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MESA REDONDA: Requerimientos en el proyecto estructural y cambios necesarios a las Normas Técnicas Complementarias de Mampostería del RCDF JORGE RUIZ GARCÍA Profesor-Investigador Titular Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo 7º. Simposio Nacional sobre Ingeniería Estructural Cuernavaca, 7 de octubre de 2011 en la Vivienda

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MESA REDONDA:

Requerimientos en el proyecto estructural y

cambios necesarios a las Normas Técnicas Complementarias

de Mampostería del RCDF

JORGE RUIZ GARCÍA

Profesor-Investigador Titular

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

7º. Simposio Nacional sobre Ingeniería Estructural Cuernavaca, 7 de octubre de 2011

en la Vivienda

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Reconocimiento

Dr. Oscar Hernández Basilio (F.I. UNAM)

M. en I. Eduwin G. Pérez Leal (FT Construcciones)

Dr. Sergio M. Alcocer (I. de I., UNAM)

Dr. Gerardo Aguilar Ramos (I. de I., UNAM)

M. en I. Leonardo Flores Corona (CENAPRED)

Dr. Jesús Alvárez Sereno (UMSNH)

Dr. Arturo Tena Colunga (UAM-A)

Dr. Juan José Pérez-Gavilán Escalante (I. de I., UNAM)

SMIE y Comité Organizador del 7º SNIEV

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Motivación

En la actualidad existe un creciente interés en la construcción de

edificaciones de mampostería con más de 4 niveles, principalmente

en centros urbanos de gran densidad poblacional como la ciudad

de México, donde se limitan los espacios habitacionales.

Fotos tomadas de: Valenzuela (2009)

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Motivación

Este hecho implica la adecuación de la normatividad vigente para

dotar a los profesionistas con guías que permitan proporcionar

construcciones que tengan un buen comportamiento durante su

vida útil.

Asimismo, las filosofías de diseño basadas en el control de la

respuesta (desempeño) requieren una estimación adecuada de la

resistencia y capacidad de deformación de los elementos.

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Cambios/Incorporaciones

Mampostería postensada

Resistencia a cortante

Distorsiones permisibles

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Cambios/Incorporaciones

Mampostería postensada

Resistencia a cortante

Distorsiones permisibles

Page 7: MESA REDONDA: Requerimientos en el proyecto estructural y ...MESA REDONDA: Requerimientos en el proyecto estructural y cambios necesarios a las Normas Técnicas Complementarias de

Mampostería postensada

El concepto de mampostería postensada no es nuevo, se empezó a emplear desde

el siglo XIX (1800´s) en Gran Bretaña.

Por ejemplo, en 1825, se empleó durante la construcción de tuneles para salvar el

Rio Tamesis. Asimismo, en 1956, F.J. Samuely empleó pilastras de mampostería

postensada en la construcción de escuelas. En la actualidad, se sigue empleando

en otros países (como Suiza).

Tomado de: VSL report, Suiza.

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Mampostería postensada

Ensayes de mampostería postensada en los EU y NZ

(Rosenboom y Kowalsky, 2004; Laursen y Ingham, 2004)

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Mampostería postensada

Ensayes de mampostería postensada en Latinoamérica

(Urrego y Bonnet, 2008; 2011)

Especímenes de mampostería postensada

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Mampostería postensada

Desde 1985, guías par el diseño de mampostería postensada se incluyeron en la

normatibidad inglesa, mientrás que desde 1999 se incluyeron recomendaciones de

diseño en la normatividad americana (Masonry Standard Joint Committee)

Por ejemplo, la ecuación para calcular el momento resistente se determina como:

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Mampostería postensada

Propuesta mexicana de mampostería postensada (Hernández y Aguilar, 1983)

Especímenes

Especímenes de mampostería postensada

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Mampostería postensada

Propuesta mexicana de mampostería confinada y postensada

(Ruiz-García y Pérez-Leal, 2010; 2011)

Se prevé que a futuro se

utilicen muros postensados

con piezas de mampostería

industrializadas de mejor

calidad que las actuales

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Mampostería postensada

Propuesta mexicana de mampostería confinada y postensada

(Ruiz-García y Pérez-Leal, 2010; 2011)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

0.00 0.01 0.02 0.03

M (MN-m)

φ (1/m)

Sin tendones

Post=0.2 fpu

Post=0.4 fpu

Post=0.6 fpu

Post=0.8 fpu0.00

0.30

0.60

0.90

1.20

1.50

1.80

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

M (MN-m)

Φ (1/m)

H/L=1.79 sin tendonesH/L=1.79 Post=0.4 fpuH/L=1.00 Sin tendonesH/L=1.00 Post=0.4 fpuH/L=0.63 sin tendonesH/L=0.63 Post=0.4 fpu

0.00

0.30

0.60

0.90

1.20

1.50

1.80

0.000 0.010 0.020 0.030

M (MN-m)

φ (1/m)

Sin tendones

d=9.5 mm (3/8')

d=12.7 mm (1/2')

Se incrementa la capacidad a flexión en el plano para cualquier relación de aspecto (H/L).

Asimismo, la carga adicional de presfuerzo incrementa la resistencia a cortante del muro

Sin embargo, debe considerarse que disminuye la capacidad de deformación.

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Mampostería postensada

Propuesta mexicana de mampostería confinada y postensada

(Ruiz-García y Pérez-Leal, 2010; 2011)

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8

P (MN)

M (MN-m)

Sin tendones

d=9.5mm (3/8')

d=12.7mm (1/2')

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8

P (MN)

M (MN-m)

Sin tendonesPresf=0.4 fpupresf=0.6 fpuPresf=0.8 fpu

Se incrementa la capacidad a flexo-compresión, lo cual representa una opción muy

atractiva para el diseño de edificios “altos” de mampostería.

