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Resistencia y Deformabilidad de Resistencia y Deformabilidad de
Edificaciones de MamposterEdificaciones de Mamposterííaa
OBJETIVO DE LA PLOBJETIVO DE LA PLÁÁTICATICAEnfatizar sobre los errores que comunmente se cometen durante el diseño de construcciones de mampostería, así como de algunas lagunas de nuestra normatividad que están haciendo que las construcciones de mampostería sean poco eficientes, inseguras, y estén dejando de ser económicas.
SOBRE LA RESISTENCIASOBRE LA RESISTENCIA
PIEZAS
DISEÑO DE LA ESTRUCTURA
RESISTENCIA A CORTANTE
PIEZASPIEZAS
QUQUÉÉ HA PASADO EN LOS HA PASADO EN LOS ÚÚLTIMOS 20 ALTIMOS 20 AÑÑOS ?OS ?
HA DISMINUIDO DRHA DISMINUIDO DRÁÁSTICAMENTE LA STICAMENTE LA RESISTENCIA DE LAS PIEZAS USADAS RESISTENCIA DE LAS PIEZAS USADAS PARA CONSTRUIR MAMPOSTERPARA CONSTRUIR MAMPOSTERÍÍASAS
Estudios hechos durante los Estudios hechos durante los úúltimos altimos añños os hacen ver que, con excepcihacen ver que, con excepcióón de dos n de dos productores de piezas de barro extruido, no productores de piezas de barro extruido, no se cumple con la resistencia requerida por se cumple con la resistencia requerida por las normas.las normas.La situaciLa situacióón es mn es máás drs dráástica para los bloques stica para los bloques y tabicones de concreto, donde en la y tabicones de concreto, donde en la actualidad la resistencia media es del orden actualidad la resistencia media es del orden de 40 kg/cmde 40 kg/cm22 , cuando la norma de dise, cuando la norma de diseñño o requiere que f*p> 100 kg/cmrequiere que f*p> 100 kg/cm22 (media >150 (media >150 kgcmkgcm22))
RESISTENCIA DE DISERESISTENCIA DE DISEÑÑO A COMPRESIO A COMPRESIÓÓN N PARA ALGUNOS TIPOS DE PIEZASPARA ALGUNOS TIPOS DE PIEZAS
------70Bloque de concreto multiperforado IBM505070Tabique multiperforado MULTEX505060Tabique multiperforado TABIMAX304040Tabique extruido, f*p>120kg/cm2
151520Tabicón de concreto, f*p>100kg/cm2
151520Bloque de concreto, f*p>100kg/cm2
151515Tabique rojo, f*p> 60kg/cm2
IIIIII
f*mTipo de pieza
RESISTENCIA DE DISERESISTENCIA DE DISEÑÑO A CORTANTEO A CORTANTEPARA ALGUNOS TIPOS DE PIEZASPARA ALGUNOS TIPOS DE PIEZAS
------6.5Bloque de concreto multiperforado IBM3.53.56.0Tabique multiperforado MULTEX3.53.55.5Tabique multiperforado TABIMAX2.02.03.0Tabique extruido, f*p>120kg/cm2
2.02.03.0Tabicón de concreto, f*p>100kg/cm2
2.52.53.5Bloque de concreto, f*p>100kg/cm2
3.03.03.5Tabique rojo, f*p> 60kg/cm2
IIIIIIv*mTipo de pieza
Debido a que la mayoría de las piezas no cumplen con los requisitos de resistencia mínimos exigidos por las normas de diseño, sería necesario:
EJECUTAR UN PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA DETERMINAR LOS VALORES f*m y v*m PARA LAS PIEZAS Y MORTEROS A USAR EN LA OBRA
Debido a que la mayoría de las piezas no cumplen con los requisitos de resistencia mínimos exigidos por las normas de diseño, sería necesario:
EXIGIR A LOS FABRICANTES LOS VALORES DE DISEÑO DE LAS MAMPOSTERÍAS FABRICADAS CON LAS PIEZAS QUE PRODUCEN
SOBRE LA RESISTENCIASOBRE LA RESISTENCIA
PIEZAS
DISEÑO DE LA ESTRUCTURA
RESISTENCIA A CORTANTE DE LA MAMPOSTERÍA
DISEDISEÑÑO DE LA ESTRUCTURAO DE LA ESTRUCTURA
¿Cual es la finalidad del diseño estructural ?
