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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

IMPACTO DE LOS ERRORES CONSTRUCTIVOS EN LA RESISTENCIA

Y DESEMPEÑO DE LAS ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA ANTE ACCIONES SÍSMICAS

Arturo Rodriguez Mendoza1 Edgar Rangel Ramírez1 Raúl Jean Perrilliat1

RESUMEN El objetivo del presente trabajo es el de relacionar los errores constructivos con la disminución en la resistencia y en el desempeño estructural aplicando las Normas Técnicas Complementarias para el Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería del RDF-2004. Además se pretende sensibilizar a los profesionales, técnicos y personas en general implicadas en el diseño y/o construcción de estructuras de mampostería sobre la importancia que tiene cumplir a cabalidad con las especificaciones y detalles constructivos plasmados en los planos de construcción para que la estructura alcance el desempeño deseado y se comporte, durante un evento sísmico, de la manera en que su diseñador la ha concebido. Para ello, se examina detalladamente cada uno de los parámetros que intervienen en las expresiones utilizadas para el cálculo de la resistencia, determinando su contribución e impacto en la misma, así también se presenta un catálogo que contiene una recopilación de los errores constructivos más frecuentes que se encuentran en las obras de mampostería.

ABSTRACT The main purpose of this article is to relate the constructive mistakes with the decrease of structural resistance and performance applying the Mexican code for design of masonry structures. Furthermore, it is intended to sensitize the professionals, technicians and people in general involved in the design and/or construction of masonry structures about the importance of thoroughly meeting the specifications and details set in construction plans in order for the structure to meet the desired performance levels and behave, during seismic excitations, the way the designer conceived it. To do so, each parameter intervening in the expressions used to compute resistance, is examined in detail, determining its contribution and impact in performance and behaviour of masonry structures. A catalog containing a recompilation of the most common mistakes which may be found in the construction process of masonry structures, is presented.

INTRODUCCIÓN Actualmente se cuenta con programas de análisis, técnicas de construcción avanzadas, materiales adecuados y modernos reglamentos de construcción; sin embargo, todo esto no es suficiente para garantizar el buen desempeño de una estructura ante sismos. En los últimos años, el repunte y la competencia que se ha tenido en la construcción de edificaciones para vivienda ha repercutido en la reducción de costos y tiempos de ejecución de las obras, teniendo como resultado que la calidad final de las edificaciones, desde el punto de vista estructural, sea inadecuada dado los diversos errores que se cometen; tanto de proyecto como constructivos. En la mayoría de las veces, dichos errores son ignorados o menospreciados; su importancia, saltará a la vista cuando la acción de un sismo se haga presente.

1 Ingeniero Estructurista de Investigación de Operaciones e Ingeniería de Sistemas, S.A. (IOISSA), Av. Barranca del Muerto No 210, tercer piso, despacho 301, col. Guadalupe Inn, CP 01020, México, D.F. Tels.: 55 63 27 12, 55 98 52 19, 55 63 28 05 ext. 104; correo electrónico: [email protected], [email protected]

XVI Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Veracruz, Ver. 2008.

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MAMPOSTERÍA CONFINADA

Es aquella que está reforzada con castillos y dalas que cumplan con ciertos requisitos, puede tener acero de refuerzo horizontal entre las juntas de mortero, esto logra mejorar su comportamiento y resistencia ante cargas laterales. Este tipo de mampostería tiene un adecuado desempeño estructural, como se puede apreciar en la figura 1, donde se comparan las curvas de histéresis de una mampostería confinada con bajas cuantías de refuerzo interior y una con el refuerzo recomendado .

Muros de ladrillo hueco con bajas cuantías de refuerzo interior. Comportamiento con baja capacidad de deformación.

Muros de mampostería confinada de ladrillos sólidos. Presentan mayor capacidad de deformación y disipación de energía.

