ar_03

E I M S

Curso de Edificaciones de Mamposter í ía

Rehabilitaci óón n de estructuras Rehabilitación de mamposter ía mampostería Leonardo Flores Flores Corona Corona SMIE Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A.C.

Oaxaca, Oaxaca, Oax., Oax., 11 11 yy 12 12 de de julio julio de de 2008 2008

SMIE

8 0 0 2 e d o i n u j e d 2 1 y 1 1 , a í r e t s o p m a M e d s e n o i c a c i f i d E e d o s r u C

Objetivos de la rehabilitación • • •

Aumentar res re resistencia Incrementar rigidez Mejo Me jora rarr cap capac acid idad ad de de defo form rmac ació ión n inelástica

• Rest Restab able lece cer/ r/me mejo jora rarr el co comp mpor orta tami mien ento to de la estructura original para devolverle su funcionalidad

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Objetivos de la rehabilitación • • •

Aumentar res re resistencia Incrementar rigidez Mejo Me jora rarr cap capac acid idad ad de de defo form rmac ació ión n inelástica

• Rest Restab able lece cer/ r/me mejo jora rarr el co comp mpor orta tami mien ento to de la estructura original para devolverle su funcionalidad

SMIE


Agrietamientos • “Gri “Griet eta” a”,, “fi “fisu sura ra”, ”, “c “cua uart rtea eadu dura ra”, ”, … • Se ge gene nera ran n cua cuand ndo o los los es esfu fuer erzo zoss en en el el elemento exceden la resistencia del material (pieza, junta). • Po Porr lo ta tant nto, o, ac acus usan ann la distr trib ibuc ució ión n de de acu acusa san la dis esfuerzos en el momento del daño • Es po posi sibl ble e iden identitififica carr el fen ffenó enóm ómen eno o que qqu uee fe nóme meno no prov pr ovoc ocó ó di dich cho o agrie agrieta tami mien ento to

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Agrietamientos y modos de falla Distorsión angular: Fuerza horizontal o asentamiento diferencial Tensión diagonal

Cortante Cortante Relación Relación resistencia resistencia de de piezas piezas – een n la – adherencia adherencia en la junta junta

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Normas Técnicas Mampostería RCDF Capítulo 11 Evaluación y Rehabilitación • • •

Necesidad de evaluación Proceso de evaluación Investigación y documentación de la edificación y de las acciones que la dañaron • Clasificación del daño en los elementos de la edificación

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Normas Técnicas Mampostería RCDF • Evaluación del impacto de elementos dañados en el comportamiento de la edificación • Determinación de la necesidad de rehabilitación

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NTCM, RCDF: Sección 11.3 Rehabilitación • Apuntalamiento y rehabilitación temporales y demolición • Conexión entre elementos existentes y materiales o elementos nuevos • Reparación de elementos • Refuerzo • Construcción, supervisión y control de calidad

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Evaluación global de la estructura • Reparación local vs. Proyecto global • Configuración estructural • • • •

• • •

Simetría Regularidad en planta y en elevación Escasez de muros (redundancia) Choque con otras estructuras

Tipo de cimentación Tipo de material para la mampostería Modalidad de refuerzo

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Evaluación • • • •

Configuración estructural Fecha de construcción Reglamento vigente en la construcción Daño en eventos anteriores, técnica de rehabilitación previa • Planos arquitectónicos, estructurales, memoria de cálculo

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Evaluación • Croquis de la estructura con ubicación y dibujo de los agrietamientos • Tamaño de grieta • Verificar coincidencia de las grietas a ambos lados del muro

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Técnicas de rehabilitación A carga vertical: • Inserción de castillos

 

• •

Marcos de concreto ref. o de acero acero Muros de concreto

• Otros A flexión: • Castillos, malla, placas de acero, acero, cables cables

 

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Técnicas de rehabilitación A carga lateral: • Reparación de grietas (resina, (resina, mortero, …) …)



• Grapas o bandas de malla malla en en las grietas • Alambres Alambres horizontales sujetos en los extremos • Encamisado con mortero (solo, fibras) • •

Malla y recubrimiento de mortero Fibras sintéticas y resinas

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Técnicas de rehabilitación • •

Placas metálicas Contraventeo con cables

• •

Diagonales de concreto reforzado Cables de postensado

• Otros

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Técnicas de rehabilitación según la condición de daño VV

D Dagr agr

0,1

5

D DMM

D D80 80

10

30 Anchura de grieta, mm mm

D D

Resina Resina Epóxica Epóxica Mortero Mortero Epóxico Epóxico Mortero Mortero de de Cemento Cemento Encamisado Encamisado Inserción Inserción de de barras barras Reemplazo Reemplazo

Inyección Inyección

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Refuerzo con fibras de carbono

