Respuesta no lineal de estructuras con muros de concreto reforzado
Introducción: Muchas edificaciones compuestas por marcos (vigas-columnas) tienen la necesidad de recurrir a muros de concreto reforzado para proporcionar una mayor rigidez lateral. El comportamiento no lineal de sistemas con muros de concreto reforzado es incierto y, por lo tanto, se requiere conoce...
- Autores:
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Váquez Martínez, Alberto
Gallardo Amaya, Romel Jesus
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Introducción: Muchas edificaciones compuestas por marcos (vigas-columnas) tienen la necesidad de recurrir a muros de concreto reforzado para proporcionar una mayor rigidez lateral. El comportamiento no lineal de sistemas con muros de concreto reforzado es incierto y, por lo tanto, se requiere conocer de manera adecuada la respuesta estructural de estos ante diferentes excitaciones sísmicas por medio de criterios adecuados de modelación. Objetivo: Este estudio tiene como finalidad encontrar una metodología adecuada de modelación para muros de concreto reforzado considerando discretizaciones tipo armadura. Para validación se utiliza uno de los especímenes presentados en un informe experimental, en donde se reportan pruebas a distintos muros sometidos a cargas cíclicas de desplazamientos que caracterizan prototipos reales. Metodología: Se utiliza como modelo de calibración los resultados de ensayo del espécimen experimental No. 6, presentados en el reporte No. UBC/EERC-79/20 realizado en la universidad de California, Berkeley. El espécimen es sometido a una carga lateral cíclica reversible y cargas concentradas debido a los pisos superiores, estas cargas son utilizadas como excitación para el modelo analítico. Las características geométricas y propiedades mecánicas son tomadas del informe para la modelación analítica. Resultados: Con la metodología anterior es posible modelar cualquier muro de concreto reforzado bidimensional. Los resultados obtenidos en términos del cortante basal y desplazamiento en la azotea son comparados con los mostrados en el informe experimental. La curva de histéresis global (δ3 vs Vb) es obtenida sometiendo al modelo analítico a una carga pseudoestática reversible y considerando los parámetros no lineales de cada uno de los materiales. Conclusiones: Los resultados obtenidos con el modelo analítico discretizado en elementos armadura presentan una gran aproximación con los mostrados en el estudio experimental utilizado como comparación, por lo cual, este criterio es posible utilizarlo para modelar cualquier tipo de muro de concreto reforzado en el espacio bidimensional e incluso tridimensional. |
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J.C. Vielma, A.H. Barbat y S. Oller, “Respuesta no lineal de edificios de concreto armado diseñados para baja ductilidad,” Boletín Técnico, vol. 45, no. 2, pp. 12-34, jul., 2007. [Online]. Disponible en: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0376-723X2007000200002&lng=es&tlng=es. B. Wang, H. Jiang y X. Lu, “Investigaciones experimentales y numéricas sobre el comportamiento sísmico de muros de núcleo de hormigón armado de armadura de acero”, Eng. Struct., vol. 140, pp. 164-176, jun., 2017. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.02.055 D. Bravo, R. Rincón y G. Gutiérrez, “Evaluación del uso de muros estructurales de corte como elementos sismorresistentes en edificaciones aporticadas de concreto armado,” Revista Estudiantil URU, no. 1, pp. 11-20, ene., 2015. P. Sengupta y B. Li, “Hysteresis Behavior of Reinforced Concrete Walls”, J. Struct. Eng., vol. 140, no. 7, jul., 2014. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000927 J. I. S. de la Cruz y A. J. Pino, “Rigidez y flexibilidad en el análisis de diafragmas flexibles,” Maskana, pp. 1-11, 2014. F. De-cheng, R. Xiao-Dan y L. Ren, “Cyclic behavior modeling of reinforced concrete shear walls based on softened damage-plasticity model”, Eng. Struct., vol. 166, pp. 363-375, mar., 2018. