caracterización del comportamiento de muros de mampostería confinada reforzados con barras...

Sociedad Mexicana de Ingeniera Estructural, A.C.

CARACTERIZACIN DEL COMPORTAMIENTO DE MUROS DE MAMPOSTERA CONFINADA REFORZADOS CON BARRAS CORRUGADAS DE ALTA RESISTENCIA,

SOMETIDOS A CARGAS LATERALES CCLICAS REVERSIBLES

Trevio Trevio, Ernesto L1; Villorn Osorio, Moiss2

RESUMEN

Se describe un programa de investigacin experimental sobre muros de mampostera confinada de bloques de concreto, que se est llevando a cabo en el Instituto de Ingeniera Civil de la Universidad Autnoma de Nuevo Len. Se presentan los avances logrados as como los resultados obtenidos a la fecha. En virtud de que el proyecto aun se encuentra en desarrollo, slo se incluyen comentarios finales de carcter preliminar sobre el comportamiento general observado, los patrones de agrietamiento, la respuesta histertica as como sobre la degradacin de rigidez y la disipacin de energa de los modelos ensayados.

ABSTRACT

A research program regarding the behavior characterization of confined concrete block masonry walls, reinforced with high strength deformed bars, under the action of alternated cyclic lateral loads, is being developed at the Civil Engineering Institute of Nuevo Len State University. A description of the project, the progress attained and the results obtained up to date are presented. Since at present, the project is not yet finished, only some final preliminary comments are included about the general behavior, the cracking pattern, the hysteretic response, the stiffness decay and the energy dissipation characteristics of the models tested up to date.

INTRODUCCIN El uso de la mampostera en Mxico sigue teniendo una fuerte aceptacin para aplicaciones diversas, pero principalmente con fines estructurales, en la vivienda tanto unifamiliar como multifamiliar de baja y mediana altura. Un indicador de la gran importancia que este giro tiene dentro de la industria de la construccin en el pas, es que aproximadamente un 50% de la produccin nacional de barras corrugadas de refuerzo se utiliza slo en la construccin de viviendas. Se estima tambin que anualmente se construyen ms de 60 millones de metros cuadrados de muros de mampostera slo en aplicaciones de vivienda, sin incluir los que se construyen tanto para fines estructurales como no estructurales en otros tipos de edificaciones. La investigacin sobre la mampostera en Mxico se inici en la dcada de los sesenta despus del sismo de 1957 en la Universidad Nacional Autnoma de Mxico y ha continuado casi ininterrumpidamente hasta la fecha. A partir de 1990 destaca el programa de investigacin que sobre seguridad ssmica de la vivienda econmica se lleva acabo en el Centro Nacional de Prevencin de Desastres en la Ciudad de Mxico. De los resultados de este programa se han derivado aportaciones significativas que han servido de base para la elaboracin de la propuesta de las Normas Tcnicas Complementarias para el Diseo y Construccin de Estructuras de Mampostera, Versin 2002 del Reglamento para Construcciones del Distrito Federal. _________________________________________________________

1 Profesor Titular, Subdireccin de Estudios de Posgrado, Facultad de Ingeniera Civil, Universidad Autnoma de Nuevo Len, [email protected]

2 Instituto de Ingeniera Civil, Universidad Autnoma de Nuevo Len, [email protected]

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XIII Congreso Nacional de Ingeniera Estructural Puebla, Pue., Mxico 2002

Dos aspectos que inciden significativamente en la respuesta de muros de mampostera confinada sometidos a cargas cclicas reversibles que requieren de una mayor profundizacin son los siguientes: 1. La evaluacin del desempeo de barras corrugadas laminadas en fro, de alta resistencia de fluencia, fy = 5 000 y 6 000 kg/cm, al ser utilizadas como refuerzo en los castillos y dalas confinantes, tanto habilitadas en sitio como en la modalidad de armazones prefabricadas electrosoldadas. 2. El efecto del detallado del refuerzo transversal en los castillos, particularmente en las regiones prximas a las esquinas de unin con las dalas, dado que se ha observado que el deterioro de la capacidad ante cargas laterales depende de la evolucin del dao en los castillos y que el colapso de los muros coincide con el cizallamiento de los mismos, inducido por el efecto de puntal de compresin que se forma a lo largo de las diagonales. Un aspecto importante de subrayar es que la gran mayora de las investigaciones sobre mampostera en Mxico han sido realizadas en especmenes construidos con tabiques de barro recocido, tanto macizos de fabricacin artesanal, como industrializados huecos o multiperforados. Solamente en los estudios pioneros que se llevaron a cabo hace aproximadamente 35 aos en la Universidad Nacional Autnoma de Mxico se incluyeron modelos construdos con bloques huecos de concreto vibro-compactados (Meli, Zeevaert y Esteva, 1968; Meli y Salgado, 1969).

