Date post: | 25-Jul-2015 |
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INTRODUCCIÓN
Como es de conocimiento la albañilería simple a tracción es reducida y
frágil. Por ello, si bien la albañilería es perfectamente competente para
ser utilizada en estructuras en que las cargas a ser transmitidas son
esencialmente gravitacionales, pero cuando ocurren significativos
esfuerzos de tracción, su competencia estructural es recortada y, en
casos de acciones sísmicas severas, nula. Para superar estas
limitaciones es necesario reforzar la albañilería. La albañilería
reforzada puede ser confinada o armada. En este informe se tratara
sólo el tema de la albañilería confinada.
Actualmente se han realizado importantes avances de la albañilería, lo
cual ha permitido que se diseñen y construyan edificaciones hasta de
cuatro pisos, donde los ladrillos constituyen la estructura principal, por
lo que se ha considerado importante hacer un diagnóstico sobre el
proceso constructivo de las edificaciones en albañilería confinada,
identificando y comparando con la norma E-070 de albañilería del
Reglamento Nacional de Construcciones las deficiencias mas comunes
cometidas en la construcción.
Se espera que este trabajo de investigación descriptiva contribuya a
acrecentar el conocimiento tanto para estudiantes, técnicos y
profesionales dedicados al área de la construcción.
A. IMPORTANCIA DEL LA INVESTIGACION
Las edificaciones en albañilería confinada, son las construcciones más
populares en la zona urbana de Nuevo Chimbote. Este tipo de
edificación constituye una buena alternativa de solución al problema de
la vivienda por ser relativamente económico y además constituir una
forma tradicional de construcción en el Perú, así como por su buen
comportamiento estructural durante los sismos.
Los resultados del presente trabajo de investigación servirán de aporte a
la carrera profesional de Ingeniería Civil, asimismo permitirá formular
nuevas propuestas en aras de mejorar el proceso constructivo.
Esta investigación servirá de información a estudiantes, técnicos y
profesionales dedicados al área de la construcción, de tal manera que
ayuden a difundir y cumplir lo indicado en la norma E-070 de albañilería
del Reglamento Nacional de Construcciones. Y a la vez darle la debida
importancia al muro de ladrillo, siendo éste el elemento estructural; ya
que para muchos es sólo un simple material de construcción, lo cual
permitirá mejorar el comportamiento estructural de las edificaciones de
albañilería confinada; de tal manera que se preserve la salud y vida de
la población.
B. OBJETIVOS
Objetivo General
Servir de información a los responsables directos de las
construcciones con albañilería confinada.
Objetivos Específicos
Identificar las deficiencias cometidas en el proceso
constructivo de las edificaciones con albañilería confinada en
el Distrito de Nuevo Chimbote, para contribuir a corregir estas
deficiencias y mejorar el proceso constructivo.
Demostrar si las edificaciones construidas con albañilería
confinada del Distrito de Nuevo Chimbote cumplen con lo
indicado en la norma E-070 del Reglamento Nacional de
Construcciones.
MARCO TEÓRICO
A. ASPECTOS GENERALES
1. Características Básicas
La albañilería es un material estructural compuesto que en su
forma tradicional está integrado por unidades asentadas con
mortero. En consecuencia es un material de unidades
débilmente unidas o pegadas. Este hecho permite afirmar que se
trata de un material heterogéneo y anisotrópico, y que tiene por
naturaleza, una resistencia a la compresión elevada,
dependiente principalmente de la propia unidad, mientras que la
resistencia a la tracción es reducida y está controlada por la
adhesión entre la unidad y el mortero.
Las sustantivas diferencias que existen, de país en país, entre
los componentes de albañilería (particularmente de las unidades
de albañilería); las distintas técnicas constructivas, muchas
veces enraizadas tradicionalmente y las configuraciones
estructurales propias de la edificación de cada país, hacen que
la tecnología de la albañilería no sea fácilmente adaptable de un
país a otro.
Por lo menos en los aspectos esenciales cada país debe
desarrollar su propia tecnología, y aunque sea útil apoyarse en
el conocimiento de la investigación y las técnicas de otros
países, la definición de las mejores técnicas de construcción y
las normas y reglamentos, que serán consecuencia de lo
anterior deberán desarrollarse localmente.
2. El Muro
El muro puede ser destinado a diferentes fines, puede ser el
elemento estructural portante correspondiente a un edificio
diafragmado; o simplemente un cerco, un tabique o parapeto. En
todos los casos, el diseño de estos muros debe poder hacerse
con métodos racionales. Determinadas las cargas y el tipo de
acciones a que estará sometido, deberá poder fijarse su
espesor, y, cuando corresponda, su esfuerzo para que sea
seguro ante las diferentes solicitaciones.