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.03.085 M. Panagiotou, J. I. Restrepo, M. Schoettler y G. Kim, “Nonlinear cyclic truss model for reinforced concrete walls,” ACI Structural Journal, vol. 109, no. 2, pp. 205-214, mar., 2012. P. Kotronis, J. Mazars, X. H. Nguyen, I. Nicolas, J-M. Reynouard y P. Bisch, “The seismic behavior of reinforced concrete structural walls: experiments and modeling,” The 1755 Lisbon Earthquake: Revisited, Springer, Netherlands, 363–376, ene., 2009. S. A. Williams, “Numerical Analysis of Reinforced Masonry Shear Walls Using the Nonlinear Truss Approach”, PhD. Dissertation, Virginia Tech, Blacksburg, VA, 2014. P. G. Papadopoulos, H. Xenidis, P. Lazaridis, A. Diamantopoulos, P. Lambrou y Y. Arethas, “Achievements of truss models for reinforced concrete structures,” OJCE, vol. 2, no. 3, pp. 125-131, sep. 2012. http://dx.doi.org/10.4236/ojce.2012.23018. J. M. Vallenas, V. V.Bertero y E. P. Popov, “Hysteretic behaviour of reinforced concrete structural Mwalls,” Report No. UBC/EERC-79/20, University of California, Berkeley, 1979. H. Jiang y B. Fu., “Nonlinear Cyclic Truss Model for Reinforced Concrete Walls Discussion,” ASJ, vol. 110, no. 1, pp. 155, ene., 2013. C. Celi, J. Pantoja, C. Ayala y D. Sosa, Capacity Curves of Structural Typologies of Quito - Ecuador, Project GEM – SARA, jul. 2016. [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/305654264 F. Mazzoni, M. McKenna, M. Scott y G. Fenves, “Open system for earthquake engineering simulation, user command-language manual”, Report NEES grid-TR 200421. PEER, University of California, Berkeley, CA, 2004. Disponible en: http://opensees.berkeley.edu C. Ayala y J.L. Almazán, “Modelo celosía no-lineal para muros de albañilería armada de bloque con relleno parcial”, en XI CSIS, 2015, https://doi.org/10.13140/RG.2.1.2985.2885 J. Hoshikuma, K. Kawashima, K. Nagaya y A. W. Taylor, “Stress-strain model for confined reinforced concrete in bridge piers,” Journal of Structural Engineering, vol. 123, no. 5, pp. 624-633, 1997. N . J. Stevens, S. M. Uzumeri, M. P. Collins y T. G. Will, “Constitutive model for reinforced concrete finite element analysis,” ACI Structural Journal, vol. 88, no. 1, pp. 49-59, 1991. A. Giuffrè y E. Pinto, “Il comportamento del cemento armato per sollecitazioni cicliche di forte intensità”, Giornale del Genio Civile, mayo, 1970. F. C. Filippou, E. P. Popov y V. V. Bertero, “Effects of Bond Deterioration on Hysteretic Behavior of Reinforced Concrete Joints”, EERC, Report UCB/EERC-83/19, pp. 83-19, University of California, Berkeley, mayo, 1983. H. Jiang y B. Fu, “Nonlinear Cyclic Truss Model for Reinforced Concrete Walls Discussion,” Aci Struc. J., vol. 110, no. 1, p. 155, feb., 2013. M. H. Scott, “Numerical Integration Options for the Force-Based Beam-Column Element in OpenSees,” Force-Based Element Integration Options in OpenSees, ene, 2011. [Online]. Available:http://opensees.berkeley.edu/wiki/images/a/ab/IntegrationTypes.pdf |
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El comportamiento no lineal de sistemas con muros de concreto reforzado es incierto y, por lo tanto, se requiere conocer de manera adecuada la respuesta estructural de estos ante diferentes excitaciones sísmicas por medio de criterios adecuados de modelación. Objetivo: Este estudio tiene como finalidad encontrar una metodología adecuada de modelación para muros de concreto reforzado considerando discretizaciones tipo armadura. Para validación se utiliza uno de los especímenes presentados en un informe experimental, en donde se reportan pruebas a distintos muros sometidos a cargas cíclicas de desplazamientos que caracterizan prototipos reales. Metodología: Se utiliza como modelo de calibración los resultados de ensayo del espécimen experimental No. 6, presentados en el reporte No. UBC/EERC-79/20 realizado en la universidad de California, Berkeley. El espécimen es sometido a una carga lateral cíclica reversible y cargas concentradas debido a los pisos superiores, estas cargas son utilizadas como excitación para el modelo analítico. Las características geométricas y propiedades mecánicas son tomadas del informe para la modelación analítica. Resultados: Con la metodología anterior es posible modelar cualquier muro de concreto reforzado bidimensional. Los resultados obtenidos en términos del cortante basal y desplazamiento en la azotea son comparados con los mostrados en el informe experimental. La curva de histéresis global (δ3 vs Vb) es obtenida sometiendo al modelo analítico a una carga pseudoestática reversible y considerando los parámetros no lineales de cada uno de los materiales. Conclusiones: Los resultados obtenidos con el modelo analítico discretizado en elementos armadura presentan una gran aproximación con los mostrados en el estudio experimental utilizado como comparación, por lo cual, este criterio es posible