Figura 1. Ciclos de histéresis para muros de mampostería (Meli 1994)

REQUISITOS Para que una mampostería se considere confinada debe de cumplir los siguientes requisitos: Castillos y dalas exteriores

1. Deben tener castillos por lo menos en los extremos de los muros, donde haya intersección con otro muro y en puntos intermedios a una separación que no exceda 1.5 veces su altura ni los 4 m.

2. En los extremos horizontales de los muros debe haber una dala o un elemento de concreto reforzado con peralte al menos de 100 mm. Se deben colocar dalas intermedias cuya separación no debe exceder 3 m si la altura del muro así lo requiere.

3. El ancho de estos elementos debe tener cuando menos el espesor del muro. 4. La resistencia a compresión del concreto debe ser al menos de 15 MPa (150 kg/cm2). 5. El refuerzo longitudinal en el castillo se determina de acuerdo a la capacidad que se requiera a

flexión en el muro, sin embargo debe estar formado, al menos, por tres barras y ser mayor a:

'20.2 c

sy

fA tf

=

(1)

donde: As área de acero de refuerzo longitudinal fc

’ resistencia a compresión del concreto en castillos y dalas fy esfuerzo de fluencia del acero t espesor del muro

6. El acero de refuerzo debe estar anclado en los elementos que limitan al muro. 7. Los estribos deben ser cerrados y con área mayor o igual a:

3


10000

scy c

sAf h

=

(2)

donde: hc dimensión del castillo o dala en el plano del muro s separación de los estribos, no debe exceder 1.5t ni 200 mm

Muros con aberturas Cuando exista una abertura cuya dimensión, ya sea horizontal o vertical, exceda una cuarta parte de la longitud del muro o de la separación entre castillos, se deben colocar elementos de refuerzo en el perímetro de dicha abertura. Relación altura espesor Los muros de mampostería confinada deben tener un espesor mínimo de 100 mm y una relación altura espesor que no exceda de 30.

PRETILESCASTILLO EN

DALA EN TODOEXTREMO DE MUROY A UNA DISTANCIAMENOR A 300 cm

ABERTURAS

REFUERZO EN ELPERIMETRO DE

MENOR A 300 cmY A UNA DISTANCIAEXTREMO DE MURODALA EN TODO

f'c>150 kg/cm2

CON OTROS MUROSY EN INTERSECCIONESCASTILLOS EN ESQUINAS

SEPARACION < 4m o 1.5 H

< 3m

PRETILES > 50 cmDALA EN

SISTEMA DE PISO

t

MENOR A 300 cmY A UNA DISTANCIAEXTREMO DE MURODALA EN TODO

DALA ENPRETILES > 50 cm

SISTEMA DE PISO

< 3m

SEPARACION < 4m o 1.5 H

CASTILLOS EN ESQUINASY EN INTERSECCIONESCON OTROS MUROS

f'c>150 kg/cm2

DALA EN TODOEXTREMO DE MUROY A UNA DISTANCIAMENOR A 300 cm

t

=

REFUERZO ENABERTURADIMENSION

1/4 SEPARACION ENTRECASTILLOS O 600mm

< 30Ht

H

>100mm.tL 1.5H NI 4m.

< 3m

< 3m

DALAS ENPRETILES< 50cm.

t

t

MAS BARRASEN TRES O

2tyf

f' cA > 0.2s

f' >150 kg/cmc2

CONCRETO:

>t

ch >t CASTILLO

cf' >150 kg/cm

BARRASTRES O MAS

CON CONCRETO,CELDAS RELLENAS

2

CASTILLO INTERIOR

CASTILLO

t

y cscA >

1000 s

f h

>t

DALA

h >tc

Figura 2. Requisitos para mampostería confinada.


