Behavior of precast ferrocement thin walls under cyclic loading: an experimental and analytical study

Comportamiento bajo carga cíclica de muros prefabricados de pared delgada de ferrocemento: una investigación experimental y analítica

Los muros de ferrocemento de pared delgada son los elementos estructurales, que conforman el sistema sismo resistente de viviendas construidas con este material. En este artículo se presentan los resultados obtenidos de una campaña experimental; llevada a cabo sobre muros prefabricados de pared delgada a escala real, los cuales fueron evaluados bajo ensayos de carga cíclica. Los ensayos permitieron evaluar: la resistencia, el comportamiento histerético, la ductilidad, la disipación de energía, el amortiguamiento equivalente, el coeficiente de disipación de energía y los modos de falla característicos de los muros de ferrocemento bajo carga cíclica. Al final, se implementó un modelo analítico que captura el comportamiento no lineal, exhibido por los muros de ferrocemento bajo carga cíclica y se evalúo la factibilidad y su potencial uso en el diseño sismo resistente de muros realizados en dicho material.

Introducción

La demanda sísmica determina el material y el tipo de los sistemas estructurales utilizados en la construcción de viviendas. Los terremotos provocan la necesidad de investigar sistemas innovadores con mayor rentabilidad y mejor comportamiento sísmico que los sistemas actuales. Los sistemas estructurales basados en el ferrocemento han demostrado una alta resistencia (Naaman, 2000; Bedoya-Ruiz, 2005), una baja fragilidad sísmica (Bedoya-Ruiz et al., 2005) y sostenibilidad ambiental (Bedoya-Ruiz, 2011). Estos sistemas suelen estar compuestos por muros delgados prefabricados, que se ensamblan en diferentes configuraciones según el sistema constructivo de la vivienda (Naaman, 2000; Castro, 1979; Gokhale, 1983; Olvera, 1998; Wainshtok-Rivas, 1994; Abdullah, 1995; Machado, 1998).

Las dimensiones típicas de los muros prefabricados de ferrocemento oscilan entre 500 y 1000 mm de ancho, 2000 a 2400 mm de altura y 10 a 50 mm de espesor. La resistencia de los muros viene dada por un conjunto de mallas y, en ocasiones, reforzada por barras embebidas en un mortero de alta resistencia. Se han construido viviendas con paredes finas de ferrocemento prefabricadas en el archipiélago malayo, las islas Sumatra, Sri Lanka, Nueva Guinea, México, India, Tailandia, Cuba, Estados Unidos, Brasil y Colombia.

Las primeras aplicaciones de las que se tiene constancia se remontan a principios de la década de 1940, cuando Nervi (1956) propuso el uso del ferrocemento para la construcción de barcos de pesca. Más tarde, Castro (1979) y Olvera (1998) construyeron casas de uno y dos pisos con paredes de ferrocemento en México.