NOMBRE DEL PROYECTO: CICLO: MODALIDAD UNIDISCIPLINARIA
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Universidad Autónoma de Sinaloa Dirección General de Servicio Social Ensaye de muros diafragma de mampostería de piezas de concreto con relación aspecto (H/L) igual a 0.75, con y sin refuerzo horizontal en las juntas. Roger Ulisses Hernández Zamora 1 NOMBRE DEL PROYECTO: Ensaye de muros diafragma de mampostería de piezas de concreto con relación aspecto (H/L) igual a 0.75, con y sin refuerzo horizontal en las juntas. CICLO: 2021-2022-1 MODALIDAD UNIDISCIPLINARIA ELABORADO POR: Abel Rivera Buelna BRIGADISTA (S): Abel Rivera Buelna ASESOR(A) DE PROYECTO: Roger Ulisses Hernández Zamora Fecha de autorización 21/09/2021
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Universidad Autónoma de Sinaloa Dirección General de Servicio Social
Ensaye de muros diafragma de mampostería de piezas de concreto con relación aspecto (H/L) igual a
0.75, con y sin refuerzo horizontal en las juntas. Roger Ulisses Hernández Zamora
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NOMBRE DEL PROYECTO: Ensaye de muros diafragma de mampostería de piezas de concreto con relación
aspecto (H/L) igual a 0.75, con y sin refuerzo horizontal en las juntas.
CICLO: 2021-2022-1
MODALIDAD UNIDISCIPLINARIA
ELABORADO POR: Abel Rivera Buelna BRIGADISTA (S): Abel Rivera Buelna ASESOR(A) DE PROYECTO: Roger Ulisses Hernández Zamora
Fecha de autorización 21/09/2021
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Ensaye de muros diafragma de mampostería de piezas de concreto con relación aspecto (H/L) igual a
0.75, con y sin refuerzo horizontal en las juntas. Roger Ulisses Hernández Zamora
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I. Título del Proyecto de Servicio Social
Ensaye de muros diafragma de mampostería de piezas de concreto con relación
aspecto (H/L) igual a 0.75, con y sin refuerzo horizontal en las juntas.
II. Antecedentes:
En México existen dos principales sistemas estructurales a base de mampostería. Uno
de ellos es mediante la utilización de Muros Confinados, los cuales se caracterizan por
resistir tanto cargas verticales como laterales ya que los muros son el único elemento
estructural en la edificación. El otro sistema estructural es mediante la utilización de
muros diafragma, que de acuerdo a las Normas Técnicas Complementarias para
Mampostería del Reglamento de Construcción del Distrito Federal (NTCM-RCDF,
2004), un muro diafragma es aquel muro que se encuentra rodeado por las vigas y
columnas de un marco estructural, al que proporcionan rigidez ante cargas laterales.
La disponibilidad de grandes lotes vacíos se ha reducido en los últimos años, por lo
que la edificación de vivienda se ha desarrollado en los extremos de las grandes
ciudades. Sin embargo, un gran número de viviendas fueron abandonadas debido a
que la población que las habitaba notó que es incosteable vivir en ellas debido al
tiempo de traslado y al costo de transporte excesivos hacia sus trabajos o escuelas.
El cambio de política de vivienda en México, establecida por Secretaría de Desarrollo
Agrario, Territorial y Urbano (SEDATU), la rápida expansión del mercado de la vivienda
actual y la disponibilidad cada vez menor de grandes lotes vacíos en áreas urbanas
favorecen el desarrollo vertical de viviendas. Estos cambios conducirán al uso de
edificios a base de marcos de concreto o acero con un mayor número de niveles, que
requerirán muros diafragma como parte de una solución estructural y arquitectónica.
Es común en el diseño de edificios hechos a base de marcos de concreto considerar
a los muros de relleno como elementos no estructurales. Se argumenta que el marco
circundante es el principal elemento para resistir las cargas y la presencia de los muros
es una reserva de resistencia. Sin embargo, esta consideración no siempre conduce
a diseños más seguros.
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Dependiendo de las características físicas y mecánicas de los elementos, muros y
marco, la presencia del muro puede tener efectos favorables o desfavorables en el
comportamiento de la estructura. Los efectos benéficos del muro de relleno consisten
principalmente en incrementar significantemente la rigidez y resistencia, reduciendo la
demanda de deformación y mejorando la capacidad de disipación de energía del
sistema.
Hamburger (2006) discutió el mejor desempeño estructural y resistencia al fuego de
un edificio de marcos de acero rellenos con mampostería comparada con otro sistema
estructural durante el terremoto de San Francisco de 1906. Murty (2000) anotó el
excelente desempeño de marcos de concreto reforzados rellenos con mampostería
durante terremotos moderados en la India.
