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Comportamiento estructural de muros de mamposteria confinada en escala reducida con ductilidad local optima.

STRUCTURAL BEHAVIOR OF REDUCED SCALE CONFINED MASONRY WALLS WITH OPTIMAL LOCAL DUCTILITY

1. INTRODUCCION

En esta investigacion se evaluo el comportamiento de muros de mamposteria confinada con ductilidad local optima, mediante la construccion de muros a escala reducida (1/6) disenados de acuerdo con la seccion correspondiente a muros de mamposteria confinada de la Propuesta CSCR 2010 (2009). Asimismo, se evaluo el aporte del acero horizontal en el comportamiento estructural de un muro de mamposteria confinada en cuanto a resistencia, ductilidad y modo de falla.

En cuanto al Codigo Sismico, la primera version fue la de 1974 en la que no habia una separacion entre la mamposteria confinada y la mamposteria integral. En el Codigo Sismico de 1986 se hace esta clasificacion y en el Codigo Sismico del 2002 (CSCR-2002), que es el documento vigente, se profundiza en el diseno de la mamposteria confinada. En la Propuesta CSCR 2010 (2009), se presenta los requerimientos de diseno para mamposteria confinada correspondiente con la practica costarricense; primero se construye el pano de mamposteria y luego el marco de concreto reforzado utilizando el pano como encofrado.

En esta investigacion se realiza el modelado estructural directo, en el que las relaciones constitutivas de los materiales son las mismas para el prototipo y el modelo.

2. MATERIALES Y METODOS

Se diseno un muro de mamposteria confinada con marcos de concreto reforzado de acuerdo con los requisitos de ductilidad local optima de la Propuesta CSCR 2010 (2009). Los lineamientos de diseno indicados en este documento para el diseno de muros de mamposteria confinada con ductilidad local optima fueron los siguientes:

* El diseno debe revisarse para un cortante que corresponda a 1.5 la capacidad de flexion de la seccion, a la fluencia del acero o a 1.8 veces el cortante indicado por el analisis, usar el que sea menor.

* La extension vertical de la zona potencial de formacion de la rotula plastica desde la seccion critica debe ser la mayor entre: la longitud de la pared en el plano de las fuerzas sismicas, una sexta parte del claro libre o 60 cm.

* Todas las celdas deberan rellenarse con concreto en la zona de rotulas plasticas.

* En las zonas de formacion de rotulas plasticas el espesor de la pared, en la zona localizada en la mitad extrema de la zona de compresion, debe ser como minimo igual a 0.042Ln para edificios de dos pisos, 0.05Ln para edificios de mas de dos pisos, donde Ln es el claro libre de lo no soportado de pared y siempre y cuando c sea menor o igual a 4b, c sea menor o igual a 0.30 Lw, o c sea menor o igual a 6b desde el borde interno de una pared con retorno no menor a 0.2Ln; donde c es distancia desde el eje neutro a fibra extrema en compresion, b es ancho efectivo de elemento rectangular y Lw es la longitud de la pared en el plano de las fuerzas sismicas.

* Si no se cumple lo anterior para edificios de mas de 2 pisos debe usarse 0.075Ln.

* Fuera de las zonas de rotula plastica puede usarse 0.042Ln para dos o menos pisos y 0.05Ln para mas de 2 pisos independientemente del valor de c.

* La longitud minima de la pared estructural sera de 80 cm.

* Como maximo el 50% del refuerzo vertical debe estar concentrado en las columnas de concreto y el resto colocado uniformemente distribuido en la pared. La separacion maxima del refuerzo vertical en la zona de rotulas plasticas debe ser 40 cm.

* El espaciamiento maximo del refuerzo horizontal en la zona de formacion de rotulas plasticas debe ser de 40 cm en edificios de hasta tres pisos o 20 cm en edificios de mas de tres pisos. El refuerzo horizontal no debe traslaparse dentro de los 150 cm extremos de la pared. No debe traslaparse mas del 50 % del refuerzo horizontal en un mismo nivel salvo que la pared tenga un Lw mayor de 580 cm.

* En todos los casos, y para la condicion de carga mas critica, la profundidad del eje neutro c debe ser menor de 0.40Lw.

