Facultad de Ingeniería

ISSN: 0121-1129

revista.ingenieria@uptc.edu.co

Universidad Pedagógica y Tecnológica

de Colombia

Colombia

Páez M., Diego Fernando

Tipología estructural de muretes en mamposteria solicitados a esfuerzos cortantes

Facultad de Ingeniería, vol. 15, núm. 21, 2006, pp. 60-69

Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

Tunja, Colombia

Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=413940754007

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ISSN 0121-1129

Tipología estructural de muretes en mamposteria solicitados a esfuerzos cortantes

Masanry walls structural typalagy requested far shear strains

Diego Fernando Páez M. l

Resumen

Se evaluó la incidencia de las unidadcs mampuestasy del espesor de junta cn el comportamiento de lamamposteria no reforzada, característica de laciudad de Tunja, cuando se ve sometida a esfuerzoscortantes a causa de eventos sísmicos. Se enconlróquc la resistencia al corte sc ve influenciada por lamgosidad de los ladrillos, pues afecta la ¡ldhereneiaentre la picza y el mortero. Sc observó unaincidencia notable del espesor de pega vertical enlos muros de bloque n." 5, pues aquellos con pegavertical práctícamenle doblaron en resistencia a losmuros sin pega vertical. Las dislursiones angularesregistradas están por debajo de 0.5%. valurestipulado en la NSR-9R. Además de las variablesestudiadas, el cumportamiento a conante de lamamposlería depende de otros panímclros qm: serecomienda leneren cuenta.

Palabras clave: Mamposteria. Resislencia al corte,Compresión diagonal.

Abstraet

Thc incidence of the masonry units and the jointthickness, in the bchavior of lhe non·rcinforeedl11asonry, characleristies of the eity of Tunja, isevaluated WhCll subject lo shear stresscs duringseismie events. 11 was fotlnd that the shear resistanceis influenccd by rhe roughness ofthe bricks becauscit affecls the adherence bctwccn the pieces and lhemonar. A remarkablc incidence of Ihe head-joinlthickness was observcd in the walls oflhe block no.5, becallsc practically doubled in rcsistance thosewithout hcad joints. Thc illler-sloricd driftsrcgislercd are lowcr rhan 0.5%, which is the valuespecificd by the NSR-98. Apart from the variableseonsídered in Ihis rescarch, it \Vas found Ihal Iheshear behavior of rhe Illasonry depends on ocherraramclers that il is recomlllended to take intoaccollnl.

Key Words: Masonry, Shear Rcsistanec, DiagonalCompression.

Ingeniero Civil, Universidad NaciOllal (sede Bugolú). Magister Ingenieria Civil. Universidad de los Andes. Profesor AsistenlcEscuela de Ingeniería en Trnnsporle y Vias. Facuhlld tic Ingeniería. UPTC. Tunja. Grupo de lnvcsligaciun GRINFRAVIAL.COITCQc.: ing dpaez@,Y3hooxom

Revisto Facultad de lngenieriCl. UPTc. 15(21). 200ó. p.p. 60-$ "'~ - CEDEC

1. Introducción

En la mayoría de las ciudades o regiones del pais nosc siguen normas técnicas propias p¡ml el discilo yconstrucción de estructuras de mamposteria, a pesarde ser obligatorias las espceificadas por las NormasColombianas de Construcción SismOlTesistenle,NSR~98 [1]. Entrc los principales inconvenientesque conlleva no acatar esta nonnativa se cncucntrael desconocimiento de las propiedades mecánicasde los materiales empleados para la construcción cncada rcgión, en particular de los mOlieros y unidadesmacizas o huecas.

Tcnicndo cn cuenta que para comprender elcomportamicnto de cualquier sistema estructural serequiere, como punto de partida, poseerconocimiento de los matcriales que 10 componen,este estudio pretende aportar conocimiento respectoal comportamiento mecánico de la mamposteria(especialmente de la zona de esttldio) cuando se vesomctida a esfuerzos de corte. El trabajo se iniciócon la aplicación de una encuesta en barriosubicados en la zona geológicamente más vulnerablede la ciudad de Tunja, con el fin de establecerinicialmente el tipo de unidades mampuestas y losespcsorcs de mortero de pega mús utilizados. y dedefinir la configuración geométrica tipica de losmuros, de manera quc representaran lamampostería caracteristiea de la zona. Con base eneste diagnóstico previo, se construyeron 16 murosde 1,2 m dc longitud por 1,2 m de altura, en los quesc utilizaron materiales fabricados localmente.

