COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE UN MURO DE ALBAÑILERÍA CONFINADA

7/28/2019 COMPORTAMIENTO SSMICO DE UN MURO DE ALBAILERA CONFINADA

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CURSO:

INGENIERA ESTRUCTURAL

PROFESOR:

ALUMNO:

ING. CARMEN CHILON MUOZ

JOSU BILI EDQUN DELGADO


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En nuestro pas se acostumbra instalar las tuberasdespus de haberse construido a los muros portantesconfinados, para ello se pica a la albailera, se instala eltubo y despus se resana la zona afectada con mortero.

1. INTRODUCCIN

Fig.1. Desintegracin columna-muro Fig.2. Muro dividido en 2 partes

Prohibido por la Norma E.070


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Permite que la tubera quede embutida en el interior de una falsacolumna de concreto simple.

Durante la construccin de la albailera debe dejarse una cavidadconectando las partes divididas del muro mediante mechas deacero colocadas en las juntas horizontales.

Procedimiento Correcto Segn Norma E.070

Fig.3. Falsa columna


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2. CARACTERSTICAS DE LOS MUROS

Se construyeron dos muros de albailera confinada(Fig.4) con la misma geometra, el mismo refuerzo.

(en cada columna se utiliz 4 1/2 y estribos de: 1 a 5 cm, 4 a 10 cm y el resto a 20 cm),

El mismo ladrillo (King Kong industrial de arcilla), y lamisma calidad del concreto fc =175 kg/cm2.

Lo se que vari fue el proceso constructivo para la

instalacin de la tubera de desage.Esta tubera, de 4 pulgadas de dimetro, fue enrolladacon alambre nmero 16 (Fig.5) y estuvo ubicada en laparte central del muro.


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Fig.4. Muro M1 (izq.) picado y resanado, y muro M2 (der.) con falsa columna.

Fig.5. Tuberaenrollada conalambre #16.


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2.1. Instalacin de la Tubera en M1

En el muro M1 se sigui el procedimiento tradicional para instalarla tubera (Fig.6).

Una vez construida la albailera y vaciadas las columnas, se pica la albailera por una de sus caras y se instal la tuberainsertndola en un suple dejado en la cimentacin, para luego

resanar la zona afectada con mortero cemento-arena 1:5.Finalmente, se vaci la viga solera.

Fig.6. Secuencias de la instalacin de la tubera en el muro M1.


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2.2. Instalacin de la Tubera en M2

Se instal la tubera insertndola en un suple dejado en la cimentacin, para luego proceder conel asentado de los ladrillos, haciendo una conexin dentada tanto con las columnas como con lafalsa columna.Para integrar las dos mitades del muro se usaron mechas de 6mm de dimetro por 98 cm delongitud.La falsa columna fue de 13x24 cm y no llev refuerzo vertical en su interior.Una vez concluido el levantamiento de la albailera, se procedi con el vaciado de la falsacolumna, utilizando grout con 10 de slump y una proporcin cemento-arena-confitillo 1 : 2 : 1

, con una resistencia a compresin de 175 kg/ cm2.Simultneamente se vaciaron las columnas de confinamiento y finalmente se construy la vigasolera (Fig.7).

Fig.7.Secuencias enla construccinde M2 confalsa columna mechas


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3. MATERIALES EMPLEADOS

Ladrillos. Se utilizaron ladrillos industriales de arcilla del tipo King Kongcon 18 huecos, con dimensiones de 24x13x9 cm y resistencia acompresin fb = 119 kg/cm2 sobre rea bruta. Esta unidad calificcomo hueca ya que las perforaciones cubrieron el 48% del rea bruta.

Arena. La granulometra de la arena gruesa mostr que no cumpla en sutotalidad con la especificacin dada por la Ref.1; su mdulo de fineza fue

2.66.Mortero. Para el asentado de los ladrillos se utiliz mortero conproporcin volumtrica cemento-arena 1:4, mientras que para el resanedel muro M1 se us mortero 1:5.Cemento. Se utiliz cemento Prtland tipo I.Acero de refuerzo. Se utiliz acero corrugado grado 60, incluso para lasmechas de M2.Concreto. La resistencia nominal a compresin del concreto empleado enlas columnas y viga solera fue fc = 175 kg/cm2. En la falsa columna deM2 se us grout (ver 2.2).