OBJETIVOS En virtud de todo lo anterior, en el Instituto de Ingeniera Civil de la Universidad Autnoma de Nuevo Len hemos emprendido, con el auspicio de una importante empresa de la iniciativa privada, un programa de investigacin experimental sobre muros de mampostera confinada de bloques de concreto, utilizando acero de alta resistencia y baja ductilidad como refuerzo de los castillos y dalas confinantes, con los siguientes objetivos: Evaluar la incidencia del tipo de acero y de la disposicin del refuerzo transversal en los castillos en su comportamiento, al estar sometidos a la accin de cargas laterales cclicas reversibles. Valorar la adecuacin de los modelos tericos de las Normas Tcnicas Complementarias del Reglamento para Construcciones del Distrito Federal, a los resultados del experimento Determinar las propiedades de las piezas de bloques de concreto vibrocompactadas fabricadas en la ciudad de Monterrey Caracterizar las propiedades ndice de la mampostera construda con bloques de concreto fabricados en Monterrey Proponer las recomendaciones de diseo y construccin que resulten pertinentes Este programa de investigacin contempla la fabricacin de ocho muros de mampostera a escala natural, con variantes en el refuerzo de los elementos confinantes, y el ensaye destructivo de los mismos al someterlos a la accin simultnea de cargas cclicas laterales reversibles y de carga vertical sostenida durante todo el ensaye. El tipo de ensaye de todos los muros es en voladizo. En este trabajo se describe el desarrollo de este proyecto de investigacin y se incluyen algunos resultados preliminares obtenidos hasta la fecha.

DESCRIPCIN DE LOS MODELOS Se fabricaron ocho modelos en dos grupos de cuatro cada uno. Los del primer grupo se reforzaron con acero dctil grado 42 (fy = 4 200 kg/cm), y los del segundo grupo se reforzaron con armazones electrosoldados grado 60 (fy = 6 000 kg/cm). Las dimensiones globales de los muros fueron de 2 505 mm de ancho por 2 430 mm de altura por 145 mm de espesor y se desplantaron sobre vigas rgidas de concreto reforzado de 600 mm de ancho por 400 mm de peralte por 4 000 mm de largo, en las cuales se dejaron cavidades en una posicin adecuada para posteriormente anclar el armado de los castillos.

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En dos modelos de cada grupo los estribos de los castillos se distribuyeron uniformemente en toda su altura, mientras que en los otros dos se intercalaron estribos adicionales en las regiones extremas de los castillos, de tal forma de tener estribos a la mitad del espaciamiento, en una longitud aproximada de tres veces la dimensin del castillo. MAMPOSTERA, CONCRETO Y MORTERO Las piezas de mampostera procedieron de un lote seleccionado aleatoriamente de uno de los fabricantes reconocidos de Monterrey. Se adquiri una cantidad suficiente para el ensaye de las unidades, para la fabricacin de pilas y muretes, para la fabricacin de los ocho modelos, ms piezas adicionales de reserva para cubrir posibles contingencias al efectuar los ensayos. Las piezas que se utilizaron fueron de tres agujeros, con dimensiones promedio de 390 mm por 195 mm por 145 mm. El aparejo consisti de 5 piezas en direccin horizontal, colocadas en 11 hiladas en direccin vertical. El cuatrapeo entre hiladas se logr mediante la utilizacin de medias piezas. El espesor de las juntas fluctu entre 12 y 13 mm. La seccin de las dalas y castillos confinantes fue de 145 por 150 mm. Ver figura 1. El concreto para el colado de los elementos confinantes fue elaborado en el laboratorio del Instituto de Ingeniera Civil, con base en una dosificacin por volumen para una resistencia de 200 kg/cm. El tamao mximo del agregado grueso, de caliza triturada, fue de 19 mm. El peso volumtrico fue de 2.3 t/m. El cemento utilizado fue portland tipo CPC-30R. La resistencia promedio a la compresin a los 28 das, obtenida de cilindros de 15 cm de dimetro, fue de 235 kg/cm. El mortero patipo CPC-30Rfabricarlo; sinlitros por bult28 das fue de

ACERO DE El armado dehabilitadas en(3/8) de dim

138ra pegar las piezas fue tipo I, tambin elaborado en el laboratorio utilizando cemento portland . La relacin volumtrica cemento:arena fue de 1:3 sin especificar la cantidad de agua para embargo, el agua aadida a cada revoltura s fue medida habiendo resultado un promedio de 27 o de cemento. La resistencia promedio a la compresin obtenida de cubos de 5 cm de arista a los 231 kg/cm.

