenia, Medellín, Bogotá y Cali. De la base de datos recogida se hará un análisis estadístico de variables relacionadas con la altura total de las edificaciones, densidad de muros en planta, espesores típicos de los muros, relaciones de esbeltez (cociente entre el espesor y la altura libre del muro cerca de la sección crítica), detallado del refuerzo (a flexión y cortante), materiales de construcción, niveles de carga axial, entre otros.
FASE II: Evaluación de la vulnerabilidad sísmica de los edificios representativos de la práctica local.
A partir de la base de datos construida en la Fase I, se definirán varios intervalos de parámetros de respuesta y geometría de acuerdo con las características geométricas y el nivel de amenaza sísmica. Para cada intervalo se definirá uno o dos edificios representativos, los cuales serán evaluados a través de un análisis cronológico no lineal. Para considerar las incertidumbres en los procesos de modelación y simulación numérica, se emplearán como mínimo dos programas para el análisis no lineal, con cual también permitirá evaluar el efecto e impacto de los programas sobre la estimación de las demandas sobre las edificaciones. Uno de los programas que se empleará corresponde al más utilizado en Colombia para el diseño estructural de este tipo de edificios. Para la representación de la demanda sísmica se emplearán algunos registros reales registrados cerca a las ciudades elegidas para conformar la base de datos. También se generarán algunos acelerogramas sintéticos compatibles con los modelos de sismo fuentes existentes para las zonas bajo estudio. Para la evaluación de la vulnerabilidad Sismica se generarán curvas de fragilidad que permitan considerar las incertidumbres tanto en los parámetros estructurales como en los asociados a la amenaza sísmica.
FASE II: Evaluación experimental de vulnerabilidad o mejoramiento de diseño de prototipos de muros de concreto reforzado.
Se evaluarán las características de algunas de las edificaciones más vulnerables definidas en la fase II y se realizarán pruebas destructivas sobre los muros representativos que permitan obtener información para definir la vulnerabilidad de los mismos.
Este proyecto de investigación se enfoca en la evaluación del desempeño de edificios de muros delgados, desde el levantamiento de la base de datos de proyectos de este tipo en una ciudad de amenaza sísmica alta en Colombia, hasta la evaluación experimental bajo carga cíclica de paneles con características propias de la construcción colombiana. Adicionalmente, el estudio se complementa con simulaciones numéricas del comportamiento de sistemas completos que ayudan a dar una perspectiva inicial del comportamiento esperado de estas edificaciones.