HACER QUE LAS CONSTRUCCIONES SEAN :
Seguras
Económicas
Seguras ?Seguras ?¡¡Si ¡¡
Siempre y cuando se sigan los lineamientos de los Reglamentos y Normas de Diseño Mexicanas; ya que en la práctica se ha comprobado que, hasta el momento, las Normas de Mampostería no han sido rebasadas en construcciones bien diseñadas.
¿¿ EconEconóómicas ?micas ?
La norma del 2004 introdujo una nueva variable que limita de manera importante la aplicación de la mampostería en edificación, y al parecer, y a pesar del buen comportamiento observado en construcciones de mampostería bien diseñadas, se vuelve a considerar a la mampostería como un sistema estructural poco confiable
Errores mErrores máás comunes durante s comunes durante el diseel diseññoo
Análisis poco realista
Omisión de información en planos
AnAnáálisis poco realistalisis poco realista
Consecuencias
– Un proyecto arquitectónico deficiente solo encarecerála construcción, pero un mal proyecto estructural incide totalmente en la seguridad de la vivienda, poniendo en riesgo la vida y patrimonio de los ocupantes. Por eso debemos hacer uso de todo nuestro conocimiento e ingenio para dar soluciones técnicas adecuadas; el diseño estructural es una gran responsabilidad
AnAnáálisis poco realistas Ilisis poco realistas I
Uso indiscriminado del método simplificado de análisis sísmico, extremadamente peligroso cuando se aplica a construcciones con planta baja flexible o cuando no hay continuidad en elevación de los muros
MMéétodo Simplificadotodo Simplificado
Para aplicar el mPara aplicar el méétodo simplificado todo simplificado se deben cumplir se deben cumplir simultsimultááneamenteneamente ::
1) Al menos 75% de la carga baja por muros
continuos desde cimentación hasta azotea
2) La losa es un diafragma rígido
3) Muros “sensiblemente” simétricos con respecto a dos ejes ortogonales
4) L/B en planta menor a 2
5) H/B menor que 1.5
6) H menor a 13 m (aprox. cinco niveles)
Aplicable el mAplicable el méétodo simplificado ?todo simplificado ?
Aplicable el mAplicable el méétodo simplificado?todo simplificado?
Aplicable el mAplicable el méétodo simplificado?todo simplificado?
Vale la pena recordar que las Vale la pena recordar que las construcciones de mamposterconstrucciones de mamposteríía a estructuralmente mestructuralmente máás eficientes sons eficientes sonaquellas cuyo proyecto arquitectaquellas cuyo proyecto arquitectóónico nico tiende a cumplir los requisitos para tiende a cumplir los requisitos para aplicar el maplicar el méétodo simplificado de todo simplificado de disediseñño so síísmicosmico
AnAnáálisis poco realistas IIlisis poco realistas II
Empleo de idealizaciones que poco reflejan el comportamiento real de las mamposterías (puntal equivalente, columna ancha, elementos finitos, etc.)
Efecto del tipo de elemento Efecto del tipo de elemento muromuro
AnAnáálisis poco realistas IIIlisis poco realistas III
Extremadamente peligroso subdividir a las estructuras de mampostería con planta baja flexible en dos estructuras independientes; una a partir del nivel de desplante de las mamposterías considerando que está apoyada directamente sobre el suelo; y una segunda estructura formada solo por los elementos de concreto, la cual se carga con el peso de la primera estructura
Estructura completaEstructura completa
Solo mamposterSolo mamposterííaa
Solo concretoSolo concreto
EjemploEjemplo
303
277
339
Vx
<.0008
<.0023
<.0045
Dx
3390
2630
3428
Peso
<.00233780.250.11Concreto
<.00302770.330.42Mampostería
<.00603390.550.59Completo
DyVyTyTxModelo
Errores mErrores máás comunes durante s comunes durante el diseel diseññoo
Análisis poco realistas
Omisión de información en planos
OmisiOmisióón de informacin de informacióón en planosn en planos
Las omisiones más comunes en los planos estructurales son las siguientes:
valor de f*pvalor de f*bvalor de f*mvalor de v*mDetalles constructivos
SOBRE LA RESISTENCIASOBRE LA RESISTENCIA
PIEZAS
DISEÑO DE LA ESTRUCTURA
RESISTENCIA A CORTANTE
ContribuciContribucióón del refuerzo de n del refuerzo de la mamposterla mamposterííaa
Anterior al Reglamento del 2004 se consideraba un ligero incremento en la resistencia a cortante de la mampostería (25%) cuando se tenía refuerzo horizontal en las juntas
En la norma del 2004En la norma del 2004
