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MESA REDONDA:
Requerimientos en el proyecto estructural y
cambios necesarios a las Normas Técnicas Complementarias
de Mampostería del RCDF
JORGE RUIZ GARCÍA
Profesor-Investigador Titular
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo
7º. Simposio Nacional sobre Ingeniería Estructural
en la Vivienda
Cuernavaca, 7 de octubre de 2011
Reconocimiento
Dr. Oscar Hernández Basilio (F.I. UNAM)
M. en I. Eduwin G. Pérez Leal (FT Construcciones)
Dr. Sergio M. Alcocer (I. de I., UNAM)
Dr. Gerardo Aguilar Ramos (I. de I., UNAM)
M. en I. Leonardo Flores Corona (CENAPRED)
Dr. Jesús Alvárez Sereno (UMSNH)
Dr. Arturo Tena Colunga (UAM-A)
Dr. Juan José Pérez-Gavilán Escalante (I. de I., UNAM)
SMIE y Comité Organizador del 7º SNIEV
Motivación
Fotos tomadas de: Valenzuela (2009)
En la actualidad existe un creciente interés en la construcción de
edificaciones de mampostería con más de 4 niveles, principalmente
en centros urbanos de gran densidad poblacional como la ciudad
de México, donde se limitan los espacios habitacionales.
Motivación
Este hecho implica la adecuación de la normatividad vigente para
dotar a los profesionistas con guías que permitan proporcionar
construcciones que tengan un buen comportamiento durante su
vida útil.
Asimismo, las filosofías de diseño basadas en el control de la
respuesta (desempeño) requieren una estimación adecuada de la
resistencia y capacidad de deformación de los elementos.
Cambios/Incorporaciones
Mampostería postensada
Resistencia a cortante
Distorsiones permisibles
Cambios/Incorporaciones
Mampostería postensada
Resistencia a cortante
Distorsiones permisibles
Mampostería postensada
El concepto de mampostería postensada no es nuevo, se empezó a emplear desde
el siglo XIX (1800´s) en Gran Bretaña.
Por ejemplo, en 1825, se empleó durante la construcción de tuneles para salvar el
Rio Tamesis. Asimismo, en 1956, F.J. Samuely empleó pilastras de mampostería
postensada en la construcción de escuelas. En la actualidad, se sigue empleando
en otros países (como Suiza).
Tomado de: VSL report, Suiza.
Mampostería postensada
Ensayes de mampostería postensada en los EU y NZ
(Rosenboom y Kowalsky, 2004; Laursen y Ingham, 2004)
Mampostería postensada
Ensayes de mampostería postensada en Latinoamérica
(Urrego y Bonnet, 2008; 2011)
Especímenes de mampostería postensada
Mampostería postensada
Desde 1985, guías par el diseño de mampostería postensada se incluyeron en la
normatibidad inglesa, mientrás que desde 1999 se incluyeron recomendaciones de
diseño en la normatividad americana (Masonry Standard Joint Committee)
Por ejemplo, la ecuación para calcular el momento resistente se determina como:
Mampostería postensada
Propuesta mexicana de mampostería postensada (Hernández y Aguilar, 1983)
Especímenes
Especímenes de mampostería postensada
Mampostería postensada
Propuesta mexicana de mampostería confinada y postensada
(Ruiz-García y Pérez-Leal, 2010; 2011)
Se prevé que a futuro se
utilicen muros postensados
con piezas de mampostería
industrializadas
de
mejor
calidad que las actuales
Mampostería postensada
Propuesta mexicana de mampostería confinada y postensada
(Ruiz-García y Pérez-Leal, 2010; 2011)
M (MN-m)
1.00
M (MN-m)
1.80
H/L=1.79 sin tendones
H/L=1.79 Post=0.4 fpu
H/L=1.00 Sin tendones
H/L=1.00 Post=0.4 fpu
H/L=0.63 sin tendones
H/L=0.63 Post=0.4 fpu
1.50
1.20
0.90
0.80
0.60
0.40
0.60
0.20
0.30
0.00
0.00
Sin tendones
Post=0.2 fpu
Post=0.4 fpu
Post=0.6 fpu
Post=0.8 fpu
0.01
0.02
0.03
Φ (1/m)
0.04
0.05
0.06
0.00
0.00
0.01
0.02
0.03
φ (1/m)
M (MN-m)
1.80
1.50
1.20
0.90
0.60
0.30
0.00
0.000
Sin tendones
d=9.5 mm (3/8')
d=12.7 mm (1/2')
0.010
0.020
φ (1/m)
0.030
Se incrementa la capacidad a flexión en el plano para cualquier relación de aspecto (H/L).
Asimismo, la carga adicional de presfuerzo incrementa la resistencia a cortante del muro
Sin embargo, debe considerarse que disminuye la capacidad de deformación.
Mampostería postensada
Propuesta mexicana de mampostería confinada y postensada
(Ruiz-García y Pérez-Leal, 2010; 2011)
1.5
P (MN)
Sin tendones
d=9.5mm (3/8')
d=12.7mm (1/2')
1.0
1.5
0.5
0.0
0.0
-0.5
-0.5
0.2
0.4
M (MN-m)
0.6
0.8
Sin tendones
Presf=0.4 fpu
presf=0.6 fpu
Presf=0.8 fpu
1.0
0.5
0
P (MN)
0
0.2
0.4
M (MN-m)
0.6
0.8
Se incrementa la capacidad a flexo-compresión, lo cual representa una opción muy
atractiva para el diseño de edificios “altos” de mampostería.
