Estudio del comportamiento de elementos de borde en la mampostería estructural con ladrillos de alta resistencia

Studying boundary elements’ behaviour using masonry walls built with high-resistance bricks

Esta investigación tuvo por objeto estudiar el comportamiento de muros de mampostería estructural construidos con elementos de borde en ambos extremos, y sin ningún elemento de borde, al ser solicitados ante cargas laterales monoatómicas y cíclicas. Los muros se diseñaron por resistencia última, siguiendo las recomendaciones de las Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-98 con la excepción del refuerzo a corte. Se encontraron también las curvas capacidad carga axial-momento flectora y curvas momento-curvatura, empleando el software XTRACT. Por cada tipo de muro se realizaron un ensayo monoatómico y dos cíclicos. Con los ensayos de los muros y a partir de las curvas de carga lateral-desplazamiento se determinó la capacidad de disipación de energía en el rango inelástico (factor de reducción de fuerzas sísmicas R) y la ductilidad de desplazamiento y curvatura. En los ensayos se halló que las fallas presentadas en los muros sin elementos de borde fueron por corte con formación de grietas en escalerilla. Los muros con elementos de borde fallaron por cortante en el panel central con formación de grietas en escalerilla y por compresión, con presencia de grietas verticales en la parte inferior del muro y en el contacto entre el panel central y los elementos de borde. Al comparar los resultados de este estudio con otras dos investigaciones realizadas en la Universidad Nacional se encontró que el comportamiento fue similar entre todos los muros ensayados ante cargas cíclicas, sin importar la resistencia de la unidad de arcilla. Los valores obtenidos del factor R, para los dos tipos de muros ensayados fueron inferiores a los valores recomendados por la NSR-98. Los muros con elemento de borde presentaron una mayor ductilidad de desplazamiento respecto de los muros sin elementos de borde.

Introducción

La mampostería estructural es uno de los sistemas de construcción más difundidos en Colombia y ha dejado de ser utilizado solamente en edificaciones de uno o dos pisos, pasando a ser empleada también en edificaciones de hasta de dieciséis pisos, como los construidos en la ciudad de Medellín-Colombia, requiriendo estas estructuras en algunos casos de muros con elementos de borde.

Para realizar el estudio de los elementos de borde se construyeron seis muros a escala natural con ladrillos extruidos de resistencia nominal de 40 MPa y se ensayaron por medio de la aplicación de carga lateral monotónica (empuje del muro en un solo sentido) y de carga lateral cíclica (ensayo al que es sometido el muro de empuje en un sentido y tiro en sentido contrario), ambos ensayos sin  la aplicación de carga axial. Con los valores obtenidos en  los ensayos cíclicos de cada muro ensayado se determinaron gráficamente su comportamiento, su ductilidad de desplazamiento y curvatura, y se encontró el coeficiente de disipación de energía R.