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Resistencia a compresión Se evalúa de la siguiente forma:

( )*R R E m T s yP F F f A A f= + ∑ (3)

alternativamente con: ( )* 0.4R R E m TP F F f A= +

(4) donde:

PR resistencia a compresión del muro FR factor de resistencia igual a 0.6 FE factor de reducción por los efectos de excentricidad y esbeltez fm

* resistencia de diseño a compresión de la mampostería AT área bruta de la sección transversal del muro

Resistencia a flexocompresión en el plano del muro El momento flexionante resistente del muro se puede evaluar de forma aproximada con las ecuaciones 5 y 6 que se describen a continuación:

0 0.3R R uM F M P d= + si 0 ≤ Pu ≤ PR/3 (5)

( )01.5 0.15 1 uR R R

R

PM F M P dP

⎛ ⎞= + −⎜ ⎟

⎝ ⎠ si Pu > PR/3 (6)

donde: FR factor de resistencia igual a 0.8, si Pu ≤ PR/3 e igual a 0.6 en caso contrario M0 resistencia a flexión pura del muro igual al producto de As fy d’ As área de acero longitudinal colocada en cada castillo de los extremos del muro d’ distancia entre centroides de acero colocado en ambos extremos del muro d distancia entre el centroide de acero en tensión y la fibra a compresión máxima Pu carga axial de diseño a compresión

Resistencia a cortante La resistencia a cortante es proporcionada generalmente por dos partes: la mampostería y el refuerzo horizontal.

R mR sRV V V= + (7)

donde: VmR resistencia a cortante de la mampostería VsR resistencia a cortante del refuerzo horizontal

La resistencia a cortante de la mampostería está evaluada con la siguiente expresión:

( )* *0.5 0.3 1.5mR R m T R m TV F v A P F v A= + ≤ (8)

donde: FR factor de resistencia igual a 0.7 vm

* resistencia a compresión diagonal P carga vertical en el muro; considera acciones permanentes, variables con intensidad instantánea

y accidentales que conduzcan al menor valor y sin multiplicar por el factor de carga

5


La resistencia a cortante del refuerzo horizontal está dada por la ecuación 9:

sR R h yh TV F p f Aη= (9) donde:

FR factor de resistencia igual a 0.7 η factor de eficiencia del refuerzo horizontal ph cuantía del refuerzo horizontal fyh esfuerzo de fluencia del refuerzo horizontal

Para evaluar el factor de eficiencia se puede recurrir a la figura 3.

0.6 0.9 p f (MPa)h yh

0.2

0.6

η

0.3 MPa

VF A

p fh yh

0.3 f

1.2 MPa Piezas macizas0.9 MPa Piezas huecas

m*

mR

R T

Figura 3. Factor de eficiencia, η

Además, el acero de refuerzo horizontal debe cumplir los siguientes requisitos:

• Deben ser barras o alambres corrugados laminados en frío, continuos a lo largo del muro. • El esfuerzo de fluencia no debe ser mayor a 600 MPa. • El diámetro no debe ser menor que 3.5 mm ni mayor que tres cuartas partes el espesor de la junta. • El refuerzo debe anclarse en los castillos, ya sea exteriores o interiores y al paño exterior. • La separación máxima, sh, no debe exceder de seis hiladas ni de 600 mm. • La cuantía empleada debe ser mayor que la mínima indicada en la ecuación 10 y menor que la

máxima indicada en la ecuación 11.

0.3mRhmín

R yh T yh

VpF f A f

= ≤

(10)

( )

( )* 1.2 /

0.30.9 /

yhmhmáx

yh yh

f piezas macizasfpf f piezas huecas

⎧⎪= ≤ ⎨⎪⎩

(11)


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ERRORES EN EL PROCESO CONSTRUCTIVO QUE AFECTAN LA RESISTENCIA DE LA MAMPOSTERÍA Durante la construcción de inmuebles a base de mampostería se han podido detectar innumerables errores constructivos. Hoy en día, existe una falta de control de calidad y de supervisión palpable, este tipo de sistemas es sumamente sensible a los errores constructivos; al no colocar o traslapar el acero de refuerzo se pierde aproximadamente el 50% de la resistencia, como lo muestra la figura 7, además de disminuir radicalmente la capacidad de deformación (figura 1). Algo similar sucede si no se construyen adecuadamente los castillos, o si las juntas no se hacen de acuerdo con especificaciones, etc. Algunos de los errores constructivos más comunes son:

Mala posición del acero de refuerzo en castillos y del refuerzo vertical de muros reforzados interiormente.

