Reforzamiento con láminas y anclajes de polímero reforzado con fibras de carbono en muros diafragma para mejorar el nivel de desempeño sísmico de instituciones educativas tipo INFES 780

Abstract

La región costa del Perú es una zona altamente sísmica en la cual se concentran edificaciones importantes como las instituciones educativas tipo INFES 780, las mismas que se componen de un sistema estructural aporticado en una dirección y de muros diafragma de albañilería en la otra dirección ortogonal, siendo que estos muros han presentado daños significativos ante las acciones sísmicas, la presente investigación propone una alternativa de reforzamiento no convencional que consiste en reforzar dichos muros diafragma de albañilería con láminas y anclajes de polímero reforzado con fibras de carbono (CFRP), para mejorar el nivel de desempeño sísmico de la estructura. Debido a que las instituciones educativas tipo INFES 780 son edificaciones de baja altura (dos pisos) y de configuración regular, se ha realizado un análisis no lineal estático para conocer el comportamiento estructural de estas edificaciones, idealizando para estos muros un modelo matemático no lineal del tipo columna ancha con una rótula plástica de corte, estimando un porcentaje de aprovechamiento de resistencia al corte que proporciona el material de CFRP validado con ensayos experimentales. Para tener un mayor enfoque del comportamiento estructural de estos muros, el análisis y evaluación estructural se han realizado en muros diafragma de albañilería sin reforzamiento, reforzados solo con láminas de CFRP y reforzados con láminas y anclajes de CFRP, para distintos tipos de perfil de suelo sometidos a sismos raros y muy raros, comparando el desempeño y estado de daño de este tipo de sistema estructural sin y con reforzamiento, obteniendo un mejor nivel de desempeño sísmico para los muros reforzados con láminas y anclajes de CFRP llegando a ser totalmente operacionales, siendo ello el principal objetivo de estas edificaciones para salvaguardar a sus ocupantes en caso de ocurrencia de sismos raros y muy raros.

The coastal region of Peru is a highly seismic zone where important buildings are concentrated, such as INFES 780 type educational institutions, which are made up of a framed structural system in one direction and masonry diaphragm walls in the other orthogonal direction, since these walls have been significantly damaged by seismic actions, this research proposes a non-conventional reinforcement alternative that consists of reinforcing these masonry diaphragm walls with sheets and anchors of carbon fiber reinforced polymer (CFRP), to improve the seismic performance level of the structure. Since the INFES 780 type educational institutions are low-rise buildings (two stories) and of regular configuration, a nonlinear static analysis has been performed to know the structural behavior of these buildings, idealizing for these walls a nonlinear mathematical model of the wide column type with a shear plastic hinge, estimating a percentage of shear strength efficiency provided by the CFRP material validated with experimental tests. In order to have a better approach to the structural behavior of these walls, the structural analysis and evaluation has been performed on unreinforced masonry diaphragm walls, reinforced only with CFRP sheets and reinforced with CFRP sheets and anchors, for different types of soil profiles subjected to rare and very rare earthquakes, comparing the performance and state of damage of this type of structural system without and with reinforcement, obtaining a better level of seismic performance for the walls reinforced with sheets and anchors of CFRP becoming fully operational, being this the main objective of these buildings to safeguard their occupants in case of occurrence of rare and very rare earthquakes.