influencia de celdas vacías en el comportamiento
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INFLUENCIA DE CELDAS VACÍAS EN EL COMPORTAMIENTOTRANSCRIPT
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“INFLUENCIA DE CELDAS VACÍAS EN EL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE UN MURO REFORZADO
INTERIORMENTE ELABORADO CON BLOCKS HUECOS”
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
UNIVERSIDAD AUTONÓMA DE GUERRROUNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA
QUE PRESENTA:CARLOS MIGUEL AGUILAR BARROSO
DIRECTOR DE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN:DR. EN I. SULPICIO SÁNCHEZ TIZAPA
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INTRODUCCION: A pesar de que existe una opinión generalizada en algunos países desarrollados
en contra de emplear mampostería en zonas sísmicas, en México ya se ha adoptado el uso de mampostería con refuerzo interior como sistema estructural resistente a solicitaciones gravitacionales y sísmicas.
En nuestro país, el INFONAVIT ha empleado la mampostería confinada con refuerzo interior como sistema estructural de algunos conjuntos habitacionales.
Por otro lado, durante este último año ha ocurrido una gran cantidad de sismos, preocupantes por tantas viviendas en malas condiciones que ponen en riesgo a los habitantes.
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Su extenso uso obliga a desarrollar investigaciones para estudiar las características de los materiales y algunos métodos de construcción.
Y con esto responder a la pregunta, ¿Qué tanto riesgo corren las personas en sus viviendas?. Esto es especialmente válido para las unidades habitacionales, ya que la mayoría de éstas tienen muchos defectos constructivos.
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JUSTIFICACIÓN Los sismos ocurridos en Guerrero el 10 de diciembre
del 2011 y el 20 de marzo de 2012. El riesgo sísmico hace necesaria la investigación de las propiedades de los materiales, métodos de construcción y supervisión de viviendas.
Se descubrió la existencia de edificios habitacionales con gran cantidad de celdas con refuerzo vertical sin mortero, el porcentaje aproximado es de 35%.
Por lo anterior es necesario hacer estudios
experimentales, para estimar las características de los muros utilizados en las unidades habitacionales y determinar su vulnerabilidad.
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ALCANCES Este trabajo presenta los resultados obtenidos
al ensayar un muro de mampostería reforzada en relación H / L= 1, el cual fue construido según datos de campo.
La característica principal es que el 27 % de celdas con acero están sin mortero de relleno. También se reporta la información generada en ensayes de especímenes pequeños.
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OBJETIVO
Objetivo general
Determinar la influencia de las celdas con refuerzo vertical sin mortero en el comportamiento estructural de un muro de block con refuerzo interior.
Objetivos específicos
Evaluar el cortante resistente en un muro con relación H/L=1 con un 27 % de celdas vacías.
Obtener las curvas de histéresis ante carga lateral para determinar la influencia de las celdas sin mortero
Conocer la curva envolvente, carga-desplazamiento y mecanismos de falla.
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CAPÍTULO I. ANTECEDENTES E HIPÓTESIS
I.1. ANTECEDENTES A lo largo de la historia se han utilizado
extensamente los muros de mampostería en la construcción, ya que este tipo de material es adecuado para distintos fines. A partir del momento en que se volvieron indispensables, se han realizado infinidad de pruebas para conocer y mejorar su funcionamiento.
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La Subsecretaría de Protección Civil del Gobierno del Estado realizó un censo para evaluar la vulnerabilidad de las unidades habitacionales sometidas a carga sísmica.
En los edificios de INFONAVIT (Chilpancingo) es posible detectar que hay edificios donde el acero de refuerzo está sólo en las celdas. En el caso de coloso Acapulco se encontraron porcentajes del 20 al 30 % de celdas sin mortero.
El muro construido para el ensaye fue de 2.48 X 2.51 X 0.15 m, con un 27 % de celdas vacías. Será ensayado ante cargas laterales alternadas, así como especímenes pequeños obtenidos del mismo material que se utilizarán para construir el muro.
2.51
m2.48 m
celdas vacias
celdas llenas
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I.2. HIPÓTESIS
La presencia de celdas vacías en muros con refuerzo interior reduce de manera significativa la resistencia y modifica el comportamiento.
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CAPÍTULO II. CONSTRUCCIÓN Y ENSAYE DEL MURO
II.1. CONSTRUCCIÓN DEL MURO
Para simular la rigidez de la cimentación se utilizó un elemento de concreto de 2.88 x 0.70 x 0.53 m denominado “muerto” donde se colocó la dala de desplante , a la cual se ancló el refuerzo vertical.
Muerto de concreto
Armado de dala
Dala de desplante colada
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2.51 m
2.48 m
varillas del # 3 @ 40
varilla del # 4 varilla del # 4
celdas vacias
celdas llenas
Refuerzo interior del muro
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Colocación del block
Muestreo de mortero
Colocación de refuerzo longitudinal
muro terminado al 60 % Elaboración de pilas y muretes Armado de dala
Colado monolítico de losa y dala
Muro terminado
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II.2. ENSAYE DEL MUROII.2.1. ENSAYE DE BLOCKS
Dimensionamiento del block
Blocks con cabezales de azufre
Block sometido a carga
CLAVE Ab Ah An fp cm2 Kg/cm2
1 604.76 254.58 350.18 1102 606.76 235.13 371.63 90
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II.2.2.-ENSAYE DE CILINDROS DE CONCRETO
La resistencia a compresión (f’c) a los 28 días fue: a) 260 Kg/cm2 para la dala de desplante, b) 237 Kg/cm2 para la losa y dala de cerramiento.
