Resistencia a corte de Muros de Mampostería Confinada J. J. Pérez Gavilán E.

Transcripción

1 Resistencia a corte de Muros de Mampostería Confinada J. J. Pérez Gavilán E.

2 ontenido Mampostería confinada Requisitos de las NTCM vigentes La resistencia al agrietamiento NTCM 2004 vigente Efecto de la relación de aspecto Interacción momento- cortante Nueva propuesta para esjmar la resistencia al agrietamiento La resistencia debida al refuerzo horizontal NTCM 2004 requisitos vigentes Inconsistencias observadas de las norma vigente Estudios experimentales Nueva propuesta de resistencia a corte con refuerzo horizontal Comentarios finales

3 ampostería onfinada

4 equisitos vigentes (NTCM 2004) Observaciones La resistencia sin refuerzo horizontal se acepta que sea la del agrietamiento per La resistencia al agrietamiento no es la resistencia máxima sin refuerzo Se acepta que la resistencia al agrietam es independiente de la cuanpa (aunque es tan cierto) Cuando se Jene refuerzo horizontal, la expresión fue calibrada para dar la resis tencia máxima, esto implica. Como veremos después, la resistencia d la mampostería cuando se alcanza la res máxima se reduce con la cuanpa y la du ya no es la del agrietamiento.

5 esistencia al agrietamiento (NTCM 2004) Resistencia a la compresión diagonal Area total incluyendo los casjllos Carga verjcal en el muro Factor de reducción de la resistencia =0.7 mampostería confinada La expresión fue calibrada con ensayes de muros H/L=1 y somejdos a carga axial, pero momento cero en el extremo superior del muro, por lo tanto La expresión funciona bien para muros cuadrados y muros que no Jenen o que el momento en el extremo superior es pequeño, como suele ser el caso de estructuras de pocos niveles (1 o 2 y 3 niv)

6 fecto de la relación de aspecto (H/L) La resistencia normalizada con la esjmación de las NTCM crece cuando los muros son largos (H/L<1) La resistencia máxima de los muros sin refuerzo horizontal es mayor a la del agrietamiento para muros con H/L<= 1.5 En muros esbeltos sin refuerzo horizontal, la resistencia máxima es igual a la del agrietamiento. Nueva evidencia experimental demuestra que la resistencia al agrietamiento, también debería depender de la cuanpa

7 esistencia vs relación de aspecto Programa experimental Muros de tabiques de extruida y mortero Ti Relación de aspecto d H/L=0.27 muy largos H/L=2.13 muros esbe

8 Efecto de la relación de aspecto Patrones de agrietamiento

9 Comportamien histeréhco Degradación de resistencia Resistencia máxima vs agrietamient Vmax/Vc H/L

10 fecto de la relación de aspecto Se grafica la resistencia experiment Dividida entre la resistencia nomina (FR=1) dada por las NTCM 2004 Los muros esbeltos coinciden razonable con las NTCM Los muros largos resisten mucho que lo que dicen la NTCM

11 fecto de la relación de aspecto, predicción sando la diferencia entre las deformaciones por flexión de tre un muro largo y uno cuadrado puede obtenerse roximación bilineal para facilidad de uso y limitar efecto a muros con H/L<1

12 fecto de la relación de aspecto

13 nteracción momento cortante En las NTCM se asume que la resistencia a corte es independiente del momento de flexión, pero Ensayes de muros de dos niveles con carga solo en el extremo superior presentan siempre el agrietamiento en el primer nivel aunque el cortante es el constante, indicando claramente que el la resistencia a corte es menor cuando el momento es mayor.

