Mi_icya_2004_005[1]

Comportamiento sísmico de muros de mampostería con refuerzo exterior estudiados en modelos a escala en la mesa vibratoria J.A. Tique, L.E. Yamín & J.C. Reyes.

Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia.

RESUMEN: En nuestro país la mampostería es un material utilizado en gran cantidad, muchas veces sin ningún tipo de supervisión técnica, hecho que produce un gran número de edificaciones con una alta vulnerabilidad. Estas edificaciones deben ser intervenidas estructuralmente. Con el presente estudio se busca entender el comportamiento de la mampostería no reforzada y la mampostería mal confinada cuando éstas son rehabilitadas y dar recomendaciones para su rehabilitación. En este artículo se expone los resultados de los ensayos experimentales sobre dos modelos a escala reducida 1:5 sometidos a cargas dinámicas utilizando la mesa vibratoria. Los modelos representan edificaciones de mampostería no reforzada y mampostería mal confinada rehabilitadas con diferentes materiales siguiendo una misma configuración geométrica. ABSTRACT: In our country the masonry is a material used in huge quantities, many times without any kind of technical supervision. Therefore, many constructions are highly vulnerable. These buildings shoulb be rebuilt from the basic structure. The present study pretends to understand the behaviour of the reinforced and not masonry confined , specially when these are rebuilt.This study also seeks to give advice for the reconstruction of masonry. The result of experimental essays are presented here in two model reduced to a 1:5 scale. The models were submitted to charges using the shaking motion. The models represent buildings of not reinforced or badly confined masonry which is restructured with different materials and the same geometric configuration.

1 INTRODUCCIÓN La ubicación geológica de Colombia -en donde convergen la placa Nazca, la placa suramericana y la placa caribe- la hace propensa a sufrir movimientos sísmicos. Estos fenómenos pueden ser de diferente magnitudes. La población colombiana tiene sus principales asentamientos humanos en las regiones montañosas, las cuales son las zonas con mayor riesgo sísmico. En estos lugares es de común utilización la mampostería como material de construcción. Por esta razón el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CITEC) de la Universidad de los andes, en conjunto con Colciencias, Ladrillera Santa Fé y SIKA de Colombia; han realizado un estudio sobre nuevos sistemas y materiales para el diseño, construcción y re-habilitación de muros divisorios y de fachada en mampostería, de la cual hizo parte la presente investigación.

En algunas edificaciones los muros divisorios y de fachada son utilizados como elementos estructurales, este es el caso de la mampostería confinada o los muros de carga. En muchas edificaciones en donde su sistema estructural consiste en muros de carga, los muros fueron construidos sin ningún tipo de refuerzo y en edificaciones con sistema estructural en mampostería confinada muchas veces los elementos de confinamiento están dispuesto de tal forma que el panel confinado es de gran área, ambas situaciones general un alto riesgo para sus habitantes. Estas edificaciones deben ser intervenidas o reforzadas para llevarlas a un nivel de seguridad sísmica adecuada, para disminuir la perdida de vidas humanas y en lo posible la perdida de capital en el momento de un evento telúrico. El presente estudio quiere comprender el comportamiento sísmico de la mampostería no reforzada y la

