Experimental and numerical study of partially grouted reinforced masonry shear walls subjected to in-plane loading
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Date
2021
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Abstract
Los muros de corte de mampostería armada parcialmente rellena (PG-RM, por
sus siglas en inglés) tienen una gran presencia en muchos países, incluso en regiones sísmicas. Estos muros han tenido un desempeño sísmico aceptable en terremotos
fuertes, aunque se han reportado fallas por corte dentro del plano. Aunque estudios
anteriores han abordado algunos de los problemas detectados, la información experimental aún es limitada, una situación aún más notoria cuando se enfoca en muros
de corte de PG-RM con refuerzo embebido en la juntas de mortero horizontal (BJR,
por sus siglas en inglés). Además, la mayoría de los enfoques numéricos propuestos
para analizar elementos de mampostería tienen como objetivo reproducir elementos
de mampostería no reforzados. Adicionalmente, estudios recientes han demostrado la
inexactitud de algunos códigos de diseño y algunas expresiones existentes al estimar
la resistencia lateral de muros de corte de PG-RM. Por lo tanto, es necesario recopilar más datos experimentales sobre muros de corte de PG-RM, mejorar o adaptar
enfoques numéricos para estudiarlos, y también proponer fórmulas adecuadas para
estimar su resistencia al corte dentro del plano.
En respuesta a las necesidades identificadas, se ensayaron 18 muros de corte de
PG-RM de escala real bajo carga axial constante y carga cíclica lateral incremental dentro del plano. Se construyeron nueve muros con ladrillos de arcilla multiperforados (MPCBL, por sus siglas en inglés) y nueve con bloques huecos de hormigón (HCB, por sus siglas en inglés). Se variaron diferentes propiedades de diseño,
tales como las propiedades geométricas de los muros, las cuantías de refuerzo, la
disposición del refuerzo y las propiedades de los materiales. Todos los muros ensayados fallaron en un modo de falla de tensión diagonal. En general, las variables
estudiadas afectaron la respuesta de los muros. Por ejemplo, utilizando una relación
de aspecto o un espesor de junta menores; y una mayor relación de carga axial, una
relación de refuerzo horizontal o vertical o la resistencia a la compresión del mortero
se midió una mayor resistencia al corte en los muros de MPCLB con BJR. En los muros de HCB con BJR, el uso de una relación de refuerzo vertical u horizontal más
alta produjo un aumento en la resistencia al corte y proporcionar elementos de borde
generó un comportamiento post-pico más estable. Además, en los muros de HCB,
proporcionar una combinación de refuerzo horizontal embebido en juntas de lecho de
mortero y en bond-beams resultó en un mejor comportamiento histerético, capacidad
de disipación de energía y ductilidad en comparación con los muros provistos de un
solo tipo de refuerzo horizontal.
Asimismo, se realizó un estudio numérico sobre la implementación de micromodelos detallados (DMM, por sus siglas en inglés) de muros de corte de PG-RM. Se
obtuvo una buena precisión al reproducir el comportamiento experimental de los
muros MPCLB probados en este estudio, siendo más preciso que las expresiones de
corte seleccionadas. Se destaca la importancia de elegir una estrategia de resolución
numérica adecuada para evitar resultados erróneos, considerando la fuerte respuesta no lineal de este tipo de modelos. Además, se utilizaron DMM para realizar un
estudio paramétrico sobre la influencia de las variables de diseño seleccionadas en
la respuesta al corte de muros de PG-RM de MPCLB. Los resultados también se
emplearon para corroborar el efecto combinado de la tensión axial y la relación de
aspecto en la resistencia al corte de las paredes. Además, se dan detalles de la implementación de micromodelos simplificados (SMM, por sus siglas en inglés) de muros
de corte de PG-RM de HCB. Con este enfoque se reprodujeron dos muros de corte
de PG-RM de HCBs con BJR, obteniendo una precisión adecuada.
Finalmente, se ajustaron expresiones de diseño para estimar la resistencia de muros de corte de PG-RM de MPCLB y HCB con BJR. En este proceso se utilizaron
bases de datos compuestas de resultados experimentales y numéricos. Las expresiones obtenidas son más precisas que las expresiones de código estudiadas en términos
del promedio y rango de error.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2021
Tesis (Dottore di Ricerca in Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito)--Politecnico di Milano, 2021
Tesis (Dottore di Ricerca in Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito)--Politecnico di Milano, 2021