utilizarlo para modelar cualquier tipo de muro de concreto reforzado en el espacio bidimensional e incluso tridimensional.Introduction− Many buildings composed of frames (beams-columns) must resort to reinforced concrete walls to provide greater lateral stiffness. The non- linear behavior of systems with reinforced concrete walls is uncertain and, therefore, it is necessary to know adequately the structural response of these to different seismic excitations by means of suitable mod-eling criteria.Objective− This study aims to find an adequate mod-eling methodology for reinforced concrete walls consid-ering frame type discretizations. For validation, one of the specimens presented in an experimental report is used, where tests are reported to different walls sub-jected to cyclic displacement loads that characterize real prototypes.Methodology− The experimental results of experi-mental specimen No. 6, presented in the report No. UBC/EERC-79/20 conducted at the University of California, Berkeley, are used as a calibration model. The specimen is subjected to a reversible cyclic lateral load and concentrated loads due to the upper floors, these loads are also used as excitation loads for the analytical model. The geometric characteristics and mechanical properties are taken from the report for analytical modeling.Results− With the previous methodology, it is possible to model any two-dimensional reinforced concrete wall. The results obtained in terms of basal shear and dis-placement on the roof are compared with those shown in the experimental report. The global hysteresis curve (δ3 vs Vb),) is obtained by subjecting the analytical model to a reversible pseudo-static load and consider-ing the non-linear parameters of each of the materials.Conclusions− The results obtained with the ana-lytic model discretized in frame elements present a great approximation with those shown in the experi-mental study used as a comparison, therefore, this criterion can be used to model any type of reinforced concrete wall in two-dimensional space and even three-dimensional.7 páginasapplication/pdfspaCorporación Universidad de la CostaINGE CUC; Vol. 14, Núm. 2 (2018)INGE CUCINGE CUCJ.C. Vielma, A.H. Barbat y S. Oller, “Respuesta no lineal de edificios de concreto armado diseñados para baja ductilidad,” Boletín Técnico, vol. 45, no. 2, pp. 12-34, jul., 2007. [Online]. Disponible en: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0376-723X2007000200002&lng=es&tlng=es.B. Wang, H. Jiang y X. Lu, “Investigaciones experimentales y numéricas sobre el comportamiento sísmico de muros de núcleo de hormigón armado de armadura de acero”, Eng. Struct., vol. 140, pp. 164-176, jun., 2017. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.02.055D. Bravo, R. Rincón y G. Gutiérrez, “Evaluación del uso de muros estructurales de corte como elementos sismorresistentes en edificaciones aporticadas de concreto armado,” Revista Estudiantil URU, no. 1, pp. 11-20, ene., 2015.P. Sengupta y B. Li, “Hysteresis Behavior of Reinforced Concrete Walls”, J. Struct. Eng., vol. 140, no. 7, jul., 2014. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000927J. I. S. de la Cruz y A. J. Pino, “Rigidez y flexibilidad en el análisis de diafragmas flexibles,” Maskana, pp. 1-11, 2014.F. De-cheng, R. Xiao-Dan y L. Ren, “Cyclic behavior modeling of reinforced concrete shear walls based on softened damage-plasticity model”, Eng. Struct., vol. 166, pp. 363-375, mar., 2018. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.03.085M. Panagiotou, J. I. Restrepo, M. Schoettler y G. Kim, “Nonlinear cyclic truss model for reinforced concrete walls,” ACI Structural Journal, vol. 109, no. 2, pp. 205-214, mar., 2012.P. Kotronis, J. Mazars, X. H. Nguyen, I. Nicolas, J-M. Reynouard y P. Bisch, “The seismic behavior of reinforced concrete structural walls: experiments and modeling,” The 1755 Lisbon Earthquake: Revisited, Springer, Netherlands, 363–376, ene., 2009.S. A. Williams, “Numerical Analysis of Reinforced Masonry Shear Walls Using the Nonlinear Truss Approach”, PhD. Dissertation, Virginia Tech, Blacksburg, VA, 2014.P. G. Papadopoulos, H. Xenidis, P. Lazaridis, A. Diamantopoulos, P. Lambrou y Y. Arethas, “Achievements of truss models for reinforced concrete structures,” OJCE, vol. 2, no. 3, pp. 125-131, sep. 2012. http://dx.doi.org/10.4236/ojce.2012.23018.J. M. Vallenas, V. V.Bertero y E. P. 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