Investigación experimental sobre el comportamiento estructural de construcciones a base de perfiles de acero rolado en frío de pared delgada afectadas por hundimientos diferenciales

Abstract

RESUMEN La subsidencia es un fenómeno que se presenta por medio de un asentamiento o hundimiento vertical de una masa de suelo y que se manifiesta a nivel de la superficie de la tierra. Puede presentarse por diferentes causas, como zonas expuestas a minas subterráneas, extracción de fluidos del subsuelo, inundaciones y obras de construcción, entre otras. La subsidencia debido a la extracción de agua subterránea es un problema que actualmente se presenta en varias ciudades alrededor del mundo. Particularmente en la República Mexicana, diferentes ciudades del centro del país son afectadas por este fenómeno que provoca asentamientos diferenciales causando daños estructurales a un gran número de viviendas, cuyo sistema constructivo es a base de estructuras de concreto y mampostería. Por la rigidez de estos materiales no tienen un adecuado desempeño más allá de ciertos niveles de distorsión angular. En el presente trabajo se evalúa la viabilidad técnica de aplicar los sistemas constructivo-estructurales a base de elementos de acero rolado en frío de pared delgada (LGSF) y paneles estructurales aligerados, como una alternativa para la construcción de viviendas localizadas sobre zonas inestables, como las producidas por hundimientos y fracturamientos del suelo. Por medio de una estructura a escala real con el sistema LGSF, montada sobre una plataforma de simulación de hundimientos se evalúa el comportamiento estructural del sistema ante asentamientos diferenciales. Bajo las mismas condiciones de asentamientos en la estructura real, se realiza un modelo de simulacion numérica con el fin de comparar los resultados. En ambos casos el sistema constructivo presenta características mecánicas importantes que lo hacen adecuado para soportar desplazamientos verticales significativos sin llegar a la falla. Subsidencia, acero rolado en frío, caracterización experimental, simulación numérica.

ABSTRACT Subsidence is a phenomenon that occurs by a settlement or vertical displacement of soil mass and which manifests at the surface of the earth. It can occur for various reasons, such as areas exposed to underground mines, subsurface fluids extraction, floods and construction work, among others. Subsidence due to groundwater withdrawal is a problem that currently occurs in several cities around the world. Particularly in the Mexican Republic, different cities of central Mexico are affected by this phenomenon that causes differential settlements causing structural damages to a great number of dwellings whose construction system is based on concrete structures and masonry. By the rigidity of these materials do not have adequate performance beyond certain levels of angular distortion. In this study the technical feasibility of applying structural constructive systems based on thin-walled cold formed steel elements (LGSF) and lightweight structural panels, is evaluated as an alternative for the construction of dwellings located on unstable areas as produced by the soil subsidence and fracturing. Through a full scale structure with LGSF system, mounted on a subsidence simulation platform, the structural behavior of the system to differential settlement is assessed. Under the same conditions of settlements in the actual structure, numerical simulation model to compare the results is performed. In both cases the construction system has important mechanical properties that make it suitable to bear significant vertical movements without reaching fails. Subsidence, cold-formed steel, experimental characterization, numerical simulation