Pruebas no destructivas con martinetes planos en mampostería
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Sigma Ingenieria 2010 www.sigma-ingenieria.com 1 Pruebas no destructivas con martinetes planos en mampostería Introducción Cualquiera sea el tipo de trabajo de consolidamiento en un edificio en mampostería, resulta prioritario el conocimiento de los parámetros de deformabilidad y resistencia de los materiales que lo componen. La adquisición de estos parámetros resulta particularmente difícil en construcciones de mampostería de ladrillos o piedras ya que se trata de un material heterogeneo formado generalmente por dos o más componentes: los bloques y la mezcla. El modo más simple de enfrentar el problema sería el de extraer muestras (probetas) de la mampostería y efectuar pruebas destructivas de las mismas. Dado que se trata de un material heterogeneo, para que estas muestras sean suficientemente representativas deberían ser de grandes dimensiones. Generalmente la extracción de probetas de grandes dimensiones no resulta posible (p.ej. en los edificios históricos) o bien puede resultar engorroso y costoso si pensamos sólo a transportar a un laboratorio una muestra de mampostería. El problema de la caracterización mecánica de la mampostería puede resolverse empleando un método in- situ del tipo no destructivo: Las pruebas con martinetes planos. Las pruebas no destructivas con martinetes planos nos permiten determinar las solicitaciones a las cuales se encuentra sometida la mampostería analizada y definir las características elastoplásticas de la misma. El objeto de realizarlas reviste particular importancia durante la determinación de la vulnerabilidad sísmica de edificios de mamposteria mediante el análisis no-lineal principalmente por dos motivos: - La primera parte de la prueba, es decir la determinación de las tensiones de compresión existentes en la mampostería sirve como herramienta de control al levantamiento estructural. Los valores de la tensión de compresión en la mampostería deberán resultar similares a aquellos calculados mediante la ponderación de las cargas del edificio. - La segunda parte de la prueba nos permite determinar el módulo elástico de la mampostería en las condiciones en efectivamente se encuentra, es decir a los valores de tensión a los que está sometida en el edificio. También nos proporciona el valor de rotura y deformación última, parámetros fundamentales en el comportamiento no-lineal. Determinación de la solicitaciones de la mampostería Este estudio se basa en la eliminación del estado tensional de la mampostería (compresión ) mediante la ejecución de un corte plano normal a la superficie de la pared, para luego reestablecer el estado tensional mediante el uso de un martinete plano (espesor máximo 6 mm). En resumen se efectúan las siguientes operaciones: Luego de la preparación de la superficie, se fijan las bases del extensómetro de alta precisión “a caballo” de la junta en la cual se practicará el corte, y se efectúan las lecturas del “cero” de referencia. A continuación se realiza el corte de la mampostería en lo posible de dimensiones similares a las del martinete a utilizar (generalmente de 40 cm x 20 cm) y espesor máximo 10 mm.
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Pruebas no destructivas con martinetes planos en mampostería Introducción Cualquiera sea el tipo de trabajo de consolidamiento en un edificio en mampostería, resulta prioritario el conocimiento de los parámetros de deformabilidad y resistencia de los materiales que lo componen. La adquisición de estos parámetros resulta particularmente difícil en construcciones de mampostería de ladrillos o piedras ya que se trata de un material heterogeneo formado generalmente por dos o más componentes: los bloques y la mezcla. El modo más simple de enfrentar el problema sería el de extraer muestras (probetas) de la mampostería y efectuar pruebas destructivas de las mismas. Dado que se trata de un material heterogeneo, para que estas muestras sean suficientemente representativas deberían ser de grandes dimensiones. Generalmente la extracción de probetas de grandes dimensiones no resulta posible (p.ej. en los edificios históricos) o bien puede resultar engorroso y costoso si pensamos sólo a transportar a un laboratorio una muestra de mampostería. El problema de la caracterización mecánica de la mampostería puede resolverse empleando un método in-situ del tipo no destructivo: Las pruebas con martinetes planos. Las pruebas no destructivas con martinetes planos nos permiten determinar las solicitaciones a las cuales se encuentra sometida la mampostería analizada y definir las características elastoplásticas de la misma. El objeto de realizarlas reviste particular importancia durante la determinación de la vulnerabilidad sísmica de edificios de mamposteria mediante el análisis no-lineal principalmente por dos motivos:
- La primera parte de la prueba, es decir la determinación de las tensiones de compresión existentes en la mampostería sirve como herramienta de control al levantamiento estructural. Los valores de la tensión de compresión en la mampostería deberán resultar similares a aquellos calculados mediante la ponderación de las cargas del edificio.