* Se debe colocar como minimo el siguiente confinamiento en los elementos verticales de concreto. Cuando el esfuerzo a compresion maximo calculado para las cargas factorizadas y las cargas de sismo en su condicion mas critica, utilizando un modelo linealmente elastico y las propiedades de la seccion bruta, sea menor a 0.20 f'c se debe usar aros #2 a cada 10 cm para edificios menores de tres pisos y #3 a cada 10 cm para edificios mayores de tres pisos.

* Cuando el esfuerzo maximo sea mayor a 0.20f'c se debe usar un area de refuerzo transversal dado por:

[A.sub.sh] = 0.30 s [h.sub.c][f'.sub.c]([A.sub.g]/[A.sub.c]-1)/[f'.sub.c] [A.sub.sh] = 0.09 s [h.sub.c][f'.sub.c]/[f.sub.yh]

Usar el mayor.

* Cuando el esfuerzo maximo baje a menos de 0.15f'c se debe usar como minimo aros #2 a cada 10 cm para edificios menores de tres pisos, y #3 a cada 10 cm para edificios mayores de tres pisos.

El muro prototipo es de 3,2 m de altura por 3,2 m de longitud. Se diseno como parte de un edificio de oficinas de tres pisos, donde las viguetas del entrepiso no se cargan en los muros estudiados. El diseno del muro se realizo con el metodo estatico que propone el Codigo Sismico de Costa Rica 2002, CSCR-02 (2002).

La geometria del muro se escogio con una relacion de alto y largo igual a uno para promover un tipo de falla donde predominen los esfuerzos por cortante, sin embargo se espera que al cumplir con los requisitos de ductilidad local optima la estructura tenga un tipo de falla ductil donde predominan los esfuerzos por flexion.

Las caracteristicas del diseno se muestran a continuacion:

* La mamposteria es clase A con una resistencia a la compresion, [f'.sub.m] = 10 MPa (100 kg/[cm.sup.2]).

* El bloque utilizado es de 20 cm x 20 cm x 40 cm.

* El acero vertical en el pano de mamposteria es de 1 varilla #5 @ 60 cm.

* El acero horizontal en el pano de mamposteria es de 1 varilla #3 @ 40 cm.

* Las columnas son de 20 cm x 30 cm. El refuerzo utilizado es de 8 varillas #3 y aros #3 @ 20 cm.

* La viga corona es de 20 cm x 40 cm. El refuerzo utilizado es de 4 varillas #5 y aros #3 @ 20 cm.

* La viga de fundacion es de 40 cm x 80 cm. El refuerzo utilizado es de 8 varillas #5 y aros #3 @ 10 cm.

Las varillas #3 son de grado 40 (fy = 280 MPa; 2800 kg/cm2) y las varillas #5 son de grado 60 (fy = 420 MPa; 4200 kg/[cm.sup.2]).

A partir de este diseno se construyeron tres muros a escala reducida, utilizando un factor de 1/6, de los cuales dos cumplen con los requisitos de ductilidad local optima de la Propuesta CSCR 2010 (2009), y uno sin acero horizontal.

En la figura 1 se muestra el muro a escala reducida, con un factor de 1/6. Los modelos se ensayaron utilizando una carga lateral, puntual, monotonica y creciente, aplicada a nivel de la viga corona.

Los muros construidos son modelos a escala reducida basados en los respectivos prototipos a escala natural. En esta investigacion se realizo el modelado estructural directo, en el que las relaciones constitutivas de los materiales son las mismas para el prototipo y el modelo. Al utilizar este tipo de modelado el factor de escala solamente se aplica a la geometria del elemento.

Es por esto que los materiales utilizados deben ser cuidadosamente analizados y caracterizados y deben cumplir con la normativa requerida. Se verifico por medio de pruebas de laboratorio el comportamiento y cumplimiento de los materiales con respecto a las resistencias teoricas y al comportamiento teorico de los materiales prototipo, sin embargo no se realizaron pruebas para los materiales a escala natural lo cual es una limitacion.