mampostería confinada, cuando éstas son rehabilitadas con diferentes materiales, con el fin de dar recomendaciones para su uso. Para conseguir este objetivo se llevaron a cabo una serie de ensayos dinámicos sobre la mesa vibratoria, realizados sobre modelos a escala reducida construidos llevando una técnica que representara de la mejor forma la realidad. Teniendo en cuenta las reglas de la modelación física a escala, en particular la modelación con masa adicional, se diseñaron y construyeron un total de 2 modelos en escala 1:5. el primero representaba una edificación cuyo sistema estructural correspondía a muros de carga y el segundo modelo con sistema estructural de muros confinados. Los dos modelos fueron rehabilitados con diferentes alternativas de refuerzo exterior para mejorar su comportamiento ante cargas de sismo. Sobre los modelos se utilizó un refuerzo exterior cuyo trabajo fue confinar los muros, los materiales de estos refuerzos eran PET, madera, acero y vibra de vidrio. El modelo de muros de carga fue rehabilitado sólo con laminas de acero, pues se debe garantizar una continuidad en el refuerzo. Cada una de las caras del modelo de muros confinados fue rehabilitada con un material diferente (PET, madera, fibra de vidrio y acero). 2 COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE EDIFICACIONES DE MAMPOSTERÍA NO REFORZADA La mampostería es uno de los materiales que se han utilizado con más fines dentro de obras civiles. El uso de éste material se ha usado desde las primeras construcciones hechas por el hombre. Las ruinas de Jericó (Medio Oriente, 7350 a.c), las pirámides de Egipto (2500 a.c), la gran muralla China (200 a.c a 220 d.c), las pirámides de Yucatán en México (500 d.c), son ejemplos que dan testimonio del uso y durabilidad de este material Todas las construcciones en mampostería en el pasado, se realizaron a partir de leyes de observación, es decir, para construir una obra se basaban en estructuras existentes y de las cuales se podía inferir un buen comportamiento antes las diferentes cargas. No es hasta mediados del siglo XX, que aparecen las primeras normativas y reglamentaciones de diseño. Los sismos fuertes han demostrado que las edificaciones de mampostería no reforzada o mal confinada han sido las mas afectadas, y han producido pérdidas de vidas humanas considerables, comparadas con otros sistemas estructurales.

El comportamiento dinámico de las edificaciones de mampostería, es un poco complicado ya que depende no sólo de la resistencia, la rigidez y la ductilidad de los paneles de mampostería, sino también, del tipo de diafragma de piso, de sus conexiones y por último de la magnitud de las cargas verticales de compresión a las que se encuentra sometida. Las fallas en la mampostería son de tipo frágil y explosivos, además, hay que tener en cuenta que cada panel de mampostería en una edificación tendrá un comportamiento dinámico un poco distinto, lo anterior debido a los materiales, a la mano de obra y al estado de esfuerzos verticales. Por ejemplo un panel del último nivel esta sometido a esfuerzos verticales pequeños, lo que reduce drásticamente su capacidad de experimentar grandes deformaciones una vez producido el agrietamiento. 2.1 Tipo de solicitaciones Cuando la mampostería es sometida a cargas de sismo se pueden presentar en ella fallas que en general se pueden clasificar en fallas fuera del plano o fallas en el plano. 2.2 Falla fuera del plano Este tipo de falla es bastante común en las estructuras de mampostería no reforzada o mal confinada, incluso para movimientos sísmicos de magnitud moderada. La falla fuera del plano es explosiva y pone en peligro la capacidad resistente ante cargas gravitatorias, lo que se traduce en un colapso total de la edificación. 2.3 Falla en el plano Las fallas que se presentan en el plano pueden ser producto de esfuerzos excesivos de cortante o de flexión. Este tipo de falla depende de la relación longitud / altura del panel de mampostería. Por lo tanto, para una relación baja, la falla es producida por flexión, para valores medios de esta relación, la falla es producida por cortante. La falla por cortante causa un tipo de agrietamiento diagonal que en general es doble en forma de equis (x). Este tipo de falla, ha sido identificada como una de las principales causas del colapso de las estructuras. Las siguientes fallas pueden ocurrir, dependiendo de las propiedades de los materiales y del estado de esfuerzos presentes en el panel.