En particular para el caso de muros portantes pertenecientes a
edificios diafragmados en zonas sísmicas, deberá poder
evaluarse, en adición a sus propiedades resistentes, las
características correspondientes a su comportamiento inelástico,
tales como su ductilidad y su capacidad de disipación de
energía.
3. Armadura
Si bien la resistencia a tracción de una determinada albañilería,
tiene una magnitud independiente de la incorporación de
armadura y de la cuantía de esta, el refuerzo impide la
propagación del agrietamiento y lo distribuye, reduciendo así el
tamaño de la abertura de las grietas; además aumenta la
resistencia última y, en ciertos casos, provee ductilidad. Es por
este motivo que la albañilería reforzada es indispensable en
situaciones en que las fuerzas de tracción son preponderantes.
El caso más crítico es el de la albañilería sometida a acciones
sísmicas, en la que resulta imprescindible la incorporación de
refuerzo. La experiencia sísmica de construcciones de
albañilería sin armadura ha sido desastrosa en muchas partes
del mundo.
Las formas de incorporar la armadura son esencialmente tres:
a) La armadura es colocada en elementos de concreto
armado, verticales y horizontales, que enmarcan el paño de
albañilería para formar lo que se llama albañilería confinada
b) La armadura es colocada difundida, vertical y
horizontalmente, en alvéolos o canales de las unidades de
albañilería o en las juntas de mortero, para obtener lo que se
llama albañilería armada.
c) La armadura es colocada, vertical y horizontalmente, en el
espacio entre dos muros de albañilería, para obtener lo que
se llama albañilería armada laminar.
4. Durabilidad y Mantenimiento
Existe la impresión, ciertamente equivocada, de que las obras de
ingeniería civil no requieren mantenimiento, y que se construyen
para que duren siempre. La corrosión del acero en el concreto y
en la albañilería y los daños causados por sismos severos han
puesto de manifiesto la gravedad de las consecuencias de no
tener en cuenta la necesidad de mantenimiento y reparación y,
en ciertos casos de reforzamiento.
En áreas sísmicas las edificaciones deben ser diseñadas
incorporando mecanismos dúctiles, de modo tal que las fallas
que se produzcan como consecuencia de sismos severos sean
fácil y económicamente reparables. Estas fallas, que se
presentan usualmente en la forma de agrietamientos y
desconchamientos si las edificaciones son correctamente
diseñadas, deben ser reparadas de modo de restituir, por lo
menos, la competencia estructural inicial, y no simplemente ser
cubiertas y escondidas. Deben tenerse en cuenta que los sismos
causan daños acumulativos y progresivos.
CONSTRUCCIONES EN ALBAÑILERÍA CONFINADA
A. CARACTERISTICAS GENERALES
Uno de los sistemas estructurales más empleados en nuestro medio
para la solución de los edificios multifamiliares de mediana altura
(máximo cuatro pisos), es el muro de albañilería confinada por
elementos de concreto armado.
En el caso de los muros confinados, primero se construye la albañilería,
luego se vacían las columnas y, finalmente se vacían las vigas soleras
en conjunto con la losa del techo. Esta secuencia hace que se desarrolle
una gran adherencia en la interfase albañilería-concreto y que, por lo
tanto, el sistema debe ser tratado como un elemento compuesto por dos
materiales, así mismo al desencofrarse finalmente el techo, el muro será
portante de carga vertical.
B. CONSTRUCCIÓN
La albañilería es mas dependiente que otros materiales estructurales
(particularmente que el acero y el concreto) de la calidad de la
construcción.
Existen varios hechos que contribuyen a que la albañilería pueda no
construirse bien, por ejemplo:
a) El proceso constructivo de la albañilería, que consiste en
operaciones simultaneas en muchos pequeños frentes de trabajo,
generalmente dispersos.
b) Por diferentes motivos, la albañilería ha sido tratada como
material de construcción cuando se trata, en realidad, de material
estructural, esto ha conducido a descuidar el control de los
componentes.
c) La significativa presencia en el mercado de unidades de
albañilería ergonicamente defectuosas y la tendencia a acelerar y
simplificar las construcciones han conducido a degradar la artesanía
tradicional.
Si se quiere mejorar la albañilería, los siguientes aspectos requieren ser
tratados a partir de conceptos correctos y de conocimiento detallado:
a) Determinación del espesor de las hiladas.
b) Tratamiento de la succión de la unidad de albañilería.
c) Control del temple del mortero.
d) Proceso de asentado de las unidades.
e) Tratamiento de juntas.
f) Ritmo de construcción.
g) Cuidado de los muros.
Ritmo de Construcción
Cuando se construye a ritmo exagerado es posible que se
coloque un numero excesivo de hiladas sobre un mortero que
aun no ha adquirido una rigidez adecuada, ocasionándose su
deformación. Como esta deformación no ocurre necesariamente
de modo uniforme, se atenta contra el plomo y/o alineamiento
del muro.