Figura 1 Dimensiones Generales de los Especmenes

REFUERZO Y ARMADOS

las dalas y castillos para los especimenes reforzados con acero dctil consisti de armazones el laboratorio con cuatro barras corrugadas grado 42 en direccin longitudinal, de 9.5 mm etro, y de estribos o anillos lisos de alambrn grado 23 (fy = 2 300 kg/cm), de 6.3 mm (1/4)

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de dimetro, a cada 200 mm para el caso de distribucin uniforme. Estos modelos se marcaron como muros 421 y 422. Para el caso de distribucin concentrada, se intercalaron estribos adicionales en los tres espacios extremos, de tal forma que quedaron estribos a cada 100 mm, en una longitud de 600 mm. Estos modelos se identificaron como muros 423 y 424. Para el caso de los especmenes reforzados con acero de alta resistencia, el armado consisti de armazones electrosoldadas prefabricadas, formadas por cuatro barras corrugadas grado 60 en direccin longitudinal, de 6.0 mm de dimetro, y de anillos lisos grado 50 (fy = 5 000 kg/cm), de 4.1 mm (cal. 8) de dimetro a cada 158 mm para el caso de distribucin uniforme. Estos especmenes se marcaron con los nmeros 601 y 602. Para el caso de distribucin concentrada, se intercalaron estribos adicionales en los tres espacios extremos de tal forma que quedaron estribos a cada 79 mm, en una longitud de 474 mm. Los estribos adicionales fueron de barras corrugadas grado 60, de 3.97 mm (5/32) de dimetro. Estos ltimos modelos se marcaron como 603 y 604. En todos los casos, el primer estribo en el extremo inferior de los castillos se coloc en la posicin ms desfavorable; en el caso de armazones electrosoldadas el primer estribo qued a 158 mm arriba del lecho superior de la viga de desplante, mientras que en el caso de acero dctil el primer estribo qued a 200 mm arriba del lecho superior de la viga de desplante. Para los modelos con estribos concentrados, ambos espacios se redujeron a la mitad. La altura de los muros fue tal que, en todos los casos, el ltimo estribo en los castillos, contando de abajo hacia arriba o el primero contando de arriba hacia abajo qued a no ms de medio espacio entre estribos. En el caso de los electrosoldados qued a 68 mm, mientras que en el caso de acero dctil qued a 80 mm. En todos los casos, los extremos de los estribos se anclaron en el corazn de los castillos mediante terminacin en ganchos con doblez a 135 . Se tomaron muestras representativas de los distintos tipos de acero de refuerzo para la determinacin posterior

138de sus caractersticas de comportamiento mecnico. En la figura 2 se muestran los armados de los modelos 421, 422, 603, y 604.

Figura 2 Armado de los Modelos PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO Todos los especmenes fueron construidos en el Laboratorio del Instituto de Ingeniera Civil por personal obrero calificado, suministrado por una empresa constructora de vivienda de inters social, reconocida en el medio de Monterrey, siguiendo un procedimiento consistente con la prctica comn en este tipo de edificaciones.

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Los modelos se construyeron en tres etapas. Primeramente se posicion el armado de los castillos dentro de las cavidades de la viga de desplante y se col concreto dentro de las mismas, dejando el armado ahogado para asegurar su anclaje en esta forma. En la segunda etapa se colocaron las unidades de mampostera, el armado de las dalas y la cimbra de madera. En la tercera etapa se procedi al colado del concreto en los castillos y dalas, de tal forma de lograr una estructura monoltica. Como se mencion anteriormente, el aparejo cuatrapeado se logr utilizando piezas enteras y medias piezas ; es decir, la interfase mampostera-castillos se dej sin entrantes ni salientes, eliminando la unin dentada usual en mampostera de barro. La compactacin del concreto se llev a cabo mediante vibradores elctricos de contacto. El curado se realiz manteniendo una lmina de agua en la cara superior de la dala durante las 72 horas posteriores al colado y aplicando una membrana de curado inmediatamente despus del descimbrado. Los modelos fueron pintados de color blanco y se dibuj una retcula por ambas caras, para facilitar la observacin de la evolucin del dao y el registro de los patrones de agrietamiento durante las pruebas.