El uso de modelos a escala reducida ha sido una de las herramientas más antiguas utilizadas por los constructores de edificaciones. No se necesita estirar mucho la imaginación para ver a los antiguos constructores egipcios, griegos, persas o romanos construyendo modelos pequeños para ayudarse en la plantación de algunas de sus maravillosas obras construidas hace miles de años. Se sabe que Miguel Ángel, Galileo y Da Vinci usaron en algún grado modelos para ayudarse en sus necesidades arquitectónicas y tal vez para clarificar problemas estructurales. 3.1 Modelación a escala y cargas dinámicas Los modelos a escala reducida de estructuras sometidas a cargas dinámicas se han utilizado desde la segunda guerra mundial. La complejidad de estas cargas y de los efectos que estas causan sobre las edificación han puesto a las técnicas de la modelación a escala reducida a la par con las técnicas analíticas. Las cargas dinámicas a las que se pueden ver sometida una edificación pueden ser provocadas por diversos factores, estos pueden ser el viento, el trafico, una explosión o cargas de sismo. 3.2 Factores de escala utilizados La teoría de la modelación establece reglas para las cuales la geometría, propiedades del material, condiciones iniciales, y otras condiciones del modelo y el prototipo pueden ser relacionadas. Las leyes de similitud para un comportamiento lineal elástico son basadas sobre los mejores principios establecidos del análisis dimensional y dados para el desarrollo de una completa series de funciones de correlación (leyes de escala), que define la relación modelo-prototipo. Figura 1. Esquemas de falla en el plano.

3 TEORÍA DE LA MODELACIÓN A ESCALA Un modelo estructural es una representación material de una estructura o parte de la misma. Generalmente el modelo será construido a escala reducida teniendo en cuenta algunas leyes de similitud con respecto al prototipo, con el fin de representarlo de la mejor manera, y así, observar las características o comportamientos en estudio. Los modelos a escala se utilizan principalmente en la investigación y en el diseño de estructuras especiales por su tamaño, forma inusual o cargas poco frecuentes.

Tabla 1. Factores de escala utilizados en la mo delación dinámica. Factor de Cargas Dimensión escala Fuerza, Q F SESL2 Presión, q

FL-2

SE

-2

1

Aceleración gravitacional, g LT-2

1

Aceleración, a

LT

-1

Velocidad, v

LT

Tiempo, s

T

Geometría

Dimensión

Longitud, l

L

SL1/2 SL1/2 Factor de escala SL

Desplazamiento, d

L

SL

frecuencia, w

T-1

SL1/2

Material

Dimensión

Modulo de elasticidad, E

FL-2

Factor de escala SE

Esfuerzo, s

FL-2

SE

Deformaciones, e

-

1

Relación de Poisson, u Densidad de masa, r Energía, EN

FL-4T2 FL

1 ** SESL3

**

 gρ l   g ρl    =   E m  E  p

γm = γp

lpE m

4 DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS 4.1 Mesa vibratoria

(1)

La mesa vibratoria ubicada en el Centro de Investigaciones y Desarrollo Tecnológico (CITEC), de la Universidad de los Andes, permite realizar ensayos de simulación sísmica sobre modelos a escala reducida con peso hasta de 1 tonelada, con una configuración geométrica en la base de 1 m x 1 m, se pueden aplicar señales de entrada con frecuencias entre 0 y 100 Hz; La señal de entrada es unidireccional y puede ser dada mediante fuerza controlada o mediante desplazamiento controlado. En el presente estudio se utilizó una señal de entrada con desplazamiento controlado.

(2)

lmE p

Figura 3. mesa vibratoria ubicada en el Centro de Investigaciones y Desarrollo Tecnológico (CITEC) Figura 2. Masas adicionales utilizadas en los modelos modelos escala 1:5

Debido a las grandes restricciones sobre las propiedades del material del modelo y sabiendo que nuestro interés es observar el comportamiento ante cargas gravitacionales, se utilizó en este estudio la ley de escala con simulación artificial de masa, que relaciona el modeloprototipo como se muestra en la tabla 1. Si el módulo de elasticidad es el mismo tanto para el modelo como para el prototipo, la densidad del material del modelo debe ser una cantidad SL veces mayor. Esta diferencia en la densidad del material puede ser remediada utilizando masa adicional; hay que tener en cuenta que esta masa adicional no debe generar una rigidez adicional al modelo. Para nuestro estudio esta masa adicional se generó en dos formas, la primera fue con unos pesos aplicados sobre las paredes de los modelos (solo pegadas por un punto) y además se adiciona peso en la zona de la cubierta.

