Result

La capacidad s´ısmica reducida despu´es de un estado de da˜no es conocida como la capacidad residual (Polese et al., 2012). La capacidad residual ha sido una de las preocupaciones den- tro de la ingenier´ıa estructural, siendo necesaria la investigaci´on experimental y num´erica de la capacidad residual de diversos elementos estructurales. Por ejemplo, Han et al. (2002) estudiaron la fuerza residual en columnas met´alicas rellenas con hormig´on sometidas a un incendio, el objetivo fue evaluar el da˜no potencial caudado por el fuego y establecer un enfoque para la reparaci´on de las columnas. Se encontr´o que la raz´on de esbeltez, las di- mensiones de las columnas y la duraci´on del fuego tienen una influencia significativa en la capacidad residual de las columnas evaluadas.

La estimaci´on de la capacidad s´ısmica residual de marcos de hormig´on armado rellenos de mamposter´ıa no reforzada fue tema de investigaci´on realizada por Nakano et al. (2007). El objetivo del estudio fue desarrollar un m´etodo de evaluaci´on s´ısmica post-terremoto. Se analiz´o la relaci´on entre el ancho de grietas residuales medidas y la capacidad s´ısmica resid- ual, adem´as se propuso factores de reducci´on para estimar la capacidad s´ısmica basados en el da˜no observado del ensayo experimental realizado. En la Figura 1-18 se muestra el de- talle del esp´ecimen ensayado por Nakano et al. (2007), se observa la dimensiones generales y la configuraci´on estructural evaluada.

Dastan et al. (2008) realizaron un estudio num´erico de la capacidad residual de marcos de hormig´on armado rellenos de mamposter´ıa no reforzada basados en los resultados ex- perimentales realizados por Nakano et al. (2007). Se desarroll´o un m´etodo de evaluaci´on s´ısmica pre y post-terromoto. El software ANSYS (www.ansys.com) fue usado para evaluar la rigidez, la ductilidad, la resistencia, el patr´on y ancho de grietas que tienen gran impor- tancia en la evaluaci´on despu´es de un evento s´ısmico. En la Figura 1-19 se muestran los resultados del Pushover realizado a dos estructuras de 1 y 4 pisos por Dastan et al. (2008), se observa una aproximaci´on num´erica aceptable respecto a los resultados experimentales.

Figura 1-18: Detalle del esp´ecimen ensayado por Nakano et al. (2007)

Figura 1-19: Resultados del Pushover realizado a dos estructuras de 1 y 4 pisos por Dastan et al. (2008)

Bao & Li (2010) y Wu et al. (2010) estudiaron la capacidad residual en columnas de hormig´on armado sometidas a cargas explosivas. Las columnas son el componente principal en los marcos de hormig´on armado, siendo las m´as vulnerables a ataques terroristas medi- ante explosiones. Usando el software LS-DYNA (www.lstc.com/products/ls-dyna) fueron analizadas 12 columnas para investigar el efecto del refuerzo horizontal, la raz´on de carga axial, barras de acero longitudinales y raz´on de esbeltez de las columnas. En la Figura 1- 20 se muestra la comparaci´on num´erica y experimental en columnas de hormig´on armado sometidas a cargas explosivas realizado por Bao & Li (2010), se observa el estado de da˜no en el ensayo de la columna y la aproximaci´on con una simulaci´on num´erica.

Figura 1-20: Comparaci´on num´erica y experimental en columnas de hormig´on armado sometidas a cargas explosivas realizado por Bao & Li (2010)

El ataque de coches bomba debidos al terrorismo ha sido motivo de preocupaci´on, llevando al an´alisis de la capacidad residual en los marcos de edificios de hormig´on armado por Jaya- sooriya et al. (2011). La investigaci´on realizada puede ser usada como base para mitigar cat´astrofes y el colapso progresivo en las estructuras. Se hizo dos simulaciones con ele- mentos finitos usando los softwares SAP2000 (www.csiamerica.com/products/sap2000) y LS-DYNA (www.lstc.com/products/ls-dyna).

