(8) Verdejo, Rodolfo. Comportamiento Sísmico de Muros ICF Sometidos a Solicitaciones en su Plano....

7/24/2019 (8) Verdejo, Rodolfo. Comportamiento Sísmico de Muros ICF Sometidos a Solicitaciones en su Plano. Valpar.pdf

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PÍNDICE DE GENERAL

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................. 8

1.1. GENERAL ...................................................................................................................... 8

1.2. OBJETIVOS GENERALES ................................................ .................................... ....... 8

1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................... .............................. 9 1.4. ALCANCE Y CONTENIDOS .................................................... .................................... 9

2. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN ..................................................................................................... 10

2.1. GENERAL .................................................................................................................... 10

2.2. MUROS ICF.............................................................. ................................... ................. 10

2.2.1. Tipos de Muros icf .......................................................................................................... 12

2.3. RESULTADOS EXPERIMENTALES - ESTADO DEL ARTE ................................. 15

2.3.1. Portland Cement Association ........................................... .................................... ........... 15 2.3.2. Partnership for Advancing Technology in Housing ................ .................................... ..... 17 2.3.3. Ensayo de Bloques Exacta LTDA ................................................................................... 23

2.4. RESISTENCIA DE DISEÑO DE MUROS ICF .......................................................... 25

2.4.1. Materiales ....................................................................................................................... 26

3. MODELOS TEÓRICOS DE COMPORTAMIENTO ............................................................................... 31

3.1. GENERAL .................................................................................................................... 31

3.2. MODELO DE RESISTENCIA A FLEXIÓN ..................... .................................... ..... 31

3.3. MODELO DE RESISTENCIA DE CORTE .................................. .............................. 34

3.4. PISO BLANDO ................................ .................................... .................................... ..... 36

3.4.1. Resistencia de corte .................................. .................................... ................................... 36 3.4.2. Resistencia de flexión ..................................................................................................... 37

3.5. RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO ............................. ................................... ..... 38 4. DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS ........................................................................................................... 39

4.1. GENERAL .................................................................................................................... 39

4.2. MATERIALES ................................. .................................... .................................... ..... 39

4.2.1. Hormigón ..................................... .................................... .................................... ........... 39 4.2.2. Acero .............................................................................................................................. 40

4.3. DISEÑO DE MUROS .................................. ................................... .............................. 41

4.3.1. Características de los Especimenes ................................... .................................... ........... 42

4.4. PROCEDIMIENTO DE ENSAYE ............................................................... ................ 47

4.5. COMPORTAMIENTO EXPERIMENTAL ........... .................................... ................. 51

4.5.1. General ........................................................................................................................... 51 4.5.2. Muro M1-S1 ................................................................................................................... 53 4.5.3. Muro M2-S1 ................................................................................................................... 62 4.5.4. Muro M3-S1 ................................................................................................................... 65 4.5.5. Muro M4-S1 ................................................................................................................... 70 4.5.6. Muro M5-S1 ................................................................................................................... 74 4.5.7. Muro M6-S1 ................................................................................................................... 80 4.5.8. Muro M7-S1 ................................................................................................................... 86



2

4.5.9. Resumen de Resultados Experimentales ................................. .................................... ..... 92

5. ANÁISIS DE RESULTADOS ........................................................................................................................ 93

5.1. GENERAL .................................................................................................................... 93

5.2. RIGIDEZ .................................... .................................... .................................... ........... 93

5.2.1. General ........................................................................................................................... 93

5.3. CURVAS EXPERIMENTALES – COMPONENTES DE FLEXIÓN Y CORTE ... 101

5.3.1. Modelo de flexión ......................................................................................................... 110 5.3.2. Resistencia de corte .................................. .................................... ................................. 116

5.4. PISO BLANDO ................................ .................................... .................................... ... 125

5.5. DEFORMACIÓN EN LA ALTURA ................................... .................................... ... 132

6. CONCLUSIONES ......................................................................................................................................... 138

7. REFERENCIAS ............................................................................................................................................. 140



3

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2-1 Sistema ICF tipo “Flat” .............................................................................................................................. 12 Figura 2-2 Sistema ICF tipo “Waffle Grid” ................................................................................................................. 13 Figura 2-3 Sistema ICF tipo “Screen Grid” ................................................................................................................. 14

Figura 2-4 Longitud Mínima Requerida ...................................................................................................................... 28 Figura 3-1 Modelo de Resistencia a Flexión ................................................................................................................. 31 Figura 3-2 Curva Constitutiva de Hognestad ................................................................................................................ 32 Figura 3-3 Distribución de curvatura en la altura ........................................................................................................ 33 Figura 3-4 Mecanismo de Resistencia de Corte ............................................................................................................ 35 Figura 3-5 Modelo de Comportamiento de Piso Blando en Corte .............................................................................. 36 Figura 3-6 Piso Blando para Sistema Global ................................................................................................................ 37 Figura 4-1 Propiedades Mecánicas del Acero de Refuerzo ........................................................................................ 40 Figura 4-2 Moldajes utilizados para muros M1, M2, M3, M4 y M5 ............................................................................ 42 Figura 4-3 Moldajes utilizados para muros reforzados M6 y M7 ................................................................................. 42 Figura 4-4 Detalle de Refuerzo Muros M1 y M2 ........................................................................................................ 43 Figura 4-5 Detalle de Refuerzo Muro M3 ................................................................................................................... 44 Figura 4-6 Detalle de Refuerzo Muros M4 y M5 ........................................................................................................ 45 Figura 4-7 Detalle de Refuerzo Muros M6 y M7 ........................................................................................................ 46 Figura 4-8 Tensado de Pernos de Anclaje de Viga de Fundación................................................................................. 47 Figura 4-9 Actuador Hidráulico .................................................................................................................................... 47 Figura 4-10 Arriostramientos Laterales ........................................................................................................................ 48 Figura 4-11 Sistema de medición de datos ................................................................................................................... 49 Figura 4-12 Control por desplazamiento para ensayos monotónicos............................................................................ 49

Figura 4-13 Historia de Carga-Serie de Patrón Standar ................................................................................................ 50 Figura 4-14 Esquema de Ensaye .................................................................................................................................. 52 Figura 4-15 Curva de Carga-Desplazamiento M1-S1 ................................................................................................... 53

Figura 4-16 Envolvente M1-S1 .................................................................................................................................... 54 Figura 4-17 deformación: 0.13 % ................................................................................................................................ 56 Figura 4-18 deformación: 0.29 % ................................................................................................................................ 56 Figura 4-19 deformación: 0.38 % ................................................................................................................................ 56

Figura 4-20 deformación: 0.57 % ................................................................................................................................ 56

Figura 4-21 deformación: 0.98 % ................................................................................................................................ 58

Figura 4-22 deformación: 1.63 % ................................................................................................................................ 58 Figura 4-23 Grieta en la junta de hormigonado ........................................................................................................... 60

Figura 4-24 Deterioro borde sur ................................................................................................................................... 62

Figura 4-25Deterioro borde Norte ............................................................................................................................... 62

Figura 4-27 Historia Carga-Desplazamientos M2-S1 ................................................................................................. 61 Figura 4-28 Envolvente M2-S1 .................................................................................................................................... 61 Figura 4-29 deformación: 0.14 % ................................................................................................................................ 63



4

Figura 4-30deformación: 2.68 % ................................................................................................................................. 63 Figura 4-31 deformación: 0.87 % ................................................................................................................................ 63 Figura 4-32 deformación: 4.44 % ................................................................................................................................ 63

Figura 4-33 Detalle de grieta basal .............................................................................................................................. 64 Figura 4-34 Detalle de Inestabilidad fuera del plano .................................................................................................. 65

Figura 4-35 Curva de Carga-Desplazamiento M3-S1 ................................................................................................... 66 Figura 4-36 Envolvente M3-S1 .................................................................................................................................... 66 Figura 4-37 Detalle de Agrietamiento incial ............................................................................................................... 68 Figura 4-38 Detalle de agrietamiento vertical. ........................ ............................ ........................... ............................ 69 Figura 4-39 Historia Desplazamiento M4-S1 ............................................................................................................... 70 Figura 4-40 Curva Carga-Deformación M4-S1 ............................................................................................................ 70 Figura 4-41 deformación: 0.38 % ................................................................................................................................ 72 Figura 4-42 deformación: 1.33 % ................................................................................................................................ 72 Figura 4-43 deformación: 0.70 % .......................... ............................ ........................... ............................ .................. 72

Figura 4-44 deformación: 1.87 % ................................................................................................................................ 72 Figura 4-45 Agrietamiento de flexión y corte. ............................................................................................................ 73 Figura 4-46 Aplastamiento de la cabeza de compresión ............................................................................................. 74 Figura 4-47 Curva de Carga-Desplazamiento M5-S1 ................................................................................................. 75 Figura 4-48 Envolvente M5-S1 .................................................................................................................................... 75 Figura 4-49 deformación: 0.18% ................................................................................................................................. 78 Figura 4-50 deformación: 1.66% ................................................................................................................................. 78 Figura 4-51deformación: 0.36% .................................................................................................................................. 78 Figura 4-52 deformación: 0.63% ................................................................................................................................. 78 Figura 4-53 Falla borde izquierdo ................................................................................................................................ 79 Figura 4-54 Falla borde derecho .................................................................................................................................. 79 Figura 4-55 Curva de Carga-Desplazamiento M6-S1 ................................................................................................. 80 Figura 4-56 Envolvente M6-S1 .................................................................................................................................... 81 Figura 4-57 deformación: 0.18% ................................................................................................................................. 83 Figura 4-58 deformación: 0.62% ................................................................................................................................. 83

Figura 4-59 deformación: 0.35% ................................................................................................................................. 84 Figura 4-60 deformación: 1.63% ................................................................................................................................. 84 Figura 4-61 Detalle de comportamiento de muro reforzado ....................................................................................... 85 Figura 4-62 Detalle de desconexión del pasador del arriostramiento ......................................................................... 86

Figura 4-63 Curva Carga-Desplazamiento M7-S1 ...................................................................................................... 87 Figura 4-64 Envolvente M7-S1 .................................................................................................................................... 87 Figura 4-65 deformación: 0.17% ................................................................................................................................. 90 Figura 4-66 deformación: 0.60% ................................................................................................................................. 90

Figura 4-67 deformación: 0.34% ................................................................................................................................. 90

Figura 4-68 deformación: 1.71% ................................................................................................................................. 90 Figura 4-69 Detalle de deterioro de bordes ................................................................................................................. 91



5

Figura 4-70 Envolventes carga-desplazamiento al tope de todos los muros .............................................................. 92 Figura 5-1 Modelo del Muro ICF ................................................................................................................................. 94 Figura 5-2 Detalle de las Secciones .............................................................................................................................. 94

Figura 5-3 Modelo de comportamiento para rigidez elástica post agrietamiento ...................................................... 95 Figura 5-4 Rigidez secante/Rigidez elástica agrietada M1-S1 ...................................................................................... 97

Figura 5-5 Rigidez secante/Rigidez elástica agrietada M2-S1 ...................................................................................... 98 Figura 5-6 Rigidez secante/Rigidez máxima medida M3-S1 ....................................................................................... 98 Figura 5-7 Rigidez secante/Rigidez elástica agrietada M4-S1 ...................................................................................... 99 Figura 5-8 Rigidez secante/Rigidez elástica agrietada M5-S1 ...................................................................................... 99 Figura 5-9 Rigidez secante/Rigidez elástica agrietada M6-S1 .................................................................................... 100 Figura 5-10 Rigidez secante/Rigidez elástica agrietada M7-S1 .................................................................................. 100 Figura 5-11 Disposición de Transductores ................................................................................................................. 101 Figura 5-12 Componente de Flexión M1 .................................................................................................................... 103 Figura 5-13 Componente de Corte M1 ...................................................................................................................... 103

Figura 5-14Componente de Flexión M2 ..................................................................................................................... 104 Figura 5-15Componente de Corte M2 ......................................................................................................................... 104 Figura 5-16 Componente de Flexión M3 .................................................................................................................... 105 Figura 5-17Componente de Corte M3 ......................................................................................................................... 105 Figura 5-18 Componente de Flexión M4 .................................................................................................................... 106 Figura 5-19Componente de Corte M4 ........................................................................................................................ 106 Figura 5-20 Componente de Flexión M5 .................................................................................................................... 107 Figura 5-21 Componente de Corte M5 ....................................................................................................................... 107 Figura 5-22 Componente de Flexión M6 .................................................................................................................... 108 Figura 5-23 Componente de Corte M6 ....................................................................................................................... 108 Figura 5-24 Componente de Flexión M7 .................................................................................................................... 109 Figura 5-25Componente de Corte M7 ........................................................................................................................ 109 Figura 5-26 Curvas carga-deformación M1-S1, sentido positivo de carga ................................................................. 110 Figura 5-27 Curvas carga-deformación M1-S1, sentido negativo de carga ................................................................ 111 Figura 5-28 Curvas carga-deformación M2-S1, sentido positivo de carga ................................................................. 111

Figura 5-29 Curvas carga-deformación M3-S1, sentido positivo de carga ................................................................. 112 Figura 5-30 Curvas carga-deformación M3-S1, sentido negativo de carga ................................................................ 112 Figura 5-31 Curvas carga-deformación M4-S1, sentido positivo de carga ................................................................. 113 Figura 5-32 Curvas carga-deformación M5-S1, sentido positivo de carga ................................................................. 113

Figura 5-33 Curvas carga-deformación M5-S1, sentido negativo de carga ................................................................ 114 Figura 5-34 Curvas carga-deformación M6-S1, sentido positivo de carga ................................................................. 114 Figura 5-35 Curvas carga-deformación M6-S1, sentido negativo de carga ................................................................ 115 Figura 5-36 Curvas carga-deformación M7-S1, sentido positivo de carga ................................................................. 115

Figura 5-37 Curvas carga-deformación M7-S1, sentido negativo de carga ................................................................ 116

Figura 5-38 Curvas carga-deformación de corte M1-S1, sentido positivo de carga ................................................... 119 Figura 5-39 Curvas carga-deformación de corte M1-S1, sentido negativo de carga .................................................. 119



6

Figura 5-40 Curvas carga-deformación de corte M2-S1, sentido positivo de carga ................................................... 120 Figura 5-41 Curvas carga-deformación de corte M3-S1, sentido positivo de carga ................................................... 120 Figura 5-42 Curvas carga-deformación de corte M3-S1, sentido negativo de carga .................................................. 121

Figura 5-43 Curvas carga-deformación de corte M4-S1, sentido positivo de carga ................................................... 121 Figura 5-44 Curvas carga-deformación de corte M5-S1, sentido positivo de carga ................................................... 122

Figura 5-45 Curvas carga-deformación de corte M5-S1, sentido negativo de carga .................................................. 122 Figura 5-46 Curvas carga-deformación de corte M6-S1, sentido positivo de carga ................................................... 123 Figura 5-47 Curvas carga-deformación de corte M6-S1, sentido negativo de carga .................................................. 123 Figura 5-48 Curvas carga-deformación de corte M7-S1, sentido positivo de carga ................................................... 124 Figura 5-49 Curvas carga-deformación de corte M7-S1, sentido negativo de carga .................................................. 124 Figura 5-50 Curvas carga-deformación piso blando M1-S1, sentido positivo de carga ............................................. 126 Figura 5-51 Curvas carga-deformación piso blando M1-S1, sentido negativo de carga ............................................ 126 Figura 5-52 Curvas carga-deformación piso blando M2-S1, sentido positivo de carga ............................................. 127 Figura 5-53 Curvas carga-deformación piso blando M3-S1, sentido positivo de carga ............................................. 127

Figura 5-54 Curvas carga-deformación piso blando M3-S1, sentido negativo de carga ............................................ 128 Figura 5-55 Curvas carga-deformación piso blando M4-S1, sentido positivo de carga ............................................. 128 Figura 5-56 Curvas carga-deformación piso blando M5-S1, sentido positivo de carga ............................................. 129 Figura 5-57 Curvas carga-deformación piso blando M5-S1, sentido negativo de carga ............................................ 129 Figura 5-58 Curvas carga-deformación piso blando M6-S1, sentido positivo de carga ............................................. 130 Figura 5-59 Curvas carga-deformación piso blando M6-S1, sentido negativo de carga ............................................ 130 Figura 5-60 Curvas carga-deformación piso blando M7-S1, sentido positivo de carga ............................................. 131 Figura 5-61 Curvas carga-deformación piso blando M7-S1, sentido negativo de carga ............................................ 131 Figura 5-62 Transductores utilizados para medir deformaciones laterales ................................................................. 133 Figura 5-63 Perfil de deformación en la altura M1-S1 ............................................................................................... 133 Figura 5-64 Perfil de deformación en la altura M2-S1 ............................................................................................... 134 Figura 5-65 Perfil de deformación en la altura M3-S1 ............................................................................................... 134 Figura 5-66 Perfil de deformación en la altura M4-S1 ............................................................................................... 135 Figura 5-67 Perfil de deformación en la altura M5-S1 ............................................................................................... 135 Figura 5-68 Perfil de deformación en la altura M6-S1 ............................................................................................... 136

Figura 5-69 Perfil de deformación en la altura M7-S1 ............................................................................................... 136



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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 2-1 Rigidez Elástica ........................................................................................................................................... 16

Tabla 2-2 Características de Especimenes Ensayados .................................................................................................. 18 Tabla 2-3 Rigidez Elástica ........................................................................................................................................... 22 Tabla 2-4 Estándares de Diseño .................................................................................................................................... 26 Tabla 2-5 Porcentaje Mínimo de Longitud Sólida ...................................................................................................... 29

Tabla 4-1 Propiedades Mecánicas del Hormigón ......................................................................................................... 40 Tabla 4-2 Propiedades Mecánicas del Acero ................................................................................................................ 41 Tabla 4-3 Armadura de Refuerzo de los Muros ............................................................................................................ 46 Tabla 4-4 Bitácora M1-S1............................................................................................................................................. 55

Tabla 4-5 Bitácora M2-S1............................................................................................................................................. 62 Tabla 4-6 Bitácora M3-S1............................................................................................................................................. 67 Tabla 4-7 Bitácora M4-S1............................................................................................................................................. 71

Tabla 4-8Bitácora M5-S1 .............................................................................................................................................. 77 Tabla 4-9 Bitácora M6-S1............................................................................................................................................. 83 Tabla 4-10 Bitácora M7-S1........................................................................................................................................... 89 Tabla 5-1 Rigidez elástica previo al agrietamiento ....................................................................................................... 95 Tabla 5-2 Rigidez elástica agrietada ............................................................................................................................. 96 Tabla 5-3 Rigidez elástica experimental (K cr ) ............................................................................................................. 97 Tabla 5-4 Resistencia teórica al deslizamiento ........................................................................................................... 137



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1. INTRODUCCIÓN

1.1. GENERAL

En la actualidad gracias a nuevas tecnología principalmente orientadas a desarrollar productos innovadores capaces de competir económicamente con los sistemas

tradicionales de construcción se a desarrollado “Insulating Concrete Forms (ICF)”,

que consiste en elementos paneles hormigonados en bloques de poliestireno

expandido, similar a lo que es la albañilería armada. La utilización de estos sistemas

estuvo orientada hasta hace pocos años, principalmente a edificaciones residenciales

ubicadas en zonas de bajo riesgo sísmico en Europa y EEUU, por esta razón existen

pocos estudios relacionados con el tema.