En contrapartida, en experiencias sísmicas pasadas se han observado efectos
adversos en el comportamiento del muro y el marco. Al proporcionar mayor rigidez al
marco, los muros diafragma atraen mayor carga sísmica. Sí el marco no posee
suficiente resistencia a carga lateral y/o ductilidad, la acción sísmica solo podrá ser
soportada mientras que el muro permanezca en el rango elástico. Por otro lado,
distribuciones irregulares de relleno conducen a mecanismos de falla adversos que
conducen al colapso prematuro de la estructura. Por ejemplo el mecanismo de piso
débil o aquellos relacionados con efectos torsionales. Saatcioglu (2001) anotó el pobre
desempeño de marcos rellenos de concreto reforzado durante el terremoto de Kocaeli,
Turkia en 1999. Estudios recientes realizados por Ravichandran y Klingner (2011)
demostraron que si la resistencia de los muros de relleno excede el 35% de la
resistencia total de un entrepiso se pueden producir efectos indeseables en el
comportamiento no lineal de la estructura, tales como pisos blandos.
Tales efectos ya sean favorables o desfavorables en el comportamiento general de la
estructura (muro-marco) pueden ser analizados utilizando modelos no lineales que
describen el comportamiento de la estructura. La validación de estos modelos requiere
de resultados experimentales obtenidos a partir de ensayes de laboratorio.
Recientemente, en el Laboratorio de Estructuras de la Facultad de Ingeniería de la
Universidad Autónoma de Sinaloa se desarrolló un programa experimental en el que
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se ensayó especímenes a escala 1:2 con diferentes características. El comportamiento
de los especímenes fue monitoreado a través de dispositivos de medición de
deformaciones, desplazamientos y cargas. En este proyecto se plantea una
continuación de dicho proyecto.
II. Justificación del Proyecto:
El comportamiento de estructuras a base de marco es en la actualidad mejor
comprendido que el de otros sistemas estructurales, ya que la teoría de barras
proporcionada por la mecánica de materiales es una herramienta suficientemente
precisa para su análisis. Sin embargo, cuando se incluyen muros en las crujías de los
marcos el problema se complica, puesto que no existe un modelo universalmente
aceptado que represente el comportamiento de estos elementos y su relación con los
que lo confinan. Modelos basados en el concepto de puntal equivalente son utilizados
en el análisis de edificios a base de marcos rellenos. Sin embargo, las propuestas
sobre la caracterización del puntal presentadas por diferentes autores tienen grandes
diferencias sobre sus dimensiones. Esto genera incertidumbre en las fuerzas de diseño
actuantes en el muro, así como los desplazamientos de entrepiso desarrollados en la
edificación. La normativa vigente no cuenta con especificaciones de diseño que tomen
en cuenta los diferentes parámetros que intervienen en el comportamiento de estos
elementos. Por ejemplo, la relación de resistencia y rigidez entre muro y marco y las
condiciones de refuerzo en el muro son parámetros que tienen influencia importante
en su comportamiento. La expresión establecida por las NTCM (2004) para calcular la
resistencia a cortante de diseño de muro diafragma no toma en cuenta la rigidez y
resistencia del marco que lo rodea, a pesar de que marcos más robustos trasmiten en
un área de contacto mayor las fuerzas al muro. Además, la contribución del refuerzo
horizontal a la resistencia a cortante es una adopción de resultados obtenidos a partir
de experimentos de muros confinados. También es necesario contar con expresiones
de diseño para trabes y columnas del marco circundante, ya que la presencia del muro
modifica los diagramas de los elementos mecánicos en dichos miembros.
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IV. Objetivos:
Objetivo general: Estudiar el comportamiento de marcos de concretos rellenos con
un muro de mampostería reforzado con varillas de acero horizontales. Los resultados
serán analizados en términos de la correlación de los desplazamientos, las
deformaciones y los esfuerzos desarrollados en los especímenes durante su ensaye.
Objetivo específico: Desarrollar en los brigadistas del servicio social conocimiento
sobre dosificación, muestreo y pruebas a materiales y estructuras (muros diafragma).
V. Metas:
Obtener resultados experimentales confiables, que permitan comprobar la
aplicabilidad de las ecuaciones establecidas en las NTCM (2017) para la estimación
de la resistencia a cortante del refuerzo horizontal en muros diafragma de
mampostería. Los resultados obtenidos serán de gran utilidad para el desarrollo de un
estudio paramétrico utilizando la modelación numérica en futuras investigaciones. Esté
estudio permitirá establecer recomendaciones de diseño tanto para el muro de relleno
como para el marco.