Traslape del acero de los castillos en más del 50% en una sola sección. Traslape del refuerzo horizontal en muros. Remates a 90º en los estribos, los cuales deben de ser a 135º. Colado deficiente de los huecos de las piezas. Elaboración del mortero sin control. Aplicación deficiente del mortero. Falta de previsión en las instalaciones que obligan a romper muros. Falta de saturación en las piezas de barro. Saturación de las piezas de bloques de concreto. Posición incorrecta del acero de refuerzo. Error en la posición de los bastones del lecho superior de losas macizas de entrepiso. Inadecuado proporcionamiento y remezclado de morteros. Espesor de juntas de mortero de menos de 10 mm., o de más de 15 mm. Separación excesiva de los castillos. Falta de dalas; en algunos casos se considera que una losa maciza puede tener esta función. Falta de anclaje del refuerzo longitudinal de los castillos. Exceso en la separación de los estribos del castillo. Anclaje insuficiente del acero longitudinal de las dalas y castillos. Traslapes del acero longitudinal en zonas no recomendadas. Falta de resistencia de las piezas. Error en el colado de los castillos cuando estos son interiores. Cuantías de acero en dalas y castillos menores a las especificadas. Falta de cerramientos y dalas en vanos y ventanas. Colocación de instalaciones dentro del muro sin tomar en cuenta la afectación estructural. Falta de mortero en las juntas verticales y horizontales. Falta de penetración del mortero en los alveolos de piezas multiperforadas. Cuando los castillos son interiores muchas veces no se colocan los estribos. Cuando los castillos son interiores hay error en el posicionamiento del refuerzo vertical. Error en los recubrimientos de dalas y castillos. Geometría inadecuada de los estribos de los castillos interiores. Etc.

El mortero debe de cubrir el 100% de las caras de las piezas y penetrar los alvéolos al menos 1.5 cm., así mismo el espesor de las juntas deberá ser de 1.0 cm., con una tolerancia de +/- 0.2 cm. Lo recurrente en obra, es colocar el mortero en las orillas de las piezas, sin cubrir la cara horizontal, ni penetrar en los alvéolos, así mismo las juntas verticales con las que se colocan las piezas son muy pequeñas. Por otra parte, las celdas de las piezas donde no se aloja el refuerzo longitudinal de los castillos, deben de ser rellenadas; sin embargo esto es una anomalía recurrente debido a la pretensión de economizar el empleo de materiales.

7


En cuanto al acero longitudinal de los castillos interiores no se pone en contacto con el gancho del estribo, el refuerzo horizontal por ningún motivo debe ser traslapado, este acero es el responsable de un buen porcentaje de la resistencia a cortante del muro, así mismo debe ser anclado en los castillos con escuadras a 90º en el plano vertical. En las siguientes fotografías se muestran algunos errores comunes:

Figura 8. Falta de mortero en las juntas horizontales y verticales y falta de penetración en los

alveolos.

Figura 9. Deficiencia en el confinamiento de ventanas.

Figura 10. Deficiencia en los anclajes del refuerzo Figura 11. Traslape del refuerzo horizontal.


8

de dalas.

Figura 12. Colocación de instalaciones hidrosanitarias sin tomar en cuenta el deterioro estructural.

Figura 13. Las instalaciones hidrosanitarias no son contempladas en el proyecto estructural.

Figura 14. Perforaciones de piezas para alojar instalaciones no contempladas en el proyecto

estructural.

Figura 15. Aberturas excesivas para la

colocación de instalaciones hidrosanitarias no contempladas en el proyecto estructural.

Figura 16. Colocación de instalaciones eléctricas sin tomar en cuenta el deterioro estructural.

