Influencia de la mampostería de relleno en el desempeño sísmico de estructuras aporticadas de hormigón armado

Influence of infill masonry on the seismic performance of reinforced concrete seismic performance of reinforced concrete portal frame structures

Este artículo presenta una evaluación del desempeño sísmico estructural utilizando análisis no lineal basado en la metodología del ASCE/SEI 41-17. Se analizan estructuras tridimensionales de 1, 2 y 3 pisos de pórticos de hormigón armado, representativos de la construcción artesanal en Ecuador. Se considera la influencia de la mampostería de relleno típica de Ecuador en la respuesta estructural. Los resultados revelan que la presencia de la mampostería de relleno afecta negativamente el comportamiento estructural, generando desempeños no aceptables y altas probabilidades de colapso, especialmente para el sismo de diseño. Estos hallazgos son coherentes con los daños observados en terremotos anteriores, subrayando la importancia de considerar cuidadosamente la interacción entre el hormigón armado y la mampostería de relleno en el diseño sísmico de estructuras en esta región.

INTRODUCCIÓN

El sistema constructivo típico en Ecuador lo constituye estructuras aporticadas, formadas de: losas alivianas, vigas, columnas, y mampostería de bloques alivianados [1]. Generalmente la mampostería se distribuye de acuerdo con los requerimientos arquitectónicos y de espacio, ignorando la influencia de estos elementos en el comportamiento global de la estructura.

Estudios como el de [2] dónde se analizan diferentes estructuras de varios pisos y porcentajes de rellenos de mampostería, permiten observar la influencia que tiene este elemento en el comportamiento sísmico de estructuras de hormigón armado y presentan las curvas de capacidad dónde se evidencia un notable aumento en la rigidez con una gran reducción de deformabilidad y por tanto de ductilidad. Estos trabajos demuestran la importancia de prever el comportamiento de las estructuras al incluir estos elementos; demostrando los efectos que se producen, se puede establecer una mejora en los diseños tradicionales. Entre los efectos que pueden producir las mamposterías “no estructurales” se puede destacar pisos blandos (o débiles), concentración de daño, columnas cortas, reducción de la demanda de deformación y ductilidad, entre otros.

En la ciudad de Quito el control de la construcción de estructuras las rige las ordenanzas municipales, de acuerdo con las condiciones establecidas en los documentos legales y al aprovechamiento máximo del uso del suelo, pero es bien conocido que un gran porcentaje de las estructuras existentes en la ciudad se han construido de manera artesanal [3], con secciones esbeltas y de resistencia insuficiente, ampliaciones imprevistas, y poco control en su ejecución.  En el estudio realizado por [4] se muestra una clasificación de acuerdo con tipología de las estructuras en la ciudad de Quito, dónde el 62% de estás constituyen estructuras de 2 y 3 pisos con regularidad e irregularidad en planta (forma de L). Por tanto, las construcciones típicas constituyen viviendas de hasta 3 pisos, adosadas entre sí. Este sistema de adosamiento ocasiona un relleno total de mampostería en un sentido (Sentido Y) y un relleno parcial en otro sentido (Sentido X), con una distribución típica de mampostería presentada en la Figura 1.