VI. Localización geográfica del proyecto.
Calle Josefa Ortiz de Domínguez S/N, Cd Universitaria, Universitaria, 80040 Culiacán
Rosales, Sin
Las actividades se realizan dentro del laboratorio de estructuras en la facultad de
ingeniería Culiacán dentro de CU.
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VII. Actividades a realizar
Las actividades que se realizarán son:
1. Supervisión de obra. Durante la construcción de los especímenes se requiere que
los prestadores de servicio social supervisen que los especímenes se construyan de
acuerdo a las especificaciones del proyecto.
2. Diseño de mezclas de concreto y mortero. Se requiere que el concreto y el mortero
que se utilizarán en la construcción de los muros cumplan con ciertas especificaciones
técnicas. Para ello, los prestadores de servicio social diseñaran las mezclas aplicando
los conocimientos adquiridos en clase.
3. Toma de muestras de concreto y mortero. La calidad del concreto y el mortero se
determina con base a procedimientos y métodos específicos estipulados por las
Normas mexicanas del ONNCCE correspondientes. Los prestadores aplicaran dichas
Normas en la toma de muestras de estos materiales.
4. Pruebas a los materiales. Las propiedades mecánicas de los materiales se
evaluarán mediante ensayes de laboratorio realizados de acuerdo a los
procedimientos establecidos en el ONNCCE.
5. Colocación de Marco de carga. El marco de carga es un conjunto de piezas de acero
que sirven para transmitir las cargas a los especímenes de prueba. Se aplicarán carga
vertical para simular el peso de los pisos superiores y carga lateral para simular la
acción sísmica. La colocación de dio marco requiere de la alineación y la nivelación de
las piezas con el espécimen.
6. Instrumentación. Se colocarán dispositivos para medir los desplazamientos, la carga
y la deformación que desarrollarán los especímenes durante las pruebas. Los
prestadores de servicio social deberán aprender sobre extensometría, para lo correcta
colocación de las galgas extensométricas que se utilizarán en las pruebas.
7. Ejecución de los ensayes principales. Los especímenes se ensayarán de acuerdo a
un protocolo de ensaye establecido en las NTCM (2004) para ensayar muros de
mampostería. Los prestadores de servicio social deberán conoce dicho protocolo de
ensaye.
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VIII. Recursos
El proyecto contará con la mano de obra de 4 personas, siendo 2 de ellas trabajadores
y 2 serán prestadores del servicio social
En cuanto a material se utilizará cemento, grava, arena, agua para hacer las pastas
de cemento y mortero, mientras que se utilizará acero para los refuerzos horizontales.
Se utilizarán ladrillos, bloques, cimbras y los morteros para construir los muros.
Se utilizarán herramientas como palas, carruchas, cuchara de albañil, piolas, plomada,
moldes para muestras, flexómetro, charolas, pisón de acrílico, martillos, compás.
En cuanto a lo tecnológico utilizaremos prensas hidráulicas, vernier digital, un TDS-
630 para medir las deformaciones y celdas, así como extensómetros, grúa, cámara.
IX. Financiamiento
El proyecto está financiado por CONRICyT la cual cubre todos los gastos del proyecto.
X. Metodología
Se realizará el ensaye de dos marcos de concreto reforzado a escala 1:2. Este marco
se rellenará en su crujía con un muro diafragma de mampostería de piezas de concreto
multiperforadas y mortero hecho con cemento, cal y arena. Uno de los muros se
reforzará con varillas de acero horizontales en las juntas de mortero. De tal manera
que la única diferencia entre los especímenes será la presencia del refuerzo horizontal.
Por lo que las diferencias observadas en el comportamiento serán atribuidas al
refuerzo. El mortero será tipo I de acuerdo a la clasificación de las NTCM-RCDF
(2017). Las propiedades mecánicas de los materiales utilizados en la construcción del
espécimen se evaluarán por medio de los procedimientos experimentales vigentes
establecidos por el Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la
Construcción y Edificación (ONNCCE). Se determinará la resistencia a compresión de
las piezas; la resistencia a compresión del mortero; la resistencia a compresión, la
resistencia a cortante y el módulo de elasticidad de la mampostería; la resistencia a
compresión y el módulo de elasticidad del concreto; la resistencia a tensión y el módulo
de elasticidad del acero utilizado para el refuerzo de columnas y la trabe de del marco,
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así como el acero de refuerzo horizontal. El marco de carga usado en los ensayes
consistirá de un conjunto de piezas de acero arregladas de tal forma que mediante la
acción de actuadores se transmitirá cargas a los especímenes. El marco de carga se
diseñó en base a la ubicación de los puntos de anclaje del piso fuerte y el muro de
reacción del laboratorio. En la Figura 1 se presenta el marco de carga que será
utilizado en los ensayes. En la Figura 2 se presenta la instrumentación utilizada
durante los ensayes. Dicha instrumentación permitirá medir la carga, los
desplazamientos y las deformaciones que desarrollarán los especímenes durante las
pruebas. Mediante estas mediciones se calculará la resistencia a corte, la rigidez
inicial, la ductilidad, la capacidad de disipar energía y degradación de la rigidez de los
muros.