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II.2.3. ENSAYE DE MORTEROS La resistencia promedio a compresión a los 28 días
fue de fj = 208.72 Kg/cm2 con un coeficiente de variación igual a 0.26.
Orden de compactación para muestreo de morteros
Muestreo de morteros
Descimbrado de morteros Ensaye de morteros
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II.2.4. ENSAYE DE PILAS
La prueba para determinar la resistencia a compresión de la mampostería consiste en someter a las probetas a una carga de compresión en dirección perpendicular a las hiladas
Clave Altura (h)
Espesor (t)
Longitud (l)
Área bruta (Ab)
Relación de esbeltez (h/t)
Esfuerzo
Unidades cm (cm²) Kg/cm2
1 63.20 15 39.90 599 4.21 45.52
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II.2.5. ENSAYE EN MURETES
Ensaye de mureteDimensiones del murete
Murete vm(kg/cm2)1 3.892 2.80
Promedio 3.35
Resistencia de muretes
Con estos datos se calculó la resistencia cortante del muro, considerando las dimensiones del mismo
Ld (cm) Ad(cm2)
Vm
(kg/cm2)P (Kg) VRM
(kg)ρh f yh
(kg/cm2)VSR
(kg)VT
(kg)
87.32 1309 3.35 16800 11246 0.00118 4.97 10735
22000
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Con el cortante total y de acuerdo a la norma se calculo un historial de carga, para el ensaye del muro.
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II.2.6.-INSTRUMENTACIÓN DEL MURO
Transductores de desplazamiento Módulo de registro de
desplazamiento
Celda de carga
Módulo de registro de carga y deformación
Gato hidráulico 50T carga lateral
Gato hidráulico 4T carga vertical
Muro instrumentado previo al ensayo
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II.2.7. PROCEDIMIENTO DE ENSAYE
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El muro no presentó la resistencia calculada, la historia de carga aplicada fue la siguiente:
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Daños en muro
a) Tercer ciclo primer fisura con carga de 10.01 T
b) Tercer ciclo segunda fisura con carga de -10.94 T
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a) Cuarto ciclo con carga de 10.35 Ton
b) Cuarto ciclo con carga de -10.79 Ton
Daños que presentó el muro en la parte posterior al cuarto ciclo positivo
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a) Quinto ciclo carga de +9.67 T.
b) Quinto ciclo con una carga lateral de +12.99 T
Quinto ciclo con una carga de -12.61 T
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Daños en muro cara posterior
Daños en muro cara frontal
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CAPÍTULO III. ANÁLISIS DE RESULTADOS
III.1. CURVA HISTERETICA Y ENVOLVENTE
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III.2. DEGRADACIÓN DE RIGIDEZ
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III.3. DISIPACIÓN DE ENERGÍA
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III.4. DEFORMACIÓN ANGULAR
Cicloγ [%] γC [%] γF [%] γC / γ
Máximos absolutos
Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min γ [%] γC / γ1 0.06 -0.06 0.01 -0.01 0.05 -0.05 0.15 0.10 0.06 0.152 0.05 -0.06 0.01 -0.01 0.04 -0.05 0.18 0.18 0.06 0.183 0.22 -0.22 0.10 -0.06 0.12 -0.16 0.45 0.26 0.22 0.454 0.55 -0.39 0.37 -0.14 0.18 -0.25 0.68 0.37 0.55 0.685 0.95 -0.38 0.52 -0.23 0.43 -0.15 0.55 0.60 0.95 0.60
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III.5. COMPARACIÓN DE RESULTADOSIII.5.1. RESISTENCIA
MR1 = 25.85T y[%]= 0.87MR4 = 12.99T y[%]= 0.95MRE3= 10.97T y[%]= 1.08
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III.5.2. DEGRADACIÓN DE RIGIDEZ
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III.5.4. DISIPACIÓN DE ENERGÍA
MR1=122.12T-cm ∆LR=1.5 cmMR4=63.19T-cm ∆LR=2.37 cm
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CONCLUSIONES
Se determinó la disminución de la resistencia, la ausencia de mortero redujo la resistencia del muro en 59 % respecto al valor calculado en condiciones normales, además presentó una disminución de resistencia del 49% con respecto al muro MR1
. Se observa que la energía disipada total fue de 63.19 T٠cm con un desplazamiento igual a 2.37 cm, mientras que el muro MR1 presentó una energía disipada de 122.12 T٠cm con un desplazamiento de 1.5 cm.
La cantidad de energía disipada presentada en el ensaye confirma el gran riesgo que presentan estos edificios, pues al observar la manera de actuar de los muros en la comparación, el muro con celdas vacías presenta el 51 % de disipación que el muro con las celdas llenas, así como un mayor desplazamiento lateral.
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