Comportamiento sismorresistente de tres edificaciones de concreto armado, de pórticos, dual y muros, con vigas reforzadas a flexión con CFRP

Abstract

La fortificación de entramados en concreto reforzado mediante compuestos poliméricos armados con filamentos de carbono (CFRP) constituye una técnica vanguardista que apunta a optimizar la respuesta ante solicitaciones telúricas y a extender la longevidad estructural de los inmuebles. Conforme las construcciones envejecen y enfrentan exigencias estructurales acrecentadas, el empleo de CFRP ha cobrado notoriedad en el Perú por su robustez, ligereza y viabilidad económica. En virtud de ello, escrutar el desempeño sísmico de tales sistemas armados deviene imperativo para evaluar la eficacia de estos materiales en componentes resistentes como las vigas, abarcando tanto su comportamiento frente a eventos sísmicos como su rendimiento en dominios no lineales. Así, la meta del presente análisis radica en dilucidar la conducta estructural frente a sismos de edificaciones con tres disposiciones distintas: estructuras aporticadas, sistemas duales y edificaciones con muros portantes, todas ellas tanto con como sin refuerzo mediante CFRP. Se investiga, además, el comportamiento tridimensional de las edificaciones dentro del umbral inelástico al incorporar CFRP en vigas ubicadas en zonas sometidas a momentos flectores negativos y positivos, valorando su efecto sobre la resistencia y la ductilidad. El estudio detalla cómo la supresión de la formación de rótulas plásticas en dichas regiones influye en la atenuación de los desplazamientos, modificando la aptitud deformacional de la edificación sin menoscabar su capacidad resistente, aspecto crucial en la valoración sismorresistente. Los hallazgos evidencian que el CFRP puede potenciar de manera significativa la respuesta estructural ante sismos y el desempeño postelástico de los elementos intervenidos. Los datos revelan un incremento notable en la capacidad portante de las vigas reforzadas, tanto en análisis estáticos no lineales como en simulaciones dinámicas tiempo-historia, aunque se registra una merma en la ductilidad, lo que podría restringir la deformabilidad bajo cargas sísmicas severas. No obstante, el CFRP se muestra como una alternativa eficaz y rentable frente a métodos tradicionales de rehabilitación, subrayando su pertinencia para el reforzamiento de construcciones en regiones sísmicamente activas. En términos más amplios, su adopción reconfigura los paradigmas del refuerzo estructural a escala nacional, ofreciendo una vía practicable frente a las técnicas convencionales y fomentando una infraestructura más resiliente y con menores exigencias de mantenimiento.

The fortification of ferroconcrete edifices via carbon filament-reinforced polymers (CFRP) emerges as a nascent stratagem heralded to elevate telurodynamic aptitude and prolong architectural vitality. As constructions mature and endure augmented structural exigencies, CFRP has burgeoned in Peruvian usage, lauded for its tenacity, featherweight essence, and frugality. Hence, probing the seismic comportment of such fortified frameworks becomes pivotal to deciphering the material’s comportment in structural constituents—particularly girders—encompassing seismic fortitude and response within the nonelastic spectrum. Thus, this inquiry endeavors to elucidate the tremor-response of edifices manifesting three disparate skeletal archetypes: flexural frame systems, hybrid resistance constructs, and shear wall assemblies—evaluated with and bereft of CFRP augmentation. Furthermore, the exploration seeks to apprehend tridimensional structural conduct amid the nonelastic domain when CFRP is infused into girders at loci of both positive and negative flexural torque, gauging ramifications on fortitude and suppleness. It scrutinizes the inhibition of plasto-mechanical articulations in said regions, discerning their role in displacement attenuation and impact upon structural deformability without undermining robustness—a linchpin for seismic diagnostics. Outcomes illuminate that CFRP considerably amplifies both tremor resilience and subelastic dynamism in reinforced constructs. Findings disclose that CFRP utilization markedly augments the load-resistance of enhanced girders across nonlinear quasi-static and chrono-dynamic simulations; nonetheless, a diminishment in pliancy was noted, potentially curtailing deformative tolerance under cataclysmic seismic duress. Despite this, CFRP manifests as a potent and economical countermeasure against orthodoxy, validating its pertinence in structural rejuvenation and reinforcement within quake-prone locales. More expansively, CFRP integration recalibrates national fortification methodologies, presenting a credible surrogate to antiquated techniques while bolstering infrastructural resilience and economizing upkeep expenditures.