INSTRUMENTACIN Y CAPTURA DE DATOS Todos los modelos fueron instrumentados profusamente tanto interna como externamente con el propsito de obtener la mayor informacin posible sobre: a) las cargas aplicadas al espcimen; b) el desplazamiento del extremo superior del muro en su propio plano; c) las deformaciones del tablero; d) los posibles deslizamientos entre la viga de desplante y la losa de reaccin y entre la viga distribuidora de carga vertical y el tablero; y e) las deformaciones del acero de refuerzo longitudinal y transversal de los castillos. Se utilizaron cinco tipos de instrumentos, a saber: tres celdas de carga, cuatro extensmetros de alambre, dos extensmetros potenciomtricos de vstago, seis micrmetros de cartula, y galgas extensomtricas para las barras de acero de refuerzo. Los primeros cuatro tipos se colocan externamente como se muestra en la figura 3, en forma idntica para los ocho muros. Las galgas extensomtricas se colocaron internamente en puntos que se estimaron relevantes para el propsito de la investigacin, en cantidad variable, en funcin del espcimen de que se trate, como se muestra en la figura 4. La captura de datos se llev a cabo en forma semiautomtica mediante la lectura manual de los micrmetros de cartula, extensmetros de alambre y extensmetros potenciomtricos. La captura de los datos provenientes de las celdas de carga y de las galgas extensomtricas se realiz mediante un sistema automtico de adquisicin de datos de 16 canales.

Figura 3 Instrumentacin Externa

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Figura 4 Instrumentacin Interna

DISPOSITIVO DE CARGA El dispositivo de carga empleado en los ensayes, que se muestra en la figura 5, consisti en una estructura de acero diseada ex profeso para ese objeto, anclada a la losa de reaccin del Instituto de Ingeniera Civil. Mediante este dispositivo es posible realizar ensayes de tipo voladizo en modo cuasiesttico, a tableros de muros a escala natural. Para aplicar las cargas vertical y laterales a los especmenes se utilizaron dos gatos hidrulicos de doble accin y uno de accin simple, cada uno de 50 t de capacidad, accionados por dos bombas manuales. Se dise un arreglo de vigas y chumaceras con el propsito de distribuir lo ms uniformemente posible la carga vertical, y permitir al mismo tiempo el libre desplazamiento del muro en su propio plano. Adems, para evitar el desplazamiento fuera del plano del muro, los especmenes se arriostraron lateralmente mediante cuatro ruedas lisas, sujetas a la estructura principal del dispositivo, haciendo contacto con la dala superior por ambos lados. Para garantizar el contacto uniforme entre la viga de distribucin de carga vertical y los modelos, se adhiri una placa de corcho de 6 mm de espesor a la cara superior de la dala. De manera semejante, se colocaron placas de corcho entre las placas distribuidoras de carga lateral y los modelos. El esfuerzo vertical aplicado fue de 5.5 kg/cm y se mantuvo constante durante toda la prueba mediante un control manual continuo. Este nivel de esfuerzo corresponde sensiblemente con el que se tiene en los muros de planta baja de una edificacin de vivienda de cuatro cinco niveles.

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Figura 5 Dispositivo de Carga

RESULTADOS EXPERIMENTALES

PROPIEDADES NDICE DE LA MAMPOSTERA Se efectuaron ensayos a la compresin a nueve piezas de mampostera provenientes del mismo lote del que fueron construdos los especmenes. Estos ensayos sirvieron para detectar anomalas en los equipos y accesorios de prueba tales como: defectos en el asiento esfrico de la mquina universal e irregularidades en la placa distribuidora de carga y en el cabeceador para los bloques. Esto se hizo evidente al observar los modos de falla de las piezas, y la gran dispersin obtenida en los resultados. De cualquier manera, despus de examinar dichos resultados as como los de las pruebas de control de calidad efectuadas regularmente por el fabricante, parece razonable estimar que la resistencia a la compresin fp de las unidades empleadas en la construccin de los modelos, flucta conservadoramente entre 75 y 85 kg/cm. Ya se ha procedido a corregir las anomalas detectadas, para realizar los ensayos definitivos. Respecto a las propiedades ndice de la mampostera, a la fecha se han efectuado ensayes de cuatro pilas y dos muretes no instrumentados con carcter de preliminares con el propsito de obtener valores aproximados de las resistencias, antes de proceder a efectuar los ensayos definitivos. De estas pruebas preliminares se ha obtenido una resistencia promedio a compresin de la mampostera fm = 49 kg/cm y una resistencia a cortante vm = 4.8 kg/cm. MODELOS 421, 422 Y 601 Los especmenes 421 y 422 se consideraron como los muros de control, ya que fueron construdos con un armado tpico convencional utilizando barras de acero grado 42, y estribos de alambrn grado 23 uniformemente espaciados a lo largo de toda la altura de los castillos. El comportamiento de estos muros se utilizar como patrn de referencia para evaluar la respuesta y determinar la incidencia del tipo de acero y de la disposicin de los estribos en cada uno de los otros modelos. A la fecha de publicacin de ste trabajo se han concluido nicamente los ensayos de los muros 421, 422 y 601 y la informacin obtenida de ellos se encuentra en proceso de estudio y anlisis. En tal virtud, slo se