Los microconcretos de los bloques, las vigas y las columnas se disenaron con los parametros que se obtienen de las pruebas realizadas a los materiales, ademas se utilizaron las curvas de diseno obtenidas por Castro (2005) y Espinoza (1991) en sus investigaciones. Se utilizaron los moldes para bloques y cilindros para escala reducida con un factor de 1/6.

A continuacion se presentan los metodos empleados en la caracterizacion de los materiales.

Caracterizacion de la Arena

Para la fabricacion de las diferentes mezclas de microconcreto se utiliza arena de rio de Guapiles de Costa Rica. En el cuadro 1, se indica el tamano maximo del agregado para cada una de las mezclas de microconcreto y para la mezcla del mortero de pega.

El ensayo de analisis granulometrico del agregado se realiza segun ASTM C136(2006), en el que la distribucion granulometrica se mantuvo dentro de los limites que especifica la norma ASTM C33(2007). En la figura 2 se presenta la curva granulometrica de la arena.

El ensayo de peso especifico y absorcion de agregados finos se realiza segun ASTM C128 (2007). Para la elaboracion del microconcreto de relleno y del mortero de pega se utilizan las proporciones que sugiere el CSCR-02 (2002) para mamposteria clase A. En el cuadro 2, se muestran los resultados del ensayo.

Tambien se realiza el ensayo de impurezas organicas en agregados finos para concreto (ASTM C40, 2004) con el resultado de que el agregado no contiene impurezas organicas que superen las 500 partes por millon, por lo que es adecuado.

Caracterizacion del cemento:

Se utiliza cemento de uso general (UG) de la empresa Holcim Costa Rica S.A. Para caracterizar el cemento se realizaron varias pruebas, los resultados se presentan en el cuadro 3.

Caracterizacion del acero de refuerzo:

Con base en la investigacion realizada por Espinoza (1991), se escogio utilizar alambre galvanizado para modelar el acero en escala reducida.Espinoza (1991), concluyo que el acero mas adecuado para utilizar en el modelado en escala reducida con un factor de 1/6 es el alambre galvanizado #16 para modelar la varilla #3 y el alambre galvanizado #12 para modelar la varilla #5, por lo que en esta investigacion se utiliza este tipo de refuerzo.

Este alambre es liso, por lo que debe corrugarse para modelar la varilla de construccion. Se corruga con una maquina desarrollada en el LanammeUCR.

[FIGURA 1 OMITIR]

[FIGURA 2 OMITIR]

En esta investigacion se corrobora que el area de acero del material modelo representara, en escala reducida, el area de acero del material prototipo. La verificacion se muestra en el cuadro 4.

Se realizan pruebas de traccion al alambre para obtener el modulo de elasticidad, el esfuerzo de fluencia y el esfuerzo maximo.

Los resultados comprueban que el alambre galvanizado es adecuado para modelar el acero en escala reducida con un factor de 1/6, ya que los valores obtenidos son cercanos a los valores de diseno del material prototipo. Las propiedades del alambre galvanizado se presentan en el cuadro 5.

Caracterizacion de las unidades de mamposteria:

En el proceso de fabricacion de los bloques, se utiliza el procedimiento descrito por Castro (2005). Segun el CSCR-2002 (2002), la mamposteria Clase A debe cumplir con una resistencia promedio de 13 MPa (133 kg/[cm.suP.2]), y la resistencia para cada muestra individual no debe ser inferior a 12 MPa (120 kg/[cm.sup.2]).

Por medio de pruebas a seis muestras se demuestra la resistencia de las unidades de mamposteria. En el cuadro 6 se presentan las resistencias de los bloques.

Las muestras ensayadas fueron terminadas de acuerdo con la norma ASTM C1552 (2009) y probadas segun la normativa ASTM C140 (2009).

Caracterizacion del microconcreto para vigas y columnas

Se realizan disenos de mezcla para el microconcreto de las columnas, la viga corona y la viga fundacion. En el cuadro 7 se muestran las resistencias de diseno y las resistencias obtenidas por medio de pruebas para estos elementos.

La resistencia real de las mezclas se obtiene de cuatro muestras ensayadas para cada una de estas.

Las muestras de los microconcretos se elaboran y se ensayan siguiendo la normativa ASTM C32.

