Modelación computacional de muretes de mampostería de bloques huecos de concreto, sujetos a compresión diagonal

Abstract

La mampostería es uno de los materiales más utilizados en México para la construcción. La mayoría de las edificaciones en la península de Yucatán son construidas de mampostería de bloques huecos de concreto. Dado el amplio uso de la mampostería de bloques huecos de concreto en edificaciones, se requiere estudiar su comportamiento, lo cual puede realizarse de manera experimental, analítica o computacional. Los estudios experimentales del comportamiento de la mampostería inician con las pruebas para determinar las propiedades básicas, tales como compresión axial, tensión por flexión y compresión diagonal, entre otras. Por otra parte, el uso de modelos computacionales permite ahorrar tiempo y costo con respecto a la realización de ensayes de laboratorio. El objetivo general de esta investigación fue desarrollar modelos computacionales no lineales con el Método del Elemento Finito de muretes de mampostería de bloques huecos de concreto, sujetos a compresión diagonal. Se elaboraron modelos computacionales lineales de muretes de mampostería de bloques huecos de concreto de 12 y 15 cm de espesor. Se consideran dos tipos de elementos para juntas de mortero: (1) elementos de interfaz rígida con un modelo constitutivo de Mohr-Coulomb y (2) elementos de interfaz flexible con un modelo constitutivo compuesto. Se elaboraron 5 diferentes modelos computacionales no lineales de muretes de mampostería de bloques huecos de concreto de 15 cm de espesor. Uno de los modelos no lineales tuvo elementos de interfaz rígida con un modelo constitutivo de Mohr-Coulomb y los otros cuatro modelos tuvieron elementos de interfaz flexible con un modelo constitutivo compuesto. Se utilizaron elementos isoparamétricos cuadriláteros de esfuerzo plano de 4 nodos y dos grados de libertad por nodo para los bloques de mampostería; por su parte, se utilizaron elementos de interfaz lineal de 4 nodos y 2 grados de libertad por nodo para las juntas de mortero. Se asumió un modo de agrietamiento modo I (abertura) y modo II (deslizamiento) en los elementos de interfaz. El modelo no lineal se calibró con los resultados experimentales obtenidos de ensayes de muretes cuadrados de 122 cm x 122 cm y 15 cm de espesor realizados por Marín (2008). Con base en los resultados de los modelos lineales se concluyó que los esfuerzos en todas las juntas horizontales y verticales son de compresión y cortante. De los resultados no lineales se concluyó que el modelo de interfaz de Mohr-Coulomb permite simular el agrietamiento correspondiente a una falla por deslizamiento en los muretes. Para modelar adecuadamente las juntas en muros de mampostería de bloques huecos de concreto se propuso una ecuación que considera un modelo de Mohr-Coulomb y las diferencias en la colocación del mortero en las juntas horizontales y las verticales. El agrietamiento correspondiente a una falla diagonal de los muretes se puede modelar si se consideran las mismas propiedades constitutivas en las juntas horizontales y en las juntas verticales. Del análisis de sensibilidad se concluyó que el ángulo de fricción interna de la junta de mortero afecta significativamente la resistencia máxima de los muretes.