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4.1 Pilas

Para obtener la resistencia caracterstica a compresin axial fm yel mdulo de elasticidad de la albailera, se construyeron cuatropilas de 5 hiladas. Los resultados sobre rea bruta fueron:

fm = 64 kg/cm2 Em = 31328 kg/ cm2 = 490 fm Las pilas tuvieron una falla frgil, concentrndose las fallas en sus

caras (Fig.8)

Fig.8Pilas ensayadas acompresin axial

y falla tpica.


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4.2 Muretes

Para determinar la resistencia al corte (vm) seconstruyeron cuatro muretes de 60x60 cm. Estosmuretes fueron ensayados a compresin

diagonal. La forma de falla se muestra en la Fig.9y el resultado fue: vm = 8.9 kg/cm2

Fig.9Falla portraccin

diagonal en losmuretes.


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5. ENSAYO DE CARGA LATERALCCLICA

5.1 Tcnica de ensayo Los muros M1 y M2 fueron ensayados a carga lateral cclica (V), sin carga vertical,

controlando el desplazamiento horizontal (D) de la viga solera en 10 fases, segnse indica en la Tabla 1.

El nmero de ciclos que se aplic en cada fase fue el necesario para lograrestabilizar los lazos histerticos V-D.

Fig.10. Vista global de los

dispositivos de ensayo.

Tabla 1. Fases del ensayo de Carga Lateral Cclica.

Fase 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

D (mm) 0.5 1.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0

N de ciclos 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3


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5.2 Comportamiento de los Muros

En la fase 1 los muros M1 y M2 tuvieron uncomportamiento elstico.

En la fase 2 el muro M1 present fisuras verticales alo largo de la zona del resane, mientras que M2mantuvo su comportamiento elstico.

En la fase 3 se formaron fisuras de traccin porflexin en las columnas de ambos muros. En M1 seinici el agrietamiento diagonal condesprendimiento del mortero de resane,formndose una especie de letra V con su vrticeen la base de la tubera. En M2 se form una fisuravertical en la parte central de la falsa columna.

En la fase 4 se inici la trituracin de los ladrillos enM1 y el agrietamiento diagonal de M2 cortndose elmuro en forma de X.

En la fase 7 se not en M1 un deslizamiento verticalentre la tubera y las dos partes en que habaquedado dividido M1. En M2 se registr: el inici dela trituracin de ladrillos, y el desprendimiento delconcreto en la parte central de la falsa columna,pandendose una de las mechas que atravesaba lafalsa columna.

En la fase 9 la tubera del muro M2 se aplast en suzona central.

En la fase 10 el grosor de las grietas diagonales fue:10 mm en M1 y 15 mm en M2.

Fig.11. Estado final de los muros M1 (izq.) y M2 (der.).

se muestra el patrn de grietas que tuvieronambos muros al trmino del ensayo.


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5.3 Anlisis Grfico Fig.13 aparece la envolvente promedio correspondientes a las ramas positivas y

negativas del primer ciclo de cada muro Se puede observar que a partir de la fase 2 hasta el final del ensayo, el

incremento de carga en M1 es reducida a medida que aumenta eldesplazamiento lateral, hasta que al llegar a la fase 10 se registra la mayor cargaaplicada;

Mientras que para M2, en la fase 7 se produjo la mxima carga y a partir de estaetapa el muro pierde capacidad de resistencia, por la trituracin de su zona

central.

Fig.13.Envolvente V-Dcorrespondiente al primerciclo de cada fase


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6. COMPARACIN DE RESULTADOS

6.1. Comparacin de Resultados ExperimentalesEn la tabla 2 se efecta una comparacin de los resultados experimentalesobtenidos para M1 y M2; adicionalmente, se indica los porcentajes deincremento de M2 respecto a M1.