4.2 Sistema de adquisición de datos El sistema de adquisición de datos esta compuesto por (figura 4): -

Celda de carga en la punta del actuador que registra la fuerza aplicada en la base. LVDT de control de la punta del actuador. LVDT1: LVDT en la base de la mesa en la dirección del movimiento. LVDT2: LVDT en la parte superior del modelo en dirección del movimiento. ACM1: Acelerómetro en la base de la mesa en la dirección del movimiento. ACM2: Acelerómetro en la parte superior del modelo en dirección del movimiento. ACM3: Acelerómetro en la parte superior del modelo en dirección perpendicular del movimiento.

Como se ha decidido trabajar con las leyes de escala de masa adicional, recordemos que el factor de tiempo es S L 1 / 2 , es decir, para nuestra escala en proporción 1:5, la escala de tiempo de la señal de entrada en la base de la mesa se escaló en una proporción de 1: 5 . En las figuras 5, 6 y 7 se muestran las gráficas de aceleración, desplazamiento del registro original y el registro escalado de desplazamiento respectivamente

0.2

(g)

0.15 0.1 (s)

0.05 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

- 0.05 -0.1 - 0.15 -0.2 - 0.25

Figura 5. Registro de aceleración original Figura 4. Configuración del sistema de adquisición de datos.

5 MODELACIÓN EXPERIMENTAL A ESCALA REDUCIDA

(mm)

40 30 20 10

Se estudió el comportamiento de muros no reforzados y muros mal confinados, rehabilitados, ante cargas inerciales que actúan simultáneamente en las dos direcciones principales, es decir, en la dirección paralela al plano del muro y en la dirección perpendicular al plano de muro. Como se dijo anteriormente, la mesa vibratoria tiene solo acción en una dirección, por lo cual los modelos se han dispuesto a 45° con respecto a la dirección de excitación con el fin de generar fuerzas inerciales simultaneas en cada una de las dos direcciones principales de los muros. Como señal de entrada se ha seleccionado una señal hipotética correspondiente a la fuente Frontal de la Cordillera Oriental generada mediante funciones de Green empíricas a partir de la señal de la estación el Rosal obtenida en el sismo de Tauramena ocurrido el 19 de enero de 1995. Para lograr un adecuado control de la señal de entrada, los equipos de aplicación de la señal se trabajan en la opción de control de desplazamiento, es decir, la señal de entrada fue la señal de desplazamiento equivalente al registro de aceleración descrito anteriormente.

(s) 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

-10 -20 -30 -40 -50

Figura 6. Registro de desplazamiento original.

8

(mm)

6 4 (s)

2 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

-2 -4 -6 -8 -10

Figure 7. Registro de desplazamiento escalado.

5.1 Procedimiento de ensayo Teniendo el registro de desplazamientos escalado, el ensayo consiste en una serie de aplicaciones de este registro sobre cada uno de los modelos. Primero se aplica un porcentaje pequeño del registro donde los modelos se comportan en forma elástica, se va incrementando la señal hasta valores que produzcan la falla de los modelos. Tan bien se realizaron mediciones de vibración libre sobre cada uno de los modelos.

Es importante proporcionar una continuidad de las del refuerzo en las esquinas del modelo, por lo cual las pletinas horizontales fueron unidas con ángulos que fueron unidos por medios de pernos pues por su espesor era imposible aplicarles soldadura, las vigas C fueron unidas con soldadura. Las platinas de refuerzo están presentes tanto en la parte exterior del modelo como en su parte inferior, es decir van en las caras del muro, y son unidos por medio de pernos que atraviesan la pared con una separación de 10 cm.