Se realizaron ensayos de compresión diagonal.ulilizando como variables el tipo de unidad y elespesor de pega, con el fin de observar la incidenciadc cstas variables en el comportamiento a corte de lamamposteria y desarrollar una expresiónmatemática que reflejara este comportam iento.

Este trabajo proporciona una base para la evaluaciónde la vulnerabilidad sísmica presente en lasvivicndas con muros de mampostería como sistemaestructural y, por consiguiente, contribuyc a ladisminución de riesgos de falla, con el tin de mitigarlas posibles tragedias provocadas por un eventosísmico en la ciudad dcTunja.

Revista facultad de Ingeniería. UPT(. 15(21 l. 2006

2. Definiciones iniciales

La mamposteria se define como un conjunto depiezas unidas entre sí mcdiantc un material, como elmorlero de barro o de cemento; las unidades pucdenser naturalcs (piedras) o artificiales (adobe,tabiques, bloques) r2l

Aunquc los muros de mampostería pueden trabajarcomo elementos estructurales y no estructurales, lainvestigación desarrollada cn este trabajo soloconsidera el componamiel1lo de muros noreforzados que frecuentemente no cumplen loscapitulas DI, 02, 03 Y 04 de la NSR~98, pero quesin embargo trabajan como componentesestructurales.

2.1 Muros estructu rales

Son aquellos quc, adcmás de soportar cargasverticales (muertas y vivas), resisten las fuerzashorizontales causadas por sismo o viento. Lacapacidad de carga de un muro viene determinadapor la resistencia de los materiales utilizados, porsus proporciones. por las condiciones dc borde delos elementos estructurales y por su capacidad pararesistir las tuerzas internas que surgen [3}.

2.2 Mampostería no reforzada

De acuerdo con la definición que proporciona laNSR-98. la mamposteria no reforzada es aquellaque se construye con base cn piezas dc mamposteríaunidas por medio de mortero. Esta solo puedeutilizarsc como sistema de resístencia sismica enaquellas regiones de amenaza sísmica baja, dondeel valorde Aa es menor o igual a 0,05 g. Este sistemaestructural se clasífica, para efectos de diseñosismorresislente, como uno de los sistemas concapacidad mínima de disipación de energía en elrango inelústico (DMI).

3. Recolección de informaciún

Con el tin de recopilar la inr0n11ación requeridapara caractcrizar los muros que actúan comoelementos eslnlcturales en las edificaciones demamposteria (de I y 2 pisos) en Tunja, sc rcalizaronvisitas de campo. Previamente se diseiló un formatode cncuesta para registrar la infonnación. Lasencuestas se realizaron durante una semana en

'!¡Jj - (ED«

diversos barrios de la ciudad. ubicados dclUro de lazona geológicamente más vulnerable a la actividadsísmica L41. Los barrios encuestados fueron:Altamira. Bello Horizonle, La Calleja. El Carmen.La Fuente, Kennedy. El Milagro, San Lú:taro y LosTrigales. Se visitaron. de mancra aleatoria. 80viviendas; en cada una de ellas se tnmllronmediciones y se llenaron las encuestas con lainfonnación suministrada por sus habitantes [5].Además se visitaron juntas de acción comunal dealgunos barrios y se consultó a los maestrosconstructores del sector para complementar lainformación. Esta información se utilizó parddefinir la configuración geometrica dc los muros.necesana para el desarrollo de los ensayos delaboratorio [5].

4. Proceso experimental

4.1 Se reali7.aron tres til'X)S de ensayos: compresióndc unidades. compresión de prismas y compres iondiagonal deprismas.

4.1.1 Compresión dc unidades. En estc ensayo sedetenllina la resistencia a compresión de unidades(reu).la cual pcnnitedar un cstimativo de la calidadde los materiales. Sc desarrollaron 9 ensayos porcada tipo de unidad, ladrillo tolcte recocido(chireal}.ladrillo prensatlo y bloque n.o 5 (cuadro 1).

Cuadro l. Propiedades geométricas y tisicas de lostipos de unidades uti Iizadas en las muestras

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FOlogr.ll"í:l l. Ladrillo lolele ehircal dercclUoso

Revisto ForuII.od de lnqeniBrio. oPTe. 15(21 J. 2006

FOlogr:ilia 1. Falta de uniformidad de los espcsort'Sde la.sjunlas (1 a3cm)

4. [.2 Compresión dc prismas. En este ensayo sedetermina la resistencia a In compresión de prismas(t'm), valor fundamental para detenninar algunaspropiedades de la mampostería. Se elaboraron 18prismas repartidos en 6 modelos que tienen comovariablcs el tipo de unid..d y espesor dc junlahorizontal (1,5 Y2,Ocm}(cu..dro 2).