Vr = Vm + VsDonde:
Vm resistencia a cortante de la mampostería
Vs contribución del refuerzo
El problema es que no se pone límite a la contribución del refuerzo y puede dar lugar al fisuramientos de la mampostería para sismos muy inferiores al de diseño
Resistencia a cortanteResistencia a cortante
A manera de ejemplo, en las normas de concreto, tanto en vigas como en muros, se limita la fuerza cortante máxima a que puede estar sujeto el elemento estructural; en los muros de mampostería debiera haber una limitante similar
SOBRE LA DEFORMABILIDADSOBRE LA DEFORMABILIDAD
DEFORMACIÓN RELATIVA DE ENTREPISO LÍMITE (Distorsión ó drift)
DEFORMABILIDAD DEFORMABILIDAD
La diferencia entre los desplazamientos relativos de dos entrepisos consecutivos no excederá 0.006 veces la diferencia de elevaciones; en caso de no existir elementos incapaces de soportar deformaciones apreciable, este límite será de 0.012. Esto era y sigue vigente
DEFORMABILIDAD DEFORMABILIDAD
En la norma 2004 aparece este texto adicional:
Para edificios estructurados con muros de carga de mampostería se observarán los límites fijados en las normas correspondientes
DistorsiDistorsióón de entrepiso en n de entrepiso en estructuras de mamposterestructuras de mamposterííaa
.0100.0120.0120Marcos de concreto o acero y muros de concreto, Q = 2
.0150.0120.0120Marcos de concreto o acero, Q= 2
.0020.0020.0045Con refuerzo interior
.0040
.0040.0025.0025
.0060
.0045Confinada, piezas macizas óhuecas con refuerzo horizontal
.0050.0035.0060Confinada, piezas macizas con refuerzo horizontal
.0060.0060.0060Muros diafragma
Apen. A.12004Antes 2004Sistema Estructural
Efectos en la prEfectos en la práácticacticade esta limitantede esta limitante
En el caso de construcciones donde los muros se desplantan directamente sobre el terreno, no pasarían construcciones que no tuvieron problemas durante los sismos del 85
En edificaciones con planta baja flexible, al seguirse los criterios de deformación de la Norma 2004, se encarece la construcción en no menos de un 50% ya que se requiere de más muros de concreto para rigidizar la construcción y cumplir con ese requisito.
Sin sSin sóótano, drift = .003tano, drift = .003
COMPARATIVOCOMPARATIVO
Drift 0.0031 Drift 0.0028Drift 0.0031 Drift 0.002826 muros 62 muros26 muros 62 muros
Sin sSin sóótano, drift = .0023tano, drift = .0023
COMPARATIVOCOMPARATIVO
Drift 0.0052 Drift 0.0048Drift 0.0052 Drift 0.0048
Cumple con resistenciaCumple con resistenciaDrify < 0.0035Drify < 0.0035
Drift < 0.0032Drift < 0.0032
Cumple con resistenciaCumple con resistencia
Drift < 0.0032Drift < 0.0032
HECHOSHECHOS
La práctica de considerar un drift más alto en estructuras de mampostería no se ha demostrado que es inadecuada, entonces, porqué castigar así a la mampostería haciendo que deje de ser un sistema constructivo económico
El incrementar la cantidad de muros de concreto no reduce drásticamente la deformabilidad de una construcción de mampostería; entonces, ¿¿ya no hay que construir estructuras de mampostería porque no tienen la “capacidad” de deformarse ??
HECHOSHECHOSLas construcciones de mampostería bien diseñadas anteriores al 85 no tuvieron problema alguno por su deformabilidad, y seguramente incumplen con los valores límite de la norma del 2004; que debemos hacer, ¿derribarlas? (no se pueden reforzar, salvo sustituir todos los muros por concreto), o aceptar que, si bien los límites anteriores eran un poco altos, los actuales son totalmente restrictivos.
En Colombia se limita el drift al valor 0.008 en construcciones de mampostería
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
La normatividad puede ser origen de diseños inseguros y encarecer sin justificación las construcciones; para el caso de las mamposterías, considero que se deben revisarse los siguientes aspectos:
a) Limitar la contribución del acero de refuerzo
b) Revisar los valores límite de deformabilidad
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
En cuanto a la responsabilidad del diseñador, se hizo notar la importancia de hacer un modelado adecuado de la construcción, así como conocer las propiedades de los materiales con los que se construirá la estructura y de dar la información necesaria en los planos estructurales.