14 ipótesis Asumiendo que el agrietamiento Se presenta a una distorsión lateral fija Independientemente de que la distors Sea producida por flexión o cortante, e Al aplicar un momento en el extremo s del muro, la fuerza lateral necesaria pa Agrietar el muro se reduce

15 fecto del momento flexionante Tomando en cuenta el desplazamiento lateral que produce el momento, puede calcularse la reducción en la resistencia al agrietamiento El efecto es mayor en los esbeltos, porque la defor por flexión es mayor. La hipótesis conduce a a predecir un aumento d resistencia cuando el mu en doble curvatura Cuando el momento nor β=-1 esta restringido e

16 erificación experimental V w Ma beta eta alfa calc alfa exp kn kn- m

17 erificación experimental Load (kn) V w Ma beta eta alfa calc alfa exp kn kn- m

18 erificación experimental Load (kn) V w Ma beta eta alfa calc alfa exp kn kn- m

19 alor del momento normalizado en structuras reales

20 alor de momento normalizado en structuras reales Salvo pocas excepciones los muros Con H/L>1.5 están en doble curvat β<0 y por lo tanto el efecto de la Interacción cortante-momento e nula. Los muros con H/L<1 pueden tener valores de β hasta 2.2

21 ueva expresión para la resistencia al grietamiento Factor que toma en cuenta la relación de aspecto del muro Reduce la resistencia debido al momento en el extremo superior del muro

22 efuerzo horizontal ero debe anclarse en el casjllo y no debe traslaparse

23 equisitos vigentes (NTCM 2004) sistencia a corte debida al refuerzo horizontal Refuerzo mínimo Refuerzo máximo Eficiencia del refuerzo horizontal dependiente de la cuanpa de refuerzo experimentalmente = P Asi f si p h f yh A T Porcentaje de refuerzo A s /(s t) Esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo horizontal

24 nconsistencias observadas Pieza #1 f*m = 20 kg/cm 2 Ph max * fy = 6 kg/cm 2 η = 0.6 τ s = 3.6 kg/cm 2 Pieza#2 f*m = 50 kg/cm 2 Ph max * fy = 12 kg/cm 2 η = 0.2 τs = 2.4 kg/cm 2 Según las NTCM 2004 Una mampostería 2.5 veces m resistente a compresión que u mampostería mas débil y con el doble de refuerzo horizonta resiste solo el 66.6%!? Esto es debido a la eficiencia no toma en cuenta la resistenc a compresión de la mamposte y las cuanpa máxima para disj mampostería no Jene una efic Similar.

25 nconsistencias observadas cm2) 5 4 τ R - ph fyh mín - σ = 5 kg/cm 2 τ R - ph fyh máx - piezas sólidas τ R - ph fyh máx - piezas huecas τ m - σ = 5 kg/cm 2 Obsérvese que con las NTCM Resulta que con refuerzo mín Un muro resiste mas que con refuerzo máximo, para mamp de fm=70 kg/cm2 en adelant con piezas huecas desde los 30 kg/cm2 3 Pieza A Pieza B Pieza C f*m (kg/cm2) a Cruz Olayo, 2015

26 nveshgaciones en México. Aguilar y S.M. Alcocer (2001), piezas de barro rojo recocido Con zuncho en cast. Y Rfzo Horiz Estribos a 6cm Sin Rfzo Horiz Estribos a 20cm Con rfzo horiz Estrib con esp menor en extremos Alta cuanpa de rfzo horiz La reducción de los estribos según Díaz y Vázquez del Mercado (1995) aumenta la resistencia Permiten una mayor acción de dovela El refuerzo horizontal aumenta la resistencia y la capacidad de distorsión

27 nveshgaciones en México M. Alcocer, J.A. Zepeda y M.Ojeda (1997), piezas muljperforadas de arcilla extruida Sin refzo horiz CasJllos interiores Baja cuanpa de Rfzo horizontal, con casjllos internos Alta cuanpa (2v1/4) CasJllos interiores Los muros con casjllos interiores Jenen un capacidad de distorsión menor que los muros confinados Para cuanpas elevadas, la forma de falla cambia de cortante a aplastamiento de la mampostería