Caracterizacion del microconcreto de relleno

Se dosifica siguiendo la proporcion volumetrica que indica el CSCR-02 (2002) para mamposteria clase A, que debe tener una resistencia de 17.2 MPa (175 kg/[cm.sup.2]).

Para verificar la resistencia, se ensayan seis muestras, en las que se obtuvo una resistencia proedio de 20.8 MPa (212 kg/[cm.sup.2]). Las pruebas se realizan conforme a la norma ASTM C1019 (2009).

Caracterizacion del mortero

Se dosifica con la proporcion volumetrica que indica el CSCR-02 (2002) para mamposteria clase A, que debe tener una resistencia de 17.2 MPa (175 kg/[cm.sup.2]).

Para verificar la resistencia, se ensayan cuatro muestras, en las que se obtuvo una resistencia promedio de 20.8 MPa (212 kg/[cm.sup.2]).

Caracterizacion de prismas de mamposteria:

La resistencia a la compresion de la mamposteria clase A debe ser de 10 MPa (100 kg/[cm.sup.2]). Para medir la resistencia a compresion de la mamposteria se realizan ensayos de prismas ASTM C1314 (2007). Debido a que los muros de mamposteria a construir son parcialmente rellenos, se ensayan prismas rellenos y huecos. Las resistencias obtenidas son las del cuadro 8.

3. MODELOS Y MONTAJE EXPERIMENTAL

Se utiliza el procedimiento de carga de la norma ASTM E564 (2006). En terminos generales, el procedimiento es el siguiente:

* Se realiza una pre-carga del 10% de la carga de falla estimada y se descarga.

* Se vuelve a cargar a un tercio de la carga de falla estimada y se descarga.

* Se repite el procedimiento hasta dos tercios de la carga de falla estimada y se descarga nuevamente.

* Por ultimo, se carga hasta la falla.

Se toman las lecturas de los deformimetros a cada 50 kg, lo que permite obtener suficientes datos para realizar un analisis del comportamiento de los muros.

En la figura 3, se presentan los tres muros terminados.

Los muros se pintan de blanco antes de ensayarlos, para facilitar la observacion de la formacion y desarrollo de las grietas que surgen en el proceso de carga.

En la figura 4 se presenta uno de los muros instrumentado antes de la falla. Ademas, se indican los componentes del montaje experimental. El muro se fija a una mesa de aluminio, en esta misma mesa se coloca un marco en el que se instala el gato hidraulico con el que se carga el muro. La fuerza se aplica a nivel de la mitad de la viga corona del muro. Asimismo, el gato hidraulico esta instrumentado con una celda de carga, previamente calibrada para el rango de fuerzas que se espera en el ensayo, la cual se conecta a la caja en la que se lee la carga aplicada.

Tambien se colocan tres deformimetros. Uno a nivel de la corona, en la linea de accion de la carga para medir el desplazamiento horizontal en la parte superior del muro. Un segundo deformimetro en la base del muro, el cual permite medir el desplazamiento horizontal de la base. Con las lecturas de estos dos deformimetros se logra medir el desplazamiento horizontal neto del muro. Por ultimo, se coloca un tercer deformimetro en la base del muro para tomar lecturas verticales con el fin de determinar si la base del muro rota al aplicar la carga.

[FIGURA 3 OMITIR]

[FIGURA 4 OMITIR]

[FIGURA 5 OMITIR]

En la figura 5 se muestra un muro instrumentado. La restriccion lateral se compone por elementos de aluminio que se colocan a los lados del muro. Estos elementos se acoplan con rodines al muro con el fin de restringir el movimiento en el sentido transversal y dando libertad de movimiento en el plano de la aplicacion de la carga.

El calculo de la ductilidad de los muros se realiza con el procedimiento descrito en la norma ASTM E2126 (2009).

Este procedimiento se utiliza cuando el grafico carga-desplazamiento obtenido, no muestra claramente el punto de cedencia. Este punto es indispensable para obtener la ductilidad del muro ensayado.

Este metodo se basa en crear una curva elasto-plastica de energia equivalente a la curva de carga-desplazamiento obtenida a partir de las pruebas de laboratorio. En esta nueva curva equivalente se puede apreciar claramente el punto de cedencia del elemento.

