ENSAYOS EN MESA VIBRADORA DE MODELOS 3D DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA CONFINADA. Por: Juan Guillermo Arias A. Instituto de Ingeniería, UNAM

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Álvaro San Segundo Lara
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1 ENSAYOS EN MESA VIBRADORA DE MODELOS 3D DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA CONFINADA Por: Juan Guillermo Arias A. Instituto de Ingeniería, UNAM

2 PROYECTO Comportamiento Sísmico de Viviendas de Mampostería Confinada en México. Participantes: Apoyo: Juan Guillermo Arias A. Alejandro Vázquez V. Harry E. Sandoval. Miguel Ángel Mendoza. Dr. Sergio M. Alcocer. CONACYT, DEACERO, APASCO, PEÑOLES

3 ALCANCES Estudiar la respuesta dinámica de viviendas de mampostería confinada mediante el ensaye en Mesa vibradora de modelos tridimensionales de uno, dos, tres y cinco pisos a escala reducida. Proponer recomendaciones que promuevan un diseño más racional de este tipo de construcciones para los niveles de desempeño observados

4 OBJETIVOS Avanzar en México en el conocimiento y desarrollo de ensayes dinámicos en mesa vibradora de estructuras tridimensionales a escala reducida. Evaluar el desempeño sísmico de edificaciones típicas de interés social conforme a la práctica de diseño y construcción nacional. Evaluar el efecto de las deformaciones por flexión en el comportamiento global de estructuras de mampostería de varios niveles. Estudiar las variaciones de las propiedades dinámicas de este tipo de construcciones para diferentes niveles de daño, y calibrar modelos analíticos a partir del comportamiento observado.

5 PROTOTIPO Estudio de las características físicas, geométricas y mecánicas de prototipos comúnmente usados en la república mexicana. Definición de la configuración arquitectónica a partir de los prototipos estudiados y las características físicas de la Mesa Vibradora Clasificación Planta rectangular sin salientes Planta alargada sin salientes Planta alargada con saliente en lado corto Planta alargada con saliente en lado largo Planta alargada con saliente en cada lado corto Planta con perímetro muy irregular No. Prototipos Configuración

6 PROTOTIPO SELECCIONADO 1,45 8, C Rancho Victoria Estado de México Área = 67 m 2 3,6 Dos pisos 1,7 1,5 1,5 Mampostearía confinada B 7,24 1,7 1,5 1,5 3,6 A 2,87 1,73 3,

7 PROTOTIPO DISEÑADO 7,16 C 3,52 B 3,52 1,68 2, 2,,92,92,92 7,16 Prototipo P3SRCC Mampostearía confinada Área = 51,28 m 2 Tres pisos H piso = 2,4 cm Tabiques 6 x 12 x 24 cm Castillos 12 x 12 cm Dalas 12 x 23 cm Losa maciza e= 12 cm,97 1, A 2,46 2,12 2,

8 LEYES DE SIMILITUD σ X P = S X M σ P Prototipo Cantidad Similitud completa Similitud simple σ M Modelo Longitud S L S L Deformación 1 1 ε P ε M ε up ε um ε Resistencia S L 1 Esfuerzos S L 1 Modelo de similitud completa Módulo Elasticidad S L 1 P. específico 1 1 σ Fuerza S L 3 S L 2 Tiempo (S L ) 1/2 S L σ P σ M Prototipo = Modelo Frecuencia 1/(S L ) 1/2 1/S L Desplazamiento S L S L Velocidad (S L ) 1/2 1 ε P ε M ε up ε um ε Aceleración Masa 1 S L 3 1/S L S L 3 Modelo de similitud simple Esfuerzo en muros S L S L

9 REQUISITOS PARA MODELOS DINÁMICOS SIMILUTUD DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO Similitud en la distribución de masas y rigideces a lo largo de la altura del prototipo y del modelo. SIMILITUD DEL MECANISMO DE FALLA Similitud en el nivel de esfuerzos de trabajo en los muros portantes del modelo y el prototipo. Modelo de similitud completa No requiere compensaciones Modelo de similitud simple Requiere compensación

10 MODELO DISEÑADO 3,58 Modelo M3SRCC C Mampostearía confinada,46 Área = 12,82 m 2 Tres pisos 1,76,84 H piso = 12 cm 1, Tabiques 3 x 6 x 12 cm,46 Castillos 6 x 6 cm B 1,,46 3,58 4 φ 3/16 y E φ 1 5 cm Dalas 6 x 11,5 cm 1,76 4 φ 3/16 y E φ 1 cm,485,5 Losa maciza e= 6 cm A φ 15 cm AD 1,23 1,6 1,

