Análisis de muros delgados de concreto reforzado por el método de elementos finitos

Orduz Suárez, Carlos Felipe

Análisis de muros delgados de concreto reforzado por el método de elementos finitos

dc.contributor.advisor	Valencia Mina, William
dc.contributor.advisor	Viviescas Jaimes, Álvaro
dc.contributor.advisor	Osorio Bustamante, Édison
dc.contributor.author	Orduz Suárez, Carlos Felipe
dc.contributor.evaluator	Bonett Díaz, Ricardo León
dc.contributor.evaluator	Begambre Carrillo, Óscar Javier
dc.date.accessioned	2022-11-04T14:34:23Z
dc.date.available	2022-11-04T14:34:23Z
dc.date.created	2022-11-04
dc.date.embargoEnd	2024-11-03
dc.date.issued	2022-11-04
dc.description.abstract	El diseño y la construcción de edificaciones altas en Bucaramanga (Colombia) ha aumentado en las últimas décadas frente a la creciente demanda de vivienda, como una alternativa viable ante el costo del suelo y las limitaciones para su uso. El sistema estructural más empleado para este fin es el de muros de carga de concreto reforzado, construidos mediante el sistema industrializado o túnel. Este sistema es ampliamente usado por su gran rigidez lateral y resistencia, y porque permite reducir los tiempos y costos de obra en comparación con otros sistemas constructivos. Sin embargo, prácticas comunes en la industria, además de la falta de restricciones claras en Reglamento Colombiano de Construcción Sismorresistente NSR-10 al respecto de los espesores mínimos de los muros, han ocasionado que hoy se encuentren en Bucaramanga edificaciones de más de quince pisos con muros delgados cuyos espesores pueden llegar a ser incluso inferiores a los 15cm. La existencia de estas edificaciones ha generado preocupación en la comunidad académica tras los sismos ocurridos en Chile en 2.010 y Nueva Zelanda en 2.011, luego de los cuales se evidenciaron tipos de falla no deseados en edificaciones con muros similares e incluso con mayores espesores y mejor reforzados que los encontrados en Bucaramanga. Debido a esto, se han realizado investigaciones para encontrar las causas de las fallas ocurridas. En ese sentido, en este trabajo se empleó el método de elementos finitos para evaluar la respuesta sísmica de muros delgados de concreto reforzado. Para la validación de los modelos, se emplearon los resultados de dos campañas experimentales de la literatura. Los modelos reprodujeron de manera adecuada la respuesta histerética de los muros, en términos de resistencia, rigidez, capacidad de disipación de energía y daño. Por otra parte, se realizó el ensayo ante carga lateral cíclica reversible en el plano de un muro rectangular de concreto reforzado con las características de los muros encontrados en edificaciones construidas mediante el sistema túnel en Bucaramanga. El refuerzo del muro se proporcionó mediante mallas de acero electrosoldadas traslapadas con barras de acero de refuerzo corrugado en la base. La falla del muro se produjo por la aparición de una única grieta principal horizontal a lo largo de la longitud del muro y la fractura de la mayoría de las barras verticales de las mallas de acero electrosoldadas. Esta falla se caracteriza por ser de tipo frágil, con una distribución limitada de plasticidad en un único plano horizontal de agrietamiento, ocasionada por la reducción abrupta del área de refuerzo, y, por consiguiente, de la resistencia y rigidez del muro, debido al traslapo del refuerzo en una zona de potencial plastificación. Lo anterior actúa en detrimento de la distribución de la plasticidad del muro, que a su vez afecta la ductilidad de los elementos encargados de disipar energía sísmica, y que podría invalidar los factores de reducción R asumidos en las etapas de análisis y diseño.
dc.description.abstractenglish	The design and construction of tall buildings in Bucaramanga (Colombia) has increased in recent decades in response to the growing demand for housing, as a viable alternative to the cost of land and the limitations for its use. The most used structural system for this purpose is that of reinforced concrete walls, built through the tunnel-form system. This system is widely used due to its great lateral stiffness and resistance, and because it allows to reduce construction times and costs compared to other construction systems. However, common practices in the industry, in addition to the lack of clear restrictions in the Colombian design code NSR-10 regarding the minimum thickness of the walls, have caused that today there are buildings in Bucaramanga with more than fifteen floors with thin walls whose thickness can become even less than 15cm. The existence of these buildings has generated concern in the academic community after the earthquakes occurred in Chile in 2.010 and New Zealand in 2.011, after which undesirable types of failure were evidenced in buildings with similar walls and even with greater thicknesses and better reinforced than those found in Bucaramanga. Due to this, investigations have been carried out to find the causes of the failures that have occurred. In this sense, in this work the finite element method was used to evaluate the seismic response of thin reinforced concrete walls. For the validation of the models, the results of two experimental campaigns from the literature were used. The models adequately reproduced the hysteretic response of the walls, in terms of strength, stiffness, energy dissipation capacity and damage. On the other hand, the reversible cyclic lateral load test was carried out in the plane of a rectangular reinforced concrete wall with the characteristics of the walls found in tunnel-form concrete buildings in Bucaramanga. The reinforcement of the wall was provided by electro-welded wire meshes lap-sliced with deformed bars at the base. The failure of the wall was caused by the appearance of a single main horizontal crack along the length of the wall and the fracture of most of the vertical bars of the electro-welded wire meshes. This failure is characterized by being of the brittle type, with a limited distribution of plasticity in a single horizontal cracking plane, caused by the abrupt reduction of the reinforcement area, and, consequently, of the strength and stiffness of the wall, due to the lap-slice of the reinforcement in a potential inelastic zone. This acts to the detriment of the wall's plasticity distribution, which in turn affects the ductility of the elements responsible for dissipating seismic energy and could invalidate the reduction factors R assumed in the analysis and design stages.
dc.description.degreelevel	Maestría
dc.description.degreename	Magíster en Ingeniería Civil
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/11904
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Maestría en Ingeniería Civil
dc.publisher.school	Escuela de Ingenieria Civil
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Empalme por traslapo
dc.subject	Malla de acero electrosoldada
dc.subject	Método de Elementos Finitos
dc.subject	Muros delgados de concreto reforzado
dc.subject.keyword	Electro-welded wire mesh
dc.subject.keyword	Finite Element Method
dc.subject.keyword	Lap-splice
dc.subject.keyword	Reinforced concrete walls
dc.title	Análisis de muros delgados de concreto reforzado por el método de elementos finitos
dc.title.english	Thin Reinforced Concrete Walls Analysis Using the Finite Element Method
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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