5.2 Modelo escala 1:5 ladrillos tolete 5.2.1 Descripción En muchas edificaciones los muros divisorios o de fachada hacen parte del sistema estructural, este es el caso de las edificaciones de muros portantes hechas con ladillos tolete en donde no existe ningún tipo de confinamiento. Se ha construido un modelo a escala 1:5 con ladrillos tolete los cuales cumplen dentro de la edificación el papel de muros divisorios, muros de fachada y muros estructurales. Este modelo fue sometido a ensayos de excitación en la base mediante mesa vibratoria. El modelo tiene una planta cuadrada de 98 cm de lado y una altura de 63 cm de los cuales 8cm corresponden a la viga de cimentación. En las edificaciones que cuentan con este tipo de muros es común encontrar que su cubierta consiste en una cubierta liviana cuyo peso esta alrededor de 50 kg/m2, Para representar esta cubierta se utilizó una cubierta de madera a la cual se le sujetó una cantidad de ladrillos para dar el peso correspondiente para cumplir con las leyes de escalamiento. En el modelo a escala 1:5 de ladrillos tolete se utiliza una rehabilitación con platinas de acero, la cual pretende proporcionar confinamiento al sistema estructural (muros). La configuración geométrica de este confinamiento consiste en una línea horizontal y dos líneas verticales, estas últimas están ancladas a la viga de cimentación por medio de un ángulo y en la parte superior están sujetas a una viga tipo canal la cual aumenta la rigidez del muro, ya que aumenta la rigidez del diafragma de la cubierta. La viga tipo canal está ubicada dos hiladas por debajo de la parte superior del modelo, esto se debe a que en la realidad se encuentran bajantes de aguas lluvias lo cual impide que esta viga se coloque mas arriba. Las platinas de acero galvanizado tenían un ancho de 1cm y un espesor de 0.71 mm para simular una platina de 5cm de ancho y espesor de 1/8 de pulgada. Mientras la viga tipo canal simulaba un perfil UPN-100.

Figura 8. Modelo escala 1:5 ladrillo tolete.

5.2.2 Resumen de resultados Del ensayo sobre el modelo a escala 1:5 ladrillo tolete se muestran las siguientes figuras las cuales representan un resumen en graficas de las diferentes aplicaciones de la señal de entrada.

0.06

(s)

0.055

0.05 (g) 0.045 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Figura 9. Periodo Vs. Aceleración en la base.

140

(Kg)

120 100 80 60 40 20

(mm)

0 0

1

2

3

4

5

Figura 10. Cortante en la bese Vs. Deriva

6

420

(Kg/mm)

400 380 360 (s)

340 320 0.049

0.05

0.051

0.052

0.053

0.054

0.055

Figura 11.Rigidez Vs. Periodo.

420

(Kg/mm)

400 380 360 340

(mm)

320 0

1

2

3

4

5

6

Figura 12. Rigidez Vs. Deriva.

0.4 (g) 0.3 0.2 0.1 0 -0.1 0 -0.2 -0.3

(s) 0.1

0.2

0.3

0.4

Figura 13. Grafico de vibración libre

Con el gráfico de vibración libre encontramos con la utilización del método de decaimiento logarítmico un amortiguamiento con respecto al critico de ξ = 8.28 5.3 Modelo escala 1:5 Bloque #5 5.3.1 Descripción En muchas edificaciones los muros divisorios o de fachada hacen parte del sistema estructural, este es el caso de las edificaciones de muros confinados. En muchas edificaciones construidas con este sistema existen paneles que tienen distancias grandes entre elementos de confinamientos, por esto es necesario proveerlos de elementos adicionales que mejores su comportamiento sísmico. Se ha construido un sistema de muros confinados en bloque No 5 a escala reducida 1:5 que fue sometido a ensayos de excitación en la base mediante mesa vibratoria. El Modelo posee una planta cuadrada de 98 cm de lado y una altura de 68 cm (medidas externas), los elementos de confinamientos (columnas y vigas) tienen sección cuadrada de 6 cm de lado.