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SMIE


Refuerzo con malla y mortero, NTC-M, RCDF 2004 Mortero Mortero tipo tipo I,I,

separación separación máxima máxima de de 450 450 mm mm (y (y anclar anclar aa castillos castillos yy dalas) dalas)

ff j j * * ≥≥ 12.5 12.5 MPa MPa

450 mm mm ≤≤ 450

15 mm mm ≥≥ 15

(5.4.4.1) (5.4.4.1)

2 veces veces ≥≥ 2 separación separación de de alambres alambres verticales verticales

mortero mortero

sshh

Detalle Detalle 11

Alambres horizontales de la malla: V sR F R η phh f yh A T sR = R yh T

rodear bordes

mortero

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INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL PARA REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA

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n ó i c a t e n a e g m r o a u c r r c t a e s n M d i

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Espécimen MV-1

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Espécimen MV-2

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Curvas de histéresis

8 0 0 2 12 e d t o , 9 i n e u t j e n6 d a 2 t 1 r 3 y o 1 c 1 , 0 a a í r z r e t s e-3 o u p m-6 F a M e -9 d -0.012 s e n o i c a c i f i d E e d o s r u C

MV-2

MV-1

-0.006

0

0.006

0.012

-0.006

Distorsión, mm/mm

0

0.006

0.012

SMIE

Procedimiento 8 0 0 2 e d o i n u j e d 2 1 y 1 1 , a í r e t s o p m a M e d s e n o i c a c i f i d E e d o s r u C

Apuntalar la zona del castillo a reparar; Demoler el extremo del castillo y reconstruirlo; Reemplazar las zonas con piezas m ás más da ñadas; dañadas; Relleno de grietas mayores de 3 mm en mamposter ía; mampostería; Malla de alambre 6x6 -10/10, conexi ón con 6x6-10/10, conexión clavos para concreto de 50 mm @ 45 cm; Aplanado de mortero (2.5 cm)

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Apuntalamiento Seleccionar castillos que deban ser reparados

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Demolición de parte de los castillos y reconstrucción

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Reemplazo de piezas en zonas muy dañadas

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Relleno de grietas Grietas mayores a 3 mm en mampostería Uso de mortero cemento:arena 1:3

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Colocación de la malla

Dar la vuelta a la malla

Malla 6x6-10/10 ambos lados Clavos @ 45 cm

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Colocación de malla • Limpieza de la pintura • Malla 6x6-10/10 • Pegada al muro • Clavos de concreto de 50 mm @ 45 cm • Rodear los bordes • Traslape de 2 alambres (30 cm)

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Colocación del mortero • Mortero cemento:cal:arena 1:¼:3.75 , • f j j = 100 kg/cm² • Espesor 2.5 cm

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MV-1R, Final,

Dist. = 0.008

SMIE


Fractura de los alambres

SMIE


MV-2R, Final,

Dist. = 0.01

SMIE

Curvas de histéresis

8 0 0 2 30 30 e d o i 20 20 n u t j t , 10 e , 10 d e e t 2 t 1 n n a a 00 y t r 1 t r 1 o , o-10 a C-10 í r C e t s -20 -20 o p m -30 a -30 M -0.012 -0.012 e d s e n o i c a c i f i d E e d o s r u C

MV-2R

MV-1R

-0.006 -0.006

00

0.006 0.006

0.012 0.012

-0.006 -0.006

Distorsión, mm/mm

00

0.006 0.006

0.012 0.012

SMIE


Envolventes de respuesta 35 MV-1R MV-1R

30 t t , , e e t t 25 n n a a t t r r 20 o o C C a a z z r r 15 e e u u F F 10

Teórico con mortero

MV-2R

V V u, u, RDF RDF

MV-1 MV-1

5 0

MV-2 MV-2

0

0.002 0.002

0.004 0.004

0.006 0.006

0.008 0.008

Distorsión, mm/mm

0.01 0.01

0.012 0.012

SMIE


Rehabilitación de estructuras de mampostería con malla y mortero

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Etapas de la rehabilitación 8 0 0 2 e d o i n u j e d 2 1 y 1 1 , a í r e t s o p m a M e d s e n o i c a c i f i d E e d o s r u C

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Rehabilitación y patrón de agrietamiento

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Envolventes 3D y 3DR

(CENAPRED)

800

N600 k , l a s a b400 e t n a t r 200 o C 0

3D-R 3D

00

0.005

0.01 0.01

Distorsión Nivel 1, mm/mm

0.015 0.015

SMIE


Resistencia a fuerza cortante Fuerza cortante que toma la mampostería ≤ 1.5 F R v m* AT V mR mR = F R (0.5 v m m* AT T + 0.3 P ) T

Fuerza cortante que toma el refuerzo horizontal η ph f yh AT V sR = F R sR R T

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Factor de eficiencia 0.3 MPa V mR mR F R A T R T