Resumen del procedimiento:

La carga de cedencia se debe calcular como lo indica la siguiente ecuacion:

[EXPRESION MATEMATICA IRREPRODUCIBLE EN ASCII]

Ecuacion 9.3 de la norma ASTM E 2126-09

Si, [EXPRESION MATEMATICA IRREPRODUCIBLE EN ASCII], es permitido asumir que

[P.sub.cedencia] = 0,85P maxima

donde:

[increment of U]: desplazamiento ultimo.

A: area bajo la curva del grafico carga-desplazamiento

[[DELTA].sub.E]: desplazamiento correspondiente a 0,4Pmaxima

[K.sub.E]: 0,4Pmaxima/[ increment of E]

4. RESULTADOS

En el cuadro 9, se presentan los resultados del ensayo de carga de los muros. Como se muestra, el valor de ductilidad supera el valor asignado por la Propuesta CSCR 2010 (2009). Para muros de este tipo, el valor asignado de ductilidad es 2.

La carga de falla y la ductilidad son mayores para los Muros 1 y 2. En el caso de estos dos muros, la falla fue por cedencia del acero de la columna en traccion. El Muro 2 experimenta una falla en la diagonal del pano de mamposteria. En la figura 6 se presentan las curvas de carga-desplazamiento de los muros fallados. Las curvas muestran un comportamiento estructural similar para los tres muros ensayados.

Debido a limitaciones en el equipo utilizado no fue posible registrar los valores de carga y desplazamiento luego de que se alcanza la carga maxima. Como se puede observar en la figura 6, no se pueden obtener los valores carga-desplazamiento en la parte descendente de la curva. Por este motivo es razonable asumir que los valores de ductilidad obtenidos, y calculados con el ultimo desplazamiento registrado, son conservadores.

En la figura 7, se muestra la formacion de grietas en el Muro 1, en diferentes rangos de carga.

En la figura 8 y 9, se presenta el detalle de falla del Muro 1.

En la figura 10, se muestra la formacion de grietas en el Muro 2, en diferentes rangos de carga.

En la figura 11, se muestra la formacion de grietas en el Muro 3, en diferentes rangos de carga.

En la figura 12, se presenta el detalle de falla del Muro 3.

5. DISCUSION

Los materiales utilizados como la arena, el cemento, el alambre galvanizado, cumplen con la normativa correspondiente y de acuerdo con las pruebas realizadas su comportamiento es similar a los materiales prototipo que modelan.

En los tres muros ensayados se calcula una ductilidad mayor que 2, que es el valor asignado por la Propuesta CSCR 2010 (2009) para muros con ductilidad local optima.

Para el Muro 1 se esperaba una carga maxima de 1062 Kg y se obtuvo una carga de 1190 Kg, un 12 % mayor a la carga de diseno. En el caso del Muro 2 tambien se esperaba una carga de 1062 Kg y se obtuvo una carga de 1136 Kg, un 7% mayor. Al Muro 3 le correspondia una carga maxima de diseno 1049 Kg y se obtuvo una carga de 1000 Kg, un 4.6% menor a la carga maxima teorica. No se esperaba que el Muro 3 no alcanzara la carga maxima de diseno, pero en el proceso de carga el pano de mamposteria empezo a sufrir danos a cargas bajas.

Las curvas carga-desplazamiento en la figura 6 muestran un comportamiento similar para los tres muros. Sin embargo, hay diferencias en el modo de falla de los muros y en la formacion de las grietas durante el proceso de carga.

Como se puede observar en la figura 7 y en la figura 9, en el Muro 1 y en el Muro 2, las grietas se iniciaron en el elemento de confinamiento a traccion y continuaron formandose al aumentar la carga. En el pano de mamposteria, las grietas empezaron a apreciarse con cargas mayores. En el caso de Muro 3, figura 11, el cual no tiene acero horizontal, las grietas en el elemento de confinamiento y las grietas en el pano empezaron a aparecer simultaneamente. Este resultado era esperado debido a que el acero horizontal de los Muros 1 y 2 incidio en que el pano de mamposteria permaneciera sin danos a cargas mas altas que en el caso del Muro 3, que carecia de acero horizontal.

