Comportamiento sísmico de columnas de concreto reforzado rehabilitadas con encamisados de acero y con diferente medio de contacto

Abstract

El 19 de septiembre de 2017 ocurrió un sismo con una magnitud de 7.1 en la Ciudad de México que dejó 39 edificios colapsados y cientos más con daños en su estructura. La mayoría de los edificios dañados eran estructuras construidas en la década de 1960 y tenían deficiencias estructurales como: refuerzo transversal insuficiente y con separaciones muy grandes, ganchos de estribos a 90°, uso de concreto con una resistencia a la compresión relativamente baja, entre otras. Después del sismo, algunos de los edificios dañados se rehabilitaron con encamisados de acero a base de ángulos y soleras para mejorar su comportamiento sísmico. Derivado de esto, investigadores y alumnos del Instituto de Ingeniería de la UNAM decidieron realizar un estudio experimental de columnas de concreto reforzado con esas deficiencias estructurales y las rehabilitaron con encamisados de acero para analizar su desempeño sísmico. El objetivo de la investigación era desarrollar criterios de diseño y retroalimentar las normativas actuales. Una de las variables que se estudiaron y que se aborda en el presente trabajo fue el medio de contacto entre el encamisado y el concreto de la columna.

Las columnas tenían una sección transversal de 90 x 45 cm y una altura de 170 cm. Su refuerzo longitudinal consistió en 16 barras corrugadas de acero del no. 8 y su refuerzo transversal de estribos del no. 3 separados a cada 40 cm. Los encamisados estaban compuestos por ángulos de 4 pulg por lado y 3/8 pulg de espesor y por soleras de 3 pulg de ancho por 1/4 pulg de espesor. Las soleras tenían una separación de 42.5 cm que equivalían a la mitad del peralte la columna en la dirección de la carga. Uno de los especímenes tenía grout (mortero fluido) como medio de contacto y se le denominó S-3-h/2-A-4-G y el otro espécimen no tenía medio de contacto y se le denominó S-3-h/2-A-4-SG. Ambos especímenes se sometieron a una carga axial constante y a cargas cíclicas laterales.

Después de realizar las pruebas y de analizar los datos se llegó a la conclusión de que es necesario colocar un medio de contacto entre el concreto y el encamisado como el grout. A pesar de que las dos columnas presentaron una falla por flexocortante, la columna S-3-h/2-A-4-G mostró un comportamiento superior en todos los aspectos y trabajó de manera más eficiente. Esta columna tuvo una mayor resistencia a cortante, tuvo una mejor capacidad de deformación, tuvo una mayor ductilidad, confinó de mejor manera al concreto, tuvo una menor degradación de la rigidez, disipó más energía y transmitió de forma adecuada los esfuerzos hacia el encamisado.