La utilización de este producto es nueva en Chile, pero por ser un país sísmico,

necesita una validación para ser usado en forma masiva como es la albañilería, la cual

cuenta con una gran gama de investigaciones.

Este trabajo está orientado al estudio del comportamiento de muros ICF, en el ámbito

experimental y teórico, de tal manera de intentar predecir su comportamiento ante

solicitaciones laterales.

1.2. OBJETIVOS GENERALES

En este trabajo se ha planteado como objetivo profundizar en el estudio de sistemas

ICF, evaluando su respuesta ante acciones cíclicas.

Además se intentará predecir el comportamiento en forma teórica, planteando una

serie de modelos capaces de evaluar flexión, corte, piso blando y deslizamiento de los

muros ensayados.

Una vez desarrollada la investigación experimental y los modelos teóricos, establecer

recomendaciones generales de diseño.



9

1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Específicamente se abordará el tema desde la perspectiva de los parámetros de

resistencia y deformaciones que se pueden obtener de registros carga-desplazamiento,

obtenidos de una serie de ensayes de siete muros ICF realizados en el Laboratorio deEnsaye de Materiales del Departamento de Obras Civiles de la U.T.F.S.M.

Se analizará la relación existente entre dichos parámetros y el estudio teórico previo,

a fin de comparar e intentar establecer el comportamiento que rige los muros ICF.

1.4. ALCANCE Y CONTENIDOS

Este documento ha sido dividido en los siguientes capítulos:

En el Capítulo 2 se presenta una completa revisión de la información disponible

respecto a los estudios relacionados con sistemas ICF.

En el Capítulo 3 se establecen los modelos teóricos de comportamiento, basados en

flexión, corte, piso blando y deslizamiento.

En el Capítulo 4 se presenta una revisión de los resultados experimentales.

En el Capítulo 5 se presenta un extenso y detallado estudio de los resultados

experimentales comparados con los modelos teóricos desarrollados en el Capítulo 3.

En el Capítulo 6 se entregan recomendaciones de diseño y conclusiones generales del

trabajo desarrollado.



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2. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN

2.1. GENERAL

En este capítulo se entrega una descripción de los sistemas de muros ICF existentes

en la actualidad, presentando además la información disponible en relación a las

investigaciones realizadas respecto al tema y las consideraciones de diseño

respectivas.

2.2. MUROS ICF

Insulating Concrete Forms (ICF) representa una categoría de productos bien

posicionados en el mercado actual de EEUU. Este sistema ha ganado popularidad

debido a que es económicamente competitivo en las construcciones residenciales o de

baja altura, ofreciendo resistencia y durabilidad.

Insulating Concrete Forms, se traduce como “Moldajes Aislantes para Hormigón”.

Este sistema básicamente corresponde a bloques de poliestireno expandido, los cuales

se rellenan con hormigón. El polistireno además de servir como moldaje trabaja como

aislante térmico y acústico [1].

Las ventajas y desventajas más relevantes que cuenta este sistema son las siguientes:

Ventajas:

No se necesita moldajes adicionales ya que el panel cumple con este rol.

Rapidez en la construcción que se traduce en bajos costos.

Permite aislar acústica y térmicamente. Buena resistencia al fuego (la espuma sólo se inflama si existe un fuego

constante sobre ella).



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Desventajas:

Dado que el moldaje no se retira se torna más laborioso inspeccionar el

hormigonado, dificultando la detección de nidos o juntas mal realizadas.

Debe existir supervisión o personal capacitado de tal manera de prevenir una

mala ejecución en faenas.

Poca investigación del comportamiento sísmico de este producto, ya que las

disposiciones iniciales de diseño fueron realizadas para construcciones en

zonas no sísmicas o de baja sismicidad.

Existe en la actualidad un manual de diseño para zonas sísmicas, pero está

basado en ensayos monotónicos de muros y vigas. Además, por ser un

“manual” de diseño es bastante conservador, no permitiendo su aplicación a

zonas de elevada sismicidad (Zona E según la clasificación del Uniform

Building Code UBC).El sistema aún es relativamente desconocido en Chile,

por lo que es poco utilizado.



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2.2.1. Tipos de Muros ICF

En la actualidad existen tres tipos básicos de sistemas ICF, a pesar que sólo en

Estados Unidos existen más de 25 fabricantes repartidos en el país. En Chile existen

unas pocas empresas que se dedican a la construcción con este material.

MUROS PLANOS (FLAT)

El sistema “Flat” es básicamente un muro convencional de hormigón armado, ya que

los paneles aislantes se encuentran conectados mediante pasadores, los cuales evitan

que el moldaje se separe en el proceso del hormigonado. (Figura 2-1).

Figura 2-1 Sistema ICF tipo “Flat”

Hormigón

Sección A-A

Insulating Form



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MUROS EMPARRILLADOS (WAFFLE-GRID)

Consiste en un sistema tipo emparrillado, conformado por pilares y viguetas

conectados por una delgada alma de hormigón. En los elementos principales

verticales y horizontales se ubica la armadura, quedando el espaciamiento de las

barras definido por la posición de éstos. Eventualmente se podría colocar armadura

adicional en la zona más delgada si el diseño lo requiere, pero no es recomendable

debido al bajo confinamiento que ejerce el hormigón respecto a la barras de refuerzo,

permitiéndose el pandeo de éstas. (Figura 2-2).

Figura 2-2 Sistema ICF tipo “Waffle Grid”

NúcleosVerticalesHormigón

NúcleosHorizontalesHormigón

Sección B-B

Alma deHormigón

Insulating Form



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MUROS ENREJADOS (SCREEN-GRID)

Estos sistemas consisten en un emparrillado de viguetas y pilares de hormigón

armado. Al igual que el sistema Waffle Grid la posición de cada barra queda definida

por la geometría interna del panel (Figura 2-3).

Figura 2-3 Sistema ICF tipo “Screen Grid”

NúcleosVerticalesHormigón

NúcleosHorizontalesHormigón

Sección C-C

Zona sinHormigón

Insulating Form



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2.3. RESULTADOS EXPERIMENTALES - ESTADO DEL ARTE

2.3.1. Portland Cement Association

PCA [2] llevó a cabo una investigación de 9 muros de los cuales 3 fueron de sistemaICF, uno de cada tipo (Flat, Waffle, Screen). Los muros de 122 [cm] de largo y 244

[cm] de altura fueron ensayados monotónicamente en sentido vertical, restringidos al

giro en su plano (doble curvatura), sin carga axial externa. La resistencia cilíndrica

del hormigón fue al momento del ensayo 366 [kgf/cm2]. La fluencia del acero fue de

4429 [kgf/cm2].

El espécimen tipo “Flat” constaba de tres barras verticales Nº4 equiespaciadas. En los

muros Waffle y Screen Grid no se utilizó armadura vertical. El refuerzo horizontal

para todos los muros constó de barras Nº4, que se ubicaron una en la parte superior

del muro y dos barras en los tercios de la altura.

El espécimen tipo Flat experimentó un agrietamiento horizontal en el borde

traccionado, el cual se propagó hacia el borde comprimido. Cuando el desplazamiento

aumentó la grieta se propago hacia la cabeza de compresión. Ocurrió falla de

adherencia en la zona traccionada del muro. Finalmente se observó agrietamiento enla cabeza de compresión, además de una disminución gradual de la carga debido al

pandeo de la barra de borde. La carga máxima alcanzada fue de 15.5 [T], para una

distorsión angular de 2.8 %.

El muro tipo Waffle Grid también experimentó agrietamiento inicial por flexión. La

grieta avanzó hacia la zona comprimida, existiendo agrietamiento y desprendimiento

del hormigón en esta zona. La falla resultó de la propagación de una grieta de corte

hacia la cabeza de compresión, presentándose agrietamiento y desprendimiento. La

carga máxima fue de 13.1 [T], alcanzando una distorsión angular igual a 1.7 %

El espécimen Screen Grid experimentó agrietamiento horizontal en el borde

traccionado. A medida que aumentó el desplazamiento se inclinó la grieta hasta



16

ocasionar la falla en corte del espécimen. El peak de carga fue de 12.7 [T], para una

distorsión angular de 1.78 %.

De estos resultados se concluyó que cuando los muros ICF se encuentran sometidos a

cargas en su plano, no son solo considerablemente resistentes, sino que también

presentan una adecuada rigidez, de tal manera de prevenir excesivas deformaciones y

evitar daños a los elementos no estructurales. En la Tabla 2-1 se entregan los valores

de rigidez obtenidos de la curva fuerza - desplazamiento. El punto considerado para

evaluar la rigidez fue 2.28 [T] para todos los muros.

ESPECÍMEN [T/mm]Flat 12.64Waffle 11.82Screen 9.39

Tabla 2-1 Rigidez Elástica

A partir de esta investigación se estableció que el refuerzo mínimo horizontal

necesario para controlar agrietamiento por efectos de retracción, fraguado y defectos

constructivos, corresponde a una barra Nº4 en la parte superior e inferior del muros y

a barras distribuidas en los tercios centrales en la altura del muro.



17

2.3.2. PARTNERSHIP FOR ADVANCING TECHNOLOGY IN HOUSING

Se llevó a cabo un programa experimental desarrollado en conjunto por U.S.

Department of Housing and Urban Development, Portland Cement Association,

NAHB Research Center, Inc. [2], en el cual se ensayaron un total de nueve murosICF para evaluar el comportamiento estructural de este sistema, utilizando la mínima

cantidad de refuerzo y detallamiento.

Los muros fueron ensayados en posición vertical con restricción al giro en su plano

(doble curvatura), sin aplicación de carga axial. La resistencia cilíndrica a los 28 días

fue de 126 [kgf/cm2], y la fluencia del acero fue de 4218 [kgf/cm2].

El espesor para los Muros Flat fue de 15.24 [cm]. Para el tipo Waffle Grid, el espesor

nominal fue el mismo que el anterior. El alma de hormigón tenia un espesor de 5

[cm]. Los especimenes tipo Screen Grid, tenían emparrillados de elementos verticales

y horizontales de 15.24 [cm] de diámetro.

Un mínimo de una barra vertical Nº4 @ 122 [cm] se utilizó en la construcción de los

especimenes, ya que según lo observado en la práctica, controla el agrietamiento,

entrega integridad al sistema, y agrega un “factor de seguridad” para zonas donde por

condiciones del moldaje no se puede verificar la consolidación segura del

hormigonado. En base a esta premisa se diseñaron los muros. Se utilizó para el

refuerzo horizontal la mínima requerida de acuerdo a lo planteado por ensayos

realizados por el PCA [2], excepto por el refuerzo horizontal en la zona de la

interfase.

En la Tabla 2-2 se resumen las características de los especimenes ensayados.



18

ESPECIMEN CONFIGURACIÓN ABERTURA REFUERZO REFUERZOMURO [CM] [CM] HORIZONTAL VERTICAL

No 1 barra Nº4 borde superior 1 barra Nº4 cada bordeFlat 244 1 barra Nº4 media altura

WaffleScreen

122

1 barra Nº4 borde superior 1 barra Nº4 cada borde

Flat 1 barra Nº4 media altura1 barra Nº4 cada bordeabertura

Waffle 244 183 x 183 1 barra Nº4 bajo la aberturaScreen

366

1 barra Nº4 borde superior 1 barra Nº4 en cada borde

Flat 244 1 barra Nº4 media altura1 barra Nº4 en cada bordeabertura

WaffleScreen 214 x 244

366

Tabla 2-2 Características de Especimenes Ensayados



19

OBSERVACIONES DE LOS ENSAYOS

De los ensayos realizados se puede destacar lo siguiente:

Especimenes Tipo Flat - Muro 1

Se produjo un agrietamiento en la parte superior del muro, en la zona de aplicación de

la carga. No se apreció agrietamiento de corte. La falla se produjo en la interfase entre

la viga de fundación y el muro, debido al corte de las barras de conexión en la zona

traccionada. No se observó falla de corte.

Especimenes Tipo Flat – Muro 2

Se observó agrietamiento en las esquinas de las aberturas y levantamiento del panel

de mayor longitud. Presentó agrietamiento en la zona de aplicación de la carga. La

falla de debió al corte (panel menos esbelto), no observándose fluencia del acero

longitudinal.

Especimenes Tipo Flat – Muro 3

Se observó agrietamiento en la base y en las esquinas de la abertura. La falla se debió

a la acción combinada de flexión y giro de cuerpo rígido en el plano sin presencia de

falla por corte.

Especimenes Tipo Waffle Grid – Muro 1

Se observó agrietamiento y levantamiento en la zona basal del muro (interfase).

Además se presentó agrietamiento en la parte superior en la zona de aplicación de la

carga, propagándose la grieta en forma diagonal aproximadamente en 45º,

produciéndose falla de corte.



20


Se produjo agrietamiento en las esquinas de la abertura y levantamiento del panel de

mayor longitud. Presentó agrietamiento en la zona de aplicación de la carga. La falla

fue de corte.


Presentó agrietamiento basal y en las esquinas de las aberturas. Se produjo giro de

ambos paneles. La falla se propagó por efecto de la flexión

Especimenes Tipo Screen Grid – Muro 1

Se produjo agrietamiento y levantamiento en la zona basal del muro (interfase).

Agrietamiento en la parte superior en la zona de aplicación de la carga, propagándose

la grieta en forma diagonal, produciéndose la falla del espécimen.


Agrietamiento en las esquinas de la abertura, y a media altura del borde traccionado

en forma horizontal, propagándose diagonalmente en 45º aproximadamente,

produciendo falla de corte.


Agrietamiento basal y en las esquinas de las aberturas. Se produjo giro de ambos

paneles. La falla se propagó por efecto de la flexión.



21

MODELOS DE PREDICCIÓN

Una vez realizados los ensayos se llevó cabo un análisis teórico de acuerdo al

comportamiento observado, estableciéndose dos modelos de predicción.

Primer Modelo

El primer modelo asume que todos los segmentos de muro de 61 [cm] de largo o de

mayor longitud actúan en conjunto como un muro sólido que resiste la carga lateral

aplicada.

Para el caso del espécimen tipo Flat, se analiza como un muro de hormigón armadocuya resistencia está dada sólo por el aporte del hormigón en corte de acuerdo a lo

planteado en el Código ACI-2005 [3], capítulo 11, sin considerar la influencia de la

carga axial, es decir la resistencia está dada por bd`f 53.0V cc [kgf/cm2].

Para el caso de muros del tipo Waffle y Screen Grid, se considera que la resistencia

está dada por la suma del aporte individual de cada núcleo vertical, considerando el

área bruta.

Segundo Modelo

El segundo modelo asume que los segmentos de muro de 61 [cm] estarán dominados

por flexión, a diferencia de los machones de 122 [cm] de longitud cuya falla estará

dominada por corte. Para determinar la resistencia a flexión se analizan los muros

como una viga en voladizo. La resistencia al corte se asume de la misma manera que

en el primer modelo. Finalmente la resistencia total está dada por la suma de ambos

mecanismos.

Otro aspecto importante es la determinación de la rigidez elástica de los muros, la que

se obtuvo mediante una regresión lineal de los datos experimentales de la curva



22

fuerza-desplazamiento. La porción de la curva analizada, no excedió el punto

correspondiente al 40% de la carga máxima alcanzada en el ensayo, ya que por sobre

este valor, eventualmente el muro entraría en fluencia [2]. Los resultados obtenidos se

detallan en la Tabla 2-3.

