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CI6908 – INTRODUCCIÓN AL TRABAJO DE TÍTULO
Nombre: Jorge Bustos Silva
Profesor Guía: Leonardo Massone
Título:
Modelación y estudio numérico tridimensional del comportamiento sísmico de
muros de hormigón armado, aislados y acoplados, en un edificio habitacional en
Iquique.
Objetivos:
Generales:
Modelar tridimensionalmente un edificio habitacional ubicado en Iquique, a base
de muros de corte de hormigón armado, y estudiar mediante el método de elementos finitos,
el comportamiento sísmico de la estructura general y de muros aislados y acoplados, variando
sus parámetros de diseño y rigidez suponiendo que existe daño.
Específicos:
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Hacer un modelo tridimensional simplificado de un edificio existente
basado en muros de corte de hormigón armado, usando software
desarrollado por Prof. Fabian Rojas.
Corroborar comportamiento del modelo con datos recogidos de la
instrumentación del mismo edificio, tras réplicas del terremoto del Norte
de Chile en 2014.
Analizar comportamiento sísmico por análisis no lineal, cuando muros
pierden rigidez por daño, y sus efectos en la estructura completa.
Analizar comportamiento sísmico de muros acoplados cuando en ellos se
producen pérdidas de rigidez debidas a rótula plástica, y comparar con
efecto en muros aislados.
Metodología:
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Estudio de base teórica de software de elementos finitos a utilizar:
Es sumamente importante entender la teoría detrás del software de modelación y
análisis de estructuras ante cargas sísmicas, según el método de elementos finitos.
Este software fue programado por el Prof. Fabián Rojas y Emilio Peña. Los principales
tópicos a estudiar son: i) modelación de sistemas de muros de corte de hormigón
armado, ii) modelación de conexiones muro-muro y muro-losa, a fin de revisar
acoplamiento tridimensional, iii) método de modelación de cargas cíclicas sísmicas, y
iv) asignación de propiedades de rigidez a elementos estructurales. Esto se
complementa con estudio bibliográfico acerca de las propiedades de muros H.A., rótula
plástica y amplificación sísmica.
Modelación de estructura existente y corroboración con registro sísmico:
Una vez entendido el programa, se puede proceder a modelar la estructura real
previamente instrumentada. Para ello se siguen las siguientes etapas: i) estudio
detallado de los planos de la estructura original y ubicación de los acelerómetros y
sensores de desplazamiento dentro de ella, ii) modelación en forma simplificada de la
estructura usando el software, cuidado mantener las propiedades de los elementos en
su condición inicial post terremoto del 2014 y iii) análisis del modelo con registros
sísmicos reales de aceleraciones de suelo, obtenidos de réplicas del terremoto y
comprobación de datos comparando con mediciones obtenidas para los registros.
Análisis paramétrico de la estructura:
En este punto se utiliza el modelo ya corroborado, sometiéndolo a registros sísmicos,
cambiando parámetros de diseño y rigidez, a fin de observar el comportamiento de
muros aislados, muros acoplados tridimensionalmente y conexiones de muros. Este
comportamiento se traduce en desplazamientos de piso, torsión y esfuerzos en los
muros. El cambio de parámetros consistirá en reducir la rigidez de ciertos miembros,
asumiendo que ha habido daño y se ha genera rótula plástica.
Análisis de resultados:
Con lo obtenido de los previos análisis del modelo usando el programa, se discuten los
resultados para el comportamiento de los muros modificados y del resto de la
estructura ante daño en elementos puntuales, y se buscan posibles relaciones teóricas
entre el efecto de pérdidas de rigidez en muros y el comportamiento de miembros
cercanos y de la estructura completa.
Resultados Esperados:
Como producto de este estudio se espera realizar un modelo realista pero simplificado
de un edificio real, y contrastar los resultados del análisis no lineal con datos obtenidos
instrumentalmente ante cargas sísmicas reales, propias del comportamiento de suelos en el
norte de Chile. Luego, se espera poder encontrar un patrón de comportamiento de la
estructura general ante cambios en parámetros de diseño y de rigidez en muros estructurales
específicos, tanto aislados como acoplados tridimensionalmente, y con ello, si es que es
posible, poder realizar proposiciones de diseño de muros que han sufrido rótula plástica,
producto de esfuerzos en los materiales constituyentes de lo miembros, luego de ocurrido un
sismo de magnitud mayor.