Para la construcción del modelo a escala 1:5 mampostería confinada se utilizó el procedimiento de construcción de muros confinados en donde primero se construye los muros y luego se vacian los elementos de confinamientos (columnas y vigas). En el modelo se representan 4 diferentes alternativas de rehabilitación, todos con la misma configuración geométrica, la cual consistía en dos líneas verticales y dos horizontales. Los materiales utilizados fueron: madera, PET, fibra de vidrio y acero. Todos los refuerzos se debían anclar a las columnas y vigas para garantizar su buen desempeño. La madera, el PET y las platinas de acero fueron ancladas utilizando pernos anclados a las columnas o vigas por medio de epóxico, mientras la fibra de vidrio se ancla a las vigas y columnas con un cruce de lado y pegados con epóxico. Los refuerzos de madera, PET y acero se ubicaron tanto en la cara externa como en la cara interna del modelo, unidos por medio de pernos pasantes con una separación de 10 cm. Las láminas de fibra de vidrio se adhieren al muro por medio del epóxico. Al momento de colocar las diferentes alternativas de rehabilitación se observó una gran dificultad al mantener tensionado las tiras de PET, mientras las demás alternativas por ser un poco más rígidas facilitaban su instalación. La platina de acero tenía un ancho de 10 mm y un espesor de 0.71 mm para simular una pletina de 50 mm de ancho por 1/8 de pulgada de espesor. La lámina de PET tenía un ancho de 10 mm y el espesor d 0.7 mm, esta lámina sólo se escaló su ancho. La lámina de madera tenía un ancho de 20 mm y un pesor de 2 mm para simular una tabla de 100 mm de ancho por 10 mm de espesor. La lámina de fibra de vidrio tenía un ancho de 10 mm y sólo se escaló su ancho.

Figura 14. Modelo escala 1:5 bloque#5.

5.3.2 Resumen de resultados Del ensayo sobre el modelo a escala 1:5 mampostería confinada se muestran las siguientes figuras las cuales representan un resumen en graficas de las diferentes aplicaciones de la señal de entrada.

Con el grafico de vibración libre encontramos con la utilización del método de decaimiento logarítmico un amortiguamiento con respecto al critico de ξ = 7.27%. 6 FALLAS EN LOS MODELOS A ESCALA REDUCIDA

0.06 (S)

0.055

6.1 Modelo escala 1:5 ladrillos tolete

0.05 0.045 0.04 0.035

(g)

0.03 0

0.15

0.3

0.45

0.6

Figura 15. Periodo Vs. Aceleración en la base.

300

(Kg)

250 200

En el ensayo realizado sobre el modelo a escala 1:5 ladrillos tolete se aumentó la aceleración hasta 1.2g en donde se presento una falla a cortante generalizada en la base de los muros, además de una falla en una esquina del modelo la cual se propago en forma vertical hasta el refuerzo horizontal donde se detuvo. Después de alcanzada la falla se aplicaron sismos con menos aceleración y en los cuales se observó que la edificación estaba totalmente suelta en la base.

150 100 50

(mm)

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Figura 16. Cortante en la base Vs. Deriva.

1000

(Kg/mm)

900 800 700

(s)

600 0.046

0.05

0.054

0.058

Figura 17. Rigidez Vs. Periodo. Figura 20. Falla en el modelo escala 1:5 ladrillo tolete. 1000

(Kg/mm)

6.2 Modelo escala 1:5 Bloque #5

900 800 700 (mm) 600 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Figura 18. Rigidez Vs. Deriva.

