Ecuaciones de diseño para muros de mampostería confinada sujetos a cargas uniformes fuera del plano con relación de aspecto menor a 1.00

Abstract

En México uno de los sistemas estructurales más utilizados es el de muros de mampostería confinada. Se utilizan para diversas edificaciones, desde construcciones residenciales hasta hospitales y escuelas. Los muros de mampostería confinada son los que están construidos a base de un panel de mampostería y elementos de concreto reforzado en su perímetro, los cuales son, en general, de un espesor igual al del panel de mampostería. El proceso constructivo es el siguiente: (1) se construye el panel de mampostería a base de piezas unidas por mortero sobre una cadena de concreto reforzado. (2) Se construyen los elementos confinantes verticales y la cadena superior de concreto reforzado. Los tipos de piezas utilizados en México para la construcción de muros de mampostería varían dependiendo de la región. Algunos ejemplos de piezas que se utilizan son: los bloques de huecos de concreto, los tabiques de arcilla multiperforados y los tabiques de arcilla sólidos. En el sureste mexicano se utiliza ampliamente los bloques huecos de concreto de tres celdas de 15 cm x 20 cm x 40 cm (espesor x altura x longitud). Actualmente, existe una metodología para el diseño de muros de mampostería confinada sujetos a cargas fuera del plano. En esta metodología se utilizan tablas de diseño, lo cual hace laborioso el procedimiento. Por lo anterior, es importante simplificar el uso de la metodología desarrollando ecuaciones diseño. El objetivo del presente trabajo es desarrollar ecuaciones de diseño para muros de mampostería confinada sujetas a cargas fuera del plano. Para este propósito, se realizó un análisis de sensibilidad de las principales variables que influyen en el comportamiento de muros de mampostería confinada sujetos a cargas fuera del plano. Se determinó la resistencia fuera del plano y las fuerzas en el plano de 3440 muros utilizando el método del puntal bidireccional. Las variables consideradas fueron la resistencia a compresión axial de la mampostería, la relación de aspecto y la relación de esbeltez del muro, la rigidez de los elementos confinantes y el esfuerzo axial del muro. Se consideraron muros con relaciones de aspecto menores o iguales que uno. Adicionalmente, se compararon los resultados obtenidos con las ecuaciones de diseño contra los resultados experimentales de 20 muros obtenidos de la literatura. Con base en los resultados obtenidos se concluyó que las variables más significativas en la resistencia fuera del plano son la rigidez de los elementos confinantes (𝐾𝑣 y 𝐾ℎ), la relación de aspecto del muro (ℎ/𝐿) y la resistencia a compresión axial de la mampostería. Adicionalmente, se encontró que el promedio de la relación entre la resistencia fuera del plano calculada con las ecuaciones de diseño y la resistencia fuera del plano experimental fue 1.05, con un coeficiente de variación de 16.29%. Por otra parte, la relación entre la resistencia calculada con el método del puntal bidireccional y la resistencia experimental de los muros encontrados en la literatura fue de 1.00, con un coeficiente de variación de 13.88%. Con base en estos resultados, se concluye que la ecuación de diseño desarrollada en este trabajo presenta un ajuste satisfactorio a los resultados experimentales y representa una significativa simplificación al procedimiento de diseño.