Cuadro 2. Configuración de prisma.... para ensayu dccompresión (l'm)

NumeroEspesO<" JUrlta

Modelo .. Unidadprismas

Horizontat (cm)

1 3 Tolete Chircat L52 3 Tolete Chircat 2.0

3 3 Tolete Rubí L5

• 3 ToIale Rubí 2.0, 3 Btoque NO 5 L'6 3 BtO<PJC N° 5 2.0

4.1.3 Compresión diagonal. El ensayo consiste enaplicar carga de compresión a lu largo de una dc susdiagonales. Para el desarrollo de este ensayo se lu\'Ocomo rderencia la norllla ASTM E 519-81"Diagonal Tensión (shear) In MansoryAsscmblages"". Sin emburgo, debido a quc en ellaboratorio de Ingeniería Civil de la UniversidadPedagógica y Tecnológica de Colombia no sedispone del equipo sugerido por la norma, fucnecesario disei1ar un montaje adecuado a losobjCli vos dcl ensayo.

!v~ - CEDE<

•

Posteriormente se procede a instalar un ángulo deacero par" transmitir la carga al muro. [sIc úngulo se,tiustó con una platina triangular a cada lado delmuro, con el tín de centrar el gato de carga y elúngulo con relación al muro [5]. A continuación se¡¡tomilJú d galo de carga al úngulo de acero, demanera que el gato quedara al iIleado con la diagona Idellllurcte ¡¡ cnsayar (figura 3).

Una vez instalados los tres ángulos, se procedió atensar la guaya quc cnvuelve todo el sistema. EsrecOlllendable tellsar aplicando carga hasta unatonelada, con el lín de que el sislcma se ,tiustc. yasieVitar que los dclt:lrlll ¡metros registren movi Illientosde 'lcomodaciÓn. De acuerdo conexpcrilllCnlaciones hechas en el anteproyecto p"raprcparar cslc cnsayo, se prescnta una deformaciónapreciahle de acomodo del sistema, queprob,lblclllente esté asociada eon el grado de Icnsiónde la guay". con los espacios que quedan enlre elmuro y los ángulos, con la transmisión de fuerzainicial galo-gllllya y con el acomodo de los cauchos;csta situación dcJínia la necesidad de colocar unaprecarga de aproximadamente de una tonelada,punlo cn el cual se considera que el sislemacomienza " solicitar cfeclivlll11enle al lllureleensayado. De no aplicar es la precarga es posible que1<1 delot"lllilción presente valores excesivos, que nocorrespondan a la rcspucst" elcct iva dellllurete.

Figura J. AlIglllu de acero 1nlllsmisor de carga instaladoen UlI~1 de ),IS esqllin,ls sllperiol"cs del muro

IksPllés de tener erigido lodo el sistema de carga, seinstalaron los dcft:)rmimelros. con el objeto deregistrar los movimientos del IllUro en dirección

1',,1.» d.,

IT;cdó"

Figura 1. 1':I1sayo de eompn:siún diagonal

• Montaje de la máquina. La earga de compresióndiagonal se aplicó a Través de un sistema de úngulosy poleas; en Llna de las esquimls infCriores del murose colocó uno de los apoyos, que eonsisle en unúngulo de acero contra el ellal se comprime el muroy le sirve de reacción; por lal ra;!;Ón. fueilldispellsable laladrare! piso para alnmillar y fijardapoyo (figura 2).

Una ve/.: colocado el apoyo tíjo. se instaló otroúngulo en la esquina inkrior libre. con el objeto dedar mayor estabil idaJ a I muro. Este ángulo se aj listócon pequeilas platinas en las GIras lalerales delmuro, pero no se rijó al piso. Entre las platinas y elmuro se colocó eam:[¡o para que ,,1 ajustar el sistemano se provocaran eor~('s en el muro o rompilnientode las piezas de milllllAlstcria.

Figura 2. l~nsayu instalación dd apoyo líjo elluna de lasesqulIlas del llIurell' para el ensayo de cOlllpresióndiagonal.

Revista Fawltad de Ingeniería. UP1C. 15(21), 2006 ',''J . CEDEC

Se elaboraron 16 muros contenidos en ochomodelos. en los que varía tanto cf lipo de unidadcomo el espesor de junta horizontal y vertical(cuadro 3).