[FIGURA 6 OMITIR]

[FIGURA 7 OMITIR]

[FIGURA 8 OMITIR]

[FIGURA 9 OMITIR]

[FIGURA 10 OMITIR]

[FIGURA 11 OMITIR]

[FIGURA 12 OMITIR]

El modo de falla es la mayor diferencia que se encuentra al evaluar el aporte del acero horizontal en el comportamiento de este tipo de muros. El Muro 1 y el Muro 2 fallaron por cedencia del acero en la columna en traccion, en una falla combinada de flexion y cortante donde predominaron los esfuerzos de flexion. En cambio, el Muro 3, falla en la diagonal del pano de mamposteria, en una falla combinada de flexion y cortante donde predominaron los esfuerzos de cortante, lo cual no es deseable, ya que constituye una falla mas fragil. Este resultado era esperado, debido que los muros con acero horizontal tenian una mayor capacidad de cortante debido al refuerzo horizontal.

En la investigacion de Marin (1996), se realiza un trabajo similar al de esta investigacion y tambien se analizan muros con una relacion de alto y largo igual a 1, con la diferencia de que no utilizo acero horizontal en ningun modelo debido a que el codigo sismico vigente no lo requeria. Debido a las similitudes entre las investigaciones es posible realizar una comparacion de resultados. Los muros fallados por Marin (1996) experimentaron un modo de falla en el que predominan los esfuerzos por cortante, lo que es congruente con los resultados obtenidos en esta investigacion, con respecto a que el aporte del acero horizontal en muros con este tipo de geometria interviene en el modo de falla y propicia que predominen los esfuerzos por flexion y por lo tanto que se obtenga una falla mas ductil.

5. CONCLUSIONES

Los muros disenados con los requisitos de ductilidad local optima de la seccion correspondiente a muros de mamposteria confinada de la Propuesta CSCR 2010 (2009), cumplieron con las ductilidades de diseno.

Se obtuvo que la ductilidad promedio calculada es de 2,37 un 19% mayor al valor propuesto por el documento. Se puede concluir que los requisitos de la Propuesta CSCR 2010 (2009) son conservadores segun los resultados de esta investigacion. Sin embargo hay que tomar en cuenta que el equipo utilizado en el laboratorio no permite registrar los valores de desplazamiento en la parte descendiente de la curva carga-desplazamiento, por lo que los valores de ductilidad obtenidos a partir de los datos registrados pueden ser menores a los reales.

Debido a la geometria, un muro con una relacion de alto y largo de 1 tiende a una falla en que predominen los esfuerzos de cortante, sin embargo, al cumplir con los requisitos de ductilidad local optima de la seccion de muros de mamposteria de la Propuesta CSCR 2010 (2009), se obtuvo una falla combinada en la que predominaron los esfuerzos de flexion debido a la capacidad ductil que le aporta el acero.

Con respecto al aporte del acero horizontal, en el caso de los muros ensayados, se obtuvo que para los muros con acero horizontal la carga ultima fue un 14% mayor, la ductilidad un 6,4% mayor y el modo de falla fue por cedencia del acero de la columna en traccion, en una falla combinada donde predominaron los esfuerzos de flexion, que es el modo de falla esperado para un elemento estructural con ductilidad local optima. Sin embargo se realizaron pocas pruebas y no se puede generalizar una conclusion, por lo que es conveniente realizar mas investigaciones que refuercen los resultados obtenidos.

Al evaluar los requisitos para el diseno de muros de mamposteria confinada del Codigo Sismico de 1986 (2002), del Codigo Sismico del 2002 y de la Propuesta CSCR 2010 (2009), se evidencia que el diseno de muros de mamposteria confinada ha ido evolucionando para tomar en cuenta las practicas constructivas de nuestro pais.

Recibido: 19 de abril del 2010 * Aprobado: 03 de marzo del 2011

REFERENCIAS

American Society for Testing and Materials, ASTM C1019 (2009). Standard Test Method for Sampling and Testing Grout. Pennsylvania: ASTM.