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incluirn algunos comentarios sobre el comportamiento observado en dos de ellos, dado que hasta este momento todava no se cuanta con elementos de juicio suficientes que permitan ser concluyente. Historias de Carga y de Desplazamiento Los modelos se sometieron a la accin de cargas laterales cclicas reversibles de modo cuasiesttico. El control de las pruebas se dividi en dos etapas. La primer etapa fue controlada por carga y la segunda etapa fue controlada por desplazamiento o distorsin. En el anexo 1 se incluyen las historias de carga y de distorsiones asociadas, correspondientes a los muros 421 y 601. En la primer etapa se aplicaron pares de ciclos, correspondientes a incrementos sucesivos de fracciones de la carga de agrietamiento estimada, hasta un mximo del 75% de la misma, y hasta la que produjera el primer agrietamiento inclinado. La segunda etapa inici en este ciclo. Despus del agrietamiento inclinado se aplic otro ciclo de igual distorsin. Enseguida, se aplicaron pares de ciclos a distorsiones crecientes, en incrementos sucesivos de 0.1% Patrones de Agrietamiento Muro 421. En el transcurso del ensaye de este modelo, se manifest un patrn de dao en forma de cruz de San Andrs, claramente definido por dos grietas escalonadas a lo largo de las diagonales del tablero, con inclinacin a 45. La distribucin del agrietamiento fue sensiblemente igual por ambos lados del espcimen. El primer agrietamiento inclinado se manifest en configuracin escalonada en el pico positivo del sptimo ciclo, correspondiente a una distorsin de 0.08% y a una fuerza cortante V+7 = 12.6 t (v +7 = 3.5 kg/cm). En el pico negativo del mismo ciclo se form como era de esperarse el agrietamiento diagonal en la direccin opuesta y de forma escalonada muy semejante al primero. Los ciclos posteriores a esos primeros agrietamientos diagonales se caracterizaron por: a) la acentuacin y aumento progresivo de la abertura de las grietas; b) la aparicin de grietas por flexin en las caras de los castillos, extendindose a toda su altura; y c) la aparicin de nuevas grietas con inclinacin menor a 45 en la mitad inferior del tablero. Los cortantes mximos se registraron en el ciclo 12. En el semiciclo positivo ocurri el cortante mayor de todo el ensayo, V+12 = 17.2 t (v+12 = 4.7 kg/cm) para una distorsin de 0.3%. En los ciclos 11 y 12 se inici el desprendimiento de las paredes de las piezas, dentro de un rea ms o menos amplia, localizada en la interseccin de las grietas diagonales. A partir de este momento, y hacia los ciclos finales, esas piezas se deterioraron muy rpidamente. La configuracin final del agrietamiento pudo anticiparse desde el ciclo 8. El colapso ocurri cuando se cizallaron ambos castillos; uno de ellos en el desplante, y el opuesto en la unin dala-castillo. Tambin fue evidente el desprendimiento total de las paredes de los bloques en el cruce de las diagonales y en la regin inferior del castillo cizallado. Pudo observarse el doblado severo de las barras de refuerzo en las esquinas fracturadas de los castillos, inducido por el movimiento relativo de los sectores triangulares en que qued dividido el muro. En ningn momento se observaron indicios de separacin entre los castillos y la mampostera en la interfase colada a hueso. Muro 601 En este modelo el patrn final de dao se manifest tambin por dos grietas con trayectoria bien definida, a lo largo de las diagonales del tablero . Sin embargo, en este caso las grietas no ocurrieron en forma escalonada, sino que atravesaron las piezas de mampostera fracturndolas, con excepcin de la prolongacin de una de ellas, hacia la mitad superior del espcimen. En este espcimen, el primer agrietamiento inclinado tambin se manifest en el pico positivo del sptimo ciclo, correspondiente a una distorsin de 0.1% y a una fuerza cortante V+7 = 14.4 t (v+7 = 4 kg/cm). En el perodo de tiempo requerido para el levantamiento de datos se present un aumento sbito de la distorsin hasta 0.16% asociado a una disminucin de cortante hasta 12.1 t. En el pico negativo del mismo ciclo sptimo apareci el agrietamiento diagonal en la direccin opuesta, fracturando las piezas de manera semejante al semiciclo anterior. Los cortantes mximos se registraron en el ciclo 13. En el semiciclo positivo ocurri el cortante mayor de todo el ensayo, V = 16.6 t (v = 4.6 kg/cm) para una distorsin del 0.44%. En este ciclo

