Simulación Numérica de un Pórtico de Hormigón Armado bajo Acción Dinámica Reforzado con Fibra de Vidrio

Abstract

En estructuras sismorresistentes diseñadas con reglamentos antiguos puede ser necesario implementar estrategias de rehabilitación. Entre las estrategias disponibles se encuentra el refuerzo mediante la aplicación de materiales compuestos, tal como las fibras de vidrio. Si bien se disponen de guías para diseñar estos refuerzos, y de programas computacionales para simular el comportamiento de estructuras así reforzadas, es necesario evaluar el nivel de aproximación que puede obtenerse con los modelos numéricos hasta ahora desarrollados. Así, en este trabajo se presenta la comparación entre parámetros de respuesta experimentales y numéricos de una estructura con y sin refuerzo, sometida a acciones dinámicas, a los efectos de evaluar el nivel de aproximación mencionado. Como estructura se consideró un pórtico de hormigón armado 3D, de un nivel y un vano en cada dirección. Sus dimensiones geométricas se fijaron de acuerdo a las limitaciones del equipamiento para el estudio experimental. El diseño de los elementos de este pórtico se efectuó con un reglamento sismorresistente antiguo de la Provincia de Mendoza. La estructura sin refuerzo fue excitada en una mesa vibradora, según su dirección longitudinal. Se aplicaron 6 inputs con picos de aceleración máxima variable, hasta llegar a una demanda aproximadamente igual a la capacidad de la estructura.
Luego el pórtico fue reforzado reemplazando el hormigón del pie de columnas, y zunchando los extremos de las mismas y de las vigas con fibra de vidrio. Posteriormente la estructura fue nuevamente excitada en la mesa vibradora, aplicando 5 inputs similares a los implementados en la estructura original. Como parámetros de respuesta se registraron las historias de las aceleraciones a nivel de base y de la losa, y los desplazamientos relativos en la diagonal de los pórticos longitudinales. Luego, con un programa computacional de acceso libre para uso académico, se realizaron análisis no lineales de historia en el tiempo, para contrastar la respuesta numérica con la
experimental. La resistencia característica del hormigón y el amortiguamiento de la estructura fueron los parámetros del modelo numérico considerados como variables para ajustar la respuesta experimental. Se realizaron numerosos análisis dinámicos para 4 niveles de excitación dinámica, a los
efectos de determinar las magnitudes de esos parámetros que mejor ajustaban los resultados de los ensayos. En las concusiones se resaltan las consideraciones que deben realizarse para la simulación de este tipo de estructuras, y el nivel de aproximación que puede lograrse respecto a parámetros experimentales.