En general, el ritmo de construcción en unidades asentadas con
mortero de cemento Pórtland no debe exceder 1.20 m de altura
por jornada de trabajo.
Debe evitarse, además, juntas frías, sin adhesión, entre la
continuación del muro y el muro ya construido. Para lograr la
adhesión correcta deben limpiarse las superficies de asiento de
las unidades del muro existente con aire comprimido y
humedecerse en el caso de que las unidades requieran dicho
tratamiento.
Cuidado de los Muros
Los muros tienen una estabilidad precaria y una resistencia a la
tracción muy reducida. En consecuencia, no deben ser
sometidos a golpes o vibraciones, y tampoco servir de apoyo a
otros procesos constructivos como los puntales de encofrado.
No es permisible romper o picar los muros, salvo que exista
indicación expresa autorizando esta operación en el proyecto,
pues evidentemente lo que se esta haciendo es romper un
elemento estructural y crear planos debilitados que limitan la
resistencia del muro. Esta rotura se hace principalmente con el
propósito de alojar tubos para instalaciones eléctricas o
sanitarias.
C. Generalidades de Muros de Albañilería no Portante
Los muros no portantes, son aquellos diseñados y construidos
en forma tal que solo lleven cargas provenientes de su peso
propio (parapetos, tabiques y cercos); pueden ser construidos
con unidades de albañilería sólidas, huecas o tubulares.
Si las unidades de albañilería son sólidas para el diseño de los
muros se podrá utilizar la expresión dada por la Norma de
Albañilería del Reglamento Nacional de Construcciones.
Si las unidades de albañilería son huecas o tubulares, los muros
deben ser diseñados por métodos racionales de cálculo usando
los esfuerzos admisibles para tracción correspondiente a
albañilería no reforzada. Todo muro no portante de albañilería no
reforzada debe ser arriostrado a intervalos tales que satisfagan
las exigencias del espesor mínimo de la Norma E-070 de
Albañilería.
El diseño de los arriostres se debe hacer considerando a estos
como apoyo del muro arriostrado, actuando el muro como losa y
sujeto a fuerzas horizontales perpendiculares a el. Los arriostres
deben tener la resistencia, estabilidad y anclaje adecuados para
transmitir las fuerzas actuantes a elementos estructurales
adyacentes, al suelo o a la cimentación.
D. PROPIEDADES DE LA ALBAÑILERÍA REFORZADA
La albañilería es un material compuesto, heterogéneo y anisotrópico,
en el que los planos de debilidad coinciden con las juntas verticales y
horizontales y en el que se integra, en un comportamiento único,
materiales con características elásticas disímiles. Las juntas
horizontales, en particular (debido a su naturaleza continua), dividen a
la albañilería en capas (las hiladas), dando a la albañilería la apariencia
de un material compuesto laminado.
En las estructuras reales las condiciones críticas de carga
corresponden usualmente a esfuerzos combinados. Esto es
particularmente cierto para muros de albañilería en los que las
combinaciones de esfuerzos provienen de la acción conjunta de
fuerzas laterales o coplanares, de sismo o de viento, y de las fuerzas
gravitacionales.
La resistencia de la albañilería simple a tracción es reducida y frágil.
Por ello, si bien la albañilería es perfectamente competente para ser
utilizada en estructuras en que las cargas a ser transmitidas son
esencialmente gravitacionales (en las que predominan los esfuerzos de
compresión), cuando se debe usar en estructuras en que ocurren
significativos esfuerzos de tracción, su competencia estructural es
recortada y, en casos de acciones sísmicas severas, nula. Para
superar estas limitaciones es necesario reforzar la albañilería.
La aplicación fundamental de la albañilería reforzada es la de muros
sometidos a diferentes solicitaciones, coplanares y laterales
construcción, en áreas sísmicas.
La albañilería reforzada puede ser confinada o armada. En este caso
solo tocaremos el tema de albañilería confinada.
Con el objeto de conseguir mayor ductilidad, o sea proporcionar
capacidad de deformarse en el régimen inelástico los muros deben
estar confinados por columnas y soleras de concreto armado,
constituyendo la denominada albañilería confinada. De esta manera se
prevee una ductilidad mayor, se absorben los esfuerzos a tracción
producidos por los momentos originados por las fuerzas de sismo y se
puede proporcionar mayor capacidad resistente ultima.
En el criterio clásico usual se disponen abundantes muros en una
dirección, a los cuales generalmente se les hace portantes del techo
aligerado armado sobre ellos, y cada cierta distancia se coloca
columnas que a su vez forman los pórticos de la dirección transversal
al estar unidos por vigas chatas “de amarre”.
En el criterio actual, se busca muros también en la dirección
transversal, a los cuales también debe confinárseles con columnas y
soleras, puesto que al sismo no se le podrá forzar a que actué solo en
la dirección donde uno prevee los muros portantes.