0.06 (g) 0.04 0.02 0 -0.02 0 -0.04 -0.06

(s) 0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Figura 19. Grafico de vibración libre

0.6

1.4

En el ensayo realizado sobre el modelo escala 1:5 mampostería confinada se pudo observar un fisuramiento sobre las juntas horizontales a pequeñas gravedades. Cuando se llegó a una gravedad igual a 1.2g se decidió repetir el ensayo con esta gravedad varias veces. En el tercer ciclo de 1.2g se presentó una falla de colapso parcial en el muro reforzado con platinas de acero, esta falla se presento por un mal anclaje a la viga superior, en el momento en el cual falló el anclaje, el muro quedo sin confinamiento fuera del plano y se produjo su falla, esto demuestra que el método de rehabilitación estaba cumpliendo con su objetivo. En los demás muros se presentaron grietas menores.

8 CONCLUSIONES

Figura 21. Falla en el modelo escala 1:5 bloque #5, en el muro rehabilitado con platinas de acero.

7 MODELACIÓN ANALÍTICA De cada uno de los modelos a escala se realizó dos modelos analítico -rehabilitado y sin rehabilitar- utilizando el programa para computador SAP2000, en el cual se utilizó elementos tipo shell para representar la mampostería y elementos tipo frame para los elementos de confinamiento y de rehabilitación. Los valores de los periodos obtenidos por medio de la modelación analítica son comparables a los adquiridos en los diferentes ensayos. Al comparar los valores de los periodos en los modelos analíticos se puede ver como la rehabilitación rigidiza las edificaciones.

En los dos modelos a escala reducida que fueron sometidos a ensayo sobre la mesa vibratoria se pudo observar un buen comportamiento de los materiales utilizados en la rehabilitación. La rehabilitación no disminuye los esfuerzos presentes en la mampostería, esta aumenta el valor de los esfuerzos admisibles por la mampostería. La rehabilitación con platinas de acero, utilizada en el modelo a escala 1:5 ladrillo tolete se comporto de manera satisfactoria. En este modelo se presentaron dos tipos de fallas, la primera consistió en una falla generalizada a corte en la primera hilada del modelo, y la segunda se presentó por una incompatibilidad de deformaciones que se presentan en las esquinas del modelo. Estas clases de daño no generan un colapso de la edificación, además con este tipo de falla las instalaciones de acueducto y alcantarillado no se ven comprometidas. En las rehabilitaciones con platinas de acero, sobre edificaciones de muros de carga o de muros sin elementos de confinamiento, se debe recordar que: -

Tabla 2. Valores de los periodos en experimentales y analíticos (datos en segundos). Modelo Tolete Bloque

Experimental

Rehabilitado

Sin rehabilitar

0.049-0.055 0.047-0.055

0.057 0.043

0.061 0.042

-

Los esfuerzos presentes en la mampostería son de valor similar tanto para los modelos rehabilitados y los no rehabilitados, la rehabilitación no disminuye significativamente el valor de los esfuerzos presentes en la mampostería, esta aumenta el valor de los esfuerzos admisibles de la mampostería.

-

Tabla 3. Valores de los esfuerzos presentes en los diferentes modelos analíticos (datos en MPa). Modelo Tolete sin rehabilitar Tolete rehabilitado Bloque sin rehabilitar Bloque rehabilitado