La resistencia a corte de la mampostería (v'm)depende tanto de la carga última como del área netadel promedio de las diagonales del murete [6], talcomo se especi lica a continuación:

Donde:v'm: EsfuerLocortantesobreárea ncta(tlm2)Pu: Carga derolura (t)An: Área neta del espécimen (m2)

( w+h)An = 2 tn

( 1)

(2)

la unidad,

O.707p',

A"v'

'"

Donde:W: A1turadel murcIe (m).h: Ancho del murCIe (m).1: Espcsortotal del murete(m)n: Porcenlaje de arca que es sólida deexpresado en decimal

horizontal, vertical y diagonal. Se utilizaron CUlltrodeforrnímetros: tres de ellos de precisión 0,000 l" Yuno de 0,00 I".

FigunJ 4 Ensayo de la comprensión diagonal

Pan¡ corroborar los datos de defi:mnación en laesquina libre. se ubieó un nivel de precisión a unadistancia perpendicular alllluro enlrc 2.5 m y 3.0 m.Par.. registrar las deformaciones se puso papelmilimelrado en est,l esquina superior libre del muro.de manera que al defonnarse fuera posible obtencrLlna lectura de desplazamiento sobre el pupclIllilimctrado. Para registrar el tipo de tlllla, la lonnacomo ocurre y el mo01enlo exacto en que seprescnta, sc ubicó una cámara de video a unadist:lllcia prudente y perpendicular al muro.

• Procedimiento de ensayo. Se aplicó una cargainicial p'.fa ajustar el sistema (aproximadamenteuna tonclada).lucgo sc descargó: se colocaron todoslos apamtos de medida en cero y nuevamente seaplicó carga: cada 0.5 1se detuvo la carga por linosinst:Hltcs y se tomaron [as [ccluras respectivas(deformímetros, manómetros y nivel), l.aaplicación de carg:. continua y las deformacionesque se presentan se registran a traves del nivel dcprecisión. La carga controladn se aplica hastaconseguir la fal la del muro.

1Cuadro 3. Configuración de muros para ensayo decompresión diagona 1.

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~'WO .Junta Espc:;or Jurw~.. Hon>:DmaI (an) VM1lQllcnl, TOlt le C!'wc'>I " ", , I olele ClwcoI " ,.., , T.....III PI.......w " ..

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4.2 Modelo analítico

•

Se utilizó un modelo elástico trilineal [7J, con el findc conocer la distribución de esrucrzos dentro dc los

). muros ensayados en el momento de falla. Para lar-"'::::''::;~''~ rnodelación se utilizaron elementos finitos

rr

ReVIStO Forultod de l"90fIieria. UPK 15(21), 2006 [ID J' CEDE<

rectangulares tipo Shcll. EslOs elementos tienen (resdimensiones, dos de c1las considerablementemayores que la tercera, y que pcnnitcn represent:lrlas características de los muros en estudio. Seanalizó la distribución de esfuer.los de tensión ycompresión haciendo énfasis en los esfuerzos decorte.

Es importante destacar que a pesar de que en elmodclo elástico y lineal desarrollado no serepresenlan adecuadamente las condiciones últimasen el momento de talla de los muretes. se pretendíacon este amtlisis establecer un punto de referenci<linicial y de orden de magnitud del esfucrLO deagrietamiento inicial y a partir de este desarrollaruna base conceptu<ll p<lra el desarrollo de un análisisen el que se tenga en cuenta que la mamposteria esun material no homogéneo.

4.3 Análisis sísmico

Debido a que el presente estudio se enfoca en losmuros de mampostería de las editicaciones dc 1 y 2pisos de la ciudad de Tunja, se hizo necesarioconocer la tilerza sismica que afecla la vivienda ycada uno de los muros que la componen. con el finde companlr el csfuerzo cortante que debe soportarel muro más critico denlro de la edificación con laresistencia al corte. hallada a través de los ensayosde compresión diagonal.

Se calculó el cOItante sísmico en la base de unavivienda típica según la NSR-9X, lucgo sedistribllYó en los diferentes nivt::lcs, dcterm inando lafuerza hori7.ontal actuante en cad¡¡ piso. Estecortante sísmico de piso se distribuyó en lose1emeJUos verticales del sistc:ma estructuml deresistencia sísmica, quc cnlll los murosmampuestos. Sin embargo, es e1aro que las accionesc:nconrradas, 1.:011 el análisis de fuerza horizontalequivalente. 5011 simplemcnte una aproximacióninicial, que sirve para estableccr una comparaciónaproximada elltérnlinos de resistcncia.