Cambios/Incorporaciones
Mampostería postensada
Resistencia a cortante
Distorsiones permisibles
Resistencia a cortante
Conceptualmente, la resistencia a cortante (capacidad máxima ante cargas laterales
en su plano) de un muro de mampostería estaría dada por:
Las NTCM adoptan la siguiente ecuación, basada en un criterio de falla de Coulomb
(Meli, 1975):
De esta manera, las NTCM ignoran la contribución de los castillos a la resistencia
ante cargas laterales (S5.4.1)
Resistencia a cortante
Evidencia experimental (Aguilar y Alcocer, 1997)
Tomado de: Aguilar y Alcocer (1997)
Resistencia a cortante
Basado en ensayes experimentales, existe evidencia de que la ec. 5.7 (sin
factor de reducción) predice la carga asociada al primer agrietamiento, pero
no predice la resistencia de muros de mampostería confinada.
Con base en evidencia experimental, se propone la siguiente envolvente
para muros de mampostería confinada (Flores y Alcocer, 1996).
Es necesario considerar la acción de dovela para predecir la resistencia a
cortante en muros de mampostería confinada.
Relación de aspecto
Cabe notar que la gran mayoría de los especímenes ensayados, tenían una
relación altura/longitud, H/L, (relación de aspecto) igual a 1.
La relación de aspecto esta relacionada con la interacción flexión-cortante
en un muros de mampostería
Relación de aspecto
Las deformaciones por flexión
son más importantes en muros
esbeltos
que
en
muros
robustos
Relación de aspecto
Consideración de la relación de aspecto en las NTCM-2004 (S3.2.3.3)
∗ 𝐴 + 0.3𝑃
𝑉𝑚𝑅 = 𝐹𝐴𝐸 𝐹𝑅 𝑣𝑚
𝑇
Donde FAE es un factor de área efectiva
FAE
1.2
No existe reducción
para muros cuadrados y
robustos.
Existe reducción
muros esbeltos.
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
H/L
2.0
2.5
3.0
para
Relación de aspecto
Existe evidencia experimental la cual indica que la resistencia a cortante
disminuye conforme se incrementa la relación de aspecto (muros esbeltos) y
se incrementa conforme disminuye la relación de aspecto (muros
robustos) respecto a la resistencia de un muro cuadrado.
Vo-resistencia a cortante de un muro cuadrado
Tomado de: Alvárez, J.J. (1996)
Relación de aspecto
Programa experimental del II-UNAM y SMIE (Pérez-Gavilán, Flores, Alcocer)
H/L=2.13
1.48
H/L=0.58
H/L=0.27
Cortesía del Dr. J.J. Pérez-Gavilán (2011)
1.18
0.40
0.96
Relación de aspecto
Programa experimental del II-UNAM y SMIE (Pérez-Gavilán, Flores, Alcocer)
Cortesía del Dr. J.J. Pérez-Gavilán (2011)
La ec. (5.7) debería de considerar la relación de aspecto para estimar la
resistencia de muros de mampostería confinada.
Factor de eficiencia
Eficiencia de los alambres horizontales (Ruiz, 1995, Ruiz y Alcocer, 1998)
Distribución no-uniforme del esfuerzo en los
alambres horizontales
Definición del factor de eficiencia para considerar la no-uniformidad de los alambres horizontales
Resistencia efectiva
Resistencia nominal
Factor de eficiencia
Sin embargo, el factor de eficiencia se propuso con base en resultados
experimentales de muros cuadrados (H/L=1)
Cambios/Incorporaciones
Mampostería postensada
Resistencia a cortante
Distorsiones permisibles
Distorsiones permisibles
Revisión de distorsiones permisibles
NTC-Mampostería
NTC-Sismo
Cuando no existen elementos estructurales
Ligados a la estructura:
Distorsiones permisibles
Revisión de distorsiones permisibles
NTC-Mampostería
NTC-Sismo (Apéndice A)
para evitar el colapso
Distorsiones permisibles
ED
2
ED
1
Datos
Datos
mediana muestral
percentil 16 y 87
0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Distorsión,  [%]
P[ED1 >ed1 ]
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.00
P[ED2>ed2
Dato
ajuste lognormal
ajuste Weibull
Prueba K-S, 10% de significancia
0.10
0.20
0.30
Distorsión,  [%]
0.40
0.50
1.00 ]
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
0.00
Data
ajuste Lognormal
ajuste de Weibull
Prueba K-S, 10% de significancia
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Distorsión,  [%]
Tomado de: Ruiz García, J. (2010)
1.20
1.40
1.2
Distorsiones permisibles
La distorsión asociada al ED2 depende
del tipo de pieza. Sin embargo, las distorsiones permisibles son independientes del tipo de pieza.
Tomado de: Ruiz García, J. (2010)
Distorsiones permisibles
Resultados de ensayes en mesa vibradora (Alcocer y cols)
Arias (2005)
Tomado de: Barragán y Alcocer (2006)
Arias (2005)
Conclusiones
La mampostería postensada es una opción muy atractiva para la
construcción mexicana de edificaciones de mampostería. Se sugiere
su incorporación en la normatividad mexicana.
La ec. 5.7, sin factor de reducción, predice razonablemente la carga
lateral asociada al agrietamiento de la mampostería. Sin embargo, es
necesario considerar la contribución de otros mecanismos para
predcir la resistencia ante cargas laterales (como la contribución del
concreto y acero de los castillos).
La influencia de la relación de aspecto debería considerarse para
calcular la resistencia ante cargas laterales, así como el factor de
eficiencia en muros confinados con refuerzo interior.
Conclusiones
La distorsiones permisibles deberían considerar el tipo de pieza
La distorsiones permisibles establecidas en la NTC-M deben ser
compatibles con la distorsiones permisibles indicadas en las NTC-S.
Conclusiones
!Gracias por su atención!