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ocurri el mismo fenmeno que en el sptimo. Se manifest un aumento sbito de la distorsin hasta 0.55% asociado a una disminucin de cortante hasta 11.7 t. A diferencia del muro 421, los desprendimientos de las paredes de las piezas fueron moderados. El colapso ocurri en el ciclo 15 cuando una de las grietas diagonales penetr en el extremo superior de uno de los castillos fracturndolo severamente, propiciando el deslizamiento relativo del sector triangular superior, y la formacin al mismo tiempo de una grieta vertical a una distancia aproximada de 20 cm de la interfase castillo-mampostera. Esta grieta vertical fractur las piezas a lo largo de toda su trayectoria. Al observar este fenmeno, parece razonable pensar que la formacin de esa grieta vertical pudo ser inducida por el modo de aplicacin de la carga lateral, concentrada en las esquinas del modelo. Cabe destacar que en este caso no se present ningn indicio de penetracin de las grietas diagonales en las esquinas inferiores de los castillos ni tampoco de separacin entre los castillos y la mampostera a lo largo de la unin a hueso. Respuesta Histertica Las curvas carga lateral-distorsin para los modelos 421, 422 y 601 se incluyen en el Anexo 1. En ellas se indican las resistencias tericas de cada modelo obtenidas segn lo estipulado en las Normas Tcnicas Complementarias para Mampostera, versin 2002, del Reglamento para Construcciones del Distrito Federal con la expresin:

VmR = FR (0.5 vm* AT + 0.3 P) 1.5 FR vm* AT (1) En la expresin anterior VmR es la fuerza cortante de diseo que toma la mampostera; FR es el factor de reduccin de resistencia; vm* es el esfuerzo cortante de diseo a compresin diagonal; AT es el rea bruta de la seccin transversal del muro incluyendo los castillos y P es la carga gravitacional que obra sobre el muro sin amplificar por el factor de carga. El clculo de las capacidades tericas se realiz con base en las dimensiones reales de los modelos y en la carga vertical aplicada durante el ensaye. Aun y cuando, para este caso, los valores indicativos sugeridos en las NTCM no son estrictamente vlidos por el tipo de mapostera utilizada para construir los modelos, VmR se calcul con el esfuerzo cortante de diseo estipulado en la tabla 2.9 de las referidas normas; es decir, 3.5 kg/cm y con FR = 0.7. As mismo, aun y cuando el esfuerzo cortante obtenido de los dos ensayes preliminares de muretes no puede considerarse representativo, Vm* se calcul a partir del resultado obtenido de dichas pruebas, es decir vm = 4.8 kg/cm, considerando cv = 0.2 y tomando FR igual a uno. Los lazos histerticos obtenidos son los tpicos de mampostera confinada. En ellos se seala el punto correspondiente al primer agrietamiento inclinado de la mampostera. En general puede decirse que los tres modelos manifestaron una respuesta histertica sensiblemente simtrica en los ciclos elsticos. El comportamiento francamente no lineal se inici despus del agrietamiento inclinado, y los lazos no mostraron estrangulamiento alrededor del origen. Las resistencias se alcanzaron en los tres modelos a niveles de distorsin del orden de 0.3 - 0.4% a partir de las cuales se observ una marcada degradacin de la misma. Degradacin de Rigidez y Disipacin de Energa En el Anexo 1 se presentan grficas comparativas de degradacin de rigidez contra distorsin para los tres modelos, y de energa disipada acumulada contra ciclo para los modelos 421 y 601. Las curvas de degradacin de rigidez se construyeron empleando el concepto de rigidez pico a pico. La energa disipada acumulada fue calculada como el rea encerrada por los lazos histerticos de la curva cortante lateral - desplazamiento. Las curvas de degradacin de rigidez de los tres modelos son semejantes, observndose un mayor deterioro para los primeros ciclos, hasta distorsiones de 0.2 - 0.3 %, que para las ltimas etapas de carga. Esto se atribuye a microagrietamientos iniciales por flexin en los castillos, y al reacomodo de las unidades. En la etapa controlada por distorsin, la rigidez de un ciclo disminuy con respecto al anterior, para un mismo nivel