11 GEOMETRÍA Y DIMENSIONES DEL MODELO

12 MODELO Y PROTOTIPO Cantidad Tabique Junta de mortero Sección de castillos Sección de dalas Espesor de la losa Dala de cimentación Altura de piso Área en planta Abertura para puerta Abertura para ventana Diámetro acero longitudinal Diámetro acero transversal Tamaño máximo grava Tamaño máximo arena Resistencia nominal concreto Resistencia nominal mortero Prototipo 6 x 12 x 24 cm 1, cm ± 4 mm 12 x 12 cm 12 x 23 cm 12 cm 24 x 24 cm 24 cm 51,28 cm 2 97 x 2,17 cm 112 x 1 cm 3/8 (9,5mm) 1/4 (6,4 mm) 3/4 (19 mm) 4,76 mm 2 kg/cm kg/cm 2 Modelo 3 x 6 x 12 cm,5 cm ± 2 mm 6 x 6 cm 6 x 11,5 cm 6 cm 12 x 12 cm 12 cm 12,82 cm 2 48,5 x 18,5 cm 56 x 5 cm 3/16 (4,75mm) 1/8 (3,2mm) 3/8 (9,5 mm) 2,38 mm 2 kg/cm kg/cm 2

13 MATERIALES

14 4 ARMADO DE CASTILLOS Y DALAS cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm ,5 1 cm 3 cm 3 cm 12 1 cm 3 cm 1 cm 3 cm 1 cm 3 cm 3 cm 1 cm 1 cm φ 3/16" Estribos 1/8" 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 12 Castillo DALA DE DE CIMENTACIÓN φ 3/16" Estribos 1/8" DALAS CASTILLOS 6. 4 φ 3/16" Estribos 1/8" DALA DE VENTANA Conector de Cortante

15 ARMADO DE LOSAS C A C C cm (lecho inferior) 15 cm (lecho superior) 1 cm 1 cm 15 cm (lecho inferior) 15 cm (lecho superior) 1 2 A B cm (lecho inferior) 15 cm (lecho inferior) 1 cm (lecho superior) 15 cm (lecho superior) B B 1 cm (lecho inferior) 1 cm (lecho superior) A

16 SECCIÓN DE LOSA A 15 cm B 15 cm C , SECCIÓN A - A cm cm SECCIÓN B - B cm SECCIÓN C - C

17 CONSTRUCCIÓN DE MUROS

18 CONSTRUCCIÓN DE CASTILLOS

19 CONSTRUCCIÓN DE LOSAS

20 MONTAJE DEL MODELO EN MV

21 MODELO TERMINADO

22 DISTRIBUCIÓN DE MASAS

23 INSTRUMENTACIÓN ACELERÓMETRO TRANS. DE DESPLAZAMIENTO TRANS. DE DESPLAZAMIENTO TRANSDUCTOR LVDT DEFORMÍMETRO ELÉCTRICO DEFORMÍMETRO ELÉCTRICO

24 INSTRUMENTACIÓN C B A L3M12(2g) B 179 B BL3M6(8g) CL3M11(8g) AL3M4(8g) L3M23(2g) 1 C3STV A3STV B3STC

25 MODELO INSTRUMENTADO

26 ACELEROGRAMAS SISMICIDAD SISMICIDAD EN EN MEXICO MÉXICO DURANTE DURANTE EL EL SIGLO SIGLO XX XX CON M > M> LATITUD LONGITUD 1

27 ACELEROGRAMAS SINTÉTICOS Y ESCALADOS SISMO DIANA 25/4/89 M=6.9 (663 cm/s 2 ) ORIGINAL SISMO MANZANILLO 9/1/95 M=8. (775 cm/s 2 ) ORIGINAL ACELERACIÓN (cm/s 2 ) SISMO DIANA M=7.6 (132 cm/s 2 ) SISMO DIANA M=7.8 (143 cm/s 2 ) SISMO DIANA M=8. (1729 cm/s 2 ) SISMO DIANA M=8.1 (3314 cm/s 2 ) SISMO DIANA M=8.2 (3524 cm/s 2 ) SISMO DIANA M=8.3 (3872 cm/s 2 ) SISMO DIANA M=8.3 (2935 cm/s 2 ) T (s)