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Cambios/Incorporaciones

Mampostería postensada

Resistencia a cortante

Distorsiones permisibles

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Resistencia a cortante

Conceptualmente, la resistencia a cortante (capacidad máxima ante cargas laterales

en su plano) de un muro de mampostería estaría dada por:

Las NTCM adoptan la siguiente ecuación, basada en un criterio de falla de Coulomb

(Meli, 1975):

De esta manera, las NTCM ignoran la contribución de los castillos a la resistencia

ante cargas laterales (S5.4.1)

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Resistencia a cortante

Tomado de: Aguilar y Alcocer (1997)

Evidencia experimental (Aguilar y Alcocer, 1997)

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Resistencia a cortante

Con base en evidencia experimental, se propone la siguiente envolvente

para muros de mampostería confinada (Flores y Alcocer, 1996).

Basado en ensayes experimentales, existe evidencia de que la ec. 5.7 (sin

factor de reducción) predice la carga asociada al primer agrietamiento, pero

no predice la resistencia de muros de mampostería confinada.

Es necesario considerar la acción de dovela para predecir la resistencia a

cortante en muros de mampostería confinada.

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Cabe notar que la gran mayoría de los especímenes ensayados, tenían una

relación altura/longitud, H/L, (relación de aspecto) igual a 1.

Relación de aspecto

La relación de aspecto esta relacionada con la interacción flexión-cortante

en un muros de mampostería

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Relación de aspecto

Las deformaciones por flexión

son más importantes en muros

esbeltos que en muros

robustos

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Relación de aspecto

Consideración de la relación de aspecto en las NTCM-2004 (S3.2.3.3)

𝑉𝑚𝑅 = 𝐹𝐴𝐸𝐹𝑅 𝑣𝑚∗ 𝐴𝑇 + 0.3𝑃

Donde FAE es un factor de área efectiva

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

FAE

H / L

No existe reducción

para muros cuadrados y

robustos.

Existe reducción para

muros esbeltos.

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Relación de aspecto

Existe evidencia experimental la cual indica que la resistencia a cortante

disminuye conforme se incrementa la relación de aspecto (muros esbeltos) y

se incrementa conforme disminuye la relación de aspecto (muros

robustos) respecto a la resistencia de un muro cuadrado.

Tomado de: Alvárez, J.J. (1996)

Vo-resistencia a cortante de un muro cuadrado

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Relación de aspecto

Cortesía del Dr. J.J. Pérez-Gavilán (2011)

Programa experimental del II-UNAM y SMIE (Pérez-Gavilán, Flores, Alcocer)

H/L=2.13 1.48 1.18 0.96

H/L=0.58 0.40

H/L=0.27

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Cortesía del Dr. J.J. Pérez-Gavilán (2011)

Relación de aspecto

Programa experimental del II-UNAM y SMIE (Pérez-Gavilán, Flores, Alcocer)

La ec. (5.7) debería de considerar la relación de aspecto para estimar la

resistencia de muros de mampostería confinada.

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Factor de eficiencia

Eficiencia de los alambres horizontales (Ruiz, 1995, Ruiz y Alcocer, 1998)

Distribución no-uniforme del esfuerzo en los

alambres horizontales

Definición del factor de eficiencia para considerar la no-uniformidad de los alambres horizontales

Resistencia efectiva

Resistencia nominal

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Factor de eficiencia

Sin embargo, el factor de eficiencia se propuso con base en resultados

experimentales de muros cuadrados (H/L=1)

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Cambios/Incorporaciones

Mampostería postensada

Resistencia a cortante

Distorsiones permisibles

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Distorsiones permisibles

Revisión de distorsiones permisibles

NTC-Mampostería NTC-Sismo

Cuando no existen elementos estructurales

Ligados a la estructura:

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Distorsiones permisibles

Revisión de distorsiones permisibles

NTC-Mampostería NTC-Sismo (Apéndice A)

para evitar el colapso

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Distorsiones permisibles

ED

0

1

2

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

Distorsión, [%]

ED

Datos

Datos

mediana muestral

percentil 16 y 87

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50Distorsión, [%]

P[ED1>ed1]

Dato

ajuste lognormal

ajuste Weibull

Prueba K-S, 10% de significancia

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40

Distorsión, [%]

P[ED2>ed2

]

Data

ajuste Lognormal

ajuste de Weibull

Prueba K-S, 10% de significancia

Tomado de: Ruiz García, J. (2010)

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Distorsiones permisibles

La distorsión asociada al ED2 depende

del tipo de pieza. Sin embargo, las dis-

torsiones permisibles son independien-

tes del tipo de pieza.

Tomado de: Ruiz García, J. (2010)

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Distorsiones permisibles

Tomado de: Barragán y Alcocer (2006)Arias (2005)

Arias (2005)

Resultados de ensayes en mesa vibradora (Alcocer y cols)

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Conclusiones

La mampostería postensada es una opción muy atractiva para la

construcción mexicana de edificaciones de mampostería. Se sugiere

su incorporación en la normatividad mexicana.

La ec. 5.7, sin factor de reducción, predice razonablemente la carga

lateral asociada al agrietamiento de la mampostería. Sin embargo, es

necesario considerar la contribución de otros mecanismos para

predcir la resistencia ante cargas laterales (como la contribución del

concreto y acero de los castillos).

La influencia de la relación de aspecto debería considerarse para

calcular la resistencia ante cargas laterales, así como el factor de

eficiencia en muros confinados con refuerzo interior.

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Conclusiones

La distorsiones permisibles deberían considerar el tipo de pieza

La distorsiones permisibles establecidas en la NTC-M deben ser

compatibles con la distorsiones permisibles indicadas en las NTC-S.

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Conclusiones

!Gracias por su atención!