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Figura 17. Error en el posicionamiento del

refuerzo longitudinal y de la geometría de los estribos.

Figura 18. Error en el posicionamiento del refuerzo vertical del castillo, de la geometría del estribo y de la posición del refuerzo horizontal.

Perforación de dalas para el paso instalaciones.

Figura 19. Falta de control de calidad en la fabricación de los morteros.

Figura 20. Deficiencia en el llenado de los huecos y en la posición del refuerzo

horizontal.

Figura 21. Error en el posicionamiento del refuerzo vertical de los castillos.


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Figura 22. Error en el posicionamiento del

refuerzo horizontal y del vertical de los castillos. Figura 23. Error en el posicionamiento del

refuerzo vertical del castillo y falta de estribo.

Figura 24. Falta de mortero en la junta vertical y menor dimensión a la especificada (10 mm).

Figura 25. Deficiencia en los castillos y en la geometría de los estribos.

11


Figura 26. Saturación deficiente de las piezas de barro.

Figura 27. Perforación de dalas para el paso de

instalaciones Figura 28. Eliminación de la dala para el paso de

las instalaciones hidrosanitarias.

Figura 29. Entrepiso blando con muy baja resistencia y capacidad de deformación.

Figura 30. Columnas cortas.


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Figura 31. Esviajamiento de las varillas

longitudinales del castillo por error de posición. Figura 32. Colado deficiente de los castillos

interiores.

Figura 33. Conectores inadecuados para unir

los muros perpendiculares. Figura 34. Falta de cerramientos en ventanas.

Figura 35. Falta de cerramientos en ventanas.

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Figura 36. Colocación de piezas doble hueco

donde debería haber multiperforadas. Figura 37. Deficiencia en el colado de los castillos,

en la posición del refuerzo longitudinal y en la geometría del estribo.

Figura 38. Deficiencia en el colado de los castillos, en la posición del refuerzo longitudinal y en la

geometría del estribo.

Figura 39. Deficiencia en el colado de los

castillos, en la posición del refuerzo longitudinal y en la geometría del estribo.

Figura 40. Deficiencia en la posición del refuerzo longitudinal.

Todos estos errores repercuten en la resistencia de la mampostería. Cabe la posibilidad de que varios de estos, se presenten en forma simultánea, lo que implica que el comportamiento real de la estructura, quede distante del comportamiento concebido en el diseño.


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A continuación se presenta un ejemplo práctico de un muro de mampostería con las propiedades nominales mostradas en la tabla 1. Las propiedades mecánicas de la mampostería fueron obtenidas de ensayes de laboratorio de especímenes. En el ejemplo se evalúa la variación de las propiedades geométricas y mecánicas de la mampostería y su influencia en la resistencia nominal del muro en cuestión. Dichas variaciones en las propiedades de los muros o piezas de mampostería se pueden dar debido a la deficiencia en los procesos constructivos de mampostería anteriormente mencionados.

Figura 41. Muro confinado con refuerzo horizontal Figura 41. Vista en planta del muro de mampostería

Las propiedades del muro de mampostería se muestran en la siguiente la siguiente tabla:

Tabla 1. Propiedades geométricas y mecánicas del muro de mampostería Espesor de la mampostería del muro t=h=10, 12, 15 y 20 cm Altura libre del muro H=280 cm Longitud efectiva del muro L=400 cm Área bruta de la sección transversal del muro AT=variable Área de acero en castillos As=variable Carga axial mínima P=7.37 kN (72.27 ton) Resistencia de diseño a compresión de la mampostería f*m=4.1 MPa (40 kg/cm²) Resistencia de diseño a compresión diagonal de muretes v*m=0.31 MPa (3 kg/cm²) Resistencia nominal a la fluencia del acero de refuerzo vertical fy=428 MPa (4200 kg/cm²) Resistencia nominal a la fluencia del acero de refuerzo horizontal fyh=510 MPa (5000 kg/cm²) Resistencia nominal a la compresión del concreto de elementos de confinamiento f’c=15.3 Mpa (150 kg/cm²) Cuantía de acero de refuerzo horizontal del muro ρh=variable