31 ESTADO FINAL DE DAÑO M3

32 ESTADO FINAL DE DAÑO M1

33 ESTADO FINAL DE DAÑO M1 y M3

34 RESULTADOS Sismo Vb (t) γ piso1 (%) γ total (%) f (Hz) T (s) Jul8_M=7.6-22,44 21,14 -,147,14 -,462,375 1,86,92 Jul8_M=7.8-23,15 19,55 -,2,135 -,522,519 1,51,95 Jul9_M=8. (6%) -25,16 23,23 -,254,246 -,589,695 1,24,98 Jul9_M=8.3 (6%) -25,1 24,21 -,324,3 -,81,678 1,77,93 Jul9_M=8. (9%) -26,34 24,35 -,261,261 -,671,688 1,1,99 Jul9_M=8.3 (9%) -26,7 24,88 -,338,281 -,788,694 9,35,17 Jul9_Man=8.1-28,82 27,42 -,379,265 -,964,718 9,45,16 Jul9_M=8.3 (1%) -27,67 25,55 -,46,351 -,95,719 9,23,18 Jul9_M=8.3 (125%) -3,53 29,42 -,478,376-1,49,767 9,26,18 Jul11_M=7.6-23,67 23,75 -,912,432-1,677 1,233 7,71 5,62,13 -,178 Jul11_M=7.8-18,75 18,37-1,93,561-1,554,991 4,52,221 Jul11_M=8. -13,4 17,92 -,842,59-1,3,949 4,33,231 Jul11_M=8.3-17,17 17,8-1,752,772 2,154 1,184 2,62,382

35 RESULTADOS Jul9_Ms=8. (9%) Jul9_Ms=8.3 (9%) Jul9_Ms=8.3 (1%) Jul9_Ms=8.3 (125%) Jul11_Ms=7.6 Jul11_Ms=7.8 Jul11_Ms=8. Jul11_Ms=

36 ENVOLVENTE DE RESPUESTA Envolvente de Cortante cortante basal basal Vs distorsion vs distorsión del piso del 1piso 1 4 M 3 A 2 RDF-24 U 1 Densidad muros = 4,1 Densidad de muros = 2,9 Densidad de muros = 2,9 Vb Vb (t (t) ) U RDF-24-2 A -3 M -4 Distorsión (%) (%) Jul9_Ms=8. (6%) Jul9_Ms=8.3 (125%) Jul11_Ms=

37 RESULTADOS Jul8_Ms=7.6 4 Distribución de fuerzas en altura Cortante en altura (Jul8_Ms=7.6) 3 Jul9_Ms=8. (6%) 4 Distribución Cortante de fuerzas en en altura la altura (Jul9_Ms=8. (6%)) Piso Piso Piso Fuerza ( t ) Fuerza (t) Fuerza (t) ( t ) Inicial Primer agrietamiento Jul9_Ms=8.3 (125%) 4 3 Distribución de fuerzas en altura Cortante en altura (Jul9_Ms=8.3(125%)) 3 Jul11_Ms= Distribución Cortante de fuerzas en altura en altura (Jul11_Ms=8.3) Piso Piso Piso Piso Fuerza (t)( t ) Fuerza ( t ) Fuerza (t) Resistencia máxima Resistencia última

38 FUERZAS INERCIALES EN ALTURA Distribución de cortante en la altura 3 2 Inicial Piso 1 Elastico Máximo Último Fuerza (t)

39 DEGRADACIÓN DE LA RIGIDEZ Kp / Ko Distorsión del piso 1 (%)

40 ENSAYE DE MATERIALES

41 ENSAYES DE MATERIALES (Falla)

42 RESISTENCIAS DE LOS MATERIALES Mortero y Mampostería (kg/cm 2 ) Piso f j f m E ε u υ* G γ u ,6 12, 743, ,6 13, 8899, ,6 12, 836,21 Concreto (kg/cm 2 ) Piso f c E ε u f t ,3 2, Losa ,3 2, ,3 17, Losa ,2 25, ,3 22, Losa ,3 18, Acero (kg/cm 2 ) Longitudinal Estribos

43 DEMOLICIÓN PISO 1

44 MODELO DE DOS PISOS

45 MODELO DE DOS PISOS

46 MODELO DE DOS PISOS

47 MUCHAS GRACIAS

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