ESPECÍMEN [T/mm]Flat 1 0.56Flat 2 0.80Flat 3 0.08Waffle 1 0.19Waffle 2 0.56Waffle 3 0.03Screen 1 0.39Screen 2 0.09Screen 3 0.03

Tabla 2-3 Rigidez Elástica



23

2.3.3. ENSAYO DE BLOQUES EXACTA LTDA

A petición de la empresa Exacta LTDA. se realizó en el laboratorio de la Universidad

de Chile, IDIEM [4], [5], ensayos de carga lateral alternada para dos muros a escala

natural del tipo Screen Grid, sin aplicación de carga axial externa. La solicitaciónlateral se aplicó en forma cuasi-estática hasta alcanzar la falla, en la parte superior del

muro, de tal manera de determinar el comportamiento ante estas solicitaciones. Las

principales variables de análisis consistieron en determinar el primer daño visible

(agrietamiento inicial), resistencia máxima y deformación última alcanzada

MURO 1

Las dimensiones del muro fueron de 336 [cm] de largo y 240 [cm] de alto. El

reticulado interior fue materializado a través del bloque de poliestireno expandido de

dimensiones nominales de 100 [cm] de largo, 12.5 [cm] de ancho y 25 [cm] de alto,

con huecos verticales rectangulares de 6.95 [cm] de lado promedio, y viguetas de 7.3

[cm] de espesor. La armadura horizontal fue de 1 barra 10@100 [cm], y la vertical

de 1 barra 10@50 [cm], de fluencia 2800 [kgf/cm2]. El hormigón utilizado fue de

calidad H-20.

En base a los resultados experimentales se observó que el patrón de agrietamiento se

caracterizó por grietas horizontales distribuidas en lo alto del muro. Sin embargo el

daño se concentró en dos grietas horizontales, ubicadas a media altura, atravesando el

paño que descendieron en forma vertical a la base, en la cercanía de los bordes.

Además se presentaron pequeñas zonas de grietas diagonales en la cercanía de los

bordes (cabeza de compresión).

El primer agrietamiento se alcanzó a una carga en compresión (sentido positivo) de

2.4 [T] y en tracción (sentido negativo) a 3.8 [T], llegando a una distorsión angular

0.005%, y 0.02 % respectivamente.



24

La carga máxima alcanzada en sentido positivo fue de 9.8 [T] y en sentido contrario

fue de 8.5 [T], alcanzando una distorsión angular de 0.68%, y 0.82 %

respectivamente.

La deformación última en sentido positivo se logró a una carga de 9.6 [T] y 8.2 [T]

en sentido negativo, alcanzando una distorsión angular 0.99% en ambos casos.

MURO 2

Las dimensiones de este muro fueron 376 [cm] de largo y 246 [cm] de alto. El

reticulado interior quedó definido por bloques de dimensiones de 100 [cm] de largo,

25 [cm] de ancho y 25 [cm] de alto, con huecos verticales rectangulares de 16.9 [cm]de lado promedio, y viguetas de 14.5 [cm] promedio. La armadura horizontal fue de 2

barras 10@100 [cm], y la vertical de 1 barra 10@50 [cm], con una resistencia de

fluencia igual a 2800 [kgf/cm2]. La calidad del hormigón fue H-20.

El colapso del muro se presentó por inestabilidad fuera del plano, producto del patrón

de agrietamiento horizontal, y concentración del daño en una grieta que atravesaba

toda la base. Esta grieta definió el mecanismo de falla del muro, produciéndosedeslizamiento del paño ubicado sobre la grieta.

Este mecanismo de falla se observó en las curvas de histéresis, por presentar un

estrangulamiento en la zona central, con tramos horizontales, característica de muros

que presentan deslizamiento debido a agrietamiento horizontal.

Se apreció agrietamiento diagonal en el centro del paño hacia los bordes, cuando la

carga es aplicada en sentido positivo. Cuando se aplicó en sentido contrario se aprecia

grieta diagonal del borde hacia el centro.



25

El primer agrietamiento se alcanzó a una carga de compresión de 18.6 [T] y de

tracción de 9 [T], alcanzando una distorsión angular de 0.003%, y 0.002 %

respectivamente.

La carga máxima en sentido positivo fue de 21.2 [T] y en sentido negativo fue de

15.5 [T], alcanzando una distorsión angular de 0.22%, y 0.28 % respectivamente.

La deformación última alcanzó una fuerza de 20.8 [T] en sentido positivo y 12.5 [T]

en sentido negativo, alcanzando una distorsión angular de 0.99%, y 1.03 %

respectivamente.

2.4. RESISTENCIA DE DISEÑO DE MUROS ICF

El U.S. Deparment of Housing and Urban Developmenent (HUD) [6], [7] se ha

centrado en el estudio de una gran variedad de materiales y sistemas utilizados en la

construcción residencial, entregando recomendaciones de diseño y guías técnicas,

permitiendo desarrollar tecnologías innovativas para la industria de la construcción,

además de nuevos enfoques de diseño y construcción en madera, acero y hormigón.

La primera edición de este documento presentada por el HUD, representó un esfuerzo

para determinar las recomendaciones de diseño no sísmico necesarias para la

construcción de sistemas ICF. La segunda edición agregó provisiones sísmicas de

diseño para Categorías de Sísmicas C y D, de acuerdo al código UBC. Para zonas de

elevada actividad sísmicas y/o huracanes, se debe realizar un diseño de ingeniería

adicional para verificar el comportamiento de las estructuras en estas condiciones, ya

que este documento estandariza los requerimientos mínimos para los sistemas ICF.

Este manual no restringe el análisis y juicio ingenieril, que pueden resultar en diseñosmás económicos y eficientes.

En la Tabla 2-4, se establecen las limitaciones presentes en este documento, para ser

aplicado sin la necesidad de realizar un diseño sísmico detallado.



26

ATRIBUTO LIMITACIÓN MÁXIMA

1. GENERAL Número de Pisos 2 pisos más un sótanoVelocidad del viento Ráfaga 241 [km/hr], viento 209 [km/hr]Diseño sísmico A, B, C, D según UBCIrregularidades Deben evitarse

2. FUNDACIONES Altura de suelo (Empuje) 2.7 [m] 960 [kgf/m3]

3. MUROS Peso específico del concreto 2400 [kgf/cm2]Altura del muro (no restringido) 3 [m]

4. PISOS Carga muerta 73.42 [kgf/m2]Carga viva 1 piso 193.75 [kgf/m2]Carga viva 2 piso 142.76 [kgf/m2]

Luz libre 9.8 [m]

5. Techos Carga muerta 73.42 [kgf/m2]Sobrecarga de nieve 346.70 [kgf/m2]Carga viva ático 97.89 [kgf/m2]

Tabla 2-4 Estándares de Diseño

2.4.1. Materiales

Hormigón

Se plantea que la resistencia cilíndrica f c‟ del hormigón mínima permitida no debe ser

inferior a 175.4 [kgf/cm2], aumentando este límite a 210.1 [kgf/cm2] cuando se

considere diseño sísmico categoría D.

Acero de Refuerzo

La fluencia mínima permitida es de 2800 [kgf/cm2], aumentando a 4200 [kgf/cm2]

para categorías de diseño sísmico C y D.



27

El refuerzo mínimo para controlar el agrietamiento por retracción y fraguado,

corresponde a una barra Nº4 @ 122 [cm] en sentido longitudinal. En el sentido

transversal del muro se establece como refuerzo mínimo una barra Nº4 en el borde

superior y una barra Nº4 en la base, ambas dentro de una longitud máxima de 30.5

[cm]. Además se establece como mínimo una barra Nº4 en los tercios centrales del

muro.[2]

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

Para el diseño sísmico (Categoría D), todos los ejes resistentes de las edificaciones

deben tener segmentos de muro con una longitud mínima de 61 [cm] en las esquinas

y deben extenderse en toda la altura del edificio.

Además, todos los muros con una longitud mayor a 122 [cm], deben ser incluidos en

la estimación de la longitud total requerida para la resistencia lateral tal como se

explicará a continuación. Estos requerimientos están basados en el comportamiento

obtenido en ensayos de tipo monotónicos. [2]

CORTE RESISTENTE

Para la verificación del corte resistente en el plano del muro se entregan tablas en

función de una longitud total mínima obtenida de la siguiente manera:

ccn

f u Vxh

M2V

Donde:

Vu : Solicitación de corte.Mn/h : Resistencia aportada por segmentos de las esquinas de longitud mínima igual

a 61 [cm], considerando que trabajan en flexión. [2]

f : Factor de minoración de resistencia a flexión (0.9).

(Vc) : Resistencia de cada segmento de muro de longitud mayor a 1.2 [m]



28

c : Factor de minoración de resistencia a flexión (0.6). (Zona sísmica D)

x : Longitud “sólida requerida”.

Nota: El aporte del acero horizontal no se menciona. (Todos los muros deben poseer

la cantidad de refuerzo mínimo establecida).

De la ecuación anterior se obtiene finalmente una longitud total mínima obtenida de

la suma de las resistencias individuales de cada segmento de muro trabajando en corte

y el aporte de los elementos de borde que trabajan en flexión. En la Figura 2-4 se

esquematiza lo explicado anteriormente.

Figura 2-4 Longitud Mínima Requerida

Para determinar el porcentaje de longitud sólida requerida a lo largo de los ejes

exteriores resistentes (suponiendo como únicos ejes estructurales), se realizaron tres

modelos de una estructura tipo, de razón largo/ancho 2/1. Las hipótesis de los

modelos realizados fueron las siguientes:

Modelo 1

Se realizó un diseño sísmico de los muros considerando categoría C según UBC, con

un coeficiente de modificación de respuesta R = 4.5 y categoría D, para un R = 5.5.



29

Finalmente se estableció una longitud total requerida considerando muros de 61 [cm]

de largo en las esquinas controlados por flexión y muros de una longitud superior a

122 [cm], controlados por corte.

Modelo 2

Se consideraron las mismas categorías y factores de modificación de respuesta que el

modelo 1. Para determinar la longitud mínima requerida se analizaron todos los

muros en flexión.

Modelo 3

Se realizó un diseño elástico para categorías C y D, utilizando un coeficiente de

modificación de respuesta R = 2.5. La resistencia de los muros consideró solo el

aporte del corte resistente.

En los modelo se utilizó una resistencia específica del hormigón f c‟=176.4 [kgf/cm2]

para el diseño de categoría C y 211.1 [kgf/cm2] para el diseño sísmico de categoría D.

Una vez determinados los largos necesarios para resistir las solicitaciones sísmicas

analizadas, se estableció una tabla de diseño (Tabla 2-5) en base a la longitud mínima

requerida.

MÍNIMO PORCENTAJE DE LONGITUD DE MUROS SÓLIDOS EXTERIORES

DISEÑOSÍSMICO

1er piso ICFMuro ICF soportando Muro ICF soportando

2do piso "Light Frame y 2 do piso ICF y

Techumbre Techumbre

Categoría C 20% 25% 35%Categoría D1 25% 30% 40%

Categoría D2 30% 35% 45%

Tabla 2-5 Porcentaje Mínimo de Longitud Sólida



30

Los valores anteriores corresponden a una razón de área de muro y área de planta de

2 a 3 %

MOMENTO RESISTENTE

Los muros se analizan como sección típica de muro en voladizo. No se especifica

como influye en la resistencia a flexión si la línea neutra cae fuera del pilar de borde

en compresión. (De acuerdo a los ensayos realizados se establece que los muros están

controlados por corte, excepto en las esquinas).



31

3. MODELOS TEÓRICOS DE COMPORTAMIENTO

3.1. GENERAL

Todo resultado experimental debe estar respaldado por modelos teóricos que permitanexplicar los fundamentos del comportamiento estructural. A continuación se hace una

descripción de cuatro modelos asociados al comportamiento por flexión, corte, piso

blando y deslizamiento.

3.2. MODELO DE RESISTENCIA A FLEXIÓN

Para determinar la resistencia teórica a flexión se realizó un análisis seccional de los

muros, considerando compatibilidad de deformación global, tal como se muestra en la

Figura 3-1.

Figura 3-1 Modelo de Resistencia a Flexión

Fuerzas Internas Acero

Fuerzas Internas Hormigón

Compresiones Tracciones



32

Para determinar la relación Momento-Curvatura, se realizó una rutina en Matlab [8], de

acuerdo al modelo de comportamiento planteado anteriormente.

En esta rutina se incluyó las propiedades de los materiales, tanto para el hormigón

como para el acero. En el primero se consideró la curva analítica constitutiva de

“Hognestad” [9] sin incluir confinamiento, cuyos parámetros de entrada son la

resistencia cilíndrica, deformación para la tensión máxima, pendiente de la zona de

decaimiento y la deformación última del hormigón (Figura 3-2). Para el acero se

introdujo la curva real de esfuerzo-deformación obtenida de ensayos.

Figura 3-2 Curva Constitutiva de Hognestad

El algoritmo utilizado para determinar la relación Momento – Curvatura es el

siguiente:

(1) Fijar un valor de deformación del hormigón “c”

(2) Aumentar progresivamente el eje neutro “c”

(3) Determinar el valor de la resultante de compresión “C”

(4) Determinar la deformación del acero “s”

f c'

o cu

z1

f



33

(5) Determinar el valor de la resultante de Tracción “T”

(6) Ingresar valor de la carga axial “P” si existiese.

(7) Si ToleranciaPCT , volver a (1)

(8) Si ToleranciaPCT , se evalúa momento interno y la curvatura.

(9) Se fija un nuevo “c” y se vuelve a (2)

Es importante destacar que para la determinación de la resultante de compresión, se

consideró el efecto de las discontinuidades generadas por los espacios sin hormigón en

la zona comprimida.

El desplazamiento fue obtenido mediante la distribución de curvatura en la altura,

análogo a un muro plano convencional Figura 3-3.

Figura 3-3 Distribución de curvatura en la altura

Previo a la fluencia se integra una distribución lineal de la curvatura a lo alto del

muro. Después de la fluencia se considera la aparición de una rótula plástica en la

base, la cual aporta a la deformación no-lineal del muro.

Finalmente el desplazamiento lateral del muro puede ser expresado como:

y u

h



34

2

lhl-

3

l2

2

lΔ

p

py

y

Donde:

Desplazamiento Curvatura en un punto dado después de la fluencia y Curvatura de fluencia p Longitud de la rótula plásticah Altura del muro

3.3. MODELO DE RESISTENCIA DE CORTE

Para estimar la resistencia teórica de corte se trazó una línea inclinada en 45º quesimula el agrietamiento diagonal debido a una falla de corte. El aporte del hormigón Vc,

fue evaluado para cada elemento vertical atravesado por dicha grieta considerando la

fórmula bd`fc53.0Vc [3], donde f c‟ corresponde a la resistencia cilíndrica del

hormigón y b al ancho promedio de cada pilar. La longitud efectiva d, se consideró

como la medida entre el borde comprimido de cada pilar y la posición de la barra de

refuerzo longitudinal. Además se analizó el caso en que la totalidad del pilar aporta a la

resistencia de corte donde “d” corresponde a la dimensión longitudinal total de cada

elemento vertical. El aporte de la cabeza de compresión a la resistencia se determinó de

acuerdo a

Ag

Nu1 bd`fc53.0Vc según [3], donde Nu, se incluyó como la

resultante de compresión obtenida del análisis de flexión descrito anteriormente. Ag

corresponde al área trasversal de pilar.

El aporte del refuerzo trasversal a la resistencia de corte se evaluó para cada barra

horizontal o estribo (para muros reforzados con pilares de borde) atravesados por la

grieta teórica de corte, mediante la siguiente fórmula yss f AV , donde As

corresponde al área de la barra horizontal y f y a la fluencia del acero de refuerzo

transversal. El parámetro corresponde un factor menor que uno, el cual permite

evaluar el efecto de que no necesariamente la totalidad del refuerzo atravesado por la



35

grieta de corte está fluyendo al momento de la falla. El valor de adoptado

corresponde a 0.7 según la referencia [10].

Finalmente la resistencia nominal de corte del muro se esquematiza en la Figura 3-4, la

cual queda determinada de la siguiente manera: sc V7.0VVn

Figura 3-4 Mecanismo de Resistencia de Corte

Vc

Vc

45º

Vs

sc V7.0VVn



36

3.4. PISO BLANDO

3.4.1. Resistencia de corte

Para cada núcleo vertical se determinó la fuerza axial asociada al mecanismo deresistencia de flexión descrito anteriormente. Una vez obtenidas las cargas axiales para

cada pilar se calculó en base a la fórmula que plantea el código ACI que considera el

efecto de la carga axial en la resistencia de corte, es decir:

Ag

Nu1 bd`fc53.0Vc

[3].

La resistencia asociada al piso blando en corte (Figura 3-5) se determinó para el área

bruta, es decir considerando d igual a la dimensión longitudinal de cada pilar, y el área

efectiva, donde la variable d corresponde a la longitud entre el borde comprimido de

cada pilar y la posición de la barra de refuerzo.