Cuantía de acero en castillos ρ=As/ht=variable

Como se mencionó anteriormente, dentro de los errores más comunes en el proceso constructivo de elementos de mampostería, se encuentra el traslape del refuerzo horizontal en los muros de mampostería. Para estudiar esta influencia en la resistencia del muros de mampostería reforzada horizontalmente, en el siguiente ejemplo se consideró un espesor de la mampostería del muro t=15cm. Como se observa en la gráfica 1 la contribución de la mampostería a la resistencia de un muro, VmR, (ecuación 8) es constante y no depende de la cuantía del refuerzo horizontal del muro ,rh. La aportación del refuerzo horizontal (ecuación 9) es creciente hasta el valor de ρhfyh = 0.61MPa (6kg/cm²), a partir de este valor se observa un descenso en la resistencia debida a la eficiencia del refuerzo horizontal, VsR, (figura 3).

15


15

20

25

30

35

40

4 5 6 7 8 9 10

ρhfyh (kg/cm²)

V R (t

on)

VmrVmr+Vsr

Gráfica 1. Variación de la resistencia a cortante de la mampostería con ρhfyh

El valor máximo de la resistencia a cortante por el muro reforzado horizontalmente es de 3.44kN (33.72ton). Considerando que existe traslape de varillas del refuerzo horizontal, la contribución del acero de refuerzo en la ecuación 7 es nula quedando solo el primer término que representa la contribución de la mampostería, el cual tiene valor constante de 1.93kN (18.90ton). Con lo anterior se observa que el traslape de varillas para el caso de estudio reduce la resistencia a cortante de la mampostería reforzada horizontalmente en 56% de la resistencia total considerada en el proceso de diseño estructural. La elaboración sin control de calidad, el mal proporcionamiento y aplicación deficiente del mortero puede alterar la resistencia de diseño a compresión de la mampostería, f*m, y la resistencia de diseño a compresión diagonal de muretes, v*m, obtenidos en ensayes previos. En las gráficas 2 y 3 se observa la variación de la resistencia a cortante, VmR, y de la resistencia a compresión, PR, del muro de mampostería respectivamente. Ambas gráficas se muestran para valores de espesor de la mampostería del muro de t=10, 15 y 20cm, esto con el fin de considerar un error constructivo simultaneo. La variación en el espesor de muros (reducción) se puede deber a varios aspectos constructivos como lo son: la colocación de instalaciones en muros afectando la estructura, falta de previsión de dichas instalaciones, error en espesor de piezas como lo indicado en el diseño, etc.

5101520253035404550

2 3 4 5 6 7 8 9 10

v*m (kg/cm²)

Vm

R (t

on)

t=10cm

t=15cm

t=20cm

Gráfica 2. Variación de la resistencia a cortante de la mampostería con v*m

En la gráfica 2 se muestra con línea punteada los valores máximos de resistencia de la mampostería a cortante indicado en la ecuación 8. Con líneas continuas la variación de la resistencia a cortante del muro de mampostería con respecto a la resistencia de diseño a compresión diagonal de muretes, v*m.