28 nvolventes de algunos estudios Observar cuánto puede au la resistencia en muros de comparación con los de pie extruidas muljperforadas. Observa como ya no aume resistencia de M3 a M4, pe si aumenta de N3 a N4 N1 N2 N3 N4 M2,M3,M4 Aguilar 1997 Extruido con 2 huecos circula M2 ph fy=0 kg/cm2 Sin Refue M3 ph fy=4.2 kg/cm2 Ø5/32 M4 ph fy=11.4% Ø1/4 de M3 a M4 casi no aumenta resistencia, pero si la ducjlid 704 M2 M3 M4 N1- N4 Alcocer 1997 Multex N1 ph fy=0 kg/cm2 Sin refuer N2 ph fy=3 kg/cm2 2vØ5/32 N3 ph fy=3 kg/cm2 2vØ5/32 N4 ph fy=11.4% 2vØ1/4 Sigue aumentando la resisten Los casjllos exteriores son mas eficientes (ver N2 y N3) 704 Rojo recocido Meli 1969 Sin refuerzo

29 bservaciones generales El refuerzo horizontal aumenta la resistencia El RH incrementa la capacidad de distorsión del muro El agrietamiento en muros con RH es mas distribuido y con grietas de menor espesor Para cuanpas elevadas la mampostería empieza a aplastarse La reducción del espaciamiento de los estribos en los casjllos, parjcularmente en sus extremos permite mayores distorsiones El aumento en resistencia que puede lograrse con el RH depende de la resistencia a compresión de la mampostería, sin embargo este hecho no se toma en cuenta en las normas vigentes

30 bservaciones críhcas de las NTCM La resistencia tomada como la suma de la resistencia a la mampostería mas la resistencia proporcionada por el refuerzo, es simple, pero no toma en cuenta el posible deterioro de la mampostería y por ende de la resistencia debida a la mampostería El límite de cuanpa de refuerzo para el cual se empieza a reducir la eficiencia, debería depender de la resistencia a compresión de la mampostería, en las NTCM es independiente de la cuanpa. Se hizo así por falta de información La reducción de la resistencia con la eficiencia Jende a evitar cuanpas mayores de refuerzo que sí incrementa la capacidad de distorsión de los muros La cuanpa máxima debe depender de la resistencia a compresión de la mampostería, pero en las NTCM el límite es fijo La cuanpa mínima puede ser una valor muy grande para mamposterías con una resistencia a corte elevada

31 rograma experimental, objehvos Observar el comportamiento de muros de mampostería confinada al incrementar la cuanpa de refuerzo horizontal Obtener nueva información para revisar la expresión para el cálculo de la resistencia a corte de las NTCM 2004 Al usar piezas y mampostería de alta resistencia se espera que al comparar con experimentos previos, se puede observar una diferencia en el comportamiento que pueda asociarse a la resistencia a compresión de la mampostería Con base en los resultados y los resultados de las invesjgaciones previas, proponer nuevas disposiciones que no tengan las inconsistencias observadas en las NTCM 2004

32 rograma experimental CaracterísJcas de de los especímenes Losa (400 x 100 mm) barras 180 mm Castillos 4 barras # mm 180 mm Trabe (120 x 250 mm) barras 4#3 mm Bloque de concreto mutiperforado servar que la canjdad de refuerzo en los casjllos es muy elevada, para evitar una falla a flexión mantuvo igual en todos los especímenes para evitar tener una variable adicional

33 rograma experimental, cuansas de refuerzo CaracterísJcas de refuerzo horizontal de los especímenes Espécimen Barras de refuerzo horizontal Área de acero horizontal!!" (cm 2 ) Separación!! (cm) ph (%)!!!!! (!"/!!! ) MB MB-1 5/32" MB-2 1/4" MB-3 2*3/16" + 5/32" MB-4 2*1/4" MB-5 2*1/4" + 3/16" ! La separación del refuerzo horizontal en todos los especímenes fue a cada dos hiladas La cuanpa se estableció con el numero y con el área de las barras, la separación se mantuvo constante

34 nstrumentación FV1 FV2 37* * H3 R1 V1 H4 H1, H2 R2 V2 FH * * * 28 29* * H5 VR1 D3 VR * * 13 14* 15 H6 5 6* 7 8 9* 10 VR3 D1 D2 VR4 1* 2 3 4* VR5 H8 VR6 H7 V3 V4 Instrumentación Interna Instrumentación Externa

