Evaluación experimental de una alternativa de reforzamiento para muros delgados de concreto reforzado en edificaciones existentes (2023)
Este estudio evalúa una alternativa de reforzamiento para edificaciones existentes del sistema industrializado de muros delgados de concreto reforzado en Colombia, propuesta por el grupo de investigación G-7 de la universidad del Valle. La alternativa de reforzamiento consiste en el uso de platinas de acero adosadas externamente a las caras de los muros mediante resina epoxi y pernos de alta resistencia, para confinar los elementos de borde y la base del alma de los muros. El objetivo principal es incrementar la capacidad de desplazamiento y retrasar el daño sin incrementar significativamente la resistencia ni la rigidez. Para esto, se dispuso de dos pares de muros en escala real diseñados y construidos por el laboratorio MAP-H del grupo G-7, con características representativas del sistema industrializado. De cada par de muros, se reforzó un espécimen con configuraciones distintas de platinas entre sí, lo que resultó en dos muros reforzados y dos muros equivalentes en su estado original. Estos muros fueron sometidos a carga lateral cíclica cuasi-estática y carga axial constante, y se obtuvo su respuesta histerética. Se realizó: la comparación de la respuesta entre los muros reforzados y sus equivalentes, cuantificando la resistencia y capacidad de desplazamiento; la degradación de rigidez; la disipación de energía; componentes de deformación; curvatura y pandeo fuera del plano. Posteriormente, se elaboraron modelos numéricos de los muros reforzados y en su condición original, con el propósito de simular el efecto del reforzamiento y de obtener un modelo numérico ajustado respecto a los resultados experimentales. A partir del modelo ajustado, y con la finalidad de encontrar una configuración de las platinas de acero que mejore la eficiencia del reforzamiento, se realizó un análisis paramétrico sobre la influencia de algunas variables de reforzamiento en el comportamiento histerético de los muros. Finalmente, se propuso una estrategia de reforzamiento mejorada respecto de las variables más influyentes como la altura de confinamiento, cuantía de refuerzo adicional en el alma, el espesor, la altura y la separación vertical entre platinas. Los resultados de la evaluación experimental mostraron que la propuesta de reforzamiento puede ser una técnica eficaz para mejorar el comportamiento de los muros. Se registraron incrementos promedio del 37% en la capacidad de desplazamiento y del 104.5% en la energía disipada acumulada. Se logró retrasar el daño, la fractura de la malla ocurrió, en promedio, para derivas 29% mayores. También se controló el pandeo del refuerzo longitudinal y el aplastamiento del concreto en los bordes de los muros. El análisis paramétrico permitió confirmar algunas observaciones experimentales e identificar la importancia de confinar los elementos de borde, usar platinas espaciadas verticalmente y adicionar cuantía de refuerzo dúctil en el alma de los muros. La propuesta recomendada sugiere usar platinas espaciadas verticalmente hasta una altura de confinamiento igual a la longitud del muro, manteniendo el primer juego de platinas anclado a la cimentación, emplear espesores de platina de 3 mm y una separación vertical máxima igual al 50% de la altura de la platina, para alturas de platina entre 50 mm y 150 mm. También, confinar la zona inferior del alma y adicionar cuantía de refuerzo dúctil en el alma, en un porcentaje mínimo de 0.35% y un máximo de 0.5%.