Investigador PUCV lidera proyecto que estudia diseño y elaboración de muros antisísmicos de hormigón verde

12.01.20

El proyecto interno de Investigación Innovadora Interdisciplinaria, apoyado por la PUCV, “Seismic evaluation of low aspect ratio reinforced concrete shear walls detailed with Green Engineered Cementitious Composite”, liderado por el académico EIC de la Universidad y Ph. D en Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de Portland, Dr. Álvaro López, estudia el comportamiento sísmico en el plano de muros de hormigón verde con baja razón de aspecto, como una solución sustentable para edificios de baja y mediana altura.

Sobre este proceso de generación de conocimiento, el investigador PUCV comentó: “Para el estudio construimos especímenes a escala y realizamos ensayos para verificar el comportamiento de muros de hormigón verde, lo que nos permitirá, entre otros, calibrar un modelo de elementos finitos en 2 dimensiones en base a los resultados experimentales y, de esta forma, desarrollar una plataforma tecnológica que incluya prototipos de muros de hormigón verde, además del empleo de moldajes flexibles”.

En el proyecto dirigido por el investigador Álvaro López, participan también los especialistas PUCV: Juan Carlos Vielma (EIC); David Jolly (Escuela de Arquitectura y Diseño), Miguel Gómez (EIC), Matías Valenzuela (Escuela Ingeniería en Construcción) y Jorge Carvallo (EIC). Además, el equipo cuenta con la colaboración internacional del investigador de la Universidad de Leeds (UK), Nikolaos Nikitas. En esta línea, todos realizan aportes en el ámbito de la ingeniería estructural, particularmente enfocada en el desarrollo de soluciones sustentables para la industria de la construcción.

El equipo de investigación se completa con los estudiantes memoristas Martin Martineau, Astrid Miranda, Ignacio Aragón, Mauricio Jaque, Héctor Pinto de los Reyes, Cristoffer Pinto, Alfredo Gonzales e Juan Ignacio Clavero.

“SEISMIC EVALUATION OF LOW ASPECT RATIO REINFORCED CONCRETE SHEAR WALLS DETAILED WITH GREEN ENGINEERED CEMENTITIOUS COMPOSITE”

Consultado sobre la importancia del proyecto, el investigador PUCV Álvaro López, explicó: “La tendencia actual en el diseño sismorresistente, considera proveer a las estructuras no solo de una óptima resistencia, sino que también una adecuada capacidad de deformación en el rango no lineal de demandas impuestas por terremotos de gran magnitud. Para alcanzar este objetivo, es necesario diseñar las estructuras para asegurar una respuesta inelástica dúctil en flexión, controlando fallas frágiles como el corte. Sin embargo, hay casos donde la falla dúctil por flexión no es posible de alcanzar, debido a la gran área del muro respecto al área de la planta del piso. Esto de observa principalmente en muros de baja razón de aspecto”.

“Desde esta perspectiva, la eventual falla por corte tiene alta probabilidad de ocurrencia, lo que implica que la habilidad del sistema estructural para absorber y disipar energía del sismo se reduce. Por lo tanto, es necesario tener la información suficiente para entender el comportamiento de elementos estructurales, que nos permitan desarrollar modelos predictivos y herramientas y mecanismos de diseño óptimos”, agregó.

El especialista de la Escuela de Ingeniería Civil PUCV fue enfático en destacar que a nivel global, en países industrializados y en desarrollo, se ha tomado conciencia de la necesidad de proveer una construcción más sustentable con el objetivo de proteger el medioambiente y, con ello,  mejorar la calidad de vida de las personas.

Sobre esta idea, Álvaro López explicó. “La sustentabilidad en la tecnología del hormigón, se puede lograr encontrando alternativas para disminuir al mínimo el uso de materiales naturales, reducir el consumo de energía asociado al procesamiento del cemento e incluso mejorar las propiedades del hormigón, utilizando materiales no convencionales o de bajo costo. En este punto, el uso de materiales reciclados en la producción del hormigón y la inclusión de fibras recicladas para reducir la cuantía de refuerzo provisto a los muros es de gran beneficio”.

“Esperamos que este estudio analítico-experimental sobre el comportamiento sísmico de muros de hormigón verde, nos permita avanzar en los temas ya explicados y, para lograrlo, estamos diseñando cuatro muros a gran escala en el laboratorio de estructuras de la Escuela de Ingeniería Civil PUCV, de los cuales tres incluirán una mezcla cementicia sustentable en reemplazo de la convencional, lo que implica el uso de una baja cuantía de refuerzo para mejorar la ductilidad. En esta línea, la empresa ENAP donó cenizas volantes que son un desperdicio del proceso del petróleo, el que utilizaremos como reemplazo del cemento en la mezcla cementicia del hormigón, para obtener recomendaciones y conocimiento respecto del diseño, detallamiento y modelación de estas nuevas estructuras”, concluyó el investigador PUCV

PUBLICACIONES

En el marco de las publicaciones que se han generado a partir de este proyecto, podemos destacar:

• Effect of Earthquake Ground Motion Duration on the Seismic Response of a Low-Rise RC Building. Martin O. Martineau, Alvaro F. Lopez , and Juan C. Vielma;
• A State of Art - muros de hormigón con aditivos sustentables para su aplicación en estructuras de baja y mediana altura. Ignacio Aragón Vargas, Astrid Miranda Valdivia, Alvaro Lopez, Miguel Gomez y Juan C. Vielma (en traducción para ser enviado en Enero 2021).
• Seismic evaluation of squat shear walls detailed with green engineered cementitious composites. Alvaro Lopez¹, Juan Vielma¹, David Jolly², Matias Valenzuela³, Miguel Gomez¹, Jorge Carvallo¹ (Structures Congress 2021. Aceptado pero conferencia fue cancelada)
• Experimental and numerical seismic evaluation of squat shear walls detailed with green engineered cementitious composites. Alvaro Lopez¹, Juan Vielma¹, David Jolly², Matias Valenzuela³, Miguel Gomez¹, Jorge Carvallo¹ (en preparación, para ser enviado en Abril 2021 una vez se tengan los resultados experimentales)

Por Marcelo Vásquez - Encargado Comunicaciones, Dirección de Investigación PUCV /  marcelo.vasquez@pucv.cl