Evaluación del potencial de capacidad de disipación de energía en vigas en voladizo con UHPC sometidas a cargas cíclicas

Abstract

El colapso de edificaciones durante terremotos ha sido la principal causa de muerte de personas durante eventos sísmicos en Latinoamérica. Esto debido al uso de materiales frágiles y/o sin suficiente capacidad de disipación de energía. Varias investigaciones en Estados Unidos han demostrado que el uso del concreto de ultra-alto desempeño (UHPC) en regiones de la estructura donde se forman rótulas plásticas, puede ser altamente efectiva en el incremento de disipación de energía, el control de las derivas y ser resistente al daño. Con base en lo anterior, se puede decir que el uso del UHPC en sistemas estructurales podría mejorar la capacidad de disipación de energía en el rango inelástico de los elementos estructurales, permitiendo que la estructura tenga un mejor comportamiento durante eventos sísmicos que aquellas elaboradas en concreto convencional (CC). Sin embargo, no se han realizado investigaciones con respecto al comportamiento del UHPC con materiales colombianos. Esta investigación persiguió la evaluación del comportamiento mecánico del UHPC en elementos de concreto a escala real, los cuales fueron sometidos a cargas cíclicas (seudodinámicas) mediante un actuador dinámico de 250 kN de capacidad (Marca MTS), obteniendo de esta manera los ciclos de histéresis de los especímenes. Todas las pruebas se realizaron en el Laboratorio de Pruebas y Ensayos de la Pontificia Universidad Javeriana. Primero se realizaron ensayos preliminares sobre viguet de 10x10x35 cm, utilizando el 2% de dosificación de fibras metálicas sobre el volumen de concreto, variando la combinación de fibras de la siguiente manera: 100% Fibras Largas (FL), 100% Fibras cortas (FC), 50% FC-50% FL, 70% FC-30% FL, 70% FL-30% FC. Esta fase preliminar se realizó con la finalidad de obtener la combinación de fibras más favorable, la cual fue de 50% FC-50% FL (50-50). Para definir cuál fue la mejor combinación, no se tomó en cuenta la carga máxima resistida por la viga ni la máxima deflexión, sino la capacidad de disipación de energía de los elementos que se define como el área debajo de la curva fuerza-desplazamiento. Con esta información se obtuvo la capacidad de disipación de energía, la capacidad de ductilidad al desplazamiento y el patrón de fisuración de los modelos ensayados. Esta evaluación se realizó para diferentes tipos de dosificación de porcentaje de fibra metálica: 0%, 0.5%, 1%, 1.5% y 2% con una combinación de 50% fibras tipo hooked-50% fibras cortas. Todos los resultados se compararon con elementos de concreto convencional. A la luz de los resultados experimentales la capacidad de disipación de energía de los elementos de UHPC es al menos 158% mayor que su contraparte de concreto convencional (CC).