Evaluación del desarrollo de grietas en muros de albañilería armada sometidos a cargas cíclicas.

Abstract

En Chile, el 53% de las estructuras residenciales están construidas en albañilería (albañilería confinada y albañilería armada), siendo empleada generalmente en viviendas (de uno a dos pisos) y en edificios de viviendas sociales (de hasta cuatro pisos). El tipo de albañilería armada utilizada en Chile (y en otros países de Latinoamérica) es la albañilería armada parcialmente rellena con refuerzo horizontal embebido en las juntas. Este tipo de albañilería puede considerarse relativamente poco estudiada, pues la mayoría de los estudios y ensayos respecto a muros de albañilería armada se han enfocado en tipologías de albañilería usuales en Norteamérica (albañilería armada con vigas materializada dentro del muro). Ambas tipologías presentan distintos comportamientos cuando se someten a fuerzas de corte, por lo que se hace necesario profundizar en el entendimiento del comportamiento de muros de albañilería armada que siguen la práctica chilena. En la presente investigación se busca estudiar el comportamiento de este tipo de muros de albañilería armada, específicamente, en el desarrollo del daño superficialmente visible (agrietamiento) en estos elementos estructurales cuando son sometidos a un ensayo de cargas cíclicas. Para esto, se estudian relaciones entre parámetros de respuesta de un muro (desplazamiento horizontal, carga horizontal aplicada, drift, entre otros) y parámetros de daño superficialmente visibles. Se estudia también la capacidad de recuperación que presentan los muros, la cual se entiende como la capacidad que tiene un muro para volver a su estado inicial y cerrar grietas visibles en ellos. También, se propone en la investigación una relación que, utilizando parámetros de medición de daño superficialmente visible (razón de agrietamiento total presente en el muro en estado descargado), permite estimar el nivel de daño alcanzado de un muro sometido a cargas cíclicas, empleando como variable independiente a la relación de aspecto. De este estudio se observa que muros con una baja relación de aspecto (altura/alto, H/L, de 0.55) presentan una mayor cantidad de daño superficialmente visible en todas las etapas del ensayo, respecto a muros con relaciones de aspecto mayores. Se observa que muros con relación de aspecto cuadrada (H/L=0.82) presentan la menor cantidad de daño superficialmente visible, respecto a muros con baja y alta relación de aspecto. Se observa que los muros con una mejor capacidad de recuperación son los muros con relación de aspecto cuadrada, seguidos por muros con una alta relación de aspecto. Los muros con una baja relación de aspecto presentan una capacidad de recuperación inferior. Respecto a la relación propuesta entre relación de aspecto y valores límites del parámetro de daño superficialmente visible, se indica que la estimación de nivel de daño alcanzado por un muro (DS4: Nivel de daño de corte moderado y DS5: Nivel de daño de corte severo) presenta un 79% de precisión, y muestra ser un método conservador pues, en la totalidad de estados de nivel de daño que no logró estimar correctamente, el método otorga un nivel de daño superior al efectivamente alcanzado.

In Chile, 53% of the residential structures are built of masonry (confined masonry and reinforced masonry), being typically employed on one to two floors dwellings and in social dwellings structures up to four floors. The type of reinforced masonry generally employed in Chile (and in other countries of Latin America) is the bed joint reinforced partially grouted reinforced masonry (BJR-PG-RM). This type of masonry can be considered scarcely studied masonry typology since most studies and tests regarding reinforced masonry are focused on masonry typologies commonly used in North America (bond-beam reinforced masonry). Both typologies show different behaviors when subjected to in-plane loads, which generated the need to deepen the understanding of the behavior of Chilean reinforced masonry shear walls (BJR-PG-RM). In the present research, it is the behavior of BJR-PG-RM shear walls is studied, specifically, the surface visible damage development (cracking) when they are subjected to in-plane cyclic loads. It is intended to link the demand parameters of the wall (horizontal displacement, horizontally applied load, drift, among others) and surface visible damage parameters. The recovery capacity that the studied walls show is also assessed, which is understood as the capacity of a wall to return to its initial state (i.e., when visible cracks close). Besides, the surface visible damage progression is investigated in walls that reach the drift allowed by the Chilean code of seismic design NCh433Of96Mod2009 (maximum amount between mass centers of successive floors of 2‰). It is proposed in this research a relation that allows estimating the damage level reached by a wall subjected to in-plane cyclic loads, employing surface visible damage parameters (total cracking ratio in an unloaded wall). The aspect ratio is the independent variable of this relationship. From this study, it is observed that walls with a low aspect ratio (height to length, H/L, of 0.55) show a greater quantity of visible surface damage in all the test stages than higher aspect relations. It is observed that squared walls (H/L =0.82) show the smallest surface visible damage in comparison to squat and slender walls. Additionally, it is also observed that the wall with a better recovery capacity is the squared wall, followed by the slender wall (H/L=1.35). The squat wall (H/L=0.55) was the one that exhibited the shortest recovery capacity. Also, it is observed that if a wall presents any kind of visible surface damage (related to in-plane loads), it has already reached the allowable drift of the Chilean code of seismic design NCh433Of96Mod2009. Regarding the proposed relation between the aspect relation and the limit values of surface visible damage parameters, it can be indicated that the estimation of the damage level reached by a wall (DS4: Moderate shear damage level and DS5: Sever shear damage level) is associated to a 79% of precision. It is worth mentioning that the proposed relation is conservative because the wrongly estimated damage levels overestimated the actual damage level exhibited by walls.