Análisis numérico de muros y marcos de concreto reforzado bajo el efecto del pulldown producto de la subsidencia

Abstract

En los últimos años el crecimiento poblacional ha dado lugar a un aumento en el consumo de agua, siendo necesaria su extracción del manto freático, causando una sobreexplotación de los acuíferos y por ende niveles elevados de subsidencia. El fenómeno de la subsidencia se ha presentado en toda la república mexicana por más de 30 años, manifestándose en hundimientos paulatinos de la superficie que se reflejan en las estructuras a modo de hundimientos diferenciales de la cimentación, que trata de ajustarse a las características del terreno, provocando cuantiosos daños estructurales, pérdidas económicas y en ocasiones pérdidas de vidas humanas. En el presente trabajo se realizaron simulaciones numéricas mediante el software Abaqus/CAE a muros y marcos, ambos de concreto y se variaron las cuantías de acero para ver la influencia del armado en la capacidad de carga de cada elemento, aplicando cargas verticales en un punto del elemento (pulldown) para simular el efecto de un hundimiento diferencial y así obtener las curvas de capacidad de carga, las curvas de distorsión angular y las curvas de fragilidad frente al efecto de la subsidencia para cada modelo. Una vez finalizado el proceso de simulación numérica y el análisis de los resultados pudimos cumplir satisfactoriamente los objetivos de la investigación, determinando los valores de distorsión angular para muros y marcos de concreto, tanto reforzados como sin refuerzo y obtener las curvas de fragilidad que caracterizan cada elemento en cada caso.

In the last years, population growth has led to an increase in water consumption, requiring its extraction from the water table, causing overexploitation of aquifers and therefore high levels of subsidence. The phenomenon of subsidence has been presented throughout the Mexican Republic for more than 30 years, manifesting in gradual subsidence of the surface that are reflected in the structures as differential subsidence of the foundation, which tries to adjust to the characteristics of the land, causing considerable structural damage, economic losses and sometimes loss of human life. In the present work, numerical simulations were performed using the Abaqus / CAE software on walls and frames, both of concrete, and the amounts of steel were varied to see the influence of the reinforcement on the load capacity of each element, applying vertical loads at a point of the element (pulldown) to simulate the effect of a differential subsidence and thus obtain load capacity curves, angular distortion curves and fragility curves against the effect of subsidence for each model. Once the numerical simulation process and the analysis of the results were completed, we were able to satisfactorily meet the research objectives, determining the values of angular distortion for walls and concrete frames, both reinforced and without reinforcement, and obtaining the fragility curves that characterize each element in each case.