Análisis Sísmico de Edificios de Panels prefabricados Alejandro Pérez Caldentey, Nicola Turrini, Luis Cano, Hugo Corres Peiretti

La construcción mediante el uso de paneles prefabricados, presenta importantes ventajas desde el punto de vista constructivo. Sin embargo, su extensión a mercados en los que las acciones sísmicas son importantes se ve limitada por disposiciones normativas no siempre bien justificadas y coeficientes de comportamiento, a menudo, arbitrarios. En esta ponencia se presenta un método de análisis clásico y riguroso para este tipo de estructuras, basado en el diseño por capacidad que permite evitar el uso de factores de comportamiento arbitrarios y permite prever el modo de fallo. El trabajo se enmarca dentro del proyecto IDI-20130104 financiado por CDTI.

En su versión más sencilla, los paneles prefabricados, que pueden llegar a tener unos 3.0 metros de ancho y 10 o 12 cm de canto, se conectan mediante nervios verticales con armadura longitudinal pasante entre forjados pero, en principio, sin ningún tipo de armadura transversal. En la superficie entre paneles se dispone un encofrado dentado con objeto de disponer de una superficie rugosa con imbricación mecánica. Panel Prefab. Hormigón in situ

Análisis por capacidad: Consiste en determinar el punto de funcionamiento, es decir la intersección entre la curva de demanda y la curva de capacidad. Debido a la gran rigidez de los paneles frente a la rigidez de los forjados, el comportamiento frente a cargas horizontales de estructuras formadas por paneles prefabricados se puede asimilar bien al de una serie de ménsulas independiente, bien al de una ménsula muy rígida si se considera una actuación conjunta. La curva Fuerza-Desplazamiento del panel sometido a fuerzas proporcionales al desplazamiento del primer autovalor puede determinarse mediante la doble integración del diagrama Momento curvatura (considerando el axil correspondiente en cada planta) y es un problema sencillo.

Ejemplo: Panel de 5 Alturas m5=3.08t ton m4=3.08t ton m3=3.08t ton m2=3.08t ton m1=3.08t ton

La curva Carga-Desplazamiento (Vbase-) se transforma en curva de capacidad – (aceleración espectral- desplazamiento espectral - Sa-Sd) mediante las siguientes relaciones:

La curva de demanda se obtiene a partir del espectro de respuesta La curva de demanda se obtiene a partir del espectro de respuesta. El desplazamiento espectral se obtiene multiplicando la aceleración espectral por 1/2=T2/42, dado que la aceleración es la segunda derivada del desplazamiento y la solución de la ecuación dinámica es una solución armónica.

La curva de demanda, debe ajustarse para tener el cuenta el amortiguamiento que proviene del comportamiento no lineal del hormigón. Para facilitar este proceso, la curva de capacidad se transforma primero en una curva bilineal equivalente

Amortiguamiento equivalente (ATC-40) – Es0 – Energía de deformación elástica equivalente por unidad de masa

Amortiguamiento equivalente (ATC-40) – Ed – Energía disipada por histéresis por unidad de masa

Amortiguamiento equivalente (ATC-40)

Resultados – punto de funcionamiento – Sección rectangular

Resultados – punto de funcionamiento – Sección rectangular

Conclusiones: El método por capacidad permite llevar a cabo un análisis sencillo y riguroso de estructuras formadas por paneles prefabricados, posibilitando el cálculo del coeficiente de comportamiento y la determinación del modo de fallo. Se trata de una metodología potente que permite contrastar resultados obtenidos a partir de modelos complejos de elementos finitos y por tanto de una herramienta de gran importancia práctica. El análisis expuesto aplicado a dos casos sencillos ha permitido detectar que cuando los paneles no funcionan como secciones en T, la comprobación puede ser crítica, si se aplica EN 1992-1-1, o no si se aplica EHE-08. Aunque la referencia debe ser EN 1992, esta discrepancia indica que esta condición puede ser conservadora y su realismo debe ser contrastado mediante ensayos cíclicos específicos.

Conclusiones: Cuando los paneles requieren una configuración en T debido una mayor acción sísmica resulta necesario sin lugar a duda dotar la interfaz entre paneles de una resistencia más allá de la proporcionada por la propia cohesión.