Caracterización y mejoramiento del comportamiento sísmico de tabiquería de estructura metálica con planchas de yeso-cartón
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2021
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Abstract
Los tabiques no estructurales confeccionados con paneles de yeso-cartón con montante metálico doblado en frío (tabiques en adelante, por brevedad) son elementos altamente utilizados en las edificaciones y se caracterizan por su alta vulnerabilidad sísmica. A modo de ejemplo, estudios recientes han mostrado que los tabiques pueden representar un 27% de las pérdidas económicas de los elementos no-estructurales ante un terremoto y el terremoto Mw 8.8 del 27 de febrero de 2010 en Chile generó pérdidas que alcanzaron los 33 billones de dólares siendo un gran porcentaje de estas debido a daño de tabiques. Pese a lo anterior, el diseño y construcción de tabiques se sigue realizando de manera tradicional y, por lo tanto, estos elementos continúan siendo muy susceptibles a dañarse incluso ante pequeñas deformaciones laterales generadas por sismos de baja y mediana intensidad. Estos sismos de baja y mediana intensidad, que generalmente no dañan los sistemas estructurales, se presentan con alta frecuencia en la vida útil de los edificios en lugares sísmicos como Chile y, por lo tanto, pueden dañar estos tabiques de manera frecuente lo que explica su alto impacto en términos de pérdidas económicas en ciclo de vida debido a daño sísmico.Debido a lo anterior, la caracterización probabilística del comportamiento sísmico de los tabiques, en relación a sus daños consecutivos debido a la imposición de deformaciones laterales normalizadas por la altura inicial (story drift ratio (SDR), en inglés, o simplemente drift), junto a proposición de nuevas estrategias para mejorar estos desempeños sísmicos son aún materia de interés. En consecuencia, el presente documento aborda estos dos temas.En primer lugar, este estudio consolida 14 investigaciones experimentales referidas a la evaluación de los daños progresivos generados en los tabiques debido a la imposición de niveles crecientes de SDR. Se establecen 3 estados de daño (DS, por su abreviación del inglés damage state) consecutivos y relativos a los mecanismos de reparación asociados al daño de los tabiques: DS1 (fisuras superficiales que pueden ser reparadas mediante empaste y pintura) , DS2 (grietas y trituración de la plancha que pueden ser reparadas mediante reemplazo de la plancha) y DS3 (daño total del tabique, incluyendo la estructura montante del tabique, la cual debe ser reparada mediante la demolición del tabique dañado y la construcción de un nuevo tabique). Los resultados de esta investigación encontraron medianas para DS1, DS2 y DS3 equivalentes 0.31%, 0.81% y con 1.5%, respectivamente, lo que confirma la muy baja resistencia de estos tabiques ante deformaciones laterales impuestas por sismos.En segundo lugar, este estudio aborda el mejoramiento de los tabiques, el cual tiene algunas alternativas, incluyendo opciones como: (1) aislar los tabiques de las deformaciones laterales; y (2) el mejoramiento de los componentes constitutivos de los tabiques de manera de hacerlos más resistentes a las deformaciones laterales, lo cual se puede explorar (entre otras estrategias) mediante la adición de fibras a las planchas de yeso-cartón, siendo esta la opción seleccionada en este estudio para una revisión bibliográfica. Este estudio consolida 8 investigaciones que adicionaron fibras a paneles de yeso-cartón, concluyendo que el uso de fibra de vidrio, fibra de madera y tableros de yeso-cartón más densos se obtienen resultados favorables, aumentando los drift asociados a DS1, DS2 y DS3 en comparación a los tabiques con planchas de yeso-cartón tradicional. Finalmente, se propone un plan experimental, para evaluar la incorporación de fibras comerciales de polipropileno, complementarias a las evaluadas en los estudios previos, cuya ejecución se propone como trabajo futuro.
Description
Tesis (Magíster en Construcción)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2021.