Análisis de fragilidad sísmica de edificaciones de albañilería armada de bloques de hormigón parcialmente rellenos
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Date
2021
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Abstract
La albañilería armada es uno de los sistemas estructurales más utilizados a nivel mundial
para la construcción de edificaciones de baja y mediana altura, en zonas de alta y moderada
actividad sísmica. En el caso de Chile, cerca del 32% de todo el inventario de construcciones
residenciales lo constituyen edificaciones de albañilería armada. Según los últimos
antecedentes sísmicos reportados en el país, un número importante de estas estructuras han
presentado un desempeño sísmico desfavorable ante terremotos de moderada y severa
intensidad. Esto refleja que deficiencias en el diseño sismo-resistente y/o defectos
constructivos pueden haber sido las causas de este mal comportamiento. Con base en esta
situación y considerando el contexto del riesgo sísmico en Chile, una evaluación del
desempeño sísmico para estas edificaciones se hace necesario realizar, particularmente para
aquellas construcciones que se encuentran localizadas en áreas densamente pobladas y en
zonas, donde el silencio sísmico ha prevalecido por largo tiempo. Con este enfoque, la
presente investigación desarrolla un análisis de fragilidad para estimar la probabilidad de
daño esperada en una edificación-tipo de albañilería armada, considerando la variabilidad
del movimiento del terreno como la principal fuente de influencia en la incertidumbre de la
respuesta sísmica. El prototipo de edificación estudiado corresponde a una vivienda social
típica de dos pisos representativa de albañilerías chilenas y estructurada en base a muros de
albañilería armada de bloques huecos de hormigón parcialmente rellenos (PG-RCMSW, por
sus siglas en inglés). Como apoyo para el desarrollo del análisis de fragilidad, un estudio
experimental y numérico es también abordado. En el estudio experimental, las propiedades
mecánicas de la albañilería son caracterizadas y la respuesta cíclica de diez muros PG-RCMSW sometidos a cargas laterales reversibles en su propio plano, es analizada para tres
variables de diseño: relación de aspecto, cuantía de acero de refuerzo horizontal y nivel precompresión axial. En el estudio numérico, un modelo histerético simple es implementado
para reproducir el comportamiento inelástico de los muros ensayados, y un modelo numérico
de elementos finitos es propuesto para simular la relación constitutiva fuerza–deformación
para una condición de carga monotónica. Con base en los resultados obtenidos de estos
estudios, un modelo dinámico simplificado es formulado y funciones de fragilidad, para tres
estados límites distintos son derivadas utilizando el enfoque del análisis dinámico
incremental (IDA) y el método de análisis de múltiples bandas (MSA). Finalmente, como
ejemplo de aplicación, la fragilidad sísmica de la edificación-tipo es estimada para un
escenario sísmico determinístico localizado en el norte de Chile, donde la albañilería
conformada por muros de bloques de hormigón prevalece como sistema estructural. Como
conclusión del análisis de fragilidad, se encuentra que la severidad de los daños esperados
para este tipo de construcciones depende principalmente de la configuración geométrica y
estructural de los machones que se originan entre las aberturas de los muros resistentes. Un
diseño o reforzamiento apropiado para estos elementos, conduciría en alguna medida, a
reducir la vulnerabilidad sísmica de estas estructuras ante movimientos sísmicos fuertes.
Description
Tesis (Doctor en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2021