Influencia de Celdas Vacías en El Comportamiento

“INFLUENCIA DE CELDAS VACÍAS EN EL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE UN MURO REFORZADO

INTERIORMENTE ELABORADO CON BLOCKS HUECOS”

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

UNIVERSIDAD AUTONÓMA DE GUERRROUNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA

QUE PRESENTA:CARLOS MIGUEL AGUILAR BARROSO

DIRECTOR DE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN:DR. EN I. SULPICIO SÁNCHEZ TIZAPA

INTRODUCCION: A pesar de que existe una opinión generalizada en algunos países desarrollados

en contra de emplear mampostería en zonas sísmicas, en México ya se ha adoptado el uso de mampostería con refuerzo interior como sistema estructural resistente a solicitaciones gravitacionales y sísmicas.

En nuestro país, el INFONAVIT ha empleado la mampostería confinada con refuerzo interior como sistema estructural de algunos conjuntos habitacionales.

Por otro lado, durante este último año ha ocurrido una gran cantidad de sismos, preocupantes por tantas viviendas en malas condiciones que ponen en riesgo a los habitantes.

Su extenso uso obliga a desarrollar investigaciones para estudiar las características de los materiales y algunos métodos de construcción.

Y con esto responder a la pregunta, ¿Qué tanto riesgo corren las personas en sus viviendas?. Esto es especialmente válido para las unidades habitacionales, ya que la mayoría de éstas tienen muchos defectos constructivos.

JUSTIFICACIÓN Los sismos ocurridos en Guerrero el 10 de diciembre

del 2011 y el 20 de marzo de 2012. El riesgo sísmico hace necesaria la investigación de las propiedades de los materiales, métodos de construcción y supervisión de viviendas.

Se descubrió la existencia de edificios habitacionales con gran cantidad de celdas con refuerzo vertical sin mortero, el porcentaje aproximado es de 35%.

  Por lo anterior es necesario hacer estudios

experimentales, para estimar las características de los muros utilizados en las unidades habitacionales y determinar su vulnerabilidad.

ALCANCES Este trabajo presenta los resultados obtenidos

al ensayar un muro de mampostería reforzada en relación H / L= 1, el cual fue construido según datos de campo.

La característica principal es que el 27 % de celdas con acero están sin mortero de relleno. También se reporta la información generada en ensayes de especímenes pequeños. 

OBJETIVO

Objetivo general

Determinar la influencia de las celdas con refuerzo vertical sin mortero en el comportamiento estructural de un muro de block con refuerzo interior.

  Objetivos específicos

Evaluar el cortante resistente en un muro con relación H/L=1 con un 27 % de celdas vacías.

Obtener las curvas de histéresis ante carga lateral para determinar la influencia de las celdas sin mortero

Conocer la curva envolvente, carga-desplazamiento y mecanismos de falla.

CAPÍTULO I. ANTECEDENTES E HIPÓTESIS

I.1. ANTECEDENTES A lo largo de la historia se han utilizado

extensamente los muros de mampostería en la construcción, ya que este tipo de material es adecuado para distintos fines. A partir del momento en que se volvieron indispensables, se han realizado infinidad de pruebas para conocer y mejorar su funcionamiento.

La Subsecretaría de Protección Civil del Gobierno del Estado realizó un censo para evaluar la vulnerabilidad de las unidades habitacionales sometidas a carga sísmica.

En los edificios de INFONAVIT (Chilpancingo) es posible detectar que hay edificios donde el acero de refuerzo está sólo en las celdas. En el caso de coloso Acapulco se encontraron porcentajes del 20 al 30 % de celdas sin mortero.

El muro construido para el ensaye fue de 2.48 X 2.51 X 0.15 m, con un 27 % de celdas vacías. Será ensayado ante cargas laterales alternadas, así como especímenes pequeños obtenidos del mismo material que se utilizarán para construir el muro.

2.51

m2.48 m

celdas vacias

celdas llenas

I.2. HIPÓTESIS

La presencia de celdas vacías en muros con refuerzo interior reduce de manera significativa la resistencia y modifica el comportamiento.

CAPÍTULO II. CONSTRUCCIÓN Y ENSAYE DEL MURO

II.1. CONSTRUCCIÓN DEL MURO

Para simular la rigidez de la cimentación se utilizó un elemento de concreto de 2.88 x 0.70 x 0.53 m denominado “muerto” donde se colocó la dala de desplante , a la cual se ancló el refuerzo vertical.

Muerto de concreto

Armado de dala

Dala de desplante colada

2.51 m

2.48 m

varillas del # 3 @ 40

varilla del # 4 varilla del # 4

celdas vacias

celdas llenas

Refuerzo interior del muro

Colocación del block

Muestreo de mortero

Colocación de refuerzo longitudinal

muro terminado al 60 % Elaboración de pilas y muretes Armado de dala

Colado monolítico de losa y dala

Muro terminado

II.2. ENSAYE DEL MUROII.2.1. ENSAYE DE BLOCKS

Dimensionamiento del block

Blocks con cabezales de azufre

Block sometido a carga

CLAVE Ab Ah An fp cm2 Kg/cm2

1 604.76 254.58 350.18 1102 606.76 235.13 371.63 90

II.2.2.-ENSAYE DE CILINDROS DE CONCRETO

La resistencia a compresión (f’c) a los 28 días fue: a) 260 Kg/cm2 para la dala de desplante, b) 237 Kg/cm2 para la losa y dala de cerramiento.

