Propuesta de diseño para muros de mampostería confinada sujetos a cargas uniformes fuera del plano

Abstract

En México, los muros de mampostería confinada son uno de los sistemas estructurales más utilizados en la construcción debido a su bajo costo y fácil proceso constructivo. Sin embargo, se ha dado poco énfasis al diseño de muros de mampostería confinada sujetos a cargas fuera del plano. El diseño de estos muros en ocasiones no se realiza debido a la falta de especificaciones en el país y si se realiza, se hace con especificaciones de otros países que no necesariamente reflejan las propiedades y el comportamiento de las mamposterías típicas que se construyen en México. La evaluación del comportamiento fuera del plano de muros de mampostería confinada es importante debido a que su daño o colapso durante huracanes y sismos severos puede causar pérdidas humanas y económicas. Por otro lado, debido a la gran diversidad de las materias primas que se encuentran en cada región, las propiedades de las mamposterías utilizadas en México son muy variables. De la revisión de la literatura se encontró que los tipos de piezas más utilizados en el país son los bloques huecos de concreto de dos y tres celdas, los tabiques de arcilla recocida y los tabiques multiperforados de arcilla extruida. De la dicha revisión también se encontró que las principales variables que influyen en el comportamiento de muros de mampostería sujetos a cargas fuera del plano son: las propiedades mecánicas de la mampostería, el tipo de pieza, las condiciones de apoyo, la relación de aspecto (altura entre longitud del muro), la relación de esbeltez (altura entre espesor del muro), la rigidez de los elementos de la periferia, la carga axial y las aberturas. En México se han desarrollado trabajos de investigación sobre muros de mampostería confinada en los cuales se han evaluado de algunas de las variables mencionadas. Sin embargo, existen otras variables que no han sido estudiadas tales como el tipo de pieza y la resistencia a la compresión axial de la mampostería. En este trabajo se evaluó el comportamiento fuera del plano de muros simulando acciones eólicas. Las variables de estudio fueron el tipo de pieza, la relación de aspecto y la resistencia a compresión axial de la mampostería. Se consideraron tres tipos de piezas: bloques huecos de concreto de dos celdas y tabiques multiperforados de arcilla de dos diferentes dimensiones. En la parte experimental, se ensayaron seis muros a escala natural de mampostería confinada sujetos a combinaciones de cargas fuera del plano y cargas axiales. En la parte analítica, se desarrolló un método denominado “puntal bidireccional” para determinar la resistencia fuera del plano de muros de mampostería confinada. El método se basa en la formación de un mecanismo de arco en dos direcciones ortogonales. En el método del puntal bidireccional se considera el efecto de la torsión sobre los elementos confinantes, la variación de los desplazamientos a lo largo de los elementos confinantes, la variación de las longitudes de los segmentos del muro y dos posibles tipos de falla: la inestabilidad de los segmentos del muro y el aplastamiento de la mampostería. Con el método del puntal bidireccional se puede determinar la resistencia de muros sólidos y con aberturas, con diferente relación de aspecto, relación de esbeltez, carga axial y rigidez de los elementos confinantes. Se propuso una metodología para el diseño de muros de mampostería confinada sujetos a cargas uniformes fuera del plano. Dicha metodología puede ser utilizada para el diseño de muros sólidos y con aberturas, con diferente relación de aspecto, relación de esbeltez, relación de esbeltez, carga axial y rigidez de los elementos confinantes. En dicha metodología se consideraron tres tipos de falla. Finalmente, con el método del puntal bidireccional se realizó un análisis de sensibilidad de la resistencia fuera del plano de muros de mampostería confinada. Con base en los resultados experimentales y analíticos obtenidos se concluyó que el patrón de agrietamiento principal depende únicamente de la relación de aspecto. La resistencia fuera del plano fue mayor para los muros con la mayor relación de aspecto. La resistencia fuera del plano fue mayor para los muros con mayor resistencia a compresión axial de la mampostería. Con el puntal bidireccional se predice adecuadamente la resistencia fuera del plano de los muros estudiados. Con base en el análisis de sensibilidad se encontró que las principales variables que afectan la resistencia de los muros son la relación de aspecto, la relación de esbeltez y la rigidez de los elementos confinantes.