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de distorsin. Esto puede atribuirse al agrietamiento de los tableros y al aplastamiento de las unidades y de los castillos. Respecto a la energa, puede decirse que los modelos 421 y 601 se comportaron de manera semejante, manifestando una buena disipacin acumulada en forma global. En general, para ciclos a distorsiones menores a 0.2 % (ciclos 9 y10) la energa disipada fue baja. De la misma forma que la degradacin de rigidez, la energa disipada en cada ciclo se explica por el agrietamiento progresivo de los tableros, acompaado del deslizamiento relativo y del aplastamiento de los bloques y de los castillos.

COMENTARIOS FINALES

Como se mencion en prrafos anteriores, a la fecha de preparacin de este trabajo se est practicando el anlisis de la informacin obtenida de los ensayos de los muros 421, 422 y 601, por lo que resulta prematuro pretender ser concluyente con los elementos de juicio disponibles en este momento. Sin embargo, consideramos importante destacar los siguientes puntos: a) Aun y cuando la resistencia de las piezas de mampostera de concreto utilizadas para la construccin de los modelos s cumple con la Norma Mexicana NMX-C-404-ONNCCE; dista mucho de alcanzar los mnimos estipulados en las tablas de las NTCM para que sea lcito utilizar los valores indicativos que ah se sugieren. b) Consideramos muy importante subrayar los siguientes hechos asociados a la respuesta mostrada por el modelo 601, reforzado con barras longitudinales grado 60 y estribos grado 50: Su resistencia fue sensiblemente igual a la del modelo de control 421. Sin embargo, su capacidad de deformacin fue significativamente mayor. No se mostr ninguna evidencia de deterioro en las esquinas inferiores de los castillos an para los niveles mas altos de distorsin. La energa disipada acumulada fue mayor que la disipada por el modelo de control 421. Lo anterior parece apuntar hacia la conclusin obtenida en un estudio previo en el sentido que el uso de aceros de alta resistencia en el refuerzo transversal de los castillos resulta benfico ya que permite obtener gran capacidad de deformacin para un nivel de esfuerzos mayor que el que se alcanza con estribos de alambrn y evita el deterioro prematuro de las conexiones dala-castillo al permanecer confinadas mayor tiempo por el acero en rgimen elstico (Hernndez, O. y Guzmn, H,1987). c) Otro hecho importante de subrayar es que ni en el modelo 421 ni en el 601 se mostraron signos de separacin en la interfase castillo-mampostera en ningn momento durante el ensayo. Aunque, en el muro 422 s se observ separacin entre uno de los castillos y la mampostera, esto no parece haber infludo negativamente en su respuesta. Este punto est siendo estudiado actualmente con mayor detenimiento en el Instituto. Consideramos oportuno mencionar que para el caso de mampostera de barro, algunos investigadores recomiendan dentar los muros para incrementar la trabazn castillo-mampostera (Alcocer, S.M., y otros., 1994), mientras que otros sugieren eliminarla. Estos ltimos opinan que su empleo pudiese resultar contraproducente bajo determinadas circunstancias tales como la formacin de oquedades bajo los dientes o la fractura de los mismos durante la compactacin del concreto originando una fuerte degradacin en la capacidad resistente del sistema. En este ltimo caso recomiendan dejar grapas de conexin ahogadas en las juntas de mortero de la mamposera (Gonzlez, I., San Bartolom, A., 1994).

REFERENCIAS

Alcocer, S. M., y otros, (1994), Comportamiento ante Cargas Laterales de Sistemas de Muros de Mampostera Confinada con Diferentes Grados de Acoplamiento a Flexin, Cuaderno de Investigacin No. 17, CENAPRED, Mxico, D. F.

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Alcocer, S. M. y otros, (1995) Determinacin de las Propiedades Mecnicas de los Tabiques Extrudos tipo Vintex, Multes y Aremax, CENAPRED, Mxico, D. F. Alcocer, S. M., Zepeda, J. A., y Ojeda, M., (1997) Estudio de la Factibilidad Tcnica del uso de Tabique Vintex y Multes para Vivienda Econmica, CENAPRED, Mxico, D. F. Centro Nacional de Prevencin de Desastres, (1997 a), Proyecto de Norma Mexicana para la Determinacin de la Resistencia a la Compresin y del Mdulo de Elasticidad de Pilas de Mampostera de Barro y de Concreto, Mxico, D. F. Centro Nacional de Prevencin de Desastres, (1997 b), Proyecto de Norma Mexicana para la Determinacin de la Resistencia a la Compresin Diagonal y la Rigidez a Cortante de Muretes de Mampostera de Barro y de Concreto, Mxico, D. F. Departamento del Distrito Federal, (1989), Normas Tcnicas Complementarias para Diseo y Construccin de Estructuras de Mampostera, Gaceta Oficial del Departamento del D. F., Mxico, D. F. Diario Oficial de la Federacin, (1998), Norma Mexicana NMX-C-404, Industria de la Construccin -Bloques, Tabiques; Ladrillos y Tabicones para uso Estructural- Especificaciones y Mtodos de Prueba, Organismo Nacional de Normalizacin y Certificacin de la Construccin y Edificacin, Mxico, D. F. Fundacin ICA, A.C., y Sociedad Mexicana de Ingeniera Estructural, A.C., (1999), Edificaciones de Mampostera para Vivienda, Mxico, D. F. Gonzlez, I., y San Bartolom, A., (1994), Estudio de la Conexin Columna-Albailera en Muros Confinados Diseados a la Rotura, Memorias, X Congreso Nacional de Ingeniera Civil, Pontificia Universidad Catlica del Per, Lima. Hernndez, O., y Guzmn, H., (1987) Comportamiento de Muros de Mampostera de Tabique rojo Reforzados con Acero de alta Resistencia, Laboratorio de Materiales, Facultad de Ingeniera, UNAM, Mxico, D.F. Meli. R., y Salgado G. (1969) Comportamiento de Muros de Mampostera Sujetos a Carga Lateral, Informe 237, Instituto de Ingeniera, UNAM, Mxico, D. F. Sociedad Mexicana de Ingeniera Estructural, A. C., (2000), Proyecto de Normas Tcnicas Complementarias para el Diseo y Construccin de Estructuras de Mampostera para el Reglamento de las Construcciones para el Distrito Federal, 1er. Simposio Nacional de Edificaciones de Mampostera para Vivienda, Mxico, D. F.

AGRADECIMIENTOS

Se agradece a la empresa Deacero, S.A. de C.V., y muy especialmente al Sr. Ing. Generoso Pez Garza, su apoyo y patrocinio sin los cuales no hubiese sido posible el estar realizando este proyecto. Al Sr. Dr. Sergio M. Alcocer Martnez de Castro se agradece su decidida, continua y desinteresada orientacin y asesora para el desarrollo de todas y cada una de las etapas de esta investigacin. La participacin desinteresada del Sr. Ing. Leonardo Flores Corona para la realizacin de las pruebas y el anlisis de la informacin obtenida ha sido sumamente valiosa. Tambin se manifiesta nuestro agradecimiento al Sr. Ing. Alfredo Olivares Ponce de la empresa Metronic, S.A., al Sr. Dr. Oscar Hernndez Basilio y en general a todas las personas que en diversas formas han participado en los trabajos requeridos para llevar a cabo este proyecto. Finalmente, se reconocen las aportaciones brindadas por la Universidad Autnoma de Nuevo Len mediante los Programas de Apoyo a la Investigacin Cientfica y Tecnolgica PAICYT 2000 y 2001, y por el Sr. Ing. Oscar Moreira Flores, actual Director de la Facultad de Ingeniera Civil.

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ANEXO 1

N601

N421

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OBJETIVOSDESCRIPCIN DE LOS MODELOSMAMPOSTERA, CONCRETO Y MORTEROFigura 1 Dimensiones Generales de los EspecmeFigura 2 Armado de los Modelos

INSTRUMENTACIN Y CAPTURA DE DATOSFigura 3 Instrumentacin ExternaFigura 4 Instrumentacin Interna

DISPOSITIVO DE CARGAFigura 5 Dispositivo de Carga

RESULTADOS EXPERIMENTALESAGRADECIMIENTOS

caracterización del comportamiento de muros de mampostería confinada reforzados con barras...

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