Figura 3-5 Modelo de Comportamiento de Piso Blando en Corte



37

3.4.2. Resistencia de flexión

Para determinar la carga asociada al piso blando en flexión, los momentos nominalesen los extremos de cada pilar basal, fueron determinados de acuerdo a las cargas axiales

obtenidas en el análisis de flexión (

Figura 3-6). Lo anterior se debe a que si bien en una primera etapa los pilares trabajan

en doble curvatura, se observó en los ensayos que a medida que aumenta el

desplazamiento, las grietas individuales de cada pilar atraviesan dicha sección

siguiendo un comportamiento global de agrietamiento similar a un muro de alma llena.



38

Figura 3-6 Piso Blando para Sistema Global



39

3.5. RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

La resistencia al deslizamiento se basó en el código ACI-2005 [3], de acuerdo a la

siguiente expresión Vn= N, con N = Fuerza Axial Externa (Comp. o Tracc.) + Fuerza

Axial Interna (Avf ∙f y), donde la “Fuerza Axial Externa” corresponde a la solicitación encompresión o tracción, la “Fuerza Axial Interna” corresponde a la desarrollada por la

barra de refuerzo longitudinal, la cual está en función del área transversal de la barra y

la fluencia de ésta. El coeficiente de fricción se considera igual a 1 debido a que el

hormigonado fue colocado sobre concreto endurecido, ya que los muros ICF fueron

instalados sobre vigas de fundación reutilizadas de ensayos previos.



40

4. DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS

4.1. GENERAL

En este capítulo se presentan los resultados experimentales sobre el comportamiento de7 muros ICF, ensayados en el Laboratorio de Ensaye de Materiales del Departamento

de Obras Civiles de la los restantes de forma cíclica. En este capítulo se encuentran las

bitácoras, curvas de carga-deformación, fotografías y comentarios de los ensayos

realizados.

4.2. MATERIALES

4.2.1. Hormigón

La construcción de los muros fue llevada a cabo por la empresa constructora VPK S.A.,

interesada en evaluar el comportamiento de los muros ICF tipo “Screen Grid”. El

hormigón especificado para la construcción fue H-20 con un 90 % de nivel de

confianza. Todos los especimenes fueron hormigonados en dos etapas, para evitar la

ruptura de los moldajes de poliestireno, llevándose a cabo el segundo hormigonado

después de 10 días. Se utilizó epóxico adherente para realizar la junta de la primera

etapa de hormigonado, debido a que las vigas de fundación se reutilizaron de ensayos

anteriores. Para la unión entre la primera y la segunda etapa se utilizó el mismo

material epóxico.

Se tomaron 3 muestras de hormigón utilizando probetas cilíndricas de 15 [cm] de

diámetro y 30 [cm] de altura para cada una de las etapa de hormigonado, obteniéndose

un total de 42 muestras, de las cuales se ensayó una para cada muro a los 7 días, una a

los 28 días y las restantes en el día del ensayo. En la Tabla 4-1, se muestran losresultados obtenidos de los ensayos de las probetas en compresión.



41

Muro Etapa 1 Etapa 2f c [Kgf/cm²]

7 díasf c [Kgf/cm²]

28 Ensayof 'c [Kgf/cm²]día del ensayo

Etapa 1 Etapa 2 Etapa 1 Etapa 2 Etapa 1 Etapa 2

M1-S1 18-07-06 28-07-06 128.4 162.4 214.4 240.3 29-11-06 234.2 320.5M2-S1 18-07-06 28-07-06 127.1 148.1 222.2 255.0 20-11-06 242.9 287.8M3-S1 18-07-06 28-07-06 122.4 179.4 203.1 243.3 14-12-06 269.9 305.3M4-S1 18-07-06 28-07-06 124.4 161.8 205.4 253.8 21-12-06 242.7 322.2M5-S1 18-07-06 28-07-06 133.9 138.2 217.5 234.7 05-01-07 265.3 276.2M6-S1 18-07-06 28-07-06 133.2 145.1 209.7 226.1 11-01-07 231.9 279.9M7-S1 18-07-06 28-07-06 125.2 143.2 205.2 230.4 18-01-07 235.0 291.2

Tabla 4-1 Propiedades Mecánicas del Hormigón

4.2.2. Acero

Para el refuerzo de los muros se utilizaron barras de diámetro comercial 8, 12, 16

[mm], de características A44-28H. Las propiedades mecánicas de las barras se

determinaron a partir de ensayos de tracción directa de acuerdo a la norma Nch 204,

utilizando muestras de 50 [cm] de longitud, obteniéndose la tensión de fluencia (f y),

módulo de elasticidad (Es), deformación al inicio de la zona de endurecimiento (εsh),

módulo tangente al inicio de la zona de endurecimiento (Esh), tensión de ruptura (f u) y

deformación de ruptura (εu). Los parámetros descritos anteriormente se esquematizan

en la Figura 4-1. Las propiedades mecánicas del refuerzo se detallan en la Tabla 4-2

Figura 4-1 Propiedades Mecánicas del Acero de Refuerzo



42

Diámetro f y Es y sh Esh u f u [mm] [Kgf/cm²] [Kgf/cm²] % % [Kgf/cm²] % [Kgf/cm²]

8 3000 2.11E+06 0.142 1.500 64444 17 5000

12 3000 2.08E+06 0.145 0.500 50162 17 500016 3500 2.06E+06 0.170 3.250 23673 18.5 4700

Tabla 4-2 Propiedades Mecánicas del Acero

4.3. DISEÑO DE MUROS

El diseño se realizó en base a las publicaciones presentadas en el Capítulo 2, y a los

modelos teóricos del Capítulo 3 de tal manera de proporcionarles a los muros M1-S1,

M2-S1 y M3-S1 una resistencia de flexión inferior a la resistencia teórica de corte, paraasegurar la fluencia del acero longitudinal y la falla en flexión. Los muros M4-S1, M5-

S1, M6-S1, M7-S1, se diseñaron de tal manera que su comportamiento al momento de

la falla estuviese dominado por corte. Los muros M6-S1 y M7-S1, se reforzaron

además con pilares de borde, los cuales contaban con estribos para así evaluar el efecto

de este refuerzo. En lo que refiere a la geometría, todos los muros se caracterizaban por

ser muros esbeltos. La información referente a la construcción y planos de los

especimenes se encuentran detallados en la referencia [11].

Como se explicó en capítulos anteriores, los muros ICF, están conformados por bloques

de poliestireno que sirven como moldaje, definiendo su geometría interna (Figura 4-2)

Para los muros reforzados se modificó la forma de los bloques, quedando conectados

los dos pilares de cada borde tal como se aprecia en la Figura 4-3.



43

Figura 4-2 Moldajes utilizados para muros M1, M2, M3, M4 y M5

Figura 4-3 Moldajes utilizados para muros reforzados M6 y M7

4.3.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS ESPECIMENES

Los muros M1-S1 y M2-S1, el primero, ensayado en forma cíclica y el segundo en

forma monotónica, poseían la misma armadura longitudinal con una barra 12 en cada

pilar de borde, y una barra 8 repartida en los pilares internos. Esta armadura fue

anclada 20 [cm] a la viga de fundación mediante anclaje epóxico y a la viga superior de



44

carga mediante un gancho de 10 [cm]. La armadura transversal consistió en una barra

8 en cada vigueta horizontal del emparrillado anclada en los bordes mediante un

gancho de 180º que rodeaba la armadura longitudinal. En la Figura 4-4, esquematiza la

armadura de refuerzo utilizada.

Figura 4-4 Detalle de Refuerzo Muros M1 y M2

El espécimen M3-S1, ensayado en forma monotónica, poseía la misma cuantía dearmadura longitudinal que los muros M1 y M2, pero la armadura transversal constaba

de barras 8, colocadas en una vigueta por medio en la altura, como se aprecia en la

Figura 4-5. El detallamiento de este muro fue el mismo que los anteriores.

Anclaje Epóxico

8

12

Barras de Refuerzo



45

Figura 4-5 Detalle de Refuerzo Muro M3

Los muros M4-S1 y M5-S1, el primero ensayado en forma monotónica y el segundo

ensayado en forma cíclica, poseían la misma armadura longitudinal que constaba de

una barra 16 en cada pilar anclada 25 [cm] a la viga de fundación con anclaje epóxico

y a la viga superior de carga mediante ganchos de 10 [cm] de longitud. La armadura

transversal consistió en una barra 8 en cada vigueta horizontal anclada mediante un

gancho de 180º que rodeaba la armadura longitudinal de borde. En la Figura 4-6, se

esquematiza la armadura de refuerzo utilizada.

Anclaje Epóxico

8

12

Barras de Refuerzo



46


Los muros M6-S1 y M7-S1, ambos ensayados en forma cíclica, poseían la misma

armadura longitudinal, una barra 16 en cada pilar, anclada a la viga de fundación y a

la viga superior de carga. La armadura transversal constaba de una barra 8 en cada

vigueta horizontal. La diferencia de ambos muros fue que para el espécimen M6 se

utilizó un estribo doble E8 anclado a las barras longitudinales de los pilares de

refuerzo, y para M7, se utilizó un estribo simple. (Figura 4-7).

Anclaje Epóxico

8

16

Barras de Refuerzo



47


En la Tabla 4-3, se resume el refuerzo utilizado en los muros ensayados.

Muro ArmaduraLongitudinal

de Borde

ArmaduraLongitudinal

del alma

Armadura Transversal Estribo columna deborde

Tipo de ensayo

M1-S1 1 12 4 8 8 por bloque CíclicoM2-S1 1 12 4 8 8 por bloque MonotónicoM3-S1 1 12 4 8 8 cada 2 bloques CíclicoM4-S1 1 16 4 16 8 por bloque MonotónicoM5-S1 1 16 4 16 8 por bloque CíclicoM6-S1 1 16 4 16 8 por bloque E8 por bloque (doble) CíclicoM7-S1 1 16 4 16 8 por bloque E8 por bloque (simple) Cíclico

Tabla 4-3 Armadura de Refuerzo de los Muros

Anclaje Epóxico

8

16

Barras de Refuerzo

Estribo M6

Estribo M7



48

4.4. PROCEDIMIENTO DE ENSAYE

Los especimenes fueron ensayados en voladizo, en sentido vertical, anclados al piso

mediante una viga de fundación fijada por pernos de alta resistencia tensados con

bombas hidráulicas. En la Figura 4-8 se muestra el procedimiento empleado. La carga

lateral fue aplicada en la viga superior mediante un actuador hidráulico, unido

solidariamente a una celda de carga de capacidad de 25 [T]. El sistema de carga

utilizado se muestra en la Figura 4-9.

Figura 4-8 Tensado de Pernos de Anclaje de Viga de Fundación

Figura 4-9 Actuador Hidráulico



49

Para asegurar que los muros no experimenten volcamiento fuera del plano de carga, se

instalaron arriostramientos laterales (Figura 4-10) rotulados en ambos extremos, de tal

manera de permitir que el muro se deforme libremente en su plano.

Figura 4-10 Arriostramientos Laterales

El equipo de carga y medición se esquematiza en la Figura 4-11. Se puede apreciar que

los especímenes fueron instrumentados con 16 transductores (LVDTs) y un

potenciómetro al tope (P). Además se contaba con el transductor (T) de la gata

hidráulica y la medición de la celda de carga (C). Los datos se almacenaron, utilizandoel sofware LabVIEW, mediante el adquisidor de datos DAQ, ambos descritos en la

referencia [11].



50

Figura 4-11 Sistema de medición de datos

El control de los especimenes ensayados monotónicamente, se basó endesplazamientos. En la

Figura 4-12 se muestra la historia de desplazamientos utilizada.

Figura 4-12 Control por desplazamiento para ensayos monotónicos

[mm]

t [min]

V2[mm/min]

V1 [mm/min]

y [mm]



51

El punto que marca el cambio de velocidad de V1 a V2 en la Figura 4-12, corresponde

aproximadamente al punto de fluencia teórico. Luego de este punto la velocidad de

carga se mantiene constante hasta la falla.

Para los muros ensayados en forma cíclica, el procedimiento se dividió en dos etapas.

La primera, estuvo regida por control por fuerza, debido a la elevada rigidez inicial,

finalizando en el punto de fluencia. Posteriormente para la segunda etapa el control fue

realizado por desplazamientos.

La historia de carga utilizada comienza con series de tres ciclos de igual magnitud, los

cuales se incrementan al inicio de cada nueva serie hasta alcanzar la fluencia del

especímen. Posterior a este punto, cada una de las series de la historia de carga contieneuna etapa de degradación y una de estabilización. La primera etapa está conformada

por 4 ciclos. El primero de ellos corresponde a la máxima amplitud alcanzada en la

serie. Los tres siguientes son de amplitud decreciente: 75%, 50% y 25% del máximo.

Esta primera etapa tiene por objeto degradar la resistencia y rigidez del elemento. La

segunda etapa de la serie contiene tres ciclos de magnitud constante e igual a la del

primer ciclo. En esta etapa se busca estabilizar la respuesta (Figura 4-13).

Figura 4-13 Historia de Carga-Serie de Patrón Standar



52

4.5. COMPORTAMIENTO EXPERIMENTAL

A continuación se presentan los resultados experimentales obtenidos en la primera serie

de ensayos de muros ICF. Para cada espécimen se presentan bitácoras, fotografías,

historia de carga-desplazamiento, envolventes y comentarios.

4.5.1. GENERAL

Se estableció la nomenclatura mostrada en la Figura 4-14, de los pilares y viguetas para

identificar los eventos importantes ocurridos en los muros. Los pilares fueron

denominados con la letra “P”, ordenados numéricamente de izquierda a derecha (P1

queda ubicado en el borde sur del muro). Para los especimenes M6-S1 y M7-S1 se

numeran del 1 al 4, también ordenados de la misma manera. Las viguetas se denominan

con la letra “N”, numeradas en forma ascendente según el nivel en la altura en que se

encuentren. De esta forma es posible registrar la aparición de fisuras ordenadamente.

Se estableció como dirección Norte hacia el muro de reacción (sentido negativo, el

actuador se retrae), y el sentido opuesto como dirección Sur (sentido positivo, actuador

se extiende). En las bitácoras se registró el valor de la carga máxima para cada serie

junto con el valor del desplazamiento correspondiente.



53

Dirección Norte (-)

DirecciónSur (+)

N7

N6

N5

N4

N3

N2

N1

N0

P1

P2

P3 P4 P5

P6

Figura 4-14 Esquema de Ensaye



54

4.5.2. MURO M1-S1

Este muro fue ensayado en forma cíclica, siguiendo la historia de carga descrita

anteriormente en la Figura 4-13. La primera etapa del ensayo, previo a la fluencia, el

control estuvo basado por Fuerza, con ciclos de 20 segundos de duración en series detres ciclos de igual magnitud, comenzado en 5 [kN] la primera serie e incrementándose

en 5 [kN] las siguientes. Una vez alcanzada la fluencia, el ensayo continuó en base a

desplazamientos, de acuerdo a los criterios mencionados anteriormente. En la primera

etapa, cada ciclo tenía una duración de 20 segundos. En las series siguientes de

degradación y estabilización, cada ciclo tenía una duración de 10 segundos,

realizándose series de 3, 5, 10, 20, 30 y 40 [mm].

En las Figura 4-15 y Figura 4-16, se presenta la Historia de carga-desplazamiento al

tope y la envolvente experimental del muro M1-S1.

Figura 4-15 Curva de Carga-Desplazamiento M1-S1

M1-S1

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]

Drift [%]

-2.2 -1.8 -1.3 -0.9 -0.4 0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2



55

Figura 4-16 Envolvente M1-S1

En la Tabla 4-4, se entrega la bitácora del muro ensayado. Además en la Figura 4-17, Figura 4-18, Figura 4-19, Figura 4-20 y

Figura 4-21 deformación: 0.98 %

, se muestra el estado de deterioro del espécimen a medida que transcurre el ensayo.

Punto deCarga

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

Inicio ensayo control por Fuerza9 1.58 0.81 0.04 % Primer Agrietamiento en dirección positiva. (N-0;P-6)

10 -1.31 -0.51 -0.02 % Primer Agrietamiento en dirección negativa. (N-0;P-1)

17 1.5 1.03 0.05 %Grietas horizontales dirección sur borde inferior derecho.Ubicación (N-0;P-5) (N-1;P-6)

23 2.03 1.56 0.07 % Extensión grietas existentes. Nuevas grietas (N-0;P-4) (N-1;P-5)24 -1.97 -1.41 -0.06 % Primeras grietas horizontales dirección norte. (N-0;P-2) (N-1;P1)

29 2.51 2.83 0.13 %

Se aprecia que el muro entra en etapa de fluencia en dirección de

carga sur. Grietas (N-0;P-4,5) (N-1;P-3,4,5,6). Se observa grietaen junta de hormigonado en el nivel 4. 4.17

30 -2.4 -2.65 -0.12 % Grietas horizontales (N-0;P-3) (N-1;P-2,3) (N 1-2;P-1)

Se inicia control por desplazamiento a una amplitud de 3[mm]

43 4.02 6.53 0.29 %Grietas horizontales (N-0;P-2) (N-1;P-2) (N-2;P-3,4,5,6) (N-3;P-4,5,6) (N-4;P-5). Pequeña grieta diagonal en (N 1-2;P-6)

4.18

44 -0.56 0.58 0.03 % No se observan nuevas grietas en esta dirección.Control de amplitud 5 [mm]

M1-S1

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]

Drift [%]

-2.2 -1.8 -1.3 -0.9 -0.4 0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2



56

Punto deCarga

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

57 4.28 8.55 0.38 %Grietas horizontales (N-0;P-4) (N-1;P-2,3,4,6) (N-2;P-3,6) (N-4;P-4,5) (N-5;P-6). De una extensión de una grieta horizontalaparece segunda grieta diagonal (N-4;P-5)

4.19

58 -1.82 -1.44 -0.06 % Grietas horizontales (N-1;P-1) (N-2;P-1,2) (N-3;P-1)Control de amplitud 10 [mm]Se abren y cierran las grietas en ambas direcciones

71 4.65 12.89 0.57 %Agrietamiento horizontal (N-0;P-1,3) (N-1;P-5) (N-2;P-2,3).Alargamiento de grietas (N-2;P-4) (N-3;P-3). Aparece grietavertical (N-1) entre P1 y P2.