- La segunda parte de la prueba nos permite determinar el módulo elástico de la mampostería en las condiciones en efectivamente se encuentra, es decir a los valores de tensión a los que está sometida en el edificio. También nos proporciona el valor de rotura y deformación última, parámetros fundamentales en el comportamiento no-lineal.
Determinación de la solicitaciones de la mampostería Este estudio se basa en la eliminación del estado tensional de la mampostería (compresión ) mediante la ejecución de un corte plano normal a la superficie de la pared, para luego reestablecer el estado tensional mediante el uso de un martinete plano (espesor máximo 6 mm). En resumen se efectúan las siguientes operaciones: Luego de la preparación de la superficie, se fijan las bases del extensómetro de alta precisión “a caballo” de la junta en la cual se practicará el corte, y se efectúan las lecturas del “cero” de referencia. A continuación se realiza el corte de la mampostería en lo posible de dimensiones similares a las del martinete a utilizar (generalmente de 40 cm x 20 cm) y espesor máximo 10 mm.
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Ejecución del corte Posicionamiento de las bases
A este punto se genera un cedimiento micrométrico en la mampostería que da origen al “efecto arco” el cual establece una nueva configuración de equilibrio en la misma. La magnitud del cedimiento se evalua a través de una nueva lectura del instrumento.
Se introduce a continuación el martinete plano y se aumenta la presión del circuito hidráulico hasta obtener las mismas lecturas de deformación previas a la ejecución del corte. En esta condición, la presión del martinete iguala la presión preexistente en la mampostería, se trata solamente de efectuar las correcciones numéricas que tienen en cuenta la relación de la superficie del corte efectuado y la superficie del martinete mediante el coeficiente Ka = Sup martinete / Sup. corte y la constante Km del martinete que se determina mediante pruebas de compresión en laboratorio.
Se obtiene entonces σ = Ka.Km.p donde σ es la presión de compresión preexistente en la mampostería y p es la presión del circuito hidráulico del martinete. El valor obtenido es de suma utilidad para compararlo con los resultados obtenidos del levantamiento estructural. Determinación del modulo elástico y resistencia a la rotura La segunda parte del ensayo se refiere a la determinación del módulo elástico y los valores de resistencia y deformación última de la mampostería.
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En el sitio www.sigma-ingenieria.com, es posible obtener información adicional respecto a la evaluación de vulnerabilidad sísmica de edificios en mampostería.
A continuación se presentan los resultados de un ensayo realizado en una mampostería formada por bloques de piedra calcarea, trabajada a mano. El edificio (Liceo Rosmini – Rovereto,Italia) fue objeto de un análisis de vulnerabilidad sismica en el año 2008. El mismo data de mediados del siglo XVII.
Localización del punto de prueba
La definición de los parámetros de deformabilidad se realiza introduciendo un segundo martinete en un segundo corte, ejecutando ciclos de carga y descarga y efectuando la lectura de los valores de deformación. El segundo corte se realiza a una distancia de entre 50 cm y 100 cm del primero, y las bases del extensómetro su ubican entre los cortes. A partir de las curvas se determina el modulo de elasticidad secante corrispondiente a las presiones de ejercicio de la mampostería.
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Tareas de separación del revoque
Inspección visual de la mampostería
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Del gráfico anterior resulta que, en modo aproximativo, luego del tercer ciclo de carga (color celeste) el material comienza a tener deformaciones residuales y por lo tanto podemos hipotizar el inicio de la fase
plástica para el punto correspondiente a ∆p = 15,12 bar e ∆e = 1,70 x 10-4
. Para representar el comportamiento elasto-plástico del material mampostería, será hipotizado un comportamiento bi-lineal utilizando los datos obtenidos de los ciclos de carga. Determinación del módulo de elasticidad elástico E(elastico) Aplicando los coeficientes de corrección Km e Ka , obtenemos:
∆ σ = 8,88 bar = 0,888 MPa
∆e = 1,70 x 10-4
. E(elastico) = 4.961 MPa Determinación del módulo de elasticidad plástico E(plastico)
∆ p = 28,8 – 15,12 = bar
∆ σ = 7,68 bar = 0,768 MPa
∆e = 2,58 x 10-4
. E(plastico) = 2.976 MPa
El ingreso de las características mecánicas de la mampostería se realiza en el programa de cálculo a través de las siguientes ventanas:
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Características lineales
Características no-lineales
