Comportamiento fuera del plano de muros de mampostería confinada con elementos confinantes de sección transversal mínima

Abstract

En México la mampostería como sistema estructural es ampliamente utilizada por la industria de la construcción. Su popularidad radica en su bajo costo, facilidad constructiva y mantenimiento mínimo. En años recientes se ha estudiado el comportamiento de muros de mampostería confinada sujetos a cargas fuera del plano. Las variables que controlan el comportamiento fuera del plano de estos muros son: condiciones de apoyo, relación de aspecto, relación de esbeltez, rigidez de los elementos confinantes, carga axial y la presencia de aberturas. En la mayoría de los estudios anteriores se han utilizado elementos confinantes de dimensiones mayores a las utilizadas en la práctica constructiva. En este trabajo se evaluó el comportamiento fuera del plano de muros de mampostería confinada de diferentes relaciones de aspecto con elementos confinantes de sección transversal mínima. Se ensayaron dos muros bajo cargas monotónicas incrementales hasta la falla: un muro rectangular (M1) y otro cuadrado (M2). Las dimensiones del muro M1 fueron de 357 cm x 271 cm (longitud x altura) y del muro M2 de 275 cm x 271 cm. La relación de aspecto de los muros fue de 0.76 y 0.99, respectivamente. Se utilizaron bloques huecos de concreto de tres celdas de dimensiones nominales de 15 cm x 20 cm x 40 cm (ancho x alto x largo). Se empleó mortero en las juntas en proporciones por volumen 1:2:7 (Cemento Portland: cal: arena). Los elementos confinantes fueron diseñados con la finalidad de inducir su falla por flexión. La resistencia fuera del plano de los muros se calculó mediante el Método del Puntal Bidireccional. Se realizó un análisis de sensibilidad de las principales variables que afectan la resistencia fuera del plano de los muros: módulo de elasticidad, inercia de los elementos confinantes y tipo de distribución de fuerzas en el plano. Dicho análisis se realizó utilizando el método del Puntal Bidireccional. Se calibró el Método del Puntal Bidireccional con la finalidad de utilizar el módulo de elasticidad adecuado para concreto con agregado calizo de la región.

La resistencia fuera del plano del muro M1 fue de 1,180.65 kg/m2 y la del muro M2 fue de 1,528.86 kg/m2. En ambos muros se observó la falla del panel: el muro M1 presentó la inestabilidad de los segmentos del muro y el muro M2 presentó el aplastamiento de la mampostería. Se observó que la resistencia fuera del plano de los muros aumenta conforme aumenta la relación aspecto. La capacidad de deformación de los muros disminuye conforme aumenta la relación de aspecto. Se observó en ambos muros que después de la formación del patrón de agrietamiento final y la falla del panel, parte de los bloques quedaron adheridos a los elementos confinantes. Debido a lo anterior se formó una sección compuesta concreto-bloque. Por lo que existen zonas en el marco de elementos confinantes en las que hay mayor resistencia y rigidez que la que provee únicamente la sección transversal de concreto reforzado. Finalmente, para el cálculo de la resistencia fuera del plano con el método del Puntal Bidireccional se recomienda utilizar una distribución uniforme de fuerzas en el plano de igual magnitud en las cadenas y castillos, las propiedades geométricas de la sección gruesa de concreto, el módulo de elasticidad para concreto de origen calizo y para el panel de mampostería una longitud de falla del 45%.