4.20

72 -2.66 -6.22 -0.28 %Agrietamiento horizontal (N-0;P-1,2) (N-1;P-1) (N-2;P-1,2,3)(N-3;P-1,2,3) (N-4;P-1)

Salta pintura y trozos en descarga 1 peak.Control de amplitud 20 [mm]

85 3.81 22.21 0.98 %Agrietamiento horizontal (N-0;P-1) (N-1;P-1) (N-2;P-3,5,6) (N-3;P-1,3) (N-5;P-6). Agrietamiento vertical (N-1;P-2) (N-2;P-4)(N-3;P-3). Se abren grietas.

4.21

86 -3.21 -16.18 -0.72 % Agrietamiento horizontal (N-1;P-1) (N-2;P-1,2) (N-3;P-1,2) (N-4;P-2). Agrietamiento vertical (N-1;P-1,5)

Control de amplitud 30 [mm]99 4.71 32.23 1.43 % Agrietamiento horizontal (N-0;P-6) (N-1;P-4).100 -3.44 -26.19 -1.16 % Agrietamiento horizontal (N-1;P-1) (N-4;P-3) (N-2;P-1).

Transductor de desplazamiento nº 8 pierde carreraControl de amplitud 40 [mm]

112 4.52 44.20 1.96 %Aplastamiento cabeza de compresión, desprendimiento. Muro sesale del plano.

113 -3.66 -36.74 -1.63 % 4.22FIN DEL ENSAYO

Tabla 4-4 Bitácora M1-S1



57

Figura 4-17 deformación: 0.13 % Figura 4-18 deformación: 0.29 %




58




60

Comentarios de Observaciones Experimentales de M1-S1

El patrón de agrietamiento observado se caracterizó por estar dominado por flexión,

teniendo un comportamiento más parecido a un muro sólido que a un sistema de marco

(emparrillado), a pesar que se observó doble curvatura en los elementos resistentes.

En el sentido positivo de carga (dirección Sur), se observó una mayor influencia de

corte que en el sentido contrario, reflejándose este efecto en el mayor grado de

agrietamiento diagonal presentado en esta dirección.

Se puede apreciar en la envolvente experimental mostrada en la Figura 4-16, que la

degradación de resistencia no es un efecto relevante, ya que no existe una diferenciaimportante entre la carga máxima y la obtenida para el desplazamiento máximo

alcanzado.

Es importante señalar que se presentó agrietamiento en el borde norte del muro en la

zona de la junta del hormigonado, realizada en el cuarto nivel del muro (Figura 4-23).

Sin embargo, en ningún momento la fisura se abrió, por lo que no afectó mayormente

la respuesta del muro.

Figura 4-23 Grieta en la junta de hormigonado

Es importante destacar que este muro presentó un inconveniente durante el ensayo. Es

recomendable que el control por fuerza se realice previo al punto de fluencia debido a



61

la elevada rigidez inicial, en comparación a la rigidez nula o casi nula presentada en la

etapa post-fluencia donde se hace necesario que el control se realice en base a

desplazamientos. Este punto de cambio de control se estableció en forma teórica, pero

al comenzar el ensayo se observó que al calar el “cero” en carga en el programa de

operación, al darle presión al actuador hidráulico para iniciar el ensayo, ésta se

estabilizó en un valor aproximado de 500 [kgf] en sentido positivo (empujando), siendo

éste, el punto de partida o “set point” de los ciclos. Por lo tanto en este sentido se

alcanzó el punto de fluencia antes de lo deseado. Al cambiar a control por

desplazamientos el “set point” inicial programado, no coincidió con el del control

anterior, produciéndose un desplazamiento del cero relativo. Por lo tanto, para ambos

controles se respetaba la amplitud de los ciclos pero el punto de origen se encontraba

desplazado. Por ejemplo en el ciclo final de desplazamiento, en sentido positivo fueaproximadamente de 44.2 [mm] (Drift 1.96 %), mientras que en el sentido negativo fue

de -36.7 [mm] (Drift 1.63 %). La amplitud de este ciclo fue de 80.9 [mm] que

corresponde a un control de 40 [mm] aproximadamente. Este efecto se puede apreciar

en un mayor deterioro del muro en sentido positivo. La carga máxima alcanzada fue de

4.71 [T] y -3.66 [T] en la dirección sur y norte respectivamente.

En la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., ¡Error! No se encuentra

el origen de la referencia., se observa un deterioro considerable de la cabeza de

compresión del borde sur en comparación con el borde norte.



62

Figura 4-24 Deterioro borde sur Figura 4-25Deterioro borde Norte

El espécimen para los ciclos de 40 [mm], comenzó a presentar inestabilidad fuera del

plano, teniendo que finalizarse el ensayo, alcanzando valores de deformación lateral

aceptables.

4.5.3. MURO M2-S1

Este muro fue ensayado en forma monotónica, siguiendo la historia de desplazamientos

mostrada en la Figura 4-26. El cambio de velocidad de 3 a 12 [mm/min], se realizó a

los 8 [mm], punto que marca el inicio de la fluencia teórica, evaluada según los

criterios explicados en el capítulo anterior. En la Figura 4-27, se presenta la curva de

carga- deformación experimental, y en la Tabla 4-5, la bitácora del ensayo.



61

Figura 4-26 Historia Carga-Desplazamientos M2-S1


M2-S1

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

[mm]

[ T ]

Drift [%]

0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2 2.7 3.1 3.5 4.0 4.4 4.9

[mm]

t [min]

12 [mm/min]

3 [mm/min]

8 [mm]



62

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

Inicio ensayo a 3 [mm/min]

1.68 0.88 0.04 %Primer agrietamiento en (N-0. P-6.); (observación realizada sin realizar

una pausa en el ensayo)3.4 3.23 0.14 %

Grietas horizontales en borde inferior derecho. Ubicación de grietas (N-1.P-5,6). 4.4

4.15 7.00 0.31 %Aparecen nuevas grietas horizontales. Ubicación de grietas (N-0. P-3.);(N-0,1,2,3. P-4.); (N-2,3. P-5.); (N-1,2,3. P-6.) . Aparecen primerasgrietas diagonales. (N-2. P-3) ; (N-1. P-4).

Segunda parte del ensayo a 12 [mm/min]

4.66 19.71 0.87 %Aumento de gritas horizontales. Ubicación: (N-0,1. P-2,3,4,5,6); (N-1,2.P-3,4); (N-4. P-5,6). Aparecen nuevas gritas diagonales. Ubicación: (N-0-1. P-2); (N-2. P-3).

4.5

4.96 41.09 1.82 % Nuevas grietas horizontales. Ubicación: (N-0. P-1.). Extensión de grietasdiagonales. Ubicación (N-0. P-1); (N-2. P-3.); (N-3. P-4). Aumento en eltamaño de las grietas.

5.10 60.64 2.68 % Aparece una nueva grieta diagonal. Ubicación: (N-3. P-6) 4.6

5.03 100.33 4.44 %

Desprendimiento de hormigón en cabeza de compresión. Ubicación (N-0,1. P-1.). Daño importante en la base. LVDTs 8 y 10 ubicados en el ladotraccionado aproximadamente a 58 y 118 [cm] respectivamente, terminasu carrera de medición. Desviación del eje del gato hidráulico. Se apreciauna leve deformación fuera del plano del muro.

4.7

FIN DEL ENSAYO.




63


Figura 4-29deformación: 2.68 %





64

Comentarios de Observaciones Experimentales M2-S1

Este muro, al igual que el anterior presentó un comportamiento similar que un muro

sólido. Se puede observar en la ¡Error! No se encuentra el origen de la

referencia., que las primeras grietas se produjeron debido a la flexión en el borde

traccionado del muro, tal como se esperaba de acuerdo a análisis teóricos previos. Al

aumentar la carga, se propagó el agrietamiento horizontal hacia el borde comprimido,

inclinándose las grietas en un ángulo aproximado de 45º, hacia la cabeza de

compresión (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. ). La carga máxima

alcanzada fue de 5.1 [T], no presentándose degradación de resistencia, acentuada al

momento de la falla. La deformación máxima fue de 100.3 [mm], que se traduce en

un drift igual a 4.4 %.

En la etapa final del ensayo se observó una grieta en la interfase entre la base del

muro y la viga de fundación tal como se aprecia en la Figura 4-23, pero no se

presenció deslizamiento significativo debido a este fenómeno.

Figura 4-32 Detalle de grieta basal



65

El ensayo se dio por finalizado debido a que el espécimen comenzó a evidenciar

problemas de inestabilidad lateral. Este fenómeno se aprecia en la Figura 4-33. Es

importante destacar que al momento de la falla el espécimen logró una ductilidad

importante.

Figura 4-33 Detalle de Inestabilidad fuera del plano

4.5.4. MURO M3-S1

Esta probeta sufrió un golpe de presión al inicio del ensayo, provocando el

agrietamiento del muro, tal como se aprecia en la Figura 4-36, superando la fluencia

en sentido positivo, alcanzando una deformación de 11.8 [mm]. Este punto marcó el

inicio de las series de los ciclos siguientes, los cuales fueron realizados en forma

manual sin la utilización de rampas pre-definidas, siguiendo el mismo patrón de

control por desplazamientos definido anteriormente, con tres ciclos de igual

magnitud, seguidos de ciclos de degradación y estabilización, para 11.8, 20, 30 40 y

50 [mm].

Eje inicial



66

En la Figura 4-34 y Figura 4-35 se presentan la curva de carga-deformación y

envolvente experimental respectivamente. Además en la Tabla 4-6 se entrega la

bitácora del muro ensayado.



M3-S1

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

[mm]

[ T ]

Drift [%]

-2.7 -2.2 -1.8 -1.3 -0.9 -0.4 0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2 2.7

M3-S1

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

[mm]

[ T ]

Drift [%]

-2.7 -2.2 -1.8 -1.3 -0.9 -0.4 0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2 2.7



67

Punto deCarga

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

Inicio control por fuerzas

1 4.4 11.8 0.52 %Golpe de presión dirección positiva, sobrepasando punto defluencia llegando a una carga máxima de 4.4 [T] y a undesplazamiento de 11.8 [mm].

4.36

En el golpe de presión se produjeron tres fisuras considerablesen el primer nivel. Grietas horizontales (N-0;P-4,5,6). Se

procedió a terminar ese ciclo completo.2 -3.9 -11.8 -0.52 % Grietas horizontales (N-0;P-2) (N-1;P-1,2,3) (N-2;P-1)3 3.1 11.8 0.52 % Grietas horizontales (N-0;P-3,4,5,6) (N-1,2;P-6)

Inicio control manualControl por desplazamiento 20 [mm]

4 4.08 19.77 0.87 % Horizontal (N-1;P-4,5) (N-2;P-5,6) (N-3;P-6)5 -3.64 -20.09 -0.89 % Horizontal (N-2;P-2,3) (N-3;P-1,2)

Control por desplazamiento 30 [mm]

6 4.05 29.93 1.32 %Horizontal (N-2;P-5,6) (N-2,3;P-4) (N-3;P-5). Vertical (N-1;P-6)

7 -3.69 -29.99 -1.33 % Horizontal (N-2;P-3) (N-3;P-3) , Vertical (N-2;P-4), Diagonal(N-0,1;P-1)Control por desplazamiento 40 [mm]

8 3.93 39.95 1.77 % Vertical (N-2;P-5,6)9 -3.72 -39.76 -1.76 % Vertical (N-2;P-1)

LVDTs 15 y 16 llegan al topo de su carrera. Se presenta falla enla cabeza de compresión.Control por desplazamiento 50 [mm]

10 3.89 49.77 2.20 %Horizontal (N-0,1;P-6) (N-1;P-6) (N-3;P-4,6) (N-4;P-5,6).Vertical (N-1;P-1) (N-2;P-2)

4.37

11 -3.72 -49.83 -2.20 % Diagonal (N-2,3;P-4)LVDTs 8, 9 y 10 llegan al tope de su carrera.

Muro se mueve de manera inestable en su plano, Se producedesprendimiento de hormigón en la cabeza de compresión.

FIN DEL ENSAYO




68


En la Figura 4-36 se puede apreciar el agrietamiento inicial provocado por el golpe de

presión, sobrepasándose el punto de fluencia del espécimen.

Figura 4-36 Detalle de Agrietamiento incial

Se observó en el ensayo un patrón bien definido de agrietamiento vertical (Figura

4-37), en los bordes de las viguetas que no contaban con refuerzo transversal ya que

este muro poseía una menor cuantía horizontal es decir una barra 8 por cada dos

viguetas.

Agrietamientoproducido porgolpe de presión



69

Figura 4-37 Detalle de agrietamiento vertical.

También se puede observar en la figura anterior que el daño del muro se concentró en

la mitad inferior. Este comportamiento se podría atribuir a que al no existir armadura

transversal en todos los elementos horizontales, no se produjo una adecuadaredistribución de esfuerzos, como ocurrió en los especimenes anteriores,

produciéndose una concentración del daño en la parte inferior, causando un mayor

grado de deterioro. Este efecto se puede observar en la curva de histéresis del muro

de la Figura 4-34, ya que en la zona cercana al origen las curvas de descarga son

prácticamente horizontales.

El colapso del muro se presentó por inestabilidad fuera del plano, producto del patrón

de agrietamiento horizontal, y la concentración del daño, alcanzando una carga

máxima de 4.08 [T] en sentido sur y -3.69 [T] en sentido norte, y deformaciones de

49.8 [mm] (drift 2.20%) en ambos sentidos.

Vigueta sin refuerzotransversal



70

4.5.5. MURO M4-S1

Este espécimen fue ensayado monotónicamente siguiendo la historia de

desplazamientos mostrada en la Figura 4-38. Se inició el ensayo a una velocidad de 3

[mm/min] hasta un desplazamiento de 6 [mm] (punto teórico de fluencia). En este punto se cambió la velocidad a 12 [mm/min] hasta la falla. En la Figura 4-38 se

presenta la historia carga-desplazamiento experimental.

Figura 4-38 Historia Desplazamiento M4-S1

Figura 4-39 Curva Carga-Deformación M4-S1

[mm]

t [min]

12 [mm/min]

3 [mm/min]

6 [mm]

M4-S1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]

Drift [%]

0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2



71

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

Inicio ensayo 3 [mm/min]

1.30 0.66 0.03 % Primer agrietamiento.3.63 4.26 0.19% Agrietamiento horizontal (N-0;P-5,6) (N-1;P-4,5,6) (N-2;P-4,6) (N-3;P-3,4,6) (N-3,4;P-5) (N-4;P-4,5,6) (N-5;P-6)

Cuando se alcanza un desplazamiento de 6[mm] el ensayo se efectúa a unavelocidad de 12 [mm/min]

6.42 8.52 0.38% Agrietamiento horizontal (N-0;P-2,3,4,5,6) (N-1;P-3,4,6) (N-2;P-2,3,4,5,6) (N-3;P-2,3,5) (N-4;P-4,6) (N-5;P-4,5,6) (N-6;P-4,5,6). Diagonal

(N-1;P-2) (N-3;P-3) (N-4;P-3)4.40

9.03 15.79 0.70% Agrietamiento horizontal (N-0;P-6) (N-1;P-3,4) (N-2;P-4) (N-3;P-2,5) (N-4;P-4,5,6) (N-5;P-5,6) (N-6;P-4,5) (N-7;P-3,4,5,6). Diagonal (N-1;P-2)

(N-2;P-2,3) (N-3;P-3) (N-4;P-3) (N-5;P-3). Vertical (N-0;P-1) (N-1;P-1)(N-3;P-1) (N-4;P-2) (N-5;P-3). Ensanche de fisuras en el pilar 6.

4.41

9.74 30.10 1.33% Agrietamiento horizontal (N-0;P-1,3) (N-1;P-2,4) (N-5;P-2,4,5) (N-6;P-4).Diagonal (N-1,2;P-2) (N-3;P-2) (N-4;P-2) (N-5;P-3). Vertical (N-1;P-3)

(N-2;P-1) (N-3;P-4) (N-6;P-4)4.42

Aproximadamente a un desplazamiento de 42 [mm] se produce unaabertura considerable de grietas en los niveles 1 y 2 en los pilares 1, 2, 5 y

6.7.65 42.21 1.7% Agrietamiento diagonal (N-1,2;P-3) (N-2;P-4,5). Agrietamiento vertical

variado en el pilar 1 hasta el nivel 2, cabeza de compresión llegando aestado límite.

4.43

FIN DEL ENSAYO




72







73


Este muro fue ensayado en forma monotónica, alcanzando una carga máxima de 9.74

[T] y una deformación de 42.2 [mm] (drift de 1.70%). Este muro poseía una mayor

cuantía longitudinal, en comparación a los especimenes anteriores (M1, M2, y M3).