American Society for Testing and Materials, ASTM C128 (2007). Standard Test Method for Density, Relative Density (SpecificGravity), and Absorption of Fine Aggregate. Pennsylvania: ASTM.

American Society for Testing and Materials, ASTM C1314 (2007). Standard Test Method for Compressive Strength of Masonry Prisms. Pennsylvania: ASTM.

American Society for Testing and Materials, ASTM C1552 (2009). Standard Practice for Capping Concrete Masonry Units, Related Units and Masonry Prisms for Compression Testing. Pennsylvania: ASTM.

American Society for Testing and Materials, ASTM C33 (2007). Standard Specification for Concrete Aggregates. Pennsylvania: ASTM.

American Society for Testing and Materials, ASTM C40 (2004). Standard Test Methods for Organic Impurities in Fine Aggregates for Concrete. Pennsylvania: ASTM.

American Society for Testing and Materials, ASTM E2126 (2009). Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Framed Walls for Buildings. Pennsylvania: ASTM.

American Society for Testing and Materials, ASTM E564 (2006). Standard Practice for Static Load Test for Shear Resistance of Framed Walls for Buildings. Pennsylvania: ASTM.

American Society for Testing and Materials, ASTM, C136 (2006). Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates. Pennsylvania: ASTM

American Society for Testing and Materials, ASTM, C140 (2009). Standard Test Methods for Sampling and Testing Concrete Masonry Units and Related Units. Pennsylvania: ASTM

Castro. R. (2005). Optimizacion del proceso de mezcla y fabricacion de bloques de mamposteria en escala reducida. Informe del Trabajo de Graduacion para obtener el grado de Licenciatura en Ingenieria Civil. Universidad de Costa Rica.

Colegio Federado de Ingenieros y de Arquitectos de Costa Rica. (2002). Codigo Sismico de Costa Rica 2002. (3[grados] ed.). Cartago: Editorial Tecnologica de Costa Rica.

Colegio Federado de Ingenieros y de Arquitectos de Costa Rica. (2002). Codigo Sismico de Costa Rica 1986. (2[grados] ed.).

Colegio Federado de Ingenieros y de Arquitectos de Costa Rica. (2002). Codigo Sismico de Costa Rica 1974. (1[grados] ed.).

Espinoza, E. (1991). Mezclas de microconcreto para modelos estructurales. Informe del Trabajo de Graduacion para Licenciatura en Ingenieria Civil. Universidad de Costa Rica.

Espinoza, E. (1995). Modelado de mamposteria en escala reducida. Preliminar del Informe del Trabajo de Graduacion para Licenciatura en Ingenieria Civil. Universidad de Costa Rica.

Marin. O. (1996). Modelado a escala reducida de paredes de mamposteria confinada sometidas a flexion y cortante. Informe del Trabajo de Graduacion para obtener el grado de Licenciatura. Escuela de Ingenieria Civil. Universidad de Costa Rica.

Propuesta para la nueva version Codigo Sismico 2010. (2009). Seccion correspondiente a muros de mamposteria confinada. Documento en preparacion.

Saenz, A. (2009). Comportamiento estructural de muros de mamposteria confinada en escala reducida con ductilidad local optima.

Trabajo de Graduacion de Licenciatura en Ingenieria Civil. Universidad de Costa Rica.

SOBRE EL AUTOR Y LA AUTORA

Alejandro Navas Carro

Ingeniero Civil. Profesor de la Escuela de Ingenieria Civil, Universidad de Costa Rica. Director del Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LanammeUCR) de la Universidad de costa Rica. Apartado Postal: 2060, UCR, San Jose Costa Rica. Telefono: 2511-2508. Facsimil: 2511 4440

Correo electronico: alejandro.navas@ucr.ac.cr

Alejandra Saenz Garcia

Ingeniera Civil. Instituto Costarricense de Electricidad (ICE). Unidad Estrategica de Negocios Proyectos y Servicios Asociados (UEN PySA). Centro de servicio de diseno, area de geotecnia. Telefono: 2000-5382

Correo electronico: asaenzg@ice.go.cr
Cuadro 1. Tamano maximo de
los agregados

Mezcla               Tamano
                   maximo del
                  agregado (mm)

Microconcreto         4,75
  para vigas
  y columnas
Microconcreto         2,36
  de relleno
Microconcreto         1,18
  para bloques
Mortero de pega        0,6

Fuente: Saenz, 2009

Cuadro 2. Propiedades de la arena.