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Para un valor de espesor de la mampostería de t=20 cm y valor de v*m= 0.51 MPa (5 kg/cm²) tenemos una resistencia a cortante del muro de mampostería de VmR= 2.98 kN (29.17 ton). Tomando en cuenta que la resistencia de diseño a compresión diagonal de muretes se reduce a un valor v*m=0.31 MPa (3 kg/cm²) debido a algún error constructivo se obtiene un valor de VmR= 2.40 kN (23.57 ton) que representa un 80% del valor resistente nominal de diseño del muro de mampostería. Si al error constructivo considerado en el párrafo anterior se suma alguna discrepancia que nos lleve a considerar un espesor de muro t=15 cm, la resistencia disminuye a un valor de VmR= 1.93kN (18.9ton) que representa el 65% del valor de la resistencia cortante de diseño. En la gráfica 3, se observa la variación de la resistencia a compresión de muros de mampostería confinada (ecuación 3) considerando variaciones en la resistencia de diseño a compresión de la mampostería, f*m, para diferentes espesores de muros, t. Considerando una resistencia de diseño a compresión de la mampostería f*m=4.1MPa (40 kg/cm²) la cual, por algún error constructivo o de proceso de calidad mencionado anteriormente se reduce en un 25% llegando a un valor de f*m=3.1 MPa (30 kg/cm²), para un valor de t=20 cm se observa una reducción en la resistencia a compresión de la mampostería, PR, que va de 12.62kN (123.8ton) a 9.69kN (95ton) lo cual representa una reducción en la resistencia de 23%. Considerando el caso simultaneo de una reducción en el espesor del muro a t=15 cm, se observa una valor de la resistencia de PR=7.49kN (73.4ton) lo cual significa una reducción del 40% en dicha resistencia.

050

100150200250300350400450500

10 40 70 100 130 160f*m (kg/cm²)

P R (t

on)

t=10t=12t=15t=20

Gráfica 3. Variación de la resistencia a compresión de la mampostería con f*m

La resistencia a compresión de la mampostería, PR, también se puede ver afectada debido errores constructivos que conciernen al refuerzo longitudinal en los castillos de confinamiento tales pueden ser: traslape del acero de los castillos en más del 50% en una sola sección, posición incorrecta del acero de refuerzo, falta de anclaje o anclaje insuficiente del refuerzo longitudinal de los castillos, error del recubrimiento de castillos, etc. Como se observa en la ecuación 3 el área de acero de los castillos influye en el cálculo de la resistencia de muros de mampostería a compresión. En la gráfica 4 se muestra la variación de dicha resistencia con la cuantía de acero en los castillos de confinamiento. La variación de la resistencia a compresión de muros debida la variación de la cuantía de acero en sus elementos de confinamiento (castillos) no es importante siendo esta no mayor al 10% para cuantías que van de 0.007 a 0.04. La influencia en la resistencia de la mampostería a compresión, PR, debido a la variación anterior es menor que aquella debida a la variación en la resistencia de diseño a compresión de la mampostería f*m, mostrada en la gráfica 3. Es importante tomar en cuenta los requisitos de las cuantías de acero y separación de estribos en elementos de confinamiento como establece el RDF-04 ya que estos requisitos dan resistencia a los muros de mampostería la cual no está implícita en las ecuaciones de cálculo de resistencias, sin embargo, dichos requisitos son resultado de pruebas de laboratorio y ensayes de modelos estructurales.

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0

25

50

75

100

125

150

0 1 2 3 4 5

ρ c (%)

P R (t

on) t=10

t=12

t=15

t=20

Gráfica 4. Variación de la resistencia a compresión de la mampostería con ρ

De lo contrario la influencia del acero de refuerzo en elementos de confinamiento (castillos) es importante en la resistencia a flexocompresión de muros de mampostería. En la gráfica 5 se muestran los diagramas de interacción del muro de mampostería en cuestión para diferentes cuantías de acero en los castillos. Los diagramas de interacción de la gráfica 5 se realizaron con las ecuaciones 5 y 6 las cuales son directamente proporcionales al área de acero en los elementos de confinamiento que son los elementos principales para la resistencia a flexocompresión de muros de mampostería.