1) Albañilería Confinada
La albañilería confinada puede ser reforzada confinándola con
elementos de concreto armado que enmarcan los paños de
albañilería. Este procedimiento se aplica casi exclusivamente
con ladrillos macizos o perforados con no mas de 25% del área
bruta como área alveolar, para evitar fallas frágiles en
compresión.
En algunos casos se coloca armadura en las hiladas
horizontales, con el propósito de diseminar el agrietamiento,
evitando la formación de una única grieta y el vaciamiento del
paño agrietado. Su aplicación, esta restringida a la construcción
de muros; por eso se habla, mas que de albañilería confinada,
de muros confinados de albañilería.
Para que un muro portante de una edificación diafragmada,
sometido prioritariamente a cargas coplanares, califique como
confinado debe estar enmarcado en sus cuatros bordes por
elementos de concreto armado. Además, es necesario que los
paños sean aproximadamente cuadrados. Es usual que para
muros que tienen un largo superior a dos veces la altura del
entrepiso, se coloque elementos verticales de confinamiento
intermedios que mantengan esa relación máxima de dos entre
los elementos de confinamiento verticales y horizontales.
En el caso de muros portantes de edificios sin diafragmas o de
muros no portantes, las cargas son prioritariamente laterales,
perpendiculares al plano del muro y los confinamientos
constituyen realmente arrostramientos del paño de albañilería.
Ellos proveen estabilidad y resistencia para dichas cargas
prioritarias, y las restricciones (de enmarcado en todo el
perímetro y de proporción máxima de paño) indicadas
anteriormente no son aplicables. En el caso de muros portantes
de edificaciones diafragmadas la función del confinamiento para
cargas coplanares, crea una segunda línea resistente que
comienza a trabajar una vez que el muro se agrieta. Hasta el
momento del agrietamiento se puede presuponer un
comportamiento elástico, asimilable al de una viga de gran
peralte o al de un sistema triangulado con la albañilería actuando
como arriostre diagonal en compresión.
El marco de concreto se llene con posterioridad a la construcción
del muro, el cual, además, se deja con indentaciones de medios
ladrillos para lograr una integración mecánica con el concreto.
Esta etapa del comportamiento ha sido tema de considerable
investigación para determinar y evaluar los posibles modos de
falla, estos pueden tipificarse así:
a) Falla en tracción por flexión: Que se inicia en los
confinamientos verticales y culmina con el aplastamiento del
talón comprimido del muro. Esta forma de falla solamente es
posible en muros de esbeltez o aspecto elevado, y conduce a un
comportamiento apreciablemente dúctil con la formación de una
rotula plástica en la base del muro.
b) Falla de corte por cizalle: En el paño de albañilería a lo largo
de una junta horizontal, cercana a la mitad de la altura, seguida
de falla en flexión o corte de los elementos de confinamiento
verticales. En este caso el arriostre diagonal supuesto deja de
existir y es sustituido por un arriostre en K.
c) Falla en tracción diagonal del paño de albañilería seguida de
falla en compresión diagonal, o aplastamiento en las
esquinas del paño de albañilería, y falla por flexión o corte
en los elementos verticales de confinamiento: Esta es la
secuencia de la destrucción de las esquinas del paño de
albañilería, en sucesivos ciclos de carga, es usual que el
arriostre diagonal termine también modificado a un arriostre en
K, con formas de falla terminales en flexión dúctil o corte frágil en
el confinamiento vertical.
2) Estructuras con Muros de Albañilería
En muy variadas edificaciones y principalmente en viviendas
unifamiliares o multifamiliares de mediana altura (cuatro pisos),
se estructura considerando muros de ladrillo como elementos
portantes de cargas de gravedad y de sismo. En estos casos los
muros tienen una participación muy significativa en la repartición
de fuerzas de sismo, pues tienen una rigidez lateral importante,
muchas veces muy superior que la de los pórticos de concreto
armado que casi siempre existen en algunos ejes, recibiendo
además las cargas de gravedad de los techos.
Lo único que puede ser nuevo es la búsqueda de una adecuada
densidad de muros en las dos direcciones de la edificación de tal
manera que los esfuerzos que absorben los muros sean
menores a los que la albañilería puede resistir.
3) Muros de Cabeza y de Soga
Tradicionalmente se usaban muros de cabeza para los muros
portantes de cargas de gravedad, y muros de soga para los
tabiques no portantes.
En actualidad, con un conocimiento real de las propiedades de
las unidades de albañilería, clasificadas en diferentes tipos
según su resistencia en compresión, y con ensayos reales de
muros sometidos a cargas verticales y horizontales en su plano,
se conocen los esfuerzos admisibles de la albañilería en su
conjunto (ladrillo y mortero) de modo tal que el cálculo de los
esfuerzos actuantes en una edificación es el que determinara
realmente si son necesarios algunos muros de cabeza o todos
podrán ser de soga.