En la curva carga-desplazamiento mostrada en la Figura 4-38, se puede apreciar que

existe un cambio de rigidez a una carga de 1.5 [T], cuyo fenómeno se puede atribuir

al agrietamiento inicial, pero no explicaría el cambio repentino de rigidez (pendiente),

ya que este punto corresponde a un 15.4% de la carga máxima alcanzada por debajo

del punto teórico propuesto en la referencia [2], que debería ser cercano al 40% de la

carga máxima, el cual marca el término del comportamiento elástico e inicio del

estado no lineal. Este fenómeno se explicará en detalle en el capítulo siguiente de

análisis de resultados.

El muro presentó al inicio del ensayo, agrietamiento horizontal debido a flexión. Estagrietas se inclinaron presentándose un marcado comportamiento de corte (

Figura 4-44), prolongándose hacia el borde comprimido. La falla del espécimen se

debió al aplastamiento de la cabeza de compresión, tal como se aprecia en la Figura

4-45.

Agrietamientopor flexión

Agrietamientodiagonal



74

Figura 4-44 Agrietamiento de flexión y corte.

Figura 4-45 Aplastamiento de la cabeza de compresión

4.5.6. MURO M5-S1

El Muro 5 poseía la misma cuantía que el muro anterior, pero se ensayó en formacíclica. El control fue realizado sólo mediante desplazamientos para evitar el desfase

inicial del “set point” de carga presentado en el muro M1. Se consideró el mismoesquema del control por fuerzas, es decir series de tres ciclos de igual magnitud

iniciando en 2 [mm], e incrementado cada serie en 2 [mm] hasta la fluencia. De este punto se continuó con el procedimiento de control por desplazamientos descrito en la

Figura 4-13. En la Figura 4-46 y



75

Figura 4-47, se presenta la historia carga-desplazamiento y envolvente experimental

del muro ensayado.



76



M5-S1

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]

M5-S1

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]

Drift [%]-2.2 -1.8 -1.3 -0.9 -0.4 0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2

Drift [%]

-2.2 -1.8 -1.3 -0.9 -0.4 0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2



77

Punto deCarga

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

Inicio ensayo control por DesplazamientoSe inicia con un ciclo triple de 2 [mm] de desplazamiento.

1.82 1.11 0.05 % Primer Agrietamiento dirección sur.-1.69 0.69 0.03 % Primer Agrietamiento dirección norte.

Se sigue con ciclos de 4 [mm]. Antes de terminar la serie de tresciclos se aprecian más grietas.

9 3.68 4.03 0.18 %Grietas horizontales en (N-0;P-5,6) (N-1;P-4,5) (N-2;P-4,5,6) (N-3;P-6) (N-4;P-5,6). Inicio de pequeña grieta diagonal en (N-1;P-3)

4.48

12 -3.74 -3.85 -0.17 %Grietas horizontales en (N-1;P-1,2) (N-2;P-1,2,3) (N-3;P-1,2,3)(N-4;P-1,2,3). Grieta Diagonal en (N-1;P-3), Grieta vertical en(N-0;P-2)


17 4.85 6.03 0.27 %Grietas en la base (N-0;P-2,3,4,5). Grietas horizontales en (N-0;P-6) (N-1;P-4) (N-2;P-4) (N-3;P-3,4,5,6) (N-4;P-4,5) (N-5;P-6)

(N-6;P-5,6). Grieta vertical en (N-2;P-3)18 -4.91 -5.79 -0.26 %

Grietas horizontales en (N-0;P-1,3) (N-1;P-2,4) (N-2;P-1,3,4) (N-3;P-2,3) (N-4;P-1,2,3) (N-5;P-1,2,3) (N-6;P-2)


23 5.99 8.03 0.36 %

Grietas horizontales en (N-0;P-5…en la mitad del pilar) (N-1;P-3,5,6) (N-2;P-4,6) (N-3;P-6) (N-4;P-5) (N-5;P-4,5) (N-6;P-4) (N-7;P-5) . Grietas verticales (N-5;P-5) (N-2;P-3). GrietasDiagonales (N-1;P-3) (N-3;P-4)

4.49

24 -6.08 -7.81 -0.35 %Grietas horizontales en (N-0;P-1,2) (N-1;P-1) (N-2;P-2…alargamiento) (N-3;P-4) (N-4;P-2,4) (N-5;P-1,2,4) (N-6;P-3).Grietas verticales (N-5;P-4)


29 6.99 9.75 0.43 %Grietas horizontales en (N-0;P-3,4,5,6) (N-2;P-3,4) (N-3;P-3,4,6)(N-4;P-3,6) (N-7;P-5,6). Grietas verticales (N-2;P-2) (N-3;P-2,4).Grietas Diagonales (N-1;P-2)

30 -7.16 -9.76 -0.43 %Grietas horizontales en (N-0;P-2,3,4) (N-1;P-2,4,5) (N-2;P-3,4)(N-3;P-1,2,4) (N-5;P-1,3) (N-6;P-1,2). Grietas verticales (N-0;P-5) (N-1;P-6) (N-2;P-5).

Control por desplazamiento 15 [mm]Fluencia depilares 5 y 6. Apertura de grietas y aparición de variasgrietas diagonales. Se aprecia alargamiento diagonal continuo entodo el paño.

45 9.05 14.28 0.63 %Grietas horizontales (N-1;P-5,6) (N-5;P-4;alargamiento) (N-5;P-5) (N-6;P-4,5,6) (N7;P-2,3,4). Grietas Diagonales (N-2;P-2;alargamiento) (N-3;P-5;alargamiento) (N-3;P-3) (N-4;P-3,4,5).

4.50

Se observa fluencia en pilares 1 y 2

46 -8.77 -14.65 -0.65 %

Grietas horizontales (N-1;P-2) (N-2;P-1,2,3,4) (N-3;P-2) (N-5,6;P2) (N-6;P-3,4,5,6) (N-7;P-1,2,3). Grietas Diagonales (N-1;P-5) (N-2;P-5, alargamiento) (N-4;P-5) (N-5;P-3,4;alargamientos).



78

Punto deCarga

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

Control por desplazamiento 20 [mm]Aumenta ancho de grietas en pilares 1 y 2.

47 9.61 19.65 0.87 %Grietas horizontales (N-1;P-3,4,6) (N-2;P-3) (N-5;P-5,6) (N-6;P-3,5) (N-7;P-4,6;alargamiento). Grietas diagonales (N-0;P-5) (N-2;P-3,4) (N-3;P-2,5) (N-4;P-6;alargamiento)

48 -8.51 -19.76 -0.87 %Grietas horizontales (N-1,2;P-2) (N-3;P-5). Grieta diagonal(N4;P3)

Control por desplazamiento 30 [mm]Se observa deslizamiento del nivel 1, En corte desliza (análogo aun desplazamiento de piso blando) y luego toma carga en flexión.La mayor parte del agrietamiento corresponde al alargamiento degrietas existentes. Se retiran los transductores 15 y 16 portérmino de su carrera.

61 9.81 28.25 1.25 %Grietas horizontales (N-0;P-2) (N-2;P-2,5,6) (N-4;P-6) (N-6;P-3).Grietas diagonales (N-0,1;P-1) (N-1;P-1,6) (N-4;P-2;vertical)

62 -8.51 -29.46 -1.30 % No se presenta nuevo agrietamiento horizontal. Grietasdiagonales en (N-1;P-1,4) (N-2;P-1)


85 8.94 37.48 1.66 %FIN DEL ENSAYO debido a que el muro se sale del plano deacción carga.

4.51

Se presenta un modo de falla diferente en ambas direcciones. En sentido norte existe biela observándosemayor agrietamiento diagonal. En cambio en dirección sur las grietas son en su mayor parte horizontales loque significaría mayor trabajo en flexión.En la zona de la cabeza de compresión se puede observar que el pilar 5 sufre mayor agrietamiento que el pilar6 tomando mayor corte. (Posible razón barra de refuerzo no se encuentra debidamente centrada).

Tabla 4-8Bitácora M5-S1



79

Figura 4-48 deformación: 0.18%


Figura 4-50deformación: 0.36%




80


Alcanzó una carga máxima de 9.61 [T] y -8.77, y desplazamientos de 40 [mm] en

ambos sentidos (drift 1.8%). En la curva envolvente de la Figura 4-47, se puede

apreciar el mismo fenómeno de cambio de rigidez, para una carga de 1.9 [T] en el

sentido sur, y 2 [T] en el sentido contrario.

Este muro presentó al inicio del ensayo agrietamiento horizontal debido a la flexión.

Para la carga en sentido positivo se observó un marcado comportamiento de corte, en

cambio para la dirección contraria, un comportamiento predominado por flexión.

(¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. )

En el borde izquierdo del muro se aprecia aplastamiento de la cabeza de compresión

(¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.). En el borde derecho se

observa un cierto deterioro del pilar de borde pero la falla fue experimentada por el

pilar contiguo, debido a que la barra longitudinal se pandeó. Este efecto ocurrió

porque la armadura del pilar no quedó ubicada en el eje central, sino que en el borde

de éste.

El ensayo se dio por finalizado debido a que el muro comenzó a experimentar

deformaciones fuera del plano.

Figura 4-52 Falla borde izquierdo Figura 4-53 Falla borde derecho



81

4.5.7. MURO M6-S1

Este espécimen fue ensayado en forma cíclica. La característica principal de este muro

fue que constaba con pilares de borde reforzados con estribos dobles. El criterio para lahistoria de desplazamiento fue el mismo que el utilizado para el muro anterior. En las

Figura 4-54, Figura 4-55, se presenta la historia carga-desplazamiento y envolvente

experimental. En la Tabla 4-9, se detalla la bitácora del ensayo.


M6-S1

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]

Drift [%]-2.2 -1.8 -1.3 -0.9 -0.4 0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2



82


Punto deCarga

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

Inicio ensayo control por DesplazamientoSe comienza con un ciclo triple de 2 [mm] de magnitud. No seaprecian grietas.Se continua con un ciclo triple de 4 [mm]. Aparecen primerasgrietas en (N-0,1;P-4) (N-2,3;P-1)

2.52 1.53 0.07 % Primer Agrietamiento dirección sur.2.09 0.75 0.03 % Primer Agrietamiento dirección norte.

11 3.99 4.01 0.18 %Agrietamiento horizontal (N-0;P-3,4) (N-1;P-3) (N-2;P-3,4) (N-3;P-2,3,4) (N-4;P-4). Vertical (N-0;P-2,3). Diagonal (N-0,1;P-4)

4.57

12 -4.21 -3.78 -0.17 %Agrietamiento horizontal (N-0;P-3) (N-1;P-1,2,3) (N-2;P-2) (N-3;P-1,2,3) (N-4;P-1,2) (N-7;P-1). Vertical (N-0;P-3). Diagonal(N-1;P-1)


17 5.17 6.0 0.27 %

Agrietamiento horizontal (N-0;P-4) (N-1;P-2,4) (N-2;P-2,3,4)

(N-3;P-2,3,4) (N-5;P-3,4) (N-6;P-4). Vertical (N-0;P-1,2) (N-2;P-1) (N-3;P-1)

18 -5.39 -5.87 -0.26 %Agrietamiento horizontal (N-0;P-2) (N-1;P-2) (N-2;P-1,2,3) (N-3;P-1,2) (N-4;P-1,2,3) (N-5;P-1,2). Vertical (N-1;P-4) (N-2;P-4)(N-3;P-4)


19 6.63 8.02 0.35 %Agrietamiento horizontal (N-0;P-2) (N-1;P-1) (N-2;P-2) (N-4;P-2,3,4) (N-5;P-2,4) (N-6;P-4) (N-7;P-4). Vertical (N-3;P-4) (N-

4.58

M6-S1

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]

Drift [%]-2.2 -1.8 -1.3 -0.9 -0.4 0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2



83

Punto deCarga

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

5;P-4)

20 -6.5 -7.77 -0.34 %Agrietamiento horizontal (N-2;P-1,3) (N-4;P-1,3) (N-5;P-2,3)(N-6;P-1,2) (N-7;P-1). Diagonal (N-1;P-4). Vertical (N-2;P-1,4)(N-3;P-1) (N-4;P-4)Control por desplazamiento 10 [mm]

25 7.62 10.1 0.45 %Agrietamiento horizontal (N-3,4;P-4) (N-4;P-2) (N-4,5;P4) (N-5;P-2,3) (N-6;P-2,3,4) (N-7;P-2,3,4). Vertical (N-3;P-1) (N-4;P-1) (N-5;P-1) (N-6;P-1)

26 -7.58 -9.60 -0.42 %Agrietamiento horizontal (N-6;P-1,2,3) (N-7;P-1,2,3). Vertical(N-2;P-4) (N-6;P-4)


31 8.39 12.06 0.53 %Agrietamiento horizontal (N-0;P-4). Vertical (N-2;P-4) (N-3;P-2)(N-4;P-2,4) (N-5;P-1,2) (N-6;P-3). Diagonal (N-1;P-1)

32 8.32 -11.60 -0.51 % Agrietamiento horizontal (N-5;P-2) (N-6;P-3). Vertical (N-2;P-3)(N-3;P-3) (N-5;P-1). Diagonal (N-1;P-4)


37 8.92 13.97 0.62 %Agrietamiento horizontal (N-0;P-3) (N-3;P-4) (N-4;P-4) (N-5;P-3). Vertical (N-2;P-2) (N-3;P-2) (N-4;P-1,2) (N-5;P-1) (N-6;P-4).Diagonal (N-1;P-1) (N-6;P-3)

4.59

38 -8.65 -13.77 -0.61 %Agrietamiento horizontal (N-3;P-2) (N-4;P-1) (N-6;P-1) (N-7;P-1). Vertical (N-2;P-3) (N-5;P-3). Diagonal (N-0,1;P-4) (N-4;P-4)

Control por desplazamiento 15 [mm]Aquí comienzan ciclos con degradación y estabilización

43 8.73 14.66 0.65 %Apertura de grieta (N-0,1;P1). Agrietamiento Vertical (N-1;P-2)(N-3;P-2) (N-3,4;P-4) (N-5;P-3)

44 -8.58 -14.70 -0.65 % Agrietamiento Vertical (N-6;P-4)


57 9.73 19.59 0.87 %Apertura de grietas en nivel 0. Agrietamiento horizontal (N-0;P-3). Vertical (N-1;P-2). Diagonal (N-0,1;P-1) (N-2;P-2) (N-2,3;P-3) (N-6;P-3)

58 -8.8 -19.73 -0.87 %Agrietamiento horizontal (N-0;P-1) (N-2;P-1) (N-6;P-1).Diagonal (N-0,1;P-4) (N-1;P-3) (N-0;P-3) (N-3;P-2) (N-4;P-3)


71 9.82 29.81 1.32 %Se fisura parte de la junta de hormigonado en la base en el pilar1. Agrietamiento horizontal (N-1;P-4). Vertical (N-1,2;P-1) (N-6;P-2). Diagonal (N-0,1;P-1,4)

72 -8.79 -29.73 -1.32 %Agrietamiento diagonal (N-1,2;P-1). LVDT 16 llega al límite desu extensión.

Control por desplazamiento 40 [mm]85 9.36 37.01 1.63 % Agrietamiento Diagonal (N-1;P-2,3,4) (N-2,3;P-4) (N-3,4;P-4) 4.60



84

Punto deCarga

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

86 -8.84 -38.53 -1.70 %

89

En este punto de carga se suelta una de las diagonales dearrostramiento trasero que mantienen al muro en su plano. Elensayo se da por finalizado dado la inestabilidad del muro fuera

de su plano.FIN DEL ENSAYO


Figura 4-56 deformación: 0.18% Figura 4-57 deformación: 0.62%



85

Figura 4-58 deformación: 0.35% Figura 4-59 deformación: 1.63%



86


Este muro alcanzó una carga máxima de 9.82 [T] y -8.84 [T], y deformaciones de

37.0 [mm] (drift 1.64%) y 38.5 [mm] (drift 1.70%). En la curva envolvente

mostrada en Figura 4-55, se puede apreciar el mismo fenómeno de cambio de rigidez,

en el sentido sur para una carga de 2.4 [T], y en contrario a una carga de -2.5 [T]. En

la primera etapa del ensayo se observó que los pilares centrales del emparrillado,

trabajaban en doble curvatura y grietas horizontales de flexión se presentaron en las

columnas de refuerzo, es decir, un sistema acoplado. Este fenómeno se puede

observar en la Figura 4-60.

Figura 4-60 Detalle de comportamiento de muro reforzado

Como se puede ver en la Figura 4-57, las grietas se repartieron a lo largo de toda la

altura del muro, existiendo un patrón de agrietamiento diagonal más acentuado ensentido positivo de carga. En las columnas de borde existe agrietamiento diagonal en

la parte inferior a la altura donde se ubica el primer estribo.

Comportamientoen doble curvaturadiagonal

Agrietamiento porflexión



87

Se dio término al ensayo debido a que el muro comenzó a presentar inestabilidad

fuera del plano, la cual ocasionó la desconexión del pasador de uno de los

arriostramientos traseros (Figura 4-61).