0102030405060708090

100

0 20 40 60 80 100 120 140MR (ton-m)

P R (t

on)

p=1%p=2%p=3%p=4%

Gráfica 5. Variación de los diagramas de interacción P-M de muros de mampostería con ρc

Como se observa en la gráfica 4, la influencia en la cuantía de acero de los castillos, ρ, en la resistencia a compresión de muros de mampostería, PR, se puede observar de igual manera en la gráfica 5. Para el valor de MR=0 kN-m (0 ton-m) estado de compresión pura del muro de mampostería, la resistencia a compresión, PR, a pesar de variaciones del 4% al 1%, se disminuye solo en 10%. Sin embargo, para PR=0 kN (0 ton) estado de flexión pura, se observan variaciones significativas. Suponiendo que el castillo de confinamiento de 15cm x 15cm cuenta con 6 varillas de refuerzo del #3 (ρ=1.9%) debido a que se encuentra un mal traslape, esviaje de varillas u otra condición constructiva lo cual reduce la cantidad de varillas trabajando a tensión en 3 varillas del #3 (ρ=0.95). Lo anterior implica que para un nivel de carga axial de Pu=PR/3 se obtiene una reducción en la resistencia a flexocompresión de muros de mampostería del 30% de la resistencia de diseño, MR.


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CONCLUSIONES

Como se puede observar, la mampostería es muy sensible a errores constructivos teniendo abatimientos muy importantes del desempeño estructural si la construcción es deficiente. Puede existir no solamente pérdida importante de resistencia sino también de capacidad de deformación obteniendo bajos niveles de desempeño ante excitaciones sísmicas. El paso de un desempeño adecuado a uno no deseado de las estructuras de mampostería es pequeño si es que no se cumplen con los requisitos, detallados y recomendaciones de las normas para diseño de estructuras de mampostería del RDF-2004. Se requiere esquemas de construcción de calidad que garanticen la correcta ejecución de los procesos constructivos con el fin de asegurar un comportamiento adecuado de las estructuras de mampostería De acuerdo a lo descrito en este artículo es importante tomar en cuenta las variables mencionadas y la magnitud de su influencia en la resistencia de estructuras de mampostería a fin de cumplir con lo establecido en el diseño estructural, de otra forma estar conscientes de la repercusión de estas fallas constructivas.

REFERENCIAS 1. Aguilar, G., Cano, G., y Alcocer, S.M., (1994), “Efecto del Refuerzo Horizontal en el Comportamiento de Muros de Mampostería ante Cargas Laterales”, Memorias del IX Congreso Nacional de Ingeniería Estructural, Zacatecas, Zac., México, octubre - noviembre, 1994, pp. 66-74. 2. Alcocer, S.M., Flores, L., y Sánchez, T.A., (1993a), “Efecto del Empleo de dos Tipos de Refuerzo Horizontal en el Comportamiento Sísmico de Muros de Mampostería Confinada”, Memorias del X Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica, Puerto Vallarta, México, octubre de 1993, pp. 424-431. 3. Alcocer, S.M., Sánchez, T.A., y Meli, R., (1993b), “Comportamiento ante Cargas Laterales de una Estructura Tridimensional de dos Niveles a Escala Natural Construida con Mampostería Confinada”, Memorias del X Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica, Puerto Vallarta, México, octubre de 1993, pp. 416-423. 4. Alcocer, S.M., Meli, R., Sánchez, T.A., y Flores, L.E., (1994a) “Comportamiento ante Cargas Laterales de Sistemas de Muros de Mampostería Confinada con Diferentes Grados de Acoplamiento a Flexión”, Cuaderno de Investigación, CENAPRED, No. 17, julio de 1994, pp. 53-76. 5. Alcocer, S.M., Meli, R., Sánchez, T.A., Vázquez del Mercado, R., y Díaz, R.R., (1994b) “Comportamiento ante Cargas Laterales de Sistemas de Muros de Mampostería Confinada con Distintos Tipos de Refuerzo Horizontal”, Cuaderno de Investigación, CENAPRED, No. 17, julio de 1994, pp. 77-94. 6. Gobierno del Distrito Federal, (2004), “Normas Técnicas Complementarias Para Diseño por Sismo”, Gaceta Oficial del Departamento del D. F., noviembre de 1987, 21 pp. 7. Gobierno del Distrito Federal, (2004) “Normas Técnicas Complementarias Para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería”, Gaceta Oficial del Departamento del D. F., marzo de 1989, 19 pp.

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