Daños en edificios de hormigón armado y su relación con el suelo terremoto de Chile 2010

Tesis (Ing. Civil) -- (Mag. en Ciencias de la Ing. Civil) -- Prof. Guía: Patricio Bonelli

El desempeño de edificios de hormigón armado durante el terremoto del Maule 2010 se puede calificar como excelente, sin embargo, edificios nuevos de mediana altura fundados sobre estratos profundos de suelo blando sufrieron daños en sus muros en los niveles inferiores. Edificios similares que estaban fundados en suelos firmes o donde la roca basal estaba a menor profundidad, tuvieron un buen desempeño. Evaluaciones realizadas a edificios diseñados antes del 2010 concluyeron que este tipo de estructuras pueden soportar desplazamientos laterales entre 0.5% y 1% de su altura sin daño visible, pero fallan de manera frágil al superarse esos valores. Hay un solo instrumento que registró el terremoto de 2010 donde la roca se encuentra a más de cien metros de profundidad y hubo daños en el entorno. Ese registro se obtuvo en Concepción. En Viña del Mar se obtuvo un registro sobre un depósito de suelo de aproximadamente cuarenta metros de profundidad, estando los edificios de hormigón armado en su entorno sin daño. El daño en Viña del Mar se concentró en los alrededores de la calle Ocho Norte, donde se estima que la roca basal está a más de cien metros de profundidad, y donde no había instrumentos de registro. Para estimar el posible movimiento del suelo que hubo en ese sector se hizo un estudio de amplificación sísmica. Se hicieron análisis con la teoría unidimensional de propagación de ondas de corte y con el método de elementos finitos. Se consideraron propiedades del suelo provenientes de sondajes, estudios gravimétricos, mediciones de velocidad de ondas de corte y periodo fundamental del suelo realizadas por dos laboratorios nacionales. Se obtuvo el movimiento del suelo en la superficie en el sector de calle Ocho Norte en Viña del Mar a partir de un movimiento en la roca en la base del depósito. Los resultados se compararon con los registros obtenidos en Viña del Mar Centro y Concepción. Evaluaciones realizadas a algunos edificios dañados en las ciudades de Viña del Mar y Concepción han concluido que el daño observado puede producirse a desplazamientos laterales del orden de un 1.2 a 1.5 por ciento, requiriéndose de una ductilidad moderada para resistir el sismo de manera satisfactoria. Como caso de estudio y para ilustrar que sismos de diferente intensidad tienen diferentes demandas de desplazamientos en las estructuras, siendo la demanda de resistencia igual a la capacidad resistente que se suministre, se eligió una nave industrial diseñada para ser construida en Concepción. La estructura está fundada sobre un estrato de suelo blando con la roca a noventa metros de profundidad. El diseño original era un marco monolítico que habría tenido daño en las uniones viga columna. Como alternativa se diseñó un sistema con uniones híbridas postensadas con cables no adheridos, similar al sistema PRESSS ensayado en la Universidad de California, San Diego. Se estima que la rotación que se produciría en las uniones ante un movimiento como el registrado en el centro de Concepción sería del orden de un 2.5 por ciento. Para otros registros del terremoto de 2010, como el obtenido en el centro de Viña del Mar, la rotación sería del orden de un uno por ciento, mientras que en roca la unión no se abriría. Con este sistema se abre la unión sin daño en la estructura, contrastando con el gran deterioro de las secciones críticas en estructuras convencionales de hormigón armado de similares dimensiones.

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