Una vezhallada la fuerza acruanteen cada unodc losmuros,:)C determinó el esfucrzo eOl1antc en un IllUrotípico. Esl~ esfuerzo cortante se pudo comparar conla rcsislCncia al corte que tuvieron los muros en losensayos de ctlmpresión diagonal, lo que permilióveriticar. de manera preliminar. si la malllposterj¡lmás común Jc TlInja está construida pam soportar

,~o kxullod de~ UPK. 1S(2'1),l'OU6

las fuer¿'lS sísmicas de diseño.

5. ~esuhados

5.1 Rcsullados de las encuestas

Los resultados de las encuestas se resumen en laconfiguración estructural dc las viviendas y en lascaracterislicas de los muros de Illamposteria.

5.1.1 Configuración cstructuml de las viviendas. Laconfiguración estructural de las viviendas en estazona csta constituida principalmente pormamJXlstería no reforzada (en mayor proporción) ypor mamposteria confinada.

,

FOIogr-,1lia J. ·l1pologia de las v¡v¡cndas LXlnslruidasinfonllalmcnlc <:n la zona de csludio

Las edilicaciones sc construyen de maneraintixmal. debido a taclores como la condicióneconómica de sus habitantes y la utilización demétodos de ctJl1strucción aprendidos por tradición.No se cumplen los requisitos minimos de segurid,¡destructural, plles la construcción es desarrolla porpersonas que no lienen los conocimientos técnicosnecesarios: entre las falencias encontradas sedestacamn: In discontinuidad en los elementosestrucrurales, la inclusión de diversos tipos deunidades de mampostería en un mismo muro, laconstrucción de edificaciones con muros sin ningilntipo de confinamiento, la baja calidad de loselementos que integran los muros y el escaso Oinexistente control de calidad de los procesosconslructivos.

La mayoría de los habitantes construyen el priml.:rpiso de la edificación en ladrillo lolete macizo, puesconsideran que con esta unidad consiguen

,v') • CEDE<

resistencia y rigidez suficientes pam soportar el pesode los pisos superiores de la edificación. El segundoy tercer piso es constnlido en bloque de perfor<lciónhorizontal n.o 5 y n.O 6, debido a que se puede logr<lrmayor rendimicnto en obra y obtener un mcnor pcsoen los niveles superiores. Tradición que pudo serverificada a través dc las encuestaS: en el primcrpisode las edificaciones predomina el ladrillo tolete enun 89%, mientras que en el segundo piso predominael bloque n.o 5 en un48.8%.

Fotografía 4. EdifICación con muros en ladrillo toteteen el primer piso y bloque en el segundo.

En la rnampusleria confinada presente en la :tona seaprecian irregularidades en la distribución de loselementos estructurales y dimcnsionamientoinadecuado de estos.

En la zona dc estudio, la mayoria de lasedificaciones de mamposteria se construyen sinningún tipo de refuerzo. En estas constnlceiones,debido a la ausencia de columnas, las placas deentrepiso se apoyan únicamente sobre los muros.Este tipo de estmctUTa es concebida para soport:lrcargas vertic"les únicamente. pur lo tanto, en casode sismo los muros serian los responsables desoportar tanto cargas verticales como hori:tolllales ysu comportamienlo seria desfavorable, poniendo enriesgo la seguridaJ dL: sus habitantes.

5.1.2 Características de los Illuros de mampostería.En los muros de mampostería de la zona de esltldio,las unidades ¡mis utilizadas corresponden a ladrillotolete, bloquc n.o 5 y bloque n.o 6. El 48.5% de lascdificaciones construidas cun ladrillo tolete

Revisto FocIAod de lngenieria. UPTC. 1S(21 J. 2006

presentaban unidades defectuosas, y tan solo el 25%de las viviendas construidas con bluque presentabanesta característica. Existe gran variación en lasdimensiones del ladrillo tolete; en cambio, lasdimensiones dcl bloque tiem.:n un bajo coeficientede variación.

Se observó que el 53% de las edificacionespresemanjumas bien elaboradas, mientras c140,6%presentan juntas elaboradas de manera irregular. Elespesor horizontal de junta más eomún es de 2 cm,con un 57.7%, seguido por el espesor de 1.5 cm, conun2l.8%.

La rclaeión cemento-arena para la elaborJ.ciÓn ddmortero lItilizadoen los muros de mampostería en lazona de estudio es de 1:3, paru el 95% de los casos;con resistencia a compresión de ¡W kg/cm2 en el82% de las muestras, y el 18%) reSla11lc conresistencias entre 90 y 100 kg/cm2. Para el otro 5%de los casos se presentan relaciones cemento-arenaque van desde 1;4 a 1:6. dependiendo del criterio etelalbañil encargado.