La capacidad residual en edificios de Europa afectados por un terremoto fue estudiado por Polese et al. (2012). Se aplic´o el an´alisis est´atico no-lineal Pushover para estudiar la ca- pacidad residual ante diferentes estados de da˜no. Tesfamariam et al. (2015) estudiaron la vulnerabilidad s´ısmica de marcos de hormig´on armado con mamposter´ıa no reforzada sometida a una secuencia de un terremoto y una r´eplica. Cinco edificios fueron analizados y se estaban ubicados en Canad´a. La investigaci´on mostr´o que el periodo de vibraci´on cambia significativamente para marcos que no tienen mamposter´ıa.

Trapani et al. (2018) realizaron la evaluaci´on de fragilidad en marcos sujetos a r´eplicas s´ısmicas por medio del enfoque din´amico de doble integraci´on. En la Figura 1-21 se muestra el ensamblaje de las se˜nales del movimiento del suelo mediante an´alisis din´amico de doble

integraci´on (Trapani et al., 2018), se observa un registro s´ısmico inicial, luego un periodo de quietud seguido de una r´eplica. La p´erdida de resistencia y baja capacidad residual en marcos sin mamposter´ıa es confirmada por esta investigaci´on.

Figura 1-21: Ensamblaje de las se˜nales del movimiento del suelo mediante an´alisis din´amico de doble integraci´on (Trapani et al., 2018)

La evaluaci´on de la deformaci´on residual en muros de hormig´on armado con compor- tamiento dominado por flexi´on bajo la acci´on de cargas c´ıclicas fue investigado por Bedri˜nana et al. (2016). Dos tipos de muros fueron evaluados: uno con columnas de borde, y un muro con secci´on rectangular uniforme. Los resultados experimentales fueron tomados del es- tudio realizado por Tani et al. (2013). Se hizo an´alisis no-lineal con elementos finitos, los modelos anal´ıticos fueron capaces de capturar el comportamiento c´ıclico y la deformaci´on residual en los muros estudiados. En la Figura 1-22 se muestra la comparaci´on de la relaci´on fuerza-desplazamiento experimental vs el modelo de elementos finitos, se observa una buena relaci´on entre el modelo con los resultados experimentales realizados por Tani et al. (2013). La fuerza m´axima horizontal se alcanz´o entre los valor de 250 y 300 kN, y la deriva m´axima se alcanz´o entre los valor de 3.0 y 4.0 %.

Figura 1-22: Comparaci´on de la relaci´on fuerza-desplazamiento experimental vs el modelo de elementos finitos (Bedri˜nana et al., 2016)

Como conclusi´on de la revisi´on bibliogr´afica de toda la secci´on 1.4, podemos mencionar que el estado del arte respecto a la investigaci´on de muros de hormig´on armado se en- cuentra a´un en v´ıas de desarrollo. Ensayos experimentales y simulaciones num´ericas del comportamiento de muros han sido realizadas por varios autores, por ejemplo Hube et al. (2014) y Quiroz et al. (2013). La preocupaci´on por estudiar el comportamiento de muros de hormig´on es un tema que se ha estado investigando en los ´ultimos a˜nos, siendo ´este el primer objetivo principal de investigaci´on de esta tesis.

Por otra parte, la capacidad s´ısmica residual en elementos estructurales como columnas y marcos, han sido tema de investigaci´on de autores como Bao & Li (2010) y Dastan et al. (2008). Tesfamariam et al. (2015) estudiaron la vulnerabilidad s´ısmica de marcos de hormig´on armado con mamposter´ıa no reforzada sometida a una secuencia de un terremoto y una r´eplica, y Trapani et al. (2018) realizaron la evaluaci´on de fragilidad en marcos sujetos a r´eplicas s´ısmicas por medio del enfoque din´amico de doble integraci´on. Sin embargo, falta desarrollar investigaci´on relacionada a la capacidad s´ısmica residual en muros de hormig´on armado, el cu´al es el segundo objetivo principal de investigaci´on de esta tesis.