Figura 4-61 Detalle de desconexión del pasador del arriostramiento

4.5.8. MURO M7-S1

Este espécimen fue ensayado en forma cíclica. La característica principal al igual que el

anterior fue que poseía pilares de borde. La diferencia radica en que las columnas de

refuerzo poseían estribos simples. La historia de desplazamiento fue la misma que la

utilizada para el muro anterior. En las , Figura 4-63, se presenta la historia carga-

desplazamiento y envolvente experimental. En la Tabla 4-10, se detalla la bitácora del

ensayo.



88

Figura 4-62 Curva Carga-Desplazamiento M7-S1


M7-S1

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]

Drift [%]-2.2 -1.8 -1.3 -0.9 -0.4 0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2

M7-S1

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]

Drift [%]-2.2 -1.8 -1.3 -0.9 -0.4 0 0.4 0.9 1.3 1.8 2.2



89

Punto deCarga

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

Inicio ensayo control por DesplazamientoSe inicia con un ciclo triple de 2 [mm] de desplazamiento.Primeras grietas aparecen antes de llegar al último ciclo.

3 2.57 1.34 0.06 % Primer agrietamiento horizontal en (N-0;P-4) (dirección sur)4 -2.40 -0.9 0.04 % Primer agrietamiento horizontal en (N-0;P-1) (dirección norte)


7 4.25 3.83 0.17 %Grietas horizontales (N-0;P-3) (N-1;P-3,4) (N-2;P-2,3,4) (N-3;P-2,3) (N-4;P-4;en la junta de hormigonado)

4.66

8 -4.14 -3.38 -0.15 %Grietas horizontales (N-0;P-2,3) (N-1;P-1,2,3) (N-2;P-1,2,3) (N-3;P-1,2) (N-4;P-1;en la junta de hormigonado)


13 5.60 5.65 0.25 %Grietas horizontales en (N-1;P-2,3,4) (N-2;P-2,3,4) (N-3;P-3,4)(N-4;P-2,3,4) (N-5;P-2,3). Grietas diagonales en (N-3;P-2).Grietas verticales (N-1;P-1) (N-2;P-1)

14 -5.47 -5.97 -0.26 %Grietas horizontales en (N-1;P-3) (N-3;P-2) (N-4;P-1,2) (N-4,5;P-1) (N-5;P-2). Grietas verticales en (N-0;P-4) (N-3;P-4)


19 6.95 7.67 0.34 %Grietas horizontales (N-0;P-2,3,4) (N-3;P-4) (N-4;P-2) (N-5;P-3,4). Grietas verticales (N-0;P-1) (N-2;P-1). Grietas diagonales(N-1,2;P-4) (N-3;P-1,3) (N-4;P-1)

4.67

20 -6.64 -7.97 -0.35 %

Grietas horizontales en (N-0;P-1) (N-1;P-1) (N-2;P-1,3) (N-4;P-2,3) (N-5;P-2,3) (N-6;P-1,2,3) (N-7;P-1,2). Grietas verticales (N-3;P-1) (N-5;P-4) (N-6;P-4). No se presenta agrietamiento

diagonal.


25 7.95 9.80 0.43 %Grietas horizontales (N-1;P-3) (N-2;P-3) (N-3;P-4) (N-4;P-3) (N-5;P-1,2) (N-6;P-2,3) (N-7;P-2,3,4). Grietas verticales en (P-1;N-1,2;alargamientos) (N-5;P-1)

26 -7.54 -10.04 -0.44 %Grietas horizontales en (N-1;P-1) (N-2;P-1) (N-3;P-3) (N-6;P-1,3) (N-7;P-3). Grietas verticales (N-1;P-4) (N-2;P-4) (N-3;P-1,4) (N-4;P-3). Grieta diagonal en (N-2;P-3)


31 8.71 11.49 0.51 %

Grietas horizontales en (N-1;P-4;alargamiento) (N-6;P-3,4) (N-

7;P-2,3,4). Grietas verticales en (N-2;P-1) (N-5;P-1) (N-6;P-1).Grieta diagonal en (N-5;P-3)

32 -8.42 -11.98 -0.53 %

Grietas horizontales (N-0;P-1,2;desprendimiento de la base, posible despegue del puente de adherencia) (N-1;P-1,3) (N-3;P-3) (N-6;P-1,2,3) (N-7;P-1,2,3). Grietas verticales (N-1;P-4) (N-4;P-4) (N-5;P-1,2,4) (N-6;P-4). Grieta diagonal en (N-2;P-3)




90

Punto deCarga

Carga[Tonf] [mm]

/h Evento Figura

37 9.35 13.67 0.60 %Grietas horizontales (N-1;P-1;alargamiento) (N-6;P-4). Grietasverticales (N-2;P-1) (N-3;P-1) (N-4;P-3)

4.68

38 -8.78 -14.04 -0.62 %Grietas horizontales (N-5;P-1) (N-6;P-1,2,3). Grietas verticalesen (N-1;P-4) (N-2;P-4) (N-3;P-3,4) (N-4;P-1;alargamiento)


43 9.17 14.38 0.64 %Grietas horizontales en (N-0;P-4;agrietamiento en la base,

posible despegue del puente de adherencia) (N-6;P-4). Grietasverticales (N-2;P-2,3) (N-3;P-3)

44 -8.56 -14.93 -0.66 %Grietas horizontales (N-6;P-1) (N-7;P-1). Grietas verticales en(N-2;P-4) (N-4;P-4)

Control por desplazamiento 20 [mm]Se observa fluencia a una carga aproximada de 8.5 [T] y undesplazamiento de 16 mm. Se abren grietas y un levelevantamiento de la base.

57 10.01 19.65 0.87 % Grietas horizontales (N-6;P-4;alarg.) (N-2;P-2). Grieta vertical en(N-2;P-4). Grietas diagonales en (N-0;P-1) (N-0,1;P-1) (N-1;P-4)

58 -8.62 -19.21 -0.85 %Se abren grietas en (N-0;P-1). Grietas diagonales en (N-0,1;P-4)(N-3;P-2)


71 9.98 28.87 1.28 % No hay agrietamiento horizontal. Grietas verticales en (N-1;P-2)(N-3;P-3) (N-4;P-2). Grietas diagonales en (N-0;P-1) (N-0,1;P-4)(N-5;P-2,4)

72 -8.70 -29.83 -1.32 %Grietas horizontales en (N-1;P-1) (N-2;P-1). Grietas verticales(N-1;P-3) (N-2;P-1). Grietas diagonales en (N-1;P-2) (N-1,2;P-3)(N-3;P-3) (N-4;P-2)


No se alcanzaron a terminar todos los ciclos de este control puesel muro comenzó a salirse del plano y grietas comenzaron asoltar trozos de hormigón. Por lo que se da fin al ensayo.

85 9.44 38.69 1.71 % Grieta diagonal en (N-0,1;P-1) 4.6986 -8.66 -39.73 -1.76 % Grietas diagonales en (N-0,1;P-4) (N-1,2;P-1,4)

FIN DEL ENSAYO




91







92


Este muro alcanzó una carga máxima de 10.01 [T] y -8.71 [T] y deformaciones de

38.7 [mm] (drift 1.71%) y -39.7 [mm] (drift 1.76%). En la curva envolvente (Figura

4-63) se puede apreciar el cambio de rigidez a una carga de 3[T] y 2.5 [T], en sentido

sur y norte respectivamente. Al igual que en el caso anterior, en una primera etapa el

muro funcionaba como un sistema acoplado, es decir, con grietas generadas por la

doble curvatura de los pilares y grietas horizontales de flexión en las columnas de

borde.

Como se puede apreciar en la Figura 4-65, las grietas se repartieron a lo largo de toda

la altura del muro. Además se puede observar que una grieta horizontal atravesó todo elancho del espécimen entre la primera y segunda vigueta. Se aprecia que existe un

patrón de agrietamiento diagonal en ambos sentidos. En las bases de las columnas de

refuerzo, donde se ubica el estribo, existe agrietamiento diagonal , además de un

deterioro en la cabeza de compresión de ambos pilares (Figura 4-68)

Se decidió dar por terminado el ensayo cuando se evidenció inestabilidad fuera del

plano.

Figura 4-68 Detalle de deterioro de bordes

EstriboEstribo

Estribo Estribo



93

4.5.9. RESUMEN DE RESULTADOS EXPERIMENTALES

A fin de realizar una comparación de los resultados experimentales obtenidos, se

presenta en la Figura 4-69 las envolventes de las curvas carga-desplazamiento de todos

los muros ensayados.

Figura 4-69 Envolventes carga-desplazamiento al tope de todos los muros

Si se comparan la envolventes experimentales de los muros 4 y 5, con las de los muros

6 y 7, el aporte de los pilares de refuerzo y por ende los estribos adicionales no fueron

significativos para alcanzar una resistencia considerable o una mayor ductilidad.

Para los muros M5 a M7, existe un cambio repentino en la pendiente de la curva carga-

desplazamiento luego de presentarse el agrietamiento. Una vez que el muro ha

experimentado un cierto grado de deslizamiento, se desarrolla un mecanismo diferentede resistencia ya sea por flexión o corte que le permite volver a tomar carga. Este

fenómeno se explicará más adelante. Es importante destacar que los muros M1, M2 y

M3 que fueron diseñados en flexión se comportaron de esta manera, así como los

muros M4, M5, M6, y M7, que fallaron por corte y fueron diseñados con este criterio.

ENVOLVENTES

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

[mm]

[ T ]

M1

M2

M3

M4

M5

M6M7

Drif [%]

-2.7 -1.8 -0.9 0 0.9 1.8 2.7 3.5 4.4 5.3



94

5. ANÁISIS DE RESULTADOS

5.1. GENERAL

En este capítulo se realiza un estudio de los resultados experimentales, utilizando losmodelos teóricos propuestos en el Capítulo 3, de tal manera de intentar predecir el

comportamiento de los muros ICF, gracias al análisis y comparación de los resultados

adquiridos.

Dentro de las variables analizadas, para predecir su comportamiento se encuentran la

rigidez, mecanismos de flexión, mecanismo de corte, deslizamiento y piso blando en

flexión y corte.

5.2. RIGIDEZ

5.2.1. GENERAL

Se realizó un estudio de la rigidez elástica previa al agrietamiento y post-agrietamiento,

para determinar ambas etapas de manera teórica. Para ello se utilizó el software SAP

2000.

Los muros se modelaron como “emparrillados” en voladizo, empotrados en su base y

cargados en cada nodo de la vigueta superior. En la ¡Error! No se encuentra el origen

de la referencia., y ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se muestra el

modelo y un detalle de las secciones transversales de los elementos horizontales y

verticales.



95

Figura 5-1 Modelo del Muro ICF Figura 5-2 Detalle de las Secciones

Una vez determinadas las fuerzas internas en los elementos del muro, se analizó cuando

se produce el primer agrietamiento. De acuerdo a lo observado en los ensayos, el

primer elemento en agrietarse fue el pilar que se encuentra en el borde traccionado.

Para ello se determinó el esfuerzo de tracción mediante la fórmula clásica de resistencia

de materiales, que considera el aporte de la carga axial y flexión. Finalmente se

comparó el esfuerzo solicitante con el esfuerzo de agrietamiento f r .

r f I

My

A

P

Donde:

P : Carga axial de tracción en pilar de borde.A : Área bruta del pilar.M : Momento solicitante en la base del pilar.I : Momento de inercia bruta respecto a un eje centroidal del pilar.y : Distancia desde el eje neutro a la fibra más traccionada del pilar de borde.

f r : Esfuerzo límite de agrietamiento. ( fc'2f r [kgf/cm2] según Ref [3]).



96

En la Tabla 5-1 se resumen los resultados teóricos y experimentales para la rigidez

elástica previa al agrietamiento.

Muro f r Mcr (Teórico) Mcr (Experimental) Vcr (Teórico) Vcr (Experimental) [Kgf/cm²] [T-m] [T-m] [T] [T]

M1-S1 29.83 3.82 3.27 1.69 1.445

M2-S1 30.38 3.89 3.80 1.72 1.68

M3-S1 32.03 4.09 (*) 1.81 (*)

M4-S1 30.37 3.97 2.94 1.76 1.30

M5-S1 31.75 4.14 4.26 1.83 1.89

M6-S1 29.69 4.79 5.88 2.12 2.60

M7-S1 29.88 4.82 5.96 2.13 2.64

Tabla 5-1 Rigidez elástica previo al agrietamiento

(*) Se omitió el valor para el muro M3-S1, debido a que este espécimen sufrió un golpe de presión superando el punto de fluencia, no permitiendo tener datos entre el inicio y la fluencia.

Para determinar la rigidez post agrietamiento y el inicio del estado no lineal, se efectuó

un análisis seccional de los pilares más solicitados tal como se muestra en la Figura 5-3

para la zona comprimida y traccionada de los especimenes. Se utilizó el mismo modelo

elástico descrito anteriormente, determinándose el valor de carga lateral que produce un

esfuerzo de compresión en la base del pilar, tal que se alcance el valor del 50% de la

resistencia cilíndrica del hormigón (f c‟), ya que aproximadamente en este punto el

material entraría en el rango no lineal [2]. Además se estudió el caso en que la barra de

refuerzo del pilar traccionado entraría en la etapa de fluencia. Determinados ambos

estados, se estableció mediante que mecanismo se inicia el estado no lineal.

Figura 5-3 Modelo de comportamiento para rigidez elástica post agrietamiento

Dirección de carga

Pilar más comprimido Pilar más Traccionado

es

ec

es

ec



97

En la Tabla 5-2, se entrega la rigidez elástica agrietada para cada espécimen calculada

como la pendiente entre el punto de agrietamiento elástico y el punto de fluencia

teórico.

MuroVcra Vcra/Vmax cra K cra [T] % [mm] [T/mm]

M1-S1 (+) 1.98 41.11% 1.17 1.13M1-S1 (-) 1.63 44.64% 0.89 1.08M2-S1 (Mon) 1.98 38.46% 1.11 1.26M3-S1 (+) 1.59 36.06% - -M3-S1 (-) 1.57 42.24% - -M4-S1 (Mon) 3.91 40.08% 4.71 0.64M5-S1 (+) 2.91 29.63% 2.64 0.72M5-S1 (-) 3.43 39.16% 3.41 0.65

M6-S1 (+) 2.73 27.82% 1.83 0.73M6-S1 (-) 3.55 40.12% 2.95 0.64M7-S1 (+) 3.52 35.21% 2.50 0.83M7-S1 (-) 3.77 42.93% 2.77 0.77

Tabla 5-2 Rigidez elástica agrietada

Como se puede observar en la tabla anterior, se podría considerar válida la hipótesis

para los muros ICF, presentada de la referencia [2], respecto al punto de inicio del

rango no lineal, que correspondería aproximadamente al 40% de la carga máxima

alcanzada durante el ensayo.

Es importante destacar que si se desea modelar una estructura para fines de diseño

conformada con elementos ICF, es conveniente utilizar la rigidez elástica agrietada

K cra, ya que es la que mejor representaría la estructura en condiciones normales, porque

es difícil pensar que los elementos de hormigón armado no presenten un cierto grado de

agrietamiento.

En la Figura 5-4 Rigidez secante/Rigidez elástica agrietada M1-S1Figura 5-4, Figura

5-5, Figura 5-6, Figura 5-7, Figura 5-8, Figura 5-9 y Figura 5-10, se presenta la rigidez

secante, normalizada por la rigidez elástica experimental presentada en la Tabla 5-3, en



98

función de la distorsión angular, obtenidas de los datos experimentales para cada muro

ensayado.

Muro Vcr cr K cr

[T] [mm] [T/mm]

M1-S1 (+) 1.58 0.69 2.29M1-S1 (-) 1.31 0.63 2.08

M2-S1 (Mon) 1.68 0.88 1.91

M3-S1 (+) (*) (*) (*)

M3-S1 (-) (*) (*) (*)

M4-S1 (Mon) 1.30 0.65 2

M5-S1 (+) 1.82 1.12 1.63

M5-S1 (-) 1.69 1.09 1.79

M6-S1 (+) 2.52 1.75 1.52

M6-S1 (-) 2.09 1.54 1.65

M7-S1 (+) 2.57 1.34 1.92

M7-S1 (-) 2.40 1.41 1.91

Tabla 5-3 Rigidez elástica experimental (K cr )

En el muro M3, se normalizó en base a la rigidez máxima obtenida en el ensayo para

cada dirección de análisis, es decir, para el sentido positivo se normalizó con K=0.37

[T/mm], y para el negativo con K=0.30 [T/mm].

M1-S1 Envolvente de K/Kea

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

-2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

Deformación Angular [%]

[ K / K

e a

]



99

Figura 5-4 Rigidez secante/Rigidez elástica agrietada M1-S1


0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

Defor mación Angular [%]

[ K K

e a

]



0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

-2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50


[ K / K

e a

]

Figura 5-6 Rigidez secante/Rigidez máxima medida M3-S1



100



0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.901.00

-2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00


[ K / K

e a

]




101


0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

-2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00


[ K / K

e a

]



0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

-2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00


[ K / K e a ]




102

Se puede observar en las Figuras anteriores, que las curvas de rigidez se pueden

considerar simétricas para ambos sentidos de carga.

5.3. CURVAS EXPERIMENTALES – COMPONENTES DE FLEXIÓN Y

CORTE

En esta sección se presentan los resultados experimentales en base a las componentes

de flexión y corte, ya que de esta manera es posible diferenciar el aporte de ambos, en

el comportamiento global de los muros.