5.2 Resullados de los ensayos

En el ensayo de compresión de unidades se encontroque la resistencia a compresión Jclladrillo prensadofue mayor a la del ladrillo recocido, con valorespromedio de 208,2 kg/cm2 (DesviaciónEstúnJar=32 kg/cm2) y 157,5 kg/cm2 (DesviaciónEstándar=2l{ kg/cm2), respecliv(lIncntc. El bloquen. U 5 presentó una resistcncia de 70,5 kg/cm2(Desviación Estándar= 18 kg/c1l12).

En cuanto a la resistencia a compresión de prismasde mamposteria, los prensados superdron por casi eldoble la resistencia de los recocidos, con valores de119.43 kglem2 (D. E.=27,3 kglem2) y de 65.04kglcm2 (D. E.=7,3 kg/cm2), respectivamente. I'orotra pare, los prismas de bloque tuvieronresistenciasdc22,35 kg/cm2 (D. E.-=-2,8 kg/cm2).

En esta investigación los valores de distorsIónmáxima encontrados (deriva) están por debajo de loestablecido por la Norma NSR-98 [1]. Para muroscompuestos por ladrillo tolete de chircal el intervalode deriva se encuentra Cnfrc 0,45 y 0,46%; para elcaso de los muros de ladrillo prensado ladeformación fue de 0,37 a 0.71%, rango que esbastante amplio y poco predecible debido al

'<,j - CEOC<

comportamiento disperso que estos mostraron; losmuros eon base en bloque presentaron un intervalode deriva entre 0,27% yO,32%.

En los muros con piezas de chircal y bloque no seencontró incidencia apreciable en elcomportamiento de la deriva cuando se variaron losespesores de pega horizontal (1,5 a 2,0 cm); para losmuros de ladrillo prensado existió dispersión en losresultados, por 10 tanto, no se pudo establecer laincidencia del espesor de pega. En cuanto a lavariación del espesor de pega vertical en los murosde bloque, no se encontró incidencia apreciable enla deriva.

Los esfuerzos cortantes que soportaron los muroscompuestos por unidades de chircal, calculados apartir de la fuerza de falla registrada en cada ensayoy la ecuación (1), se encuentran en un rango muydefinido de 8,5 a 8,7 kg/cm2; los muros de bloquen.O 5 sin pega vertical estuvieron entre 2,4 y 2,6kg/cm2, y los muros de bloque n.o 5 con peg<lvertical estuvieron entre 5,3 y 6, I kglcrn2. Losmuros de ladrillo prensado presentaron un rangomenos unifonne, entre 5,4 y 7,2 kglcm2.

resultados de resistencia al corte con los deresistencia a la compresión dc unidades (fcu) ycompresión de prismas (fm). En estos dos últimosensayos (feu y fm) se observó lIna mayorresistencia en los I<ldrillos prensados que en los dechircal; sin embargo, como se mcncionóanteriormente, los valores más altos de resistencia alcorte se manifestaron en los modeJos compuestospor ladrillo de chircal. Esto induce a pensar que noexiste una relación directa entre el valor de laresistcncia a corte con el valor de la resistencia acompresión dc la mampostería. Esta rel<lción es másestadístic<l que funcional, ya que las propiedades ocaracterísticas que afectan a un ensayo no afcetan alotro, mús aún, cvaluando los ens<lYos de compresiónes posible establecer que la relación puede serinversa [7).

En los muros compuestos tanto por unidades deladrillo chircal como de bloque se encontró que amedida que aumenta el espesor de la juntahorizontal, aumcnta la resislcncia a corte; adiferencia de los Illuros compuestos por ladrilloprensado, en los que a medida que aumenta elespcsorde lajunta disminuye la resistencia acorte.

Donde:tm: Resistencia a eOlte de 1<1 mampostería (kg/em2)Eh: Espesor de pega horizontal (de 1,5 a 2,0 cm)Um: Codiciente que depende del tipo de unidad(cuadro 4)

Con base en los resultados anteriores fue posibleobtener llna expresión matemática que pennitedeterminar, de manera prelimin<lr, la incidencia delespesor horizontal de pega y de las unidadesmampuestas en la rcsistencia a corte de los muros demamposteria, característicos de la ciudad de Tunja:

En los muros de bloque, la junta vertical incidenotablemcnlc cn la resistcncia al corte, pues losmuros con pega veltieal de 1,0 cm resistieron másdel doble de esfuerzo que los muros sin pegavertical. Cabe destacar que los muros de bloque conpega vertic<ll pueden alcanzar resistencias similaresa las obtenidas con Illurosde ladrillo prensado.

