Rehabilitación n de estructuras de mampostería

Transcripción

1 Curso de Edificaciones de Mampostería Rehabilitación n de estructuras de mampostería Leonardo Flores Corona SMIE Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A.C. Oaxaca, Oax., 11 y 12 de julio de

2 Objetivos de la rehabilitación Aumentar resistencia Incrementar rigidez Mejorar capacidad de deformación inelástica Restablecer/mejorar el comportamiento de la estructura original para devolverle su funcionalidad 2

3 Agrietamientos Grieta, fisura, cuarteadura, Se generan cuando los esfuerzos en el elemento exceden la resistencia del material (pieza, junta). Por lo tanto, acusan la distribución de esfuerzos en el momento del daño Es posible identificar el fenómeno que provocó dicho agrietamiento 3

4 Agrietamientos y modos de falla Tensión diagonal Distorsión angular: Fuerza horizontal o asentamiento diferencial Cortante Relación resistencia de piezas adherencia en la junta 4

5 5

6 6

7 7 Normas Técnicas Mampostería RCDF Capítulo 11 Evaluación y Rehabilitación Necesidad de evaluación Proceso de evaluación Investigación y documentación de la edificación y de las acciones que la dañaron Clasificación del daño en los elementos de la edificación

8 Normas Técnicas Mampostería RCDF Evaluación del impacto de elementos dañados en el comportamiento de la edificación Determinación de la necesidad de rehabilitación 8

9 NTCM, RCDF: Sección 11.3 Rehabilitación Apuntalamiento y rehabilitación temporales y demolición Conexión entre elementos existentes y materiales o elementos nuevos Reparación de elementos Refuerzo Construcción, supervisión y control de calidad 9

10 10 Evaluación global de la estructura Reparación local vs. Proyecto global Configuración estructural Simetría Regularidad en planta y en elevación Escasez de muros (redundancia) Choque con otras estructuras Tipo de cimentación Tipo de material para la mampostería Modalidad de refuerzo

11 Evaluación Configuración estructural Fecha de construcción Reglamento vigente en la construcción Daño en eventos anteriores, técnica de rehabilitación previa Planos arquitectónicos, estructurales, memoria de cálculo 11

12 Evaluación Croquis de la estructura con ubicación y dibujo de los agrietamientos Tamaño de grieta Verificar coincidencia de las grietas a ambos lados del muro 12

13 Técnicas de rehabilitación A carga vertical: Inserción de castillos Marcos de concreto ref. o de acero Muros de concreto Otros A flexión: Castillos, malla, placas de acero, cables 13

14 Técnicas de rehabilitación A carga lateral: Reparación de grietas (resina, mortero, ) Grapas o bandas de malla en las grietas Alambres horizontales sujetos en los extremos Encamisado con mortero (solo, fibras) Malla y recubrimiento de mortero Fibras sintéticas y resinas 14

15 Técnicas de rehabilitación Placas metálicas Contraventeo con cables Diagonales de concreto reforzado Cables de postensado Otros 15

16 Técnicas de rehabilitación según la condición de daño V D agr 0, D M D D Anchura de grieta, mm Resina Epóxica Mortero Epóxico Mortero de Cemento Encamisado Inserción de barras Reemplazo Inyección 16

17 17 Refuerzo con fibras de carbono Refuerzo con fibras de carbono

18 18

19 19 Refuerzo con malla y mortero, NTC-M, RCDF 2004 separación máxima de 450 mm (y anclar a castillos y dalas) mortero 450 mm s h jj Mortero tipo I, f * 12.5 MPa 15 mm ( ) Detalle 1 Alambres horizontales de la malla: V sr = F R η p h f yh A T 2 veces separación de alambres verticales rodear bordes mortero

20 INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL PARA REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA 20

21 21

22 Marco de carga e instrumentación 22

23 23 Espécimen MV-1 Espécimen MV-1

24 24 Espécimen MV-2 Espécimen MV-2

25 Curvas de histéresis Curvas de histéresis MV-1 MV-2 Fuerza cortante, t Distorsión, mm/mm 25

26 26 Procedimiento Apuntalar la zona del castillo a reparar; Demoler el extremo del castillo y reconstruirlo; Reemplazar las zonas con piezas más dañadas; adas; Relleno de grietas mayores de 3 mm en mampostería; a; Malla de alambre 6x6-10/10, conexión n con clavos para concreto de cm; Aplanado de mortero (2.5 cm)

27 27 Apuntalamiento Seleccionar castillos que deban ser reparados

28 28 Demolición de parte de los castillos y reconstrucción

29 29 Reemplazo de piezas en zonas muy dañadas

30 30 Relleno de grietas Relleno de grietas Grietas mayores a 3 mm en mampostería Uso de mortero cemento:arena 1:3

31 31 Colocación de la malla Colocación de la malla Dar la vuelta a la malla Malla 6x6-10/10 ambos lados 45 cm

32 Colocación de malla Limpieza de la pintura Malla 6x6-10/10 Pegada al muro Clavos de concreto de cm Rodear los bordes Traslape de 2 alambres (30 cm) 32

33 33 Colocación del mortero Colocación del mortero Mortero cemento:cal:arena 1:¼:3.75, f j = 100 kg/cm² Espesor 2.5 cm

34 34 MV-1R, Final, Dist. = MV-1R, Final, Dist. = 0.008

35 35 Fractura de los alambres Fractura de los alambres

36 36 MV-2R, Final, Dist. = 0.01 MV-2R, Final, Dist. = 0.01

37 Cortante, t 37 Curvas de histéresis Curvas de histéresis MV-1R MV-2R Distorsión, mm/mm

38 38 Envolventes de respuesta Envolventes de respuesta MV-1R Teórico con mortero V u, RDF MV-2 Fuerza Cortante, t Fuerza Cortante, t MV Distorsión, mm/mm MV-2R

39 39 Rehabilitación de estructuras de mampostería con malla y mortero

40 40 Etapas de la rehabilitación Etapas de la rehabilitación Modelo 3DR

41 41 Rehabilitación y patrón de agrietamiento Rehabilitación y patrón de agrietamiento

42 42 Envolventes 3D y 3DR (CENAPRED) Envolventes 3D y 3DR (CENAPRED) D 3D-R Cortante basal, kn Cortante basal, kn Distorsión Nivel 1, mm/mm

43 Resistencia a fuerza cortante Fuerza cortante que toma la mampostería V mr = F R (0.5 v m *A T P) 1.5 F R v m *A T Fuerza cortante que toma el refuerzo horizontal V sr = F R η p h f yh A T 43

44 44 Factor de eficiencia η Factor de eficiencia η 0.3 MPa η V mr p f h yh F R A T F R A T p h f yh 0.3 f m * 1.2 MPa, piezas macizas 0.9 MPa, piezas huecas p h f yh MPa

45 45 Eficiencia, η % 100 Factor de eficiencia del refuerzo horizontal D-R N2 N3 M3 WBW-B M-072 WBW-E V s = η p h f y A T M p h f y, MPa 1 kg/cm² = MPa Confinada, maciza, refuerzo horizontal Confinada, maciza, malla y mortero Confinada, extruida, refuerzo horizontal Escalerilla (no permitida) M1 N4 M4 NTC-M 2004 M

46 46 Técnicas usadas en casos de asentamientos diferenciales

47 47 Posibles geometrías, asentamiento concentrado (escalón) a) b) c) d)

48 48 Ejemplo de condición de carga resultante de reforzar los elementos Cimentación rígida Peso de parte de la estructura Elemento rigidizado (muros o cimentación) a) b) c) Zona en voladizo Estructura a) b) Peso de la estructura Peso de la estructura c)

49 49 Dividir y desligar Dividir y desligar Deformación cuerpo 1 Tapajuntas cuerpo 2 refuerzo Daño a futuro muro desligado

50 50

51 51

52 52

53 53 Casos ejemplo, rehabilitación de viviendas dañadas por sismo

54 54 Demolición total y construcción Demolición total y construcción

55 55 Reemplazo de elementos Reemplazo de elementos Foto: R. Martín n del Campo

56 56 Reconstrucción: Malla y mortero como refuerzo adicional Foto: R. Martín n del Campo

57 57 Adición de castillos y dalas Adición de castillos y dalas Fotos: J. Tejeda

58 58 Unidad habitacional, 1999 Unidad habitacional, 1999

59 59

60 60

61 61

62 62

63 63 Detalle del daño Detalle del daño

64 64 Geometría y dimensiones Geometría y dimensiones A B C A B C Baja Sube PLANTA ALTA PIEZAS DE MAMPOSTERÍA PLANTA BAJA

65 65 Levantamiento de daños Levantamiento de daños PLANTA BAJA PLANTA ALTA

66 66 Propuesta de rehabilitación Propuesta de rehabilitación muro de concreto castillos externos de 15x15 cm muros de concreto Reparación de la escalera (en su caso) PLANTA BAJA muro de concreto PLANTA ALTA

67 67 Rehabilitación reemplazando muros de planta baja por mampostería confinada

68 68

69 69

70 70 Ubicación de muros dañados Ubicación de muros dañados Grietas inclinadas en mampostería, 2 a 3 mm PLANTA BAJA PISO 1

71 71 Ubicación de muros dañados Ubicación de muros dañados Grietas inclinadas en mampostería, hasta 1 mm PISO 2 PISO 3

72 72 Sistema de piso y distribución de cargas Sistema de piso y distribución de cargas Sistema de vigueta y bovedilla Cargas en los muros en dirección Y

73 Opción de rehabilitación Método simplificado: V Rx = 30 t < V u = 55 t V Ry = 167 t > V u Longitud requerida, malla 6x6-10/10 = 16 m Longitud total = 19 m 73

74 Detalles de la rehabilitación Detalles de la rehabilitación CORTE Aplanado de mortero malla pegada al tabique clavo (doblado o amarrado) arandela clavo tipo Hilti Anclaje a la cimentación Rodear extremos de muros PLANTA 74

75 75

76 76

77 Como mampostería reforzada: V Rx = 78 t < V u = 326 t V Ry = 109 t < V u PLANTA Resultados del Método simplificado (v m *=3 kg/cm²): Como mampostería no reforzada: V Rx = 45 t < V u = 489 t V Ry = 63 t < V u 77

78 78

79 Conclusiones 79 Evaluación n global del comportamiento de la estructura. Influencia de la rehabilitación n en el comportamiento general (cambio de modos de falla). Simetría a y regularidad en planta y elevación. Redundancia. Estudio técnico t y económico para seleccionar la mejor opción.

80 Recomendaciones Simetría en planta y en elevación Reducir entrantes y salientes Continuidad vertical en los muros (cumplir con los requisitos para el método simplificado). Densidad de muros suficientes en ambas direcciones. Evitar columnas cortas y plantas bajas débiles. 80