La componente de deformación debido a flexión, se determinó utilizando las

mediciones de los transductores ubicados en ambos bordes de los muros, señalados en

la Figura 5-11, con los números 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y 13.

Figura 5-11 Disposición de Transductores

h1

sh2

h3

h4



103

Si se consideran las deformaciones obtenidas de los transductores ubicados a la misma

altura pero en bordes opuestos, se puede obtener la deformación angular de la siguiente

manera:

s

izquierdo _ iderecho _ i

Donde:

: Deformación vertical registrada.

s : Separación horizontal entre ambos transductores

Una vez obtenida la deformación angular para cada par de transductores, se puede

obtener el desplazamiento lateral experimentado de la siguiente manera:

iiflexión h

La deformación de corte, se obtuvo de la diferencia entre la medición obtenida del

transductor ubicado en la parte superior del muro y la deformación de flexión, es decir:

flexióntotalcorte

En la

Figura 5-12,



104

Figura 5-12 ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. , ¡Error! No se

encuentra el origen de la referencia. Figura 5-16, Figura 5-16 Figura 5-18, Figura

5-18 Figura 5-20, Figura 5-20 Figura 5-22, Figura 5-22 Figura 5-24 y Figura 5-24, se

presentan las curvas de histéresis debido al aporte de flexión y corte.



105

Figura 5-12 Componente de Flexión M1

Figura 5-13 Componente de Corte M1

M1-S1

_flexión

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

34

5

6

-20 -10 0 10 20 30

[mm]

[ T ]

M1-S1

_corte

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

-30 -20 -10 0 10 20 30

[mm]

[ T ]



106

Figura 5-14Componente de Flexión M2

Figura 5-15Componente de Corte M2

M2-S1

_flexión

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70

[mm]

[ T ]

M2-S1

_corte

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]



107



M3-S1

_flexión

-5

-4

-3-2

-1

0

1

2

3

4

5

-30 -20 -10 0 10 20 30 40

[mm]

[ T ]

M3-S1

_corte

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30

[mm]

[ T ]



108



M4-S1

_flexión

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30 35

[mm]

[ T ]

M4-S1

_corte

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

[mm]

[ T ]



109



M5-S1

_flexión

-12

-10-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-30 -20 -10 0 10 20 30

[mm]

[ T ]

M5-S1

_corte

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-30 -20 -10 0 10 20 30

[mm]

[ T ]



110



M6-S1

flexión

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-30 -20 -10 0 10 20 30

[mm]

[ T ]

M6-S1

corte

-12

-7

-2

3

8

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15

[mm]

[ T ]



111



M7-S1

_corte

-12

-10-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

-30 -20 -10 0 10 20 30

[mm]

[ T ]

M7-S1

_flexión

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

810

12

-30 -20 -10 0 10 20 30

[mm]

[ T ]



112

5.3.1. Modelo de flexión

En la Figura 5-26, Figura 5-27, Figura 5-28, Figura 5-29, Figura 5-30, Figura 5-31,

Figura 5-32, Figura 5-33, Figura 5-34, Figura 5-35, Figura 5-36 y Figura 5-37, se presenta una comparación entre la envolvente del comportamiento experimental en

flexión y el modelo teórico explicado en el Capítulo 3.2. Para el caso experimental se

presenta la envolvente de la curva carga-desplazamiento. En el modelo teórico se

consideraron tres casos de longitudes de rótulas plásticas.

M1-S1 (+)

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100

[mm]

[ T ]

Vf_exp Vf (Lp/Lw =0.8) Vf (Lp/Lw =0.5) Vf (Lp/Lw =0.3)

Figura 5-26 Curvas carga-deformación M1-S1, sentido positivo de carga



113

M1-S1 (-)

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100

[mm]

[ T ]


Figura 5-27 Curvas carga-deformación M1-S1, sentido negativo de carga

M2-S1 (+)

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80 100

[mm]

[ T ]





114

M3-S1 (+)

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100

[mm]

[ T ]



M3-S1 (-)

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100 120

[mm]

[ T ]





115

M4-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

0 10 20 30 40

[mm]

[ T ]



M5-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40

[mm]

[ T ]





116

M5-S1 (-)

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40

[mm]

[ T ]



M6-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20 25 30 35

[mm]

[ T ]





117

M6-S1 (-)

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40

[mm]

[ T ]



M7-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40

[mm]

[ T ]





118

M7-S1 (-)

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40

[mm]

[ T ]



COMENTARIOS Y CONCLUSIONES

De acuerdo a los análisis experimentales realizados, se puede establecer que el modelo

de flexión es adecuado para determinar el valor del momento nominal.

Respecto al desplazamiento teórico, se observa que la mejor aproximación es la que

se logra utilizando una longitud de rótula plástica igual a „50% le‟, longitud bruta del

muro, excepto en los muros M1 y M3. Esto se pondría explicar debido a la falla

prematura generada por la inestabilidad fuera del plano que experimentaron durante

el ensayo.

5.3.2. RESISTENCIA DE CORTE

Se presenta a continuación una prouesta de un modelo de corte-deformación, para los

muros ICF, el cual está basado en los resultados experimentales realizados.



119

Se consideró un modelo bi-lineal, el cual considera la rigidez elástica determinada en

base a las curvas envolventes de corte-deformación presentadas anteriormente.

Rigidez Elástica

Teóricamente la rigidez elástica de corte, K e, está dada por:

w

eh

AGK

Donde:

A : Área de la sección transversal del muro.

G : Módulo de corte del muro.

A : Altura del muro.

El módulo de elasticidad del hormigón armado se puede expresar en función de la

resistencia cilíndrica, de la siguiente manera:

'fcE

Donde:

f c‟ : R esistencia cilíndrica del hormigón.

: Factor que depende de las unidades de f c‟.

El módulo de corte es proporcional al módulo de elasticidad. Según ensayos

realizados correspondería a un 40% del módulo de elasticidad.

Finalmente la rigidez elástica de corte se puede definir:



120

w

wc

h

bl'f K

Donde:

b : Ancho de la sección transversal

lw : Longitud bruta del muro (sin descontar espacios sin hormigón)

hw : Altura del muro.

f c‟ : Resistencia cilíndrica del hormigón.

: Coeficiente determinado a partir de una regresión lineal de los datos

experimentales ( = 0.5, con fc‟ en [T/mm2] y b, lw, hw en [mm])


Figura 5-44, Figura 5-45, Figura 5-46, Figura 5-47, Figura 5-48 y Figura 5-49, se

presentan las curvas de carga – deformación experimentales, junto con las curvas

teóricas de corte. Como se explicó en el Capítulo 3, para determinar la resistencia de

corte se tomó en cuenta el área efectiva, y el área bruta de cada pilar. Además se

consideró que el refuerzo transversal no necesariamente está fluyendo en su totalidad,

incluyendo dicho efecto con la aplicación de un factor igual a 0.7 según la referencia[10]. En relación a los muros reforzados con pilares de borde M6 y M7, el aporte de

los estribos se consideró efectivo si la grieta teórica de corte de inclinación de 45º,

cruzaba alguno de ellos. En las siguientes figuras se graficó el corte experimental, Vc1,

Vc2, que corresponden a las resistencias de corte del hormigón para el área efectiva y el

área bruta respectivamente y Vn1, Vn2, que corresponden a las resistencias nominales de

corte.



121

M1-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25

[mm]

[ T ]

Vcorte_ exp Vc1 Vn1 Vc2 Vn2

Figura 5-38 Curvas carga-deformación de corte M1-S1, sentido positivo de carga

M1-S1 (-)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25

[mm]

[ T ]


Figura 5-39 Curvas carga-deformación de corte M1-S1, sentido negativo de carga



122

M2-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

[mm]

[ T ]



M3-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25

[mm]

[ T ]





123

M3-S1 (-)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30 35

[mm]

[ T ]



M4-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15

[mm]

[ T ]





124

M5-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25

[mm]

[ T ]



M5-S1 (-)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25

[mm]

[ T ]





125

M6-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15

[mm]

[ T ]



M6-S1 (-)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20

[mm]

[ T ]





126

M7-S1 (+)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20

[mm]

[ T ]



M7-S1 (-)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20 25

[mm]

[ T ]





127

CONCLUSIONES Y COMENTARIOS

De acuerdo a la resistencia teórica de corte, se puede apreciar que ambas curvas

Vn1, y Vn2, están por sobre las curvas envolventes experimentales de los muros M1-

M2-M3 y M6-M7. Lo anterior tiene sentido ya que el comportamiento de estos muros

estuvo dominado esencialmente por flexión hasta el momento de la falla.

Respecto a la resistencia nominal de corte calculada para los muros M4-M5, se

observa que Vn2, está por sobre la resistencia real alcanzada en los ensayos, lo que

quiere decir, que los muros no deberían haber fallado por corte, lo que no ocurrió para

el muro M4 y el sentido positivo de carga del muro M5. Para el sentido negativo de

carga de M5, el muro falló por una combinación de flexión y corte. Por otra parte laresistencia Vn1, entrega una mejor aproximación del mecanismo de resistencia de corte

desarrollado.

Es importante destacar que el aporte del refuerzo transversal, aumenta la resistencia de

corte de los muros. Por ejemplo, si se observa el comportamiento de los muros M2,

M6, y M7, si solo se hubiese considerado en el mecanismo de resistencia el aporte del

hormigón (Vc1), en teoría estos muros deberían haber fallado por corte.

5.4. PISO BLANDO


Figura 5-56, Figura 5-57, Figura 5-58, Figura 5-59, Figura 5-60 y Figura 5-61, se

presentan las curvas de carga – deformación de los especimenes ensayados, junto con los

modelos teóricos de piso blando en corte y flexión explicados en el Capítulo 3.5. Como

se mencionó en éste capítulo, para cada núcleo vertical se determinó la fuerza axialasociada al mecanismo de resistencia de flexión, para una deformación última del

hormigón igual a 0.003, y longitud plástica igual a 0.5 el largo del muro.



128

M1-S1 (+)

0

1

2

3

4

5

67

8

9

10

0 10 20 30 40 50 60

[mm]

[ T ]

V exp Vb_f lexión Vb_corte1 Vb_corte2

Figura 5-50 Curvas carga-deformación piso blando M1-S1, sentido positivo de carga

M1-S1 (-)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50 60

[mm]

[ T ]


Figura 5-51 Curvas carga-deformación piso blando M1-S1, sentido negativo de carga



129

M2-S1 (+)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 20 40 60 80 100 120

[mm]

[ T ]



M3-S1 (+)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50 60

[mm]

[ T ]

V exp Vb_flexión Vb_corte1 Vb_corte2




130

M3-S1 (-)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80

[mm]

[ T ]



M4-S1 (+)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25 30 35

[mm]

[ T ]





131

M5-S1 (+)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]



M5-S1 (-)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]





132

M6-S1 (+)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]



M6-S1 (-)

0

1

2

3

4

56

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]





133

M7-S1 (+)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]



M7-S1 (-)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50

[mm]

[ T ]





134


Para los muros M1, M2 y M3, el mecanismo de piso blando de corte 1 no es

representativo debido a que si así lo fuese estos muros hubiesen manifestado un cambio

brusco en las curvas experimentales. Si se considera válido el mecanismo de piso blando de corte 2, este es consecuente con el comportamiento que experimentaron los

muros de menor cuantía. Para los muros M4, M5, M6 y M7 este mecanismo explicaría

el cambio repentino de rigidez, ya que como se puede observar en las curvas anteriores

el mecanismo de piso blando 2 intercepta a las curvas experimentales

aproximadamente en el mismo punto donde se produce este fenómeno.

Respecto al mecanismo de piso blando en flexión se puede considerar que no es

aplicable a los muros ensayados. Estos resultados se corroboran con lo observado en

los ensayos, ya que si bien en un inicio los elementos horizontales y verticales trabajan

en doble curvatura, a medida que transcurre el ensayo se puede observar que el muro se

comporta más parecido a un muro sólido, no presentándose “rótulas” plásticas

localizadas en cada pilar sino que más bien un deterioro global en la base de los muros.

5.5. DEFORMACIÓN EN LA ALTURA

Otra forma de evaluar el comportamiento de los muros ensayados fue determinar el

perfil de deformaciones en la altura de cada espécimen. Esto se realizó gracias a las

mediciones de los transductores ubicados en forma horizontal mostrados en la Figura

5-62, los cuales miden deformaciones laterales en cada nivel de vigueta. Para los muros

M1, M2 M3 sólo se contaba con tres LVDT‟s, es decir uno en la base, uno en la

primera vigueta y el otro al tope. Para los muros restantes se incluyeron tres

transductores a media altura del muro.



135

Figura 5-62 Transductores utilizados para medir deformaciones laterales

Figura 5-63 Perfil de deformación en la altura M1-S1

v/s Vigueta

-60 -40 -20 0 20 40 60

0

1

2

3

4

5

6

7

[mm]



136



v/s Vigueta

-40 -20 0 20 40 60 80 100

0

1

2

3

4

5

6

7

[mm]

v/s Vigueta

-50 -30 -10 10 30 50

0

1

2

3

4

5

6

7

[mm]



137



v/s Vigueta

-50 -30 -10 10 30 50

0

1

2

3

4

5

6

7

[mm]

v/s Vigueta

-50 -30 -10 10 30 50

0

1

2

3

4

5

6

7

[mm]



138



v/s Vigueta

-50 -30 -10 10 30 50

0

1

2

3

4

5

6

7

[mm]

v/s Vigueta

-50 -30 -10 10 30 50

0

1

2

3

4

5

6

7

[mm]



139


Como se puede apreciar en los gráficos anteriores, los muros no desarrollaron

deslizamiento (nivel 0).

Se realizó un análisis teórico para evaluar la resistencia al deslizamiento, de acuerdo al

modelo planteado en el Capítulo 3.5. En la Tabla 5-4, se señala la carga necesaria para

que se produzca deslizamiento en la base de los muros.

Muro Vn=N[T]

M1-S1 (+) 12.51M2-S1 (+) 12.51M3-S1 (+) 12.51M4-S1 (+) 35.57M5-S1 (+) 35.57M6-S1 (+) 35.58M7-S1 (+) 35.58

Tabla 5-4 Resistencia teórica al deslizamiento

Como se puede apreciar en la Tabla anterior los valores de resistencias al deslizamiento

son superiores a las solicitaciones experimentadas por los muros, por lo tanto no

debería existir deslizamiento.



140

6. CONCLUSIONES

Respectos a los muros de menor cuantía M1, M2 y M3, se puede decir que estuvieron

dominados por flexión, con influencia de corte evidenciado en agrietamiento diagonal.

Los muros M4, M5, M6 y M7, presentaron al inicio del ensayo agrietamiento

horizontal debido a la flexión, pero desarrollaron un marcado comportamiento de

corte al momento de la falla.

Es importante destacar que los especimenes presentaron un comportamiento más

parecido a muros sólidos, que a un sistema de marco (emparrillado), a pesar que se

observó doble curvatura en los elementos resistentes al inicio del ensayo hasta

aproximadamente la fluencia.

El refuerzo mediante pilares de borde y estribos para los muros M6 y M7, no fue

relevante para lograr una mayor resistencia y ductilidad en comparación a las otras

probetas.

De acuerdo a los análisis experimentales realizados, se puede establecer que el modelo

de flexión es adecuado para determinar la resistencia del momento nominal. Respecto

al desplazamiento teórico, se observa que la mejor aproximación es la que se logra

utilizando una longitud de rótula plástica igual al 50% de la longitud bruta del muro.

Los modelos de corte son apropiados para determinar la resistencia de los muros

diseñados para tal efecto. Es importante destacar que el refuerzo horizontal es efectivo

para incrementar la resistencia de corte, y afecta a la redistribución de esfuerzos y

concentración de daños en los muros.

Respecto a los modelos de piso blando se puede establecer, que de acuerdo a lo

obtenido teóricamente y corroborado con los ensayos, el mecanismo en flexión no es

representativo ni válido, en cambio el de piso blando en corte influiría en cierto grado a

los muros reforzados para evitar la falla en flexión.



141

El deslizamiento basal fue poco relevante en los muros ensayados, lo que fue

corroborado con análisis teóricos.

Este estudio entrega un alineamiento general del comportamiento de los muros ICF,

por esta razón se deben realizar más ensayos incluyendo principalmente estudios de

muros bajos y muros con aberturas.



7. REFERENCIAS

[1] (2004). About Insulating Concrete Forms. Consultado en www.forms.org.

[2] U.S. Department of Housing and Urban Development (2001). In-Plane Shear Resistance of ICF Walls. Washington, DC.

[3] Cámara Chilena de la Construcción, Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile

(2005). Código de Diseño de Hormigón Armado (1ª Edición). Santiago de Chile.

[4] Universidad de Chile. IDIEM. (2004). Ensayo de carga alternada de muro exacta M-

125. Santiago de Chile

[5] Universidad de Chile. IDIEM. (2004). Ensayo de carga alternada de muro exacta M-

250. Santiago de Chile

[6] U.S. Department of Housing and Urban Development (1998). Prescriptive Method

for ICF in Residential Construction 1da edition. Washington, DC.

[7] U.S. Department of Housing and Urban Development (2002). Prescriptive Method

http://www.forms.org/

http://www.forms.org/

(8) Verdejo, Rodolfo. Comportamiento Sísmico de Muros ICF Sometidos a Solicitaciones en su Plano....

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