Para luces normales en viviendas de interés social (3.5 m
aproximadamente) es factible tener muros portantes de carga
vertical de soga, incluso en edificios de cuatro pisos,
dependiendo del tipo de ladrillo y mortero a usar y dependiendo
de la cantidad de ellos (densidad) para lograr una adecuada
resistencia sísmica.
4) Densidad Mínima de Muros
Es importante proveer una densidad de muros en las dos
direcciones de las viviendas, con el fin de poder absorber los
esfuerzos de sismo de manera eficaz y económica.
Como los muros debe confinarse con columnas en sus
extremos, o cada cierta distancia, no será conveniente tener
mochetas o tramos muy pequeños, sino por el contrario buscar
longitudes mínimas que permitan aportar rigidez y resistencia y
que pueden ser confinados por columnas sin ocasionar gastos
excesivos
Un ejemplo claro de cómo obtener longitudes de muros
adecuadas en un ambiente tipo dormitorio, es considerar la
ventana hacia un extremo en lugar de colocarla al centro, de
manera de conseguir un muro de aproximadamente 2m., en
lugar de dos muros de 1m cada uno (para una habitación de 3m
de ancho y una ventana de 1m).
En base de este tipo de recomendaciones simples y buscando
otros muros transversales en las paredes del baño o en las
paredes laterales de la escalera o de la cocina, es factible
proveer una densidad adecuada de muros, incluso en casos de
poco ancho.
E. COMPORTAMIENTO SÍSMICO
1. El Problema
El comportamiento de estructuras de albañilería sometidas a
sismos no siempre ha sido exitoso. Las principales razones de
las fallas ocurridas, algunas de ellas de magnitud catastrófica,
han sido las siguientes:
a) Carencia de refuerzo.
b) Muros portantes que no llegan al suelo. Esta característica
genera edificaciones con un primer piso blando.
c) Diafragmas incompetentes. En todo tipo de edificaciones la falla
de los diafragmas es grave, pues no solamente se desarma la
edificación, sino que se modifica el comportamiento estructural
de los muros, pasándose de uno predominantemente coplanar a
otro en que dominan las cargas perpendiculares al plano.
d) Albañilería construida con unidades frágiles. El empleo de
unidades excesivamente perforadas y de unidades tubulares
conduce a fallas explosivas de compresión.
2. Condiciones Básicas de Sismo-Resistencia
a) La albañilería debe ser reforzada.
b) En el caso de edificaciones de muros portantes, los muros
deben llegar a la cimentación.
c) Las edificaciones diafragmadas deben tener diafragmas
competentes que integren permanentemente la totalidad de los
muros y los carguen uniformemente.
d) La albañilería portante debe ser elaborada con unidades sólidas
o perforadas en las que el área alveolar no sea mayor que el
25% del área bruta.
e) La construcción de la albañilería confinada debe ser
supervisada.
3. Característica de los Muros
El concepto básico en este aspecto de los requisitos sismo-
resistentes es que los muros, particularmente los
correspondientes a edificaciones diafragmadas, se comporten
dúctilmente. Esto implica que debe ser conducidos a formar
mecanismos en flexión y no en corte, por lo que es necesario
considerar los siguientes aspectos para estructuras
diafragmadas: La sección transversal de los muros en
edificaciones de mediana altura (hasta cuatro pisos) debe ser
preferentemente rectangular; es decir, debe evitarse los cruces o
intersecciones entre muros en direcciones ortogonales, y
además los muros deben tener una esbeltez (a=Hr/Lw) siempre
mayor que 1, y preferentemente mayor que 2.
4. Características de las Edificaciones
Como en toda estructura diafragmada en áreas sísmicas la
configuración estructural debe ser correcta. Esto implica que la
forma de la edificación en planta y elevación y la disposición de
los muros sea tal que exista razonablemente simetría,
para evitar efectos torsionales, y continuidad, para evitar
concentraciones de fuerzas y esfuerzos.
En las edificaciones con muros de albañilería confinada, los
mecanismos plásticos adecuados para ductilidad y reparabilidad
durante sismos severos dependen de la altura de la edificación.
Cuando se trata de edificaciones de mediana altura, debe
evitarse el acoplar los muros a nivel del entrepiso, lo que implica
separar los alfeizares eliminar o separar los dinteles, conectando
los muros solo mediante las losas de los entrepisos y techo. Esta
concepción dúctil fue planteada por Priesley en Nueva Zelanda,
y ha sido adaptada y aplicada exitosamente en el Perú.