Mezclas para diferentes tipos de
microconcretos

Propiedades   Columnas   Bloques
              y vigas

Gs              2,85      2,85
Gbs             2,57      2,57
Gbss            2,67      2,67
D (%)           3,73%     3,80%

Donde:

Gs: peso especifico aparente

Gbss: peso especifico bruto seco

Gbss: peso especifico saturado
superficie seca

D (%): Porcentaje de absorcion

Fuente: Saenz, 2009

Cuadro 3. Propiedades del cemento

Prueba                 Resultado

Gravedad especifica          3
  de un cemento
  hidraulico
  (ASTM C-188)
Consistencia normal        25,60%
  de un cemento
  hidraulico
  (ASTM C-187)
Tiempo de fraguado      134 minutos
  de un cemento
  hidraulico
  (ASTM C-191)
Finura de un           95% pasando la
  cemento hidraulico
  (ASTM C-184)           malla #200

Fuente: Saenz, 2009

Cuadro 4. Diametros requeridos
del acero de refuerzo.

Numero de     [phi]       [phi]alambre   % de
varilla del   requerido   galvanizado    error
prototipo     (mm)        corrugado
                          (mm)

#3              1,58          1,58       0,0%
#5              2,65          2,71       2,2%

Fuente: Saenz, 2009

Cuadro 5. Propiedades del acero de refuerzo.

Numero de     Esfuerzo de   Esfuerzo      Modulo de
varilla del   fluencia      maximo        elasticidad
prototipo     [f.sub.y]     [f.sub.u]     E MPa (kg/
              MPa (kg/      MPa (kg/      [cm.sup.2])
              [cm.sup.2])   [cm.sup.2])

# 3           278 (2844)    391 (3991)    196 133
                                         (2,00,E+06)
# 5           440 (4485)    513 (5228)    197 114
                                         (2,01,E+06)

Fuente: Saenz, 2009

Cuadro 6. Resistencia a
compresion de los bloques.

Especimen   Resistencia
            Mpa(Kg/
            [cm.sup.2])

1            12 (126)
2            16.4 167
3           16.8 (171)
4           17.3 (176)
5            14 (143)
6           16.9 (172)
Promedio    15.6 (159)

Fuente: Saenz, 2009

Cuadro 7. Resistencias de diseno y
resistencias reales de los
microconcretos.

Mezcla de       Resistencia   Resistencia
microconcreto   de diseno     de real
                MPa (kg/      MPa (kg/
                [cm.sup.2])   [cm.sup.2])

Columnas         21 (210)     26.2 (267)
Viga corona      40 (400)     43.2 (440)
Viga de          45 (450)     44.6 (455)
 fundacion

Fuente: Saenz, 2009

Cuadro 8. Resistencia de prismas
de mamposteria.

Prismas rellenos             Prismas vacios

Especimen   Resistencia   Especimen   Resistencia
            MPa (kg/                  Mpa (kg/
            [cm.sup.2])               [cm.sup.2])

1               172           1           154
2               177           2        12 (122)
3            16.4 (167)       3           133
4               171           4           145
5               175           5           133
6               168           6           143
Promedio     16.9 (172)   Promedio    13.5 (138)

Fuente: Saenz, 2009

Cuadro 9. Resultados experimentales

Muro           Carga     Modo      Ductilidad
               maxima     de
               (kN)     falla(1)

Muro 1          11.7       1          2,53
Muro 2          11.1       1          2,32
Muro 3 (sin     9.81       2          2,27
  acero
  horizontal)

Modos de falla (1):

(1): falla combinada por flexion y
cortante donde predomina la flexion.

(2): falla combinada por flexion y
cortante donde predomina el cortante.

Fuente: Saenz, 2009.
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Article Details
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Author:Navas Carro, Alejandro; Saenz Garcia, Alejandra
Publication:Ingenieria
Article Type:Report
Date:Jan 1, 2011
Words:5484
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