Estructuras de Mampostería 3

CRITERIO DE DISEÑO

• Por lo general, el diseño de estructuras de mampostería se realiza limitando los valores de esfuerzo a niveles elásticos.

• Para la utilización de esta filosofía requiere del conocimiento de los valores de módulo de elasticidad y resistencia máxima. La gran mayoría de ensayos recomendados en los reglamentos usan estos dos parámetros como referencia.

Código de El Salvador

• Método de diseño: los esfuerzos calculados elásticamente no deben de exceder un valor límite especificado para cada tipo de esfuerzo

• Tipo de paredes:

– Paredes confinadas

– Paredes con refuerzo integral

Paredes confinadas • Reforzadas con nervios y soleras

• Espesor mínimo de 14 cm, h/t<=20

• Separación de nervios máxima 2 m

• Separación de soleras <= 2m

Paredes con refuerzo integral • Espesor mínimo de 14 cm, h/t<=20

• Se define el porcentaje mínimo de refuerzo horizontal y vertical

• Separaciones de refuerzo vertical y horizontal definidas (80 cm y 60 cm, respectivamente)

Capitulo 5 DISEÑO

Esfuerzos permisibles

• Tensión normal a las sisas

• Compresión axial

• Compresión por flexión

• Aplastamiento

• Esfuerzos en el acero

• Flexión

• Cortante

Resistencia a la compresión • Debido a la gran cantidad de variables,

es complicado establecer la resistencia a la compresión de la mampostería. La mayoría de códigos establece valores bajos de resistencia a la compresión.

• Además, existe una gran variabilidad en los tipos de ensayo para obtener la resistencia a compresión de la mampostería.

• Las variaciones obedecen a las características geométricas del prisma y a la interacción que existe entre los componentes de la mampostería.

Resistencia a la compresión

Para estimar la compresión de la mampostería se utilizan prismas, por lo general con una relación de 2 a 5 entre la altura del prisma y su espesor. Nueva Zelanda requiere al menos 3 hiladas y su altura no debe ser menor de 3 veces su espesor

En México se requiere que al menos se hagan con 3 hiladas y su relación altura/espesor debe de estar entre 2 y 5

En Europa se utilizan prismas con las juntas verticales, no dando valídez a los métodos convencionales

Por lo general se reduce la resistencia de la mamposteria al usar prismas con relacion h/t mayores o iguales a 6

Factores de corrección Ladrillo de barro

Bloque de concreto

Page y Marshall

ACI

México

h/t = 1.0 0.7 h/t = 5.0 1.0

Australia

Asumiendo una resistencia f’cb de las unidades pegadas con capas de mortero con resistencia f’j<f’cb, se puede esperar que la resistencia del prisma sea mayor que la resistencia del mortero, pero no alcanzará la resistencia de la unidad.

Aunque es de esperar el aplastamiento del mortero débil, lo que ocurre es la falla de la unidad (splitting)

Esto se explica debido a la interacción entre unidades y mortero. Debido a que sus propiedades mecánicas son diferentes, la interacción se vuelve compleja.

Resistencia a la compresión

Resistencia a la compresión El comportamiento bajo niveles de carga axial bajos es lineal y cambia a medida que los niveles de carga se incrementan. La falla vertical en los prismas obedece a la interacción entre unidades y mortero, especialmente a las diferencias entre sus capacidades de deformación. Ambos materiales se expandirán lateralmente, pero por lo general las propiedades mecánicas del mortero son menores que las de las unidades (menores módulos de elasticidad y razones de Poisson mayores que las de las unidades)

Las deformaciones laterales son restringidas en la interfase debido a los efectos de fricción y adherencia, lo cual induce esfuerzos de tensión y compresión en unidades y mortero, respectivamente.

Debido al estado triaxial de esfuerzos, la resistencia a la compresión del mortero se incrementa (efecto similar al confinamiento). Caso contrario, la resistencia a tensión de las unidades se reduce debido al efecto producido, lo que hace que las mismas inicien la falla con niveles más bajos de carga.

Resistencia a la compresión

*Pueden existir ciertos niveles de sobre-resistencia debido al encogimiento del mortero durante el secado que beneficia a traves de fricción a las unidades

Resistencia a la compresión

t=102mm t=215mm

Después de realizar cientos de ensayos en prismas, Hendry y Malek propusieron:

Para otros, depende del módulo de elasticidad del mortero (Kirtschig):

Se han desarrollado varias teorías de falla a la compresión, entre ellas la teoría de Hilsdorf, Koo y Hendry, Francis, Horman y Jerrem entre otras

Según el EuroCódigo:

Teoria de Hilsdorf La envolvente de falla para unidades bajo compresión vertical y tensión lateral siguen el criterio de Mohr-Coulomb

La resistencia del mortero bajo compresión triaxial es similar a la del concreto confinado

Las relaciones entre los esfuerzos laterales a tensión fxb bde las unidades y fxj de compresión en el mortero pueden formularse basados en la condición de equilibrio, asumiendo áreas tributarias como las mostradas en la figura

La falla de la mampostería ocurre cuando el esfuerzo lateral a tensión de las unidades es menor que el esfuerzo necesario para confinar el mortero. Para Hilsdorf, ambos materiales fallan simultáneamente. En función de la carga vertical aplicada fy y de la resistencia del mortero define una expresión:

Teoria de Hilsdorf

U es un coeficiente de no uniformidad, que se define como la razón del máximo nivel de esfuerzo observado en una unidad al esfuerzo normal promedio actuante en la mampostería. Se adopta un valor de U=1.5

Módulo de Elasticidad La manera más clásica es definirla en función de la resistencia a la compresión de las unidades.

En otros códigos, como la Norma Mexicana, además de las expresiones mencionadas se define como la pendiente de la línea que va desde un 0.05f*m hasta 0.33 f*m

Algunos investigadores recomiendan su cálculo en función de expresiones como: