SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL A.C. MUROS DE CORTANTE DE CONCRETO LIGERO. DR. Diaz Coutiño Heriberto, M.I. Noriega Pico José Angel

Transcripción

1 MUROS DE CORTANTE DE CONCRETO LIGERO DR. Diaz Coutiño Heriberto, M.I. Noriega Pico José Angel RESUMEN El objetivo del siguiente trabajo, fue construir y estudiar el comportamiento de muros elaborados con materiales de bajo peso volumétrico y que puedan ser utilizados para tomar las fuerzas cortantes sísmicas cuando estos muros se encuentren integrados a las edificaciones, o que sean como elementos principales para soportar las cargas verticales y horizontales en edificaciones a base de muros, o bien, cuando se integren a estructuras a base de marcos. Los muros se construyeron con dos concretos diferentes de los denominados concretos ligeros, utilizando dos mezclas diferentes; la mezcla # 1 cuyo peso volumétrico fue de ton γ = m y la mezcla # 2 fue de ton γ = m A cada muro se le reforzó con dos castillos, situados en cada uno de sus extremos. Las mezclas fueron elaboradas utilizando cemento normal Pórtland, como matriz cementante, y la diferencia en los pesos volumétricos es consecuencia de otros componentes que se involucran. Los muros tuvieron las siguientes dimensiones: 1x1x.10 mts. Cada muro se apoyó en uno de sus lados, utilizando tornillos sobre una viga, para simular un empotramiento (ver fig.#1) y se le aplicó una carga horizontal en el extremo opuesto al apoyo, simulando una fuerza sísmica. La carga fue estática y monotónica y se utilizó un gato hidráulico cuya capacidad es de 30 toneladas. Se colocaron micrómetros a diversas alturas para medir sus deformaciones laterales a diversas intensidades de cargas. 373

2 XIII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puebla, Pue., México Figura 1.- Muro de prueba, sistema de apoyo y gato hidráulico El gato hidráulico se apoyó en muro de reacción, tal como se indica en la figura. 1. Muro de reacción 2. Gato hidráulico 3. Muro de prueba 4. Vigueta IR de apoyo 5. Micrómetros 6. Conectores de cortante 7. Tornillos 8. Castillo 374

3 MATERIALES En las tabla 1 se presenta las propiedades Mecánicas de los materiales empleados para la elaboración de los muros. La mezcla # 1 se utilizo para los muros M-1 y M-2, y la mezcla # 2 para los muros M-3, M-4. MEZCLA: Tabla 1 Propiedades mecánicas de los materiales utilizados en los muros γ Ton/m 3 σ prom. kg/cm 2 kg/cm 3 fr kgs/cm 2 E kg/cm 2 (1X10 4 ) G kgs/cm 2 # X X10 4 # X X10 4 σ prom.= Esfuerzo promedio de compresión simple a los 28 días. = Esfuerzo cortante directo a los 28 días. E = Módulo de elasticidad. Fr= Módulo de ruptura a los 28 días. G = Módulo de cortante. G = E/2(1+µ) µ =.22 (estimado) FIG. 2 Grafica Esfuerzo deformación a 28 dias 375

4 XIII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puebla, Pue., México 2002 Fig. 3 Gráfica esfuerzo deformación de la mezcla #2 a los 28 días Tabla 2 Relación de carga - deformación en el muro M-1 a los 14 días γ=1.62 Ton/m 3. CARGAS KGS. Def. 1 Def. 2 Def. 3 Def * ** *Inicio de una grieta (falla a cortante). **Carga de falla del muro. Tabla 3 Relación de carga deformación en el muro M-2 a los 28 días. Def. 1 Carga KGS. Def. 2 Def. 3 Def *

5 *En este muro se presento una falla súbita con la carga señalada. COMPORTAMIENTO DE MUROS ELABORADOS CON LA MEZCLA #2: γ = 0.83 ton/m 3 En este muro M-3 se inicia una grieta imperceptible cuando la fuerza es de 4346 Kg. En dirección de 45 grados. El revenimiento fue de 9cm. *inicio de grieta CARGA (kg.) Tabla 4 Relación carga deformación del muro M-3. MICRO.1 MICRO.2 MICRO.3 MICRO * CARGA 8000 GRAFICA MURO M3- KG MICRO.1 MICRO.2 MICRO.3 MICRO.4 DEFORMACIONES EN CM. Fig. 4- Relación carga deformación en los micrómetros en el muro M-3 ANÁLISIS DEL MURO M-4 γ = 0.83 TON/M 3 En este muro se inicia una grieta imperceptible cuando la fuerza es de 4346 Kg, en dirección de 45 grados. El revenimiento fue de 10cm. 377

6 XIII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puebla, Pue., México 2002 Tabla 5 Relación carga deformación en el muro M-4 CARGA (kg.) MICRO.1 MICRO.2 MICRO.3 MICRO * * inicio de la grieta GRAFICA M4-0.6 CARGA KG MICRO.1 MICRO.2 MICRO.3 MICRO DEFORMACION CM. Fig. 5 Relación carga deformación en los micrómetros del muro M-4 378

7 máx M-1 máx M máx M-3 máx M Relación: Cargas de falla - deformaciones de falla en los MUROS. máx M-1 máx M máx M-3 máx M Relación: Cargas maximás - deformaciones maximás en los MUROS, previas a la falla. FIG. 6.- Relación carg a - deformación 379

8 XIII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puebla, Pue., México 2002 Fig. 7 Fotografía donde se observa los micrómetros, el gato hidráulico y la falla del muro. 380

9 OBSERVACIONES Las resistencias a compresión simple σ de los materiales obtenidos con las dos mezclas, son superiores a las especificadas en el Reglamento del D.F. respecto a los muros de tabique recocidos. La deformaciones medidas experimentalmente, en el rango elástico del comportamiento del material son mayores al teórico, esto podría explicarse en las consideraciones hechas sobre el momento de inercia I, que interviene en la expresión: = Ph 3 /3EI + Ph/Egl. Los esfuerzos cortantes resistentes de los muros son superiores a los considerados en los muros de tabique recocido y que son especificados en el reglamento del D.F. En las pruebas de compresión simple y de cortante directo realizados sobre el material, se observó que éstos materiales tienen una gran tenacidad, entendiéndose ésta, como la capacidad de acumular gran cantidad de energía de deformación y en nuestro caso utilizando material de los muros, se manifiesta en recuperar un alto porcentaje de resistencia bajo tres ciclos de cargas de falla como se indica en la fig. 3, sin perder apreciablemente su resistencia.además se han realizado pruebas en otros cilindros de la misma mezcla, obteniéndose trece ciclos, observando una perdida del 50% de su resistencia. De acuerdo al valor de G, la rigidez lateral de los muros construidos con estos materiales es varias veces mayor que en los muros de tabique recocido. Respecto a los muros elaborados con la mezcla #2, se puede agregar que el peso volumétrico es aproximadamente el 50% del obtenido en los muros de tabique recocido, teniendo esto mucha importancia en el comportamiento sísmico de las estructuras. Al respecto, en las pruebas preliminares que se han realizado con este material con un peso volumétrico de γ = 0.6 ton/m 3 utilizado en la elaboración de losas de pequeños claros, han dado muy buenos resultados, aceptando sobrecargas de aproximadamente 1100 kg/m 2, a la falla. De lo anterior, puede deducirse las siguientes : CONCLUSIONES Aunque los resultados, pueden considerarse apenas como avances preliminares y se requiere aún, bastante trabajo de investigación sobre el tema, es necesario considerar los siguientes puntos: Es posible considerar estos materiales para la construcción de muros de cortante, para mejorar la respuesta sísmica en las edificaciones, pues reduciría la magnitud de las acciones sísmicas sobre ellas y se incrementaría varias veces su resistencia a cortante. Estos muros desempeñarían la función de fusibles ante la acción sísmica, representando la primera línea de resistencia y que podrían ser fácilmente removidos y restituidos si así se amerita, una vez que ha pasado el evento sísmico. El sistema estructural principal, columnas y vigas se conservaría relativamente intacto, si estos muros se integran debidamente y en proporciones adecuadas. 381