Comportamiento dinámico de muros de mampostería no estructural reforzados mediante polímeros reforzados con fibra de carbono, CFRP

Abstract

In many countries, buildings are made with unreinforced clay masonry walls, producing constructions with low resistance and ductility, very vulnerable to seismic events. This has been observed in previous earthquakes experiences, where the buildings behavior with non- structural walls was inadequate due to their low ductility and their low capacity of dissipation of energy, producing within them big failures that even made them collapse. Investigations have revealed that the use of reinforced polymers with carbon fiber (CFRP) bonded to masonry walls can increase the walls capacity of dissipation of energy, turning them into more resistant walls to lateral loads. This document reports the results obtained from a research where the behavior of nonstructural masonry walls regarding lateral loads when reinforced CFRP considering different anchoring systems to the foundation was evaluated. In the test program 14 clay masonry walls were built at a normal scale, using brick No. 5, which is the one normally used in this type of buildings. From the 14 walls, half of them were 1,23 meters long by 1,90 meters high and the other half of 2,47 meters long and 1,90 meters high. Eight walls were tested with static lateral load and six were reinforced and tested with cyclical lateral load in its plane. The answers of the walls were compared regarding the hysteretic behavior, maximum load, ductility and stiffness degradation. The results revealed that the reinforcement material significantly increased the ultimate load capacity, the sudden failure decreased because they were progressive and less fragile, attaining better performance levels of these elements.

En muchos países predominan las viviendas construidas con muros de mampostería en arcilla no reforzada, dando lugar a edificaciones de baja resistencia y ductilidad, muy vulnerables a eventos sísmicos. Esto ha quedado demostrado con la experiencia de sismos precedentes, donde el comportamiento de las edificaciones con muros no estructurales fue inadecuado debido a su poca capacidad de disipación de energía, produciendo en los muros, grandes fallas que llevaron incluso al colapso de ellas. Investigaciones realizadas demuestran que el uso de reforzamiento de polímeros reforzados con fibras de carbono (CFRP por sus siglas en inglés) adheridos a muros de mampostería puede mejorar la capacidad de disipación de energía de los mismos convirtiéndolos en muros resistentes a cargas laterales. En el presente documento se exponen los resultados de un proyecto de investigación donde se evaluó el comportamiento ante cargas laterales en muros de mampostería no estructural, al ser reforzados mediante CFRP teniendo en cuenta diferentes sistemas de anclaje a la cimentación. En el programa experimental, fueron construidos 14 muros de mampostería de arcilla, a escala real, utilizando bloque No. 5, usado comúnmente en este tipo de edificaciones; 7 de ellos tenían dimensiones de 1,23 m de largo por 1,90 m de alto y 7 de 2,47 m de largo por 1,90 m de alto. Ocho muros fueron ensayados ante carga lateral estática y seis ante carga lateral cíclica en su plano. Fueron comparadas las respuestas de los muros, en cuanto a comportamiento histerético, carga máxima, ductilidad y degradación de rigidez. Los resultados muestran que el material de refuerzo mejoró significativamente la capacidad de carga última de los muros, se mitigó la falla súbita ya que fueron progresivas y menos frágiles, logrando de esta manera, un mejor nivel de desempeño.