En cuanto a los muros compuestos por unidades deladrillo tolete macizo, se observó que los de chircalresistieron mayor fuerza en el cnsayo decompresión diagonal que los de prensados. Estadiferencia en resistencia se atribuye en parte a lahipótesis de que las piezas de chireal presentan ensus C(lfas superficies muy rugosas, que pennilelluna buena adherencia entre el mortero y lasunidades de m<lmposteria, mejorando asi elcomportamiento del muro ante esfuerzos cortantes.Caso contrario sucede con las unidades de ladrilloprensado, pues presentan caras muy lisas, menosfavorables para la adherencia con el mortero.Efectos semejantes se han encontrado en estudiosrealizados [8], que afirman que la capacidad de losmuros de resistir los esfuerzos de corte en su propioplano depende de la adherencia entre el mortero y lapieza de mamposteria y dc la unión resistente alcune a través de lajunt<l de mortero. Asimismo, losmuros eon mayor resistenci<l al corte presentaronfalla combinada entre unidades y juntas, mientrasque los muros de mcnorresistencia fallaron solo porlas juntas, como se registra en la referencia [9].

Es interesante comparar cualitativamente los

Tm = O.95Eh + Um (3)

ReviSlO Fo<ultod de Ingcn""io, UPTC, 15(21 J. 2006 ""d - CEDEC

Cuadro 4. Coeficientes Um que dependcn del tipode unidad.

Tipo de unidad

Ladrillo tolete macizo de Chircal

Bloque n. o 5

COII pega l'erJical (1.0 cm)

Sin pega l'el'lical

Um

7.12

3.89

1.02

corte presentada por los muros conSlruidos conunidades de ladrillera reconocida. Este resultado enningun momento avala la fabricación de unidades demampostería de manera informal, pero si llama laatcnción sobre el conccpto de adhcrencia picza­mortero en función de la rugosidad de la pieza.

En el análisis por elementos finitos se observó que,como ya se conocía en otros trabajos r21, cuando seinduce únicamente esfuerzo cortante a un muro sepresenta una concentración de esfuerzos de tensióny compresión a lo largo de la diagonal, quecombinados generan esfuerzos cortantcsimpo.1antes en esta misma zona (figura 5). Estosesfuerzos son loscausantes dc las fallas, como se vioen los ensayos de compresión diagonal, similarcs alas fallas por corte que ocurren en algunos murosdClllrO de las viviendas en caso de sismo.

Debe tenerse en cuenta que los resultados obtenidosa partir de esta ecuación 110 hall sido disminuidoscon coeficientes dc reducción de resistencia o Hlctorde seguridad. C;lbe aclarar que la resistencia a corlede la mamposteria no depende unicamcnte de lasunidades y e~pesores de pcga. sino también de otrasvariables. que no sc contemplan en este cstudio.pero que pueden estar indirectamente relacionadascon el factor Um.

De acuerdo con las especificaciones de la NSR-98, ycon el objeto de evaluar la vulnerabilidad poracciones sismicas de los muros exiSll.:ntes de unavivienda tipic<l de la zona en estudio, se calculó demanera preliminar la fuerz¡1 horizontal actuantesobre un muro tipico (gener.tda por una acciónsísmica) y se comparó con los rcsuhados de losensayos realizadus; sccncolllroquc en el 75%de lasviviendas estudiarlas, cI esfuerzo cortante actuantesupera al esruerzo cortante resistente. La anteriorafirlllaciun se soporta sobre un am·llisis de fuerzahorizontal equivalente, real izado a una estnlctura demampostcria, que evidencia la necesidad deprofundizar en el estudio del potencial decomportamiento de estas estructuras ame accionessisl1llcas.

También es importante destacar el eomportamicntode los muros de chircal, que a pesar de su b,tiaresiSlenei¡1 a la compresiul1. producto del desarrollode procesos inl<mnales de fabricación. presenlanresultados que prácticamente doblan la resistencia a

Ae~o foClJltocl de Ingeniería. UPTC. 1S(21 l. 2006

Figura 5. Diagrama de esfuerzos cortantes enSap2000

-SAP2000 NUIlLinear VersiUI1 7.10 STructura/ Allal)'sisPmgram.ó. DisclIsilm

En la mampostería constituida por unidades deladrillo lulete de chircalla deriva máxima varió de0,45 a 0,46% (0.[.-.09%); la compuesta porladrillo tolete prensado varió de 0,37 a 0,71%(D.E.=.12%) Yla compuesta por bloque lo hizo de0,27 a 0,32% (0.E.=.07%). Estos resultadosmuestran que ellímitc de la deriva (0,5%) propuestopor la NSR-98 para estructuras de mamposteriaestaría por encima de los valores registrados en losensayos reali7.ados para los materiales de la ciudadde Tunja.

