ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE MUROS PREFABRICADOS DE HORMIGÓN ARMADO CON UNIONES SOLDADAS

Abstract

En la actualidad, al desarrollar proyectos inmobiliarios de baja altura estructurados con muros de hormigón armado, la empresa Momenta Ingeniería & Construcción emplea un sistema constructivo en base a paneles prefabricados de bajo espesor con conexiones de panel a fundación y entre paneles mediante insertos metálicos embebidos en el concreto. Esta solución constructiva cuenta con poca evidencia experimental de su respuesta sísmica, por lo que se emplean parámetros de diseño sísmico ajustados a la norma que asignan poca ductilidad a la estructura y conducen a fuerzas de diseño mayores a las que corresponderían a una categoría de diseño típica para estructuras de hormigón armado. El objetivo de esta investigación es contribuir a la caracterización cuantitativa de la respuesta sísmica del sistema constructivo con insertos soldados, sometiendo un espécimen a ensayo, con el fin de validar o modificar los parámetros de diseño sísmico que se emplean en el diseño, así como aportar información cualitativa respecto al comportamiento del mismo. Se formaliza un procedimiento racional para la determinación de la resistencia lateral del espécimen y el diseño de conexiones, tomando en cuenta la no linealidad de los materiales y la compatibilidad de deformaciones esperada en la estructura. Los valores estimados con este procedimiento resultan muy próximos a los efectivamente medidos. Se determina un procedimiento de testeo y validación respaldado por códigos internacionales que permite validar y/o calibrar los parámetros de diseño sísmico que aplican en el sistema constructivo. El ensayo consiste en la aplicación de un protocolo de desplazamientos incrementales cíclicos sobre el espécimen, evaluando la capacidad de disipación de energía y la degradación de rigidez para distintos niveles de desplazamientos, así como su resistencia máxima. El procedimiento de validación establece valores mínimos que deben cumplirse para poder clasificar el sistema constructivo de acuerdo a distintas clasificaciones de la estructura sismo resistente, diferenciadas en el protocolo según el nivel de desplazamiento lateral en el cual se evalúan los criterios. Los resultados del ensayo demuestran que, debido al detallamiento no sísmico del refuerzo de los paneles, el espécimen no es capaz de sostener desplazamientos laterales asociados a la clasificación del sistema estructural como muro ordinario o como muro especial, por lo que se recomienda el uso de un factor de modificación de respuesta que garantice un comportamiento elástico del sistema y ecuaciones de diseño basadas en dicha condición. En forma adicional, los resultados del ensayo son capturados y procesados mediante técnicas de correlación de imágenes digitales, las que demuestran tener un alto nivel de precisión, comparable con los registros obtenidos mediante transductores. Los resultados se utilizan, además, para: confirmar el comportamiento monolítico del montaje ensayado, evaluar la efectividad del empotramiento del sistema de conexión a la fundación y anticipar la formación de fisuras en el muro.The current practice of Momenta Ingeniería & Construcción when developing low rise housing projects is to use a thin precast panel constructive solution, with panel to foundation and panel to panel connections via embedded steel plate inserts. This constructive system has a lack of experimental evidence of its seismic response, that leads to the use of a low response modification factor, assigning little to none ductility to the structural elements and resulting on higher design forces. The purpose of this investigation is to contribute a quantitative description of the seismic behavior of the constructive system, by testing a specimen. In particular, it is expected to validate or determine suitable seismic design coefficients, and provide qualitative information regarding the observed seismic response. A rational procedure is developed to determine the maximum lateral resistance, as well as the design criteria for connections, considering material non linearity and deformation compatibility. Estimated values show to be highly precise compared to measured response. A testing procedure is determined, supported by several international codes. This validation testing allows to determine adequate seismic design parameters. Testing consists on subjecting a module to a sequence of incremental displacement-controlled cycles, requiring minimum values of energy dissipation and lateral secant stiffness, as well as a minimum lateral resistance. According to the level of drift on which acceptance is met, the module can be qualified to that seismic force resistant system (correlated to the magnitude of lateral displacement). Test results show that, due to non-seismic detailing of reinforcement, the test module is unable to reach lateral displacement related to higher seismic design categories. For this reason, the use of a response modification factor that leads to a elastic response is suggested, as well as design equations based on the same principle. Additionally, testing results are captured and processed with Digital Image Correlation technics, which show high precision in comparison with LVDT recorded data. Photogrammetry results are also used to: confirm the monolithic behavior of the module, assess the effectiveness of the foundation connection and anticipate the crack formations.