S11

S22

S12

-0.094 -0.006

-0.028 0.005

0.020 0.017

-0.095 -0.003

-0.027 0.004

0.019 0.017

-0.072 -0.006

-0.022 0.009

-0.030 0.035

-0.072 -0.005

-0.021 0.009

-0.028 0.032

-

-

La continuidad de las platinas horizontales en los muros perpendiculares se debe garantizar por medio de soldadura u otro metido como los ángulos utilizados en esta investigación. Las platinas verticales deben quedar bien ancladas a las vigas de cimentación en la parte inferior y unidas a la viga tipo C en la parte superior. Se debe utilizar perfiles tipo C en la parte superior de las edificaciones con el fin de rigidizar el diafragma de entrepiso. La continuidad de las platinas se debe garantizar también para la viga de acero tipo C. Los anclajes a la viga de cimentación deben garantizar que el perno este entrando al núcleo de concreto confinado de dicha viga. Se debe garantizar una unión entre las platinas ubicadas cada una de las caras del muro, esto se logra con pernos pasantes ubicados a una distancia aproximada de 50cm. Se debe procurar que al momento de perforar el muro no se cause mucho daño a las piezas, por lo cual se recomienda que las perforaciones se realicen de ambas caras del muro. Una vez unidas las platinas con los pernos pasantes se deben inyectar las perforaciones con el fin de garantizar un trabajo en conjunto muro-platinas.

-

Se debe utilizar refuerzo en las esquinas de las edificaciones con el fin de impedir la falla que se observó en el modelo. Se debe garantizar que los elementos de anclaje de la cubierta estén anclados de tal manera que no produzcan una falla local, es decir deben llegar hasta los ladrillos confinados por las vigas tipo canal.

Los diferentes materiales utilizados en la rehabilitación del modelo a escala 1:5 bloque #5 se comportaron de manera satisfactoria. En este modelo se presento una falla en el muro rehabilitado por platinas de acero, esta falla se presentó en el momento en que un anclaje falla y deja al muro sin confinamiento, lo que demuestra que el sistema de rehabilitación estaba cumpliendo su cometido. Durante la instalación de las diferentes láminas de rehabilitación se pudo observar que las Láminas de PET son difíciles de instalar, y quedan distensionadas en su condición inicial, lo que requiere grandes deformaciones para empezar a trabajar. En el muro rehabilitado con PET se presentaron las primeras fisuras.

9 AGRADECIMIENTOS Un trabajo de investigación como este sería difícil realizarlo sin la colaboración de diferentes personas. Agradecimientos a:

Ing. Camilo Phillis. Ing. Juliana Salazar. Ing. Jorge Escobar. Ing. Edgar Bastidas. Ing Daniel Molina. Ing. Daniel Ruiz. Al grupo de laboratoristas del CITEC. Y a todos aquellos que se involucraron en esta investigación.

10 REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍAS ESCOBAR, J.V. 2004. Estudio analítico y experimental de alternativas para muros no estructurales en mampostería a la luz de la nsr-98. Tesis de magíster. Bogotá: Universidad de los andes. GARCÍA L. E., 1998. Dinámica Estructural Aplicada al Diseño Sísmico. Bogotá: Universidad de los Andes.

En las rehabilitaciones utilizadas en edificaciones de muros confinados, se debe recordar que:

HARRIS H., G. 1999.. "Structural Modeling and Experimental Techniques".2ª edición, USA: CRC Press. Florida.

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JARAMILLO, J. O. Conferencias modelos a escala reducida. Manizales: Universidad Nacional de Colombia.

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Los agujeros en los ladrillos por los cuales se atraviesan los tornillos de la rehabilitación deben ser inyectados con mortero para prevenir una falla local por desgarramiento de la pieza. Los anclajes a los elementos de confinamiento deben garantizar que los pernos estén dentro del concreto confinado de dicho elementos. Que las láminas de rehabilitación ubicadas en las diferentes caras del muro estén unidas por pernos pasantes ubicados a una distancia aproximada de 50 cm. Se debe procurar que al momento de perforar el muro no se cause mucho daño a las piezas, por lo cual se recomienda que las perforaciones se realicen de ambas caras del muro. Para las láminas de fibra de vidrio el anclaje a los elementos de confinamiento se debe realizar en el lado opuesto, es decir, hacer un cruce de lado.

Las medidas de rehabilitación estudiadas mejoran notablemente el funcionamiento sísmico, previenen la inestabilidad y proporcionan confinamiento para reducir las dislocaciones relativas.de las secciones de paredes agrietadas.

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