La variación del espesor de pega horizontal no

'"2) - CEDE{

influye en el valor de deriva para los muroscompuestos por unid<ldes de ladrillo de chireal y debloque.

El esfuerzo promedio resistente al corte de losll1uros eompuestos por unidades de chircal fuc deS.6 kg/cm2; para los conformados por unid<ldes deladrillo prensado varió de 5.4 <17.2 kg/cm2: pamlosmuros compuestos por unidades de bloque vmió de2,3 a 6.1 y de 2.4 a 2.6. cuando tenian peg<l veltiealde I em odeOc111. respeclivalllente.

La c<lpacidad de los muros de resistir los esfilerLosde corte en su propio plano depende de 1:1adherencia entre el mortero y la pieza demampostería y de la unión resistenle al enrtc a travésde lajunta.

Los muros eon mayor resisteneia a corte presentaronblla eOlnbinada entre unidades y juntas. mientrasque los muros de menor resistencia tallaron solo porlas juntas.

Los muros compuestos tanto por unidades deladrillo chircal como de bloque mOSfraron que amedida que aumenta el espesor de la juntahorizontal. aumenta su resistencia a corte. Adifereneia de los muros compuestos por ladrilloprensado. en los que a llledida quc aumenta elespesor de la junta disminuye la resisteneia a corte.

Los IllUroS de bloque con pega vertical de l cmresisten más del doble a esfuerLo COltanle que losmuros con pega vertical de Oem, y alcanzan valorcsde resistencia similmes a los moslrados por losmuros de I:ldri 110 prensado.

En los muros de bloque sin pega vertical. el esfuerzocortante actuante a cilusa de un sismo (l\a-0.1Tunja) sería superior al esfuer:i'.O eortante resistentepor el muro. Los muros de chircal, aunque no

superan el valor dl.: rl.:sislencia a compresión de losmuros de ladrillo prensado, superan en casi el doblela resis!cneia a corte solicitada en caso de sismo.

6.Rcfcrcncias

[1] Normas Colombianas de Diseño y ConstrucciónSiS1l10 Resistenle. Tomo l. 130gotá: I\sociaciónColombiana de Ingenierí,1 Sísmica. 2002. Títulos 1\

yD(NSR-9S).[2] (J. I\guilar y M. S. I\lcocer, Efecto del refuerzohori/onlal en el cOlllponamiento de muros demillllpostería confí nada ante cargas laterales. 200 1.l31 R. Fisher. Paredes. Blullle (eds). Espaiia. pp. 9~

53.141 A. Agudclo y M. Castro. Estudio devulncrabilidad sismica. Tesis dc grado (IngenieroCivil). Universidad Pedagógica y Tecnológica deColombia. Facultad de Ingenieria. Escuela deIngenieriaCivil. TlIl~ja. 1999.151 J. l>iaz y M. Moreno. Comportamiento dc lam,lmposteria bajo esfllcrLos cortantes debidos aefectos SiSll1ic05. Trabajo de grado (IngenieroCivil), Facul[¡Hi de Ingenieria, Escuela dI.: lngenieriaCivil. Universidad Pedagógica y Tecnológica deCOIOlllbi,L Tunja. 2004.[6] TheAml:rican Socicty lórTestillg and Malerials.St¡l1ltandar Test Method for Diagonal Tension(Shear) in Mansory Asscmblages. 19RR (I\STM E519).171 11. Gallegos. Albiliiileria estrucluraL Lima:Pontilíeia Universidad Calólica dell'erÚ. 1991.[fq E. Miramb. "Comportamienlo mecánico de lamamposteria confinada". En: lCA (eds.):Editícaciones de mamposteria para vivicnd,l.Capitul04. Méxicn D.F. pp. 73-83.[91 11. N. Pulido. Estudio experimental de losli.1Clores q ue mas inciden etl la resistencia al esfuerzocortante de la mamposteria. Bogotá: Un ivcrsidad delosAndes.1990.

Fecha de recepción: 16 de mayo de 2006Fecha de aprobación: 10 de Agosto de 2006

Ae~j$to Fowltod oc I(){JCnlerio. UPTC. 15(21 J. 200ó',,,J - CfDEC