Comportamiento fuera del plano de muros de mampostería confinada sujetos a cargas sísmicas: efecto de la carga axial y la relación de aspecto

Abstract

Los muros de mampostería confinada son uno de los sistemas estructurales más utilizados para la edificación de vivienda en México. Dichos muros deben resistir tanto cargas gravitacionales como cargas laterales generadas por acciones accidentales. El comportamiento fuera del plano de los muros está relacionado principalmente con dos tipos de cargas: una carga distribuida que actúa sobre la superficie total del muro o una carga concentrada en el extremo superior del muro. Se han desarrollado trabajos de investigación sobre el comportamiento fuera del plano de muros de mampostería confinada sujetos a una presión uniforme (Navarrete 2009, López 2010, Moreno 2010, Moreno 2014, Polanco 2011 y Varelaet. al. 2011, 2012a y 2012b). Sin embargo, no existen trabajos sobre el comportamiento fuera del plano de muros de mampostería confinada sujetos a cargas concentradas en el extremo superior. En este trabajo se evaluó el comportamiento fuera del plano de muros de mampostería confinada sujetos a una combinación de carga axial y carga lateral concentrada en el extremo superior de los muros. Se estudió el efecto de la carga axial y la relación de aspecto. Se ensayaron 5 muros a escala natural, construidos con tabiques de arcilla extruida con dimensiones de 0.12x0.12x0.25 m (espesor x altura x longitud). Se consideró mortero en proporciones por volumen 1:2:7 (Cemento Portland: Cal: Arena). El acero de refuerzo longitudinal de los elementos confinantes verticales consistió de 4 barras de 9 mm y el transversal de estribos de alambrón de 6 mm espaciados a cada 20 cm. El esfuerzo de fluencia del acero longitudinal y transversal fue de 411 y 248 MPa, respectivamente. Se consideró una altura de muros constante e igual a 2.8 m. Para considerar el efecto de la relación de aspecto, se consideraron muros con longitudes de 1.41 m, 2,45 m y 3.49 m. Las relaciones de aspecto resultantes fueron de 1.84, 1.06 Y 0.74. Para considerar el efecto de la carga axial, se consideraron tres esfuerzos axiales de compresión de 0.12, 0.24 Y 0.36 MPa. Se desarrollaron modelos analíticos para determinar la resistencia de agrietamiento fuera del plano y la resistencia fuera del plano de MC. La resistencia de agrietamiento fuera del plano fue determinada utilizando los principios de la mecánica de materiales. Por otra parte, la resistencia fuera del plano fue calculada como la suma de la contribución de la resistencia del panel de mampostería y la resistencia de los elementos confinantes verticales . La primera fue determinada usando el método del puntal unidireccional, propuesto en este trabajo. La segunda fue calculada mediante un análisis plástico. Adicionalmente, se desarrolló un modelo analítico tri-lineal para representar las curvas carga fuera del plano - distorsión de los muros ensayados. Dicho modelo se construyó a partir de la rigidez del muro y las resistencias obtenidas con los modelos analíticos antes mencionados. Se concluyó que el comportamiento fuera del plano de los muros ensayados fue en general similar. Se observó un comportamiento elástico lineal hasta el primer agrietamiento. Después de dicho agrietamiento el comportamiento fue no lineal. Se observó un patrón de agrietamiento similar para los cinco muros. Dicho patrón de agrietamiento consiste en grietas horizontales en la parte inferior y superior del panel de mampostería, así como en los elementos confinantes. Para muros con la misma relación de aspecto, la resistencia fuera del plano aumenta si la carga axial es mayor, mientras que, para muros con la misma carga axial, la resistencia fuera del plano aumenta si la relación de aspecto es menor. Los modelos analíticos desarrollados en este trabajo predicen de forma adecuada la resistencia de agrietamiento fuera del plano y la resistencia fuera del plano de muros de mampostería confinada. El modelo tri-lineal propuesto en este trabajo representa en general de forma satisfactoria el comportamiento de las curvas carga fuera del plano- distorsión de los muros ensayados.