35

36 nsaye MB0

37 nsaye MB3

38 nsaye MB5

39 nvolventes MB Después de MB- 3 Ya no aumenta la resis Fuerza Cortante [tf] MB-1 MB-0 MB-2 MB-5 MB-4 Muro - p h f y [kg/cm 2 ] MB-0-0 MB MB MB MB MB Distorsión [%] Esfuerzo Cortante [kg/cm 2 ] MB- 1 aumento la resis Respecto a MB- 0 pero fue frágil por el rompim del refuerzo horizontal MB- 3 se puede decir q el opjmo con 9.2 kg/cm cuanpa mucho mas alt la predicha por las NCM

40 Envolventes de varios ensayes con dishntos Hp de piezas

41 esistencia de la mampostería y del acero p h f yh =2.3 kg/cm2 Después del agrietamiento la parjcipación de la mampostería en la resistencia sigue creciendo

42 esistencia de la mampostería y del acero p h f yh =6.2 kg/cm2 p h f yh =9.2 kg/cm2 OpJmo: se alcanza la resistencia máxima en el acero cuando se presenta la resistencia máxima en el acero

43 esistencia de la mampostería y del acero

44 esistencia de la mampostería la resistencia máxima (alfa) 1.4" 1.2" 1" 0.8" 0.6" 0.4" 0.2" y"="$0.0454x"+"1.0283" R²"=" " (Vmax$Vs)/Vmax(ph=0)""vs"ph>fyh" Aguilar"y"Alcocer" (Tabique"Rojo)" Alcocer"""""""""""""""""" (Tabique"extruido)" Sánchez""""""""""""""""""""" (Tabique"rojo)" Cruz"&"Perez$Gavilán" (MulXprdo"concreto)" Lineal"(Todas)" 0" 0" 5" 10" 15" 20"

45 uansa para la cual ya no aumenta la esistencia w θ

46 ficiencia de estudios desarrollados en éxico 00 MB1 MB2 80 N2 N3 WBW- B MB3 MB4 M WBW- E M3 M- 147 M1 M4 N4 M- 211 MB5 (Alcocer 1997) Arcilla Extruída (Pineda 2004) Malla electroso (Aguilar 2001) Tabique rojo Díaz y Vázquez del Mercado Bloque de Concreto muljperfo eficiencia Ph fy (kg/cm2)

47 ropuesta: Resistencia a corte R = k 0 k 1 V mr + V sr 8 < 1 H/L > = : 1.3 H/L < 1 interpolar Factor para obtener la resistencia m De la mampostería sin refuerzo horizontal. k 1 =1 =0.045 p h f yh Factor reductor de la resistencia de la mampostería A medida que aumenta la cuanpa

48 ropuesta: Resistencia al agrietamiento

49 ropuesta: Resistencia debida al refuerzo ficiencia constante con la cuanpa pero dependiente del Jpo de mampostería CuanPa efecjva =0.1 CuanPa CuanPa límite (a parjr de la cual ya no aumenta la resistencia)

50 ropuesta: cuansas máxima y mínima Mayor que la cuanpa límite, pero igualmente variable con la resistencia a compresión de la mampostería o bien limitada por un requisito geométrico 5% del área de la junta

51 esultados con la nueva eshmación ín áx áx TC Fuerza Cortante [t] MB- 3 MB- 4 MB- 5 MB- 2 MB- 0 MB ph fyh [kg/cm 2 ] Fuerza Cortante [t] M3 M1 M4 M ph fyh [kg/cm 2 ] Fuerza Cortante [t] N4 N3 N2 N ph fyh [kg/cm 2 ]

52 econocimientos Comité de mampostería de las NTCM GDF Roberto Meli Raul Jean Alvaro Perez Leonardo Flores Javier Cesin Arturo Tena Sergio Alcocer Oscar Hernandez Estudiantes Antonio Manzano Ana Issa Cruz Oscar Cardel InsJtuciones InsJtuto de Ingeniería CENAPRED Industrial Bloquera Mexicana NOVACERAMIC Gobierno del DF CONACYT DGAPA (UNAM)