Modelado de muros de corte existentes

Modelar muros de corte existentes puede ser un gran desafío. La primera pregunta que debemos hacernos es qué tan lejos queremos llegar, y cuánto queremos gastar, cuando se trata de modelar una estructura de pared. El modelado puede ser tan simple como un elemento vigas-columnas, o tan complejo como un modelo de elementos finitos 3D no lineal. El diseño y detalle de muros de corte de hormigón armado es una tarea sencilla que utiliza la mayoría de los códigos de diseño modernos. Seguir los requisitos de los códigos de diseño – y las disposiciones sísmicas – asegura la respuesta adecuada del muro en el momento del terremoto de diseño; sin embargo, este no es el caso de muros de corte de hormigón deficientes. Modelar muros de corte existentes puede ser un gran desafío. El material de hormigón y el refuerzo de acero deben modelarse correctamente. Ciertas deficiencias, como la longitud inadecuada del empalme traslapado, pueden provocar una falla prematura por fragilidad de las paredes. La ubicación de los empalmes traslapados, por otro lado, puede cambiar la respuesta de las paredes. Como resultado, la identificación de modos de falla importantes será el primer paso en el desarrollo de modelos de comportamiento. En esta breve nota, discutiré el caso especial de los muros de flexión. La respuesta de las paredes en cuclillas será diferente y requiere tener en cuenta otros factores.

Modelado de muros de corte existentes (flexión)

La respuesta general de una pared a flexión, como su nombre lo indica, se rige por la flexión. Este será el caso si no ocurre otro modo de falla antes. Las deficiencias generales en construcciones antiguas a menudo impiden que las paredes alcancen su capacidad de diseño; incluso cuando las secciones tienen suficiente para llegar al límite de elasticidad, la falta de confinamiento alrededor de las barras de las esquinas (o elementos de límite si podemos llamarlos) reducirá significativamente la respuesta plástica de estas paredes. Esto eventualmente limitará la efectividad de la pared de corte.

Propiedades materiales

La mayoría de los modelos de comportamiento dependen de las propiedades mecánicas de los materiales. Por ejemplo, es necesario conocer la resistencia a la compresión aproximada del hormigón, la deformación por aplastamiento, el límite elástico del acero, etc. Cuanta más información tengamos sobre los materiales, mejor podremos predecir su comportamiento en escenarios complejos. Por ejemplo, esta información se puede utilizar para modelar la respuesta del material de hormigón bajo cargas cíclicas inversas.

Respuesta global: flexión o cizallamiento

Un modelo apropiado para el muro de corte existente debe tener en cuenta la respuesta global del muro, así como los posibles modos de falla local. Para paredes con una relación h / l alta, la respuesta se rige por la flexión. La respuesta de los muros de cizallamiento en cuclillas se rige por el corte en la mayoría de los casos; y para la mayoría de las paredes, como es de esperar, existe una combinación de respuesta tanto a flexión como a cortante. ¿Porque es esto importante? Tomaré una pared de flexión, por ejemplo. La respuesta de la pared, como espero, debería regirse por flexión. Para modelar esta respuesta correctamente, debería tener una buena estimación de la ubicación potencial de la bisagra de plástico y la longitud, ya que estos dos parámetros eventualmente afectarán la deriva máxima. Un buen modelo de comportamiento también debe tener en cuenta las deformaciones por cortante. En este caso, se debe tener en cuenta la interacción de flexión y cizallamiento.

Empalmes traslapados

Si tenemos empalmes traslapados, debemos tener en cuenta su efecto. Los empalmes traslapados, si se encuentran en la ubicación de la bisagra plástica, pueden limitar significativamente la respuesta a la flexión. Incluso pueden causar una falla prematura si la longitud es inadecuada (que es el caso de la mayoría de las construcciones antiguas).

Deslizamiento de barra

Se debe tener en cuenta el efecto de deslizamiento de la barra en la base del muro. Esto puede tener un efecto significativo en la respuesta general del muro.

Un escenario de modelado

Se puede utilizar un elemento viga-columna basado en desplazamiento con una sección transversal de fibra para modelar los componentes del muro de corte. El elemento viga-columna basado en desplazamiento de fibra fue propuesto por Taucer et al. (1991) y se basó en una formulación de desplazamiento que permite el modelado de plasticidad distribuida que permitiría que se produzca el rendimiento en cualquier lugar a lo largo del elemento. La respuesta no lineal del elemento se deriva, por tanto, de las relaciones tensión-deformación no lineal para cada fibra individual (hormigón y acero). En la aproximación basada en el desplazamiento, las deformaciones de la sección se interpolan a partir de un campo de desplazamiento aproximado. Cabe señalar que, dado que la formulación del elemento viga-columna basado en el desplazamiento de la fibra se basa en el análisis de sección, no modela los efectos de deslizamiento de la unión y desprecia el efecto de las deformaciones cortantes. Por lo tanto, se deben incluir características de comportamiento adicionales en el modelo para modelar adecuadamente estos fenómenos. El elemento de columna de viga basado en desplazamiento de fibra se puede usar junto con un resorte de cizallamiento de traslación para tener en cuenta la deformación por cizallamiento. Sin embargo, esto no modela la interacción de flexión y cizallamiento. Se puede usar un resorte giratorio en la base de la pared para modelar el deslizamiento de unión de la pared. El siguiente gráfico muestra la respuesta de un muro deficiente que se modela utilizando la técnica descrita anteriormente.