0.3 f mm* ≤ ≤ ≤ phh f yh yh ≤ 1.2 MPa , piezas macizas 0.9 MPa , piezas huecas

η 0.6

0.2 0.6

0.9

phh f yh MPa yh

SMIE


Factor de eficiencia del refuerzo horizontal 100 100 WBW-B WBW-B

80 80 % % , , a a 60 i i 60 c c n n e e i i c c40 40 i i f f E E

20 20 00 00

N2 N2 N3 N3 3D-R 3D-R

M-072 M-072

Confinada, Confinada, maciza, maciza, refuerzo refuerzo horizontal horizontal Confinada, Confinada, maciza, maciza, malla malla yy mortero mortero Confinada, Confinada, extruida, extruida, refuerzo refuerzo horizontal horizontal Escalerilla Escalerilla (no (no permitida) permitida)

M3 M3 N4 N4

M-211 M-211

M-147 M-147 M1 M1

WBW-E WBW-E

V V ss = p phh f f yy A AT T 0.2 0.2

0.4 0.4

0.6 0.6

M4 M4

NTC-M NTC-M 2004 2004

0.8 0.8

1.0 1.0

1.2 1.2

f , MPa

1.4 1.4

1.6 1.6

1.8 1.8

SMIE


Técnicas usadas en casos de asentamientos diferenciales

SMIE


Posibles geometrías, asentamiento “concentrado” (escalón)

a)

b)

c)

d)

SMIE

Ejemplo de condición de carga resultante de reforzar los elementos

8 0 0 2 e d o i n u j e d 2 1 y 1 1 , a í r e t a) s o p m a M Zona en e d voladizo s e n o i c a c Cimentación rígida i f i d E e d Peso de parte o de la estructura s r u C

Elemento rigidizado (muros o cimentación)

b)

c)

Estructura

Peso de la estructura

Peso de la estructura

SMIE


Dividir y desligar cuerpo 1 Tapajuntas cuerpo 2

Deformación

refuerzo Daño a futuro

muro desligado

SMIE


SMIE


SMIE


SMIE


Casos ejemplo, rehabilitación de viviendas dañadas por sismo

SMIE


Demolición Demolición total total yy construcción construcción

SMIE


Reemplazo de elementos

SMIE


Reconstrucción:

Malla y mortero como refuerzo adicional

SMIE


Adición de castillos y dalas

SMIE


Unidad habitacional, 1999

SMIE


SMIE


SMIE


SMIE


SMIE


Detalle del daño

SMIE


Geometría y dimensiones A 6°

150

B

300

C A

1

150

B

C

300

460 390

72

156

156

4

5

250

6 7

75

2

60

900 12

650 300

6

Sube

100

3 PIEZAS DE MAMPOSTERÍA

Baja

3

156

160

PLANTA BAJA

PLANTA ALTA

SMIE


Levantamiento de daños

PLANTA BAJA

SMIE


Propuesta de rehabilitación muro de concreto castillos externos de 15x15 cm

muros de concreto

Reparación de la escalera (en su caso)

PLANTA BAJA

muro de concreto

PLANTA ALTA

SMIE


Rehabilitación reemplazando muros de planta baja por mampostería confinada

SMIE


SMIE


SMIE


Ubicación de muros dañados

Grietas Grietas inclinadas inclinadas en en mampostería, mampostería, 22 aa 33 mm mm

PLANTA BAJA

PISO 1

SMIE


Ubicación de muros dañados

Grietas Grietas inclinadas inclinadas en mampostería, en mampostería, hasta hasta 11 mm mm

PISO 2

PISO 3

SMIE


Sistema de piso y distribución de cargas

Sistema de vigueta y bovedilla Cargas en los muros en dirección Y

SMIE


Opción de rehabilitación Método simplificado: VRx Rx = 30 t < Vuu = 55 t VRy Ry = 167 t > Vuu

Longitud requerida, requerida, malla 6x6-10/10 = 16 m

Longitud total = 19 m

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Detalles de la rehabilitación Rodear extremos de muros Aplanado de mortero malla pegada al tabique clavo (doblado o amarrado)

PLANTA

arandela clavo tipo Hilti

CORTE

Anclaje a la cimentación

SMIE


SMIE


SMIE


PLANTA

Resultados del Método simplificado (v mm*=3 kg/cm²): Como mampostería Como mampostería reforzada: no reforzada: VRx VRx Rx = 78 t < Vuu = 326 t Rx = 45 t < Vuu = 489 t VRy VRy Ry = 109 t < Vuu Ry = 63 t < Vuu

SMIE


SMIE


Conclusiones Evaluaci ón global del comportamiento Evaluación de la estructura. Influencia de la rehabilitaci ón en el rehabilitación comportamiento general (cambio de modos de falla). Simetr ía y regularidad en planta y Simetría elevaci ón. Redundancia. elevación. Estudio ttécnico écnico y econ ómico para económico seleccionar la mejor opci ón. opción.

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