Sin embargo, la forma de falla de los muros confinados tiende a
ser preferentemente en corte, con la formación de pisos blandos
donde esta rotura ocurre. El mecanismo plástico adecuado a los
muros de albañilería confinada con fallas en corte, consiste en el
acople de los muros mediante elementos horizontales de rigidez
controlada; por ejemplo, con dinteles estructurales de concreto
armado en los vanos que son continuación del elemento de
confinamiento horizontal del muro. Estos dinteles se conducen a
formar rotulas de flexión en sismos severos, mientras que el
muro se diseña para permanecer elástico prácticamente hasta el
limite de la carga máxima.
Los subsistemas de instalaciones deben ser incorporados a la
edificación siguiendo procedimientos preestablecidos y que no
debiliten los muros.
5. Ductilidad
Los ensayos de albañilería confinada señalan que estos tienen,
cuando están correctamente diseñados y construidos,
ductilidades confiables pero limitadas. Esto implica que la
demanda de ductilidad, para un mismo factor de
comportamiento, es mayor para estructuras de albañilería que
para estructuras flexibles. Los valores recomendados por la
mayor parte de las normas sísmicas actuales están, usualmente,
alredor de 2.5 a 3, siendo poco conservadores a la luz de la
información existente.
6. Limitación de Daños
Si bien el muro en las edificaciones de muros portantes cumple
principalmente funciones estructurales, es también el elemento
de cierre, división, aislamiento acústico y térmico y acabado. Por
ello, los daños que ocurren en los muros en movimientos
sísmicos severos pueden ocasionar graves problemas sociales,
además de requerir difíciles y costosas reparaciones.
Estos hechos demandan que se limite las rotaciones o los
desplazamientos máximos de los muros ante sismos severos. Es
recomendable que en ningún caso los muros conectados,
actuando en voladizo, alcancen rotaciones de 1/200 (δØ / Hr) y,
en muchos preferiblemente 1/300. En el caso de muros
acoplados las rotaciones admisibles, para la misma limitación de
daños, no deben exceder la mitad de los valores precedentes.
Se utilizó la Tabla Nº 06 (creación de los autores), para
determinar si las edificaciones cumplen o no con el debido
procedimiento constructivo, tomando en consideración la
actual norma E-070 de albañilería del Reglamento Nacional
de Construcciones del Perú.
Tabla Nº 06: Requisitos Básicos según Norma E-070 de
Albañilería
Características Norma E-070 de Albañilería
1.- Tipo de unidad de albañilería (Ladrillo) Ladrillo sólido en todos los niveles
2.- Espesor de la junta de mortero 9mm – 12mm
3.- Distancia entre columnas de confinamiento Menor a 6.00m.
4.- Altura del muro asentado en una jornada de
trabajo
Hasta 1.20m.
5.- Limitación de la albañilería Hasta 4 pisos o 15m. de altura, la
que sea menor
6.- Columnas de confinamiento Va entre muros dentados
7.- Elemento estructural Muro de ladrillo
8.- De la instalaciones Sanitarias y Eléctricas Por ningún motivo se picará o se
recortará el muro para alojarlas
9.- Tratatamiento
de la succión de la
unidad de
albañilería
(Ladrillo)
a.- Ladrillo de arcilla de
fabricación artesanal
Inmersión en agua, de por lo
menos una hora, inmediatamente
antes del asentado
b.- Ladrillo de arcilla de
fabricación industrial
Inmersión en agua,
inmediatamente antes del asentado
c.- Ladrillo de concreto Debe asentarse secos (no
necesitan mojarlos)
Fuente: Elaborada por los Autores
PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN ADECUADA
La Norma previa indicaba que para unidades sílico calcáreas bastaba una limpieza del polvillo superficial; ninguna acción para unidades de concreto; en el caso de unidades de arcilla industrial, la inmersión en agua inmediatamente antes del asentado; y en el caso de unidades de arcilla artesanal, la inmersión en agua por lo menos una hora inmediatamente antes del asentado. Estas inmersiones conducen a ladrillos de arcilla saturados en la superficie, sin lograr una correcta adhesión con el mortero.
El artículo 10.4 de la Norma 2006 especifica el nuevo tratamiento a darle a las unidades previamente al asentado (fig. 11).
Para concreto y sílico-calcáreo: pasar una brocha húmeda sobre las caras de asentado o rociarlas.
Para arcilla: de acuerdo a las condiciones climatológicas donde se encuentra ubicadas la obra, regarlas durante media hora, entre 10 y 15 horas antes de asentarlas.
Fig. 11. Tratamiento deunidades antes del asentado:regado de ladrillos de arcilla(izq.) y limpieza conescobilla húmeda enbloques de concreto (der.).
Otros temas de construcción son:
Para el asentado de la primera hilada, la superficie de concreto que servirá de asiento (losa o sobrecimiento según sea el caso), se preparará con anterioridad de forma que quede rugosa; luego se limpiará de polvo u otro material suelto y se la humedecerá, antes de asentar la primera hilada (fig. 12).
Todas las juntas horizontales y verticales quedarán completamente llenas de mortero. A mayor espesor de junta, la albañilería será más débil, por lo que es importante controlar su grosor. El espesor de las juntas de mortero será como mínimo 10 mm y el espesor máximo será 15 mm (fig. 12 der). En las juntas que contengan refuerzo horizontal, el espesor mínimo de la junta será 6 mm más el diámetro de la barra.
No se asentará más de 1,30 m de altura de muro en una jornada de trabajo. En el caso de emplearse unidades totalmente sólidas (sin perforaciones), la primera jornada de trabajo culminará sin llenar la junta vertical de la primera hilada, este llenado se realizará al iniciarse la segunda jornada (fig. 13).
Fig. 12. La primera hilada debe tener la superficie rugosa (izq.). Las juntas gruesas o nulas debilitan la albañilería (der.)
Fig. 13. Accionesentre la primera y lasegunda jornada detrabajo.
La conexión entre columnas de confinamiento y albañilería puede ser a ras o dentadas. El detalle y algunos problemas se observan en la fig. 14.
Las columnas de confinamiento se deben vaciar después de haber levantado el muro de albañilería. Si la sección es pequeña, los estribos tradicionales de las columnas pueden interrumpir la caída de la mezcla, entonces se sugiere para estas columnas usar estribos de 1 vuelta + ¾ vuelta, dejando el núcleo libre para el paso del concreto (fig. 15).
Fig. 14. Conexión dentada y conexión a ras.
Fig. 15. Detalles de columnas de confinamiento.
Verificación de la necesidad de colocar refuerzo horizontal en los muros Todo muro confinado cuyo cortante bajo sismo severo sea mayor o igual a su
resistencia al corte (Vu Vm), o que tenga un esfuerzo a compresión axial producido por la carga gravitacional considerando toda la sobrecarga, σm= (Pm)/(Lt), mayor o igual que 0,05 f’m, deberá llevar refuerzo horizontal continuo anclado a las columnas de confinamiento (fig. 16).
En los edificios de más de tres pisos, todos los muros portantes del primer nivel serán reforzados horizontalmente.
FALLAS QUE OCURREN EN ALABAÑILERIA CONFINADA:
A. FALLAS POR CORTEEn edificios bajos, de 1 a 3 pisos, la deformación por corte es predominante y se manifiesta por grietas diagonales en el paño del muro (fig. 17). Si las grietas atraviesan unidades y juntas de mortero en forma pareja, esto indica que la adherencia es adecuada entre las unidades, lo cual es ideal puesto que así se logra una mayor capacidad resistente del muro. Si en cambio las grietas son escalonadas, pasando básicamente por las juntas dejando las unidades enteras, la adherencia es baja, y la resistencia del muro es baja (fig. 18). Los ensayos en muretes pequeños ayudan a observar esta propiedad.
Fig. 16. Refuerzo horizontalcontínuo en la hilada
Fig. 17. Muros con grietas diagonales: sismo real(izq.) y ensayo de laboratorio (der.).
B. FALLAS DE TRACCIÓN POR FLEXIÓNSe dan mayoritariamente en muros no portantes, tales como cercos, tabiques y parapetos (fig. 19). Se debe mejorar el diseño con la inclusión de arriostres más cercanos.
C. INTERACCIÓN TABIQUE –PÓRTICOLa falla por la interacción tabique-pórtico se manifiesta con el problema de columnas cortas en edificios flexibles. Estas columnas cortas se generan al tenerse una ventana alta, con muros de albañilería que no llegan al techo. Entre las columnas y el muro de albañilería no hay junta o ésta es insuficiente. En un sismo moderado o severo, las columnas se deben desplazar lateralmente, pero los muros lo impiden a lo largo de su altura, y la columna sólo se deforma en la parte de la ventana. Esto ocasiona grandes fuerzas y deformaciones por corte que las columnas no tienen capacidad de soportar,produciendo grietas que pueden romper el núcleo y pandear el refuerzo vertical(este fenómeno de columnas cortas es típico verlo en colegios antiguos) (anteriores a 1997) y en algunos otros como hospitales. Se puede obviar aumentando la rigidez de la edificación o protegiendo las columnas con una ampliación del muro.
Fig. 18. Grietas escalonadas en muretes y muro a escala realindican poca adherencia y resistencia baja.
Fig. 19. Fallas de cercos y tabiques por carga ortogonal al plano del muro en Pisco e Ica, 2007
Fig. 20. Columnascortas, colegio enChimbote, 1970 (izq).Colegio en Palpa sindaños, 1996 y colegioen Nazca, 1996.