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XI. Supervisión y Asesoría
Será supervisión directa por el maestro y a su vez unidad receptora Dr. Jesús Martin
Leal Graciano. Es un proyecto disciplinario organizado por el maestro Dr. Jesús Martín
Leal Graciano y la asesoría será por el M.C. Roger Ulisses Hernández Zamora
mediante reuniones de trabajo y actividades de campo.
XII. Evaluación
Se evaluará mediante reportes mensuales durante todo el semestre acumulando un
total de 6 reportes y 480 horas horas en total. Con la asesoría de Roger Ulisses
Hernández Zamora y la supervisión del Dr. Jesús Martin Leal Graciano.
XIII. Resultados esperados
Se espera obtener la correlación de los desplazamientos, las deformaciones y los
esfuerzos desarrollados en los especímenes durante su ensaye.
XIV. Fuentes
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Flores Corona Leonardo E. (2014), Ensaye de Muros Diafragma de Mampostería con
Diferente Cuantía de Refuerzo Horizontal, XIX Congreso Nacional de Ingeniería
Estructural, Puerto Vallarta, Jalisco, México.
Hamburger R. O y Meyer J. D (2006), The Performance of Steel Frames building with
infill masonry walls in the 1906 San Francisco Earthquake, Earthquake Spectra, Vol.
22, No S2, S43-S67
Leal Graciano J. Martin, Pérez-Gavilán E. Juan José, Castorena G. J. Humberto,
Velázquez Dimas J. Ignacio, Quiñonez E. Basilia (2015), Estudio Experimental de
Marcos de Concreto Rellenos con Muros de Mampostería Sujetos a Carga Lateral, XX
Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica, Acapulco, Guerrero, México.
Murty, C. V. R. and Jain, S. K., (2000). Beneficial influence of masonry infill walls on
seismic performance of RC frame buildings, Proceedings of the 12th World Conference
on Earthquake Engineering, Auckland, New Zealand.
NTCM 2004, Normas Técnicas Complementarias para el Diseño y Construcción de
Estructuras de Mampostería, Gaceta Oficial del Gobierno del DF, 2004.
Ravichandra S. S. y Klinger R. E. (2011), Seismic Design Factors for Steel Moment
Frames with Masonry Infills: Part 1 and 2, 11th North American Masonry Conference,
Minneapolis, U.S.A.
Saatcioglu M, Mitchell D, Tinawi R, Garnerd N, Gillies J, Ghobarh A, et al. The August
17, 1999, Kocaeli (Turkey) earthquake- damage to structures. Can J Civ Eng
2001;28:715–37.
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XV. Cronograma de actividades.
XVI. Programa de actividades/ carta descriptiva
Cuadro de descripción de actividades
Proyecto Recursos
Objetivo
específico
Metas Actividades Humanos Materiales Económic
os
Estudiar el comportamiento de marcos de
concretos rellenos con un
muro de mampostería reforzado con
varillas de acero
horizontales. Los resultados
serán analizados en términos de la correlación de
los desplazamient
os, las deformaciones y los esfuerzos desarrollados
Obtener
resultados
experimental
es
confiables,
que permitan
comprobar la
aplicabilidad
de las
ecuaciones
establecidas
en las NTCM
(2017) para
la estimación
1.-Supervisión de obra 2.- Diseño de mezclas de concreto y mortero. 3.- Toma de muestras de concreto y mortero 4.- Pruebas a los materiales 5.- Colocación de Marco de carga 6.- Instrumentación. 7.- Ejecución de los ensayes principales
2 trabajador
es y 2 prestadore
s de servicio social
En cuanto a material se utilizará cemento,
grava, arena,
agua para hacer las pastas de cemento y mortero, mientras que se utilizará
acero para los
refuerzos horizontale
s. Se utilizarán ladrillos, bloques, cimbras y
los
En este apartado
se define el monto de recursos
económicos en pesos que cuesta
esta actividad
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en los especímenes
durante su ensaye.
de la
resistencia a
cortante del
refuerzo
horizontal en
muros
diafragma de
mampostería
.
morteros para
construir los muros.
XVII. Nombre y firma de responsables: Brigadista (s) y Asesor (a)
Abel Rivera Buelna
M.C. Roger Ulisses Hernández Zamora Asesor
FreeText
Abel Rivera Buelna
