Planteamiento de un experimento de colapso progresivo, en un edificio con estructura prefabricada de hormigón

Abstract

[ES] Las edificaciones pueden estar sujetas a eventos extremos, causados por acciones de la naturaleza, acciones accidentales o eventos fortuitos. Tales eventos pueden generar en la estructura daños parciales o generales, los daños generales son los conocidos como colapsos progresivos, estos daños generan perdidas tanto de vidas como económicos. Cabe resaltar algunos de los colapsos progresivos como lo son; Ronan Point (Londres, 1968) o el evento del 9/11 World Trade Center (Nueva York, 2001), con estos y muchos otros colapsos las estructuras están buscando involucrar conceptos como robustez estructural que es la capacidad de resistir un evento extremo y la resiliencia estructural que es la capacidad de recuperarse frente a un evento extremo. La dificultad de predecir la ubicación y la magnitud de los eventos extremos nos lleva a que no es practico diseñar con conceptos tradicionales, por lo que los diseños actuales buscan minimizar los daños y sus consecuencias, de acuerdo con este concepto, no se toman medidas contra el evento extremo en sí, ya que este riesgo no se puede eliminar, sino que el objetivo es controlar sus consecuencias. El daño local más grande es el fallo de sus elementos verticales tales sean columnas o muros, la perdida de estos elementos lleva a fallos en cadena lo que genera un colapso progresivo, la forma de evitar estos fallos es la generación de rutas de cargas alternativas con sus elementos vecinos, el comportamiento de Vierendeel del marco sobre la columna fallida, o el comportamiento de catenaria / membrana de vigas / losas, puenteando la columna dañada por medio de grandes rotaciones y desplazamientos. Actualmente se han realizado diversos tipos de ensayos tanto en hormigón armado como acero estructural, ensayos en elementos aislados en pórticos planos y a diversas escalas, pero muy pocos a escala 1:1. Esto nos deja con muy pocos ensayos para estructuras de hormigón prefabricado en escala 1:1, lo cual nos muestra una falta de estudio por estas estructuras. Para estudiar los diferentes caminos de carga se plantea realizar un experimento de colapso progresivo en una estructura de hormigón prefabricado, las características geométricas generales son 3 vanos de 5.00m en una dirección y perpendicular a estos 3 vanos de 6.00m y en altura 3 plantas con altura libre de 3.50m, el material propuesto es hormigón armado de C30/37. Para la estructura a experimentar se realizó el diseño de refuerzo de atado correspondiente a eventos extremos, a lo que se propone refuerzo de atado en vigas, losas y columnas, así como detalles constructivos que garanticen los atados. Los ensayos que se pretenden realizar con dicha estructura es quitar uno de sus pilares de la primera planta en diferentes ubicaciones, con el fin de conocer los mecanismos más importantes previamente se realizan modelos computacionales donde se analizara los mecanismos resistentes más importantes y con esto ubicar los correspondientes sensores para registrar los cambios de esfuerzos.

Finalmente presentamos un diseño contra colapso progresivo para una estructura en hormigón prefabricado, así como el plan de monitorización y para los diferentes experimentos de carga.