Sobrerresistencia en edificios de muros de concreto reforzado: la experiencia chilena

Abstract

El 27 de febrero de 2010 un sismo de 8.8MW (el sexto mayor jamás registrado) afectó la zona central de Chile donde las principales ciudades del país albergan una gran cantidad de edificios. Pese a que muchas aceleraciones de suelo registradas superaron los espectros de diseño, la mayoría de los edificios no mostraron daño estructural, haciendo prever que respondieron en el rango elástico. Además, únicamente 2% de los edificios de 9 o más pisos sufrieron daño importante, lo que se traduce en un desempeño mejor al pretendido en la normativa. Prácticamente, todos estos edificios se construyeron con muros de concreto reforzado, sistema predominante en Chile para edificios de 5 o más pisos y que ha demostrado empíricamente una alta sobrerresistencia. Tras el terremoto de 2010 muchos estudios han analizado los daños observados, pero poca investigación se ha enfocado en el sorpresivo buen desempeño de los edificios sin daño. El presente estudio introduce las particularidades de los edificios de muros de concreto reforzado en Chile y analiza a fondo tres edificios reales de 5, 17 y 26 pisos que superaron sin daño el terremoto de 2010. El objetivo es cuantificar las razones demanda/capacidad para (1) valorar posibles fuentes de sobrerresistencia y (2) respaldar numéricamente la falta de daño ante sismos mayores al de diseño. Para el análisis inicial se utilizan modelos lineales que son gradualmente modificados para pasar de condiciones nominales de diseño a condiciones esperadas. Se realiza análisis modal espectral y tiempo historia para evaluar las demandas sísmicas mientras que las capacidades se estiman con ecuaciones de diseño (ACI 318) y procedimientos alternativos disponibles en la literatura. Para el edificio de 17 pisos se realiza un análisis estático incremental no lineal (pushover). Los resultados muestran que el edificio de 5 pisos posee una sobrerresistencia elástica capaz de prevenir la falla de muros ante las demandas sísmicas registradas en 2010, no así los edificios de 17 y 26 pisos, en los cuales, si bien se cuantifica una importante reserva de resistencia, se registra excedencia de la capacidad de algunos muros. El análisis de pushover indica que para demandas equiparables con el terremoto de 2010 las no linealidades en los elementos no afectan significativamente la respuesta global de la estructura analizada. Es de esperar entonces que los edificios habitacionales bajos mostraran comportamiento elástico mientras que edificios de mediana y gran altura tuviesen incursiones leves en el rango no lineal.