Tabla 2. Comparacin de resultados experimentales

Parmetro Muro M1 Muro M2 Incremento

Rigidez lateral inicial "K" (ton/mm) 11.41 17.75 56%

Carga de agrietamiento de traccin por flexin (ton) 8.39 12.04 44%Resistencia al agrietamiento diagonal "Vm" (ton) 8.59 15.90 85%

Carga mxima soportada (ton) 11.29 19.69 74%

CONCLUSIN: El empleo de una falsa columna es una solucin idnea paraalojar tuberas sanitarias en los muros portantes confinados.


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6.2. Comparacin de M2 con el muro MT

Empleando el mismo tipo de ladrillo, mortero y refuerzo, se construy un muroMT de iguales caractersticas que los analizados en este proyecto, pero sintubera.

El muro MT fue sujeto a la misma tcnica de ensayo utilizada en este proyecto.Con el objeto de observar si la tubera embutida en la falsa columna de M2afecta la resistencia de un muro que carece de tubera (MT), se comparan en laFig.14 la envolvente V-D de ambos muros, concluyndose que hasta un

desplazamiento de 11.5 mm (distorsin 0.005), las diferencias no sonsignificativas.

Fig.14. Muro MT de la Ref.3 y comparacin de envolventes V-D de MT y M2.


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7. CONCLUSIONES

La unidad empleada en este proyecto como tipo III y descarta su uso enla construccin de muros portantes en las zonas ssmicas 2 y 3 porcalificar como hueca (con porcentaje de perforaciones mayor que 30%del rea bruta). Esta restriccin se debe a que estas unidades terminantriturndose ante los sismos severos. En el caso del muro M1 latrituracin de los ladrillos se inici para un desplazamiento de 5.0 mm

(fase 4), inferior al lmite de reparacin especificado por la Ref.1 E.70(D = 0.005 h = 0.005x2300 = 11.5 mm), por lo que el empleo de estosladrillos resulta peligroso.En el muro M2 la tubera fue embebida en una falsa columna y puestoque su rigidez lateral, carga de fisuracin de traccin por flexin,resistencia al agrietamiento diagonal, y la carga mxima fueron

superiores a las del muro M1 (en 56%, 44%, 85% y 74%,respectivamente),Se puede concluir que el empleo de una falsa columna con la adicin demechas que permiten integrar las partes divididas del muro es unasolucin idnea para alojar tuberas sanitarias en los muros portantes.


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7. CONCLUSIONES

En adicin, hasta el instante de alcanzarse una distorsin de 0.005 (lmitemximo de la Ref.1), el muro M2 tuvo un comportamiento similar al muro MT dela Ref.3 carente de tubera, es decir, M2 se comport como si no existiese tuberaen su interiorEl procedimiento de instalacin de tuberas mediante el picado y resane de laalbailera hizo que el muro M1 se comporte como si estuviese compuesto pordos muros, uno a cada lado de la tubera instalada, presentndose dos grietas enforma de V con el vrtice en la base de la tubera. El comportamiento comodos sub-muros fue evidente durante el ensayo, ya que se pudo observar que unaparte del muro se desplazaba verticalmente hacia arriba a lo largo de la tuberamientras que la otra parte del muro se desplazaba hacia abajo (Fig.15).

Fig.15Comportamientode M1 ante cargas

positivasy negativas.


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7. CONCLUSIONES

La construccin de una falsa columna no reforzada pero con mechas deanclaje, dentro de la cual se aloja la tubera, permite al muro tener unafalla por corte muy similar a la de un muro que no presenta instalacinsanitaria, ya que se registra la formacin de dos grandes grietas,describiendo una especie de letra X sobre el muro, con la consecuentetrituracin de la regin central de la albailera, el pandeo de las mechas

y el aplastamiento de la tubera cuando se supera la distorsin mximapermitida por la Ref.1 (0.005).Cabe destacar que en pases como Mxico, se fabrican ladrillosalveolares (Vintex en la Fig.16) que permiten alojar a los conductoselctricos y sanitarios, para despus rellenarlos con grout. Estos ladrillos,de igual geometra externa que los ladrillos slidos, se colocan slo en la

zona donde existen tuberas

Fig.16. Mxico,

combinacin de

unidades slidas y

alveolares.


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