II.2.3. ENSAYE DE MORTEROS La resistencia promedio a compresión a los 28 días

fue de fj = 208.72 Kg/cm2 con un coeficiente de variación igual a 0.26.

Orden de compactación para muestreo de morteros

Muestreo de morteros

Descimbrado de morteros Ensaye de morteros

II.2.4. ENSAYE DE PILAS

La prueba para determinar la resistencia a compresión de la mampostería consiste en someter a las probetas a una carga de compresión en dirección perpendicular a las hiladas

Clave Altura (h)

Espesor (t)

Longitud (l)

Área bruta (Ab)

Relación de esbeltez (h/t)

Esfuerzo

Unidades cm (cm²)   Kg/cm2

1 63.20 15 39.90 599 4.21 45.52

II.2.5. ENSAYE EN MURETES

Ensaye de mureteDimensiones del murete

Murete vm(kg/cm2)1 3.892 2.80

Promedio 3.35

Resistencia de muretes

Con estos datos se calculó la resistencia cortante del muro, considerando las dimensiones del mismo

Ld (cm) Ad(cm2)

Vm

(kg/cm2)P (Kg) VRM

(kg)ρh f yh

(kg/cm2)VSR

(kg)VT

(kg)

87.32 1309 3.35 16800 11246 0.00118 4.97 10735

22000

Con el cortante total y de acuerdo a la norma se calculo un historial de carga, para el ensaye del muro.

II.2.6.-INSTRUMENTACIÓN DEL MURO

Transductores de desplazamiento Módulo de registro de

desplazamiento

Celda de carga

Módulo de registro de carga y deformación

Gato hidráulico 50T carga lateral

Gato hidráulico 4T carga vertical

Muro instrumentado previo al ensayo

II.2.7. PROCEDIMIENTO DE ENSAYE

El muro no presentó la resistencia calculada, la historia de carga aplicada fue la siguiente:

Daños en muro

a) Tercer ciclo primer fisura con carga de 10.01 T

b) Tercer ciclo segunda fisura con carga de -10.94 T

a) Cuarto ciclo con carga de 10.35 Ton

b) Cuarto ciclo con carga de -10.79 Ton

Daños que presentó el muro en la parte posterior al cuarto ciclo positivo

a) Quinto ciclo carga de +9.67 T.

b) Quinto ciclo con una carga lateral de +12.99 T

Quinto ciclo con una carga de -12.61 T

Daños en muro cara posterior

Daños en muro cara frontal

CAPÍTULO III. ANÁLISIS DE RESULTADOS

III.1. CURVA HISTERETICA Y ENVOLVENTE

III.2. DEGRADACIÓN DE RIGIDEZ

III.3. DISIPACIÓN DE ENERGÍA

III.4. DEFORMACIÓN ANGULAR

Cicloγ [%] γC [%] γF [%] γC / γ

Máximos absolutos

Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min γ [%] γC / γ1 0.06 -0.06 0.01 -0.01 0.05 -0.05 0.15 0.10 0.06 0.152 0.05 -0.06 0.01 -0.01 0.04 -0.05 0.18 0.18 0.06 0.183 0.22 -0.22 0.10 -0.06 0.12 -0.16 0.45 0.26 0.22 0.454 0.55 -0.39 0.37 -0.14 0.18 -0.25 0.68 0.37 0.55 0.685 0.95 -0.38 0.52 -0.23 0.43 -0.15 0.55 0.60 0.95 0.60

III.5. COMPARACIÓN DE RESULTADOSIII.5.1. RESISTENCIA

MR1 = 25.85T y[%]= 0.87MR4 = 12.99T y[%]= 0.95MRE3= 10.97T y[%]= 1.08

III.5.2. DEGRADACIÓN DE RIGIDEZ

III.5.4. DISIPACIÓN DE ENERGÍA

MR1=122.12T-cm ∆LR=1.5 cmMR4=63.19T-cm ∆LR=2.37 cm

CONCLUSIONES

Se determinó la disminución de la resistencia, la ausencia de mortero redujo la resistencia del muro en 59 % respecto al valor calculado en condiciones normales, además presentó una disminución de resistencia del 49% con respecto al muro MR1

. Se observa que la energía disipada total fue de 63.19 T٠cm con un desplazamiento igual a 2.37 cm, mientras que el muro MR1 presentó una energía disipada de 122.12 T٠cm con un desplazamiento de 1.5 cm.

La cantidad de energía disipada presentada en el ensaye confirma el gran riesgo que presentan estos edificios, pues al observar la manera de actuar de los muros en la comparación, el muro con celdas vacías presenta el 51 % de disipación que el muro con las celdas llenas, así como un mayor desplazamiento lateral.

Gracias por su Atención