Fig. 21. Columnas cortas en colegio de Arequipa, 2001
Fig. 22. Columnas cortas en colegio de Pisco y en hospital de Ica, 2007
D. OTRAS FALLAS
1. Piso Blando y Torsión. El problema de piso blando se produce cuando hay un cambio muy brusco de rigidez entre los pisos consecutivos. Por ejemplo, en la dirección corta del edificio de la Figura 10, los muros del primer piso fueron discontinuados para transformar el primer piso en cochera, quedando en la dirección corta sólo los muros del perímetro, hechos con ladrillos de baja calidad, y un gran muro longitudinal que no aporta resistencia en la dirección corta, sino más bien genera torsión en planta. Al fallar los muros de la dirección corta, se formó el problema de piso blando, volcándose el edificio.
2. Falta de Densidad de Muros. En la Norma E.070 (Referencia 5) se obliga a que los edificios tengan por lo menos una densidad mínima de muros en cada dirección, y a verificar que la resistencia que aportan estos muros, sea por lo menos igual a la fuerza cortante que imprime el sismo severo en el piso en análisis. A simple vista, el edificio de la Figura 11, construido con ladrillos de baja calidad, no debe haber cumplido en su dirección corta con la disposición reglamentaria.
Fig. 23. Fallas de piso blando, Pisco 2007 (A. San Bartolomé)
Fig. 24. Fallas por escasa densidad de muros: Tacna 2001 y Pisco 2007 (A. San Bartolomé)
3. Tabiques en Voladizos de Fachadas. Para ganar espacio en los pisos superiores, se recurre a voladizos en las fachadas de los edificios, cerrando el ambiente con tabiques de ladrillo pandereta. La conexión dentada entre los tabiques transversales es insuficiente como para soportar las acciones sísmicas perpendiculares al plano y terminan volcándose (Figura 12), pudiendo aniquilar a las personas que escapan por el primer piso. Estos tabiques deben arriostrarse, por ejemplo, usando mallas electrosoldadas (Referencia 6).
Figura 12.- Tabiques sobre voladizos en Pisco y Chincha.
¿CUÁLES FUERON LAS CAUSAS EL CUAL PRODUJERON EL VOLCAMIENTO DE LOS MUROS ARMADOS DEL CERCO PERIMETRICO QUE SE CONSTRUYERON EN EL CAMPUS DOS DE LA UNS?
Como primer punto diremos que se volcaron un total de seis paños de dimensiones (4.80m de luz y 3.60m de altura); derrumbándose aproximadamente a la mitad cada paño.
Como segundo punto diremos que dicho volcamiento de muros fueron producidos por un sismo ocasionado al momento de dinamitar una parte de suelo rocoso para así poder colocar la cimentación y continuar con la construcción.
Luego de visitar los paños volcados se pudo observar lo siguiente:
1. Dicho sismo provoco rajaduras de forma escalonada en el mortero y algunas partes hizo que se desmoronara por completo el mortero dejando a la intemperie la unidad de albañilería.
2. En los paños mencionados no se rellenaron de concreto líquido o grout como se debía en los alvéolos del bloque de concreto.
3. En los muros derrumbados se observo que algunos paños no tenían refuerzo horizontal.
4. En las ratoneras dejadas para limpieza se pudo observar que en algunos paños el refuerzo vertical tenían pequeñas deflexiones.
CONCLUSIONES:
No se trabajó muy bien en las dosificaciones para la elaboración del mortero lo cual produjo una pobre adherencia unidad-mortero.
A falta de concreto líquido en los alvéolos del bloque ocasiono una pobre resistencia en el muro.
A falta del refuerzo horizontal ocasiono que no hubiera un mutuo trabajo con el refuerzo vertical ya que dicho trabajo producía una buena resistencia a la tracción (considerando que el refuerzo horizontal absorbe la totalidad de esfuerzo de corte) eso hizo que el muro este indefenso ante los esfuerzos de corte provocados por el sismo .Esta hipótesis fue la mas aceptada por el grupo de trabajo por ser mas convincente.
El hecho de que ocurriera un sismo al poco tiempo de ser asentado el muro, influyo en el derrumbe de los paños debido a que el mortero no había secado por completo y por tanto no había alcanzado su resistencia máxima y no pudo resistir el sismo.
Al generarse flexión en las bases del refuerzo vertical, el acero pierde su resistencia.
RECOMENDACIONES:
Tener una adecuada supervisión para las dosificaciones en la elaboración del mortero.
Al no contar con mano de obra calificada para este tipo de estructura y siendo escaso la mano de obra con experiencia en nuestro país se tiene que dar una adecuada capacitación a dichos obreros.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, y SENCICO, 2006. Reglamento
Alva Jorge, 2007. Sismo de Pisco-Ica del 15 de agosto 2007. CISMID – Universidad Nacional de Ingeniería. http://www.cismid-uni.org/
Nacional de Edificaciones. Norma E.070 “Albañilería”.
San Bartolomé Ángel, 2007. Blog. de Investigaciones en Albañilería: http://blog.pucp.edu.pe/albanileria