2.3. Comportamiento sísmico de la albañilería Las construcciones de albañilería sometidas a cargas sísmicas fallan de distinta manera, debido al tipo de confinamiento y refuerzo, y de acuerdo a estas se brindan recomendaciones estructurales para mejorar su comportamiento sísmico. En la albañilería simple y confinada se presentan fallas y deficiencias, entre las principales tenemos las siguientes: 2.3.1. Albañilería simple Este tipo de estructura ha resultado ser en muchos casos deplorable, llegando incluso al colapso de toda la edificación, principalmente cuando estas edificaciones estaban sobre suelo blando fig. 2.12, entre sus principales fallas tenemos: Deslizamiento Deslizamien to de la losa de techo respecto a la última hilada del muro, debido a la falta de refuerzo vertical. Caída de muros perimetrales, tabiques y parapetos por la acción de cargas perpendiculares a su plano, debido a una débil conexión con muros transversales y ausencia de arrostramientos. Falla frágil por tracción diagonal, la cual se debe a la escasa densidad de muros en una dirección. La Resistencia y Rigidez son afectadas súbitamente, debido a que no existen refuerzos que controlen el tamaño de grietas (Construcciones de Albañilería Albañilería - Ángel San Bartolomé) Bartolomé)
Fuerza de sismo aplicada, nótese la distribución de fuerzas la cual ocasionaría en este tipo de albañilería simple deslizamiento de la losa en la última hilada por no tener confinamiento y la falla por tracción diagonal en la albañilería. Al costado se aprecia una vivienda de 3 pisos en albañilería simple
la ausencia deconfinamiento causacaída de murosperimetrales debido afuerza sísmicas, esto porla pobre conexión entremuros y la falta de unanillo (viga solera) quecontrola el oscilamientolibre del muro, la cualgeneraría fuerzas deflexión, ante la cual la albañilería es
Fig. 2.12 Albañilería simple – Comportamientos sísmico
2.3.2. Albañilería Confinada Los daños ocasionados en la albañilería simple, fueron disminuidos con la adición de refuerzos, evitando así el colapso de la estructura. Pero aun así siguen siendo
susceptibles a la aparición de fallas debido a una mala concepción estructural o proceso constructivo, entre las principales deficiencias tenemos:
Columnas muy espaciadas entre sí. Se pierde el efecto de confinamiento en la región central del muro y el tamaño de las grietas diagonales se torna incontrolable, deteriorándose la albañilería. Cangrejeras en las columnas. Las cangrejeras ocurren por las siguientes razones: 1) el concreto se encuentra muy seco al instante de vaciarlo; 2) por el tamaño excesivo de las piedras del concreto a vaciar en columnas de poca dimensión; 3) ganchos de estribos con gran longitud que estorban el paso del concreto; 4) por la zona de interface columna-albañilería con dientes muy largos y, 5) por la mala vibración o chuceo defectuoso del concreto. La presencia de cangrejeras reduce drásticamente la resistencia a compresión, tracción y corte de las columnas. Propagación de la falla por corte desde la albañilería hacia los extremos de los elementos de confinamiento Fig. 2.13. La energía acumulada en un muro antes de su falla por corte es elevada y aunque va disipándose a través de las grietas de flexión (que generalmente se forman en las columnas antes que se inicie la grieta por corte en el muro), también puede disiparse en forma explosiva deteriorando los elementos de confinamiento. Si estos elementos poseen estribos muy espaciados en sus extremos, no se podrá controlar el tamaño de dichas grietas. Muros con excesiva carga vertical. La mayor carga axial genera un incremento de la resistencia al corte, pero disminuye la ductilidad, pudiendo incluso flexionar a las columnas en el plano del muro deteriorando la unión muro-columna. Luego que se generan las grietas diagonales en el muro, las bases de las columnas pueden fallar por compresión al rotar el muro en torno a ellas. La recomendación es distribuir la carga vertical sobre todos los muros del edificio, usando una losa (aligerada o maciza) armada en 2 sentidos; o, en todo caso, adicionar refuerzo horizontal en el muro cuando el esfuerzo vertical actuante (limitado a un valor máximo de 0.15 f’m) supere a 0.05 f’m.
Muros de Albañilería construidos con unidades frágiles (con gran porcentaje de perforación y tubulares) que ocasionan fallas explosivas. (Construcciones de Albañilería - Ángel San Bartolomé)
Fig 2.13. Secuencia de la aparición de la falla por tracción diagonal, nótese las fuerzas de corte actuantes.
a) b) Fig. 2.14. Trituración de la albañilería hecho con ladrillo hueco. a) Muro con unidades de albañilería hueca. b) Muro con unidades de albañilería sólida. 2.3.3. Requisitos generales sismoresistentes de la albañilería Los tipos de falla y deficiencias mencionados anteriormente, han conducido a definir requisitos generales para edificaciones de albañilería en zonas sísmicas Fig. 2.14, entre estos tenemos: Evitar las formas irregulares (H, T, L, etc.) mediante juntas sísmicas y tratar de mantener la simetría en planta y elevación. El peso de la edificación debe ser lo más ligero posible, debido a que las fuerzas de inercia son proporcionales a la masa de la estructura, además tratar que el peso del edificio este simétricamente distribuido en planta en cada nivel. Colocación de una adecuada junta sísmica entre edificaciones, de manera que eviten impactos adicionales al sismo, que no están contempladas en el diseño. Se debe mantener la continuidad de los muros portantes desde la cimentación hasta el último nivel, además los muros portantes deben tener una longitud mínima de 1.20 m para que puedan absorber de fuerzas horizontales. Los muros no deben ser demasiado esbeltos, ya que vuelve flexible frente a cargas perpendiculares a su plano y reduce su resistencia al corte. Distribuir de manera adecuada los muros portantes en planta en ambas direcciones, con la finalidad de evitar problemas de torsión. Se debe tener una densidad apropiada de muros portantes en cada dirección (Norma E070). Considerar posibles asentamientos diferenciales producto del tipo de suelo, y que se debe tener en cuenta en el diseño de la cimentación.
Tratar que el peso tanto de carga muerta y viva sea repartido uniformemente en planta, con el fin de evitar vibraciones torsionales y una mejor distribución de la carga.
Evitar formas irregulares o asimétricas de edificaciones en planta ya que ocasiona concentración de esfuerzos en las esquinas, una solución es colocar juntas sísmicas. También se debe tener en cuenta que las dimensiones en planta (A, B) no deben ser muy desproporcionadas teniendo como criterio que B < 4A.
Mantener una continuidad de muros desde la cimentación hasta el último nivel con el fin de conseguir una buena transmisión de esfuerzos. Y de vanos con la finalidad de evitar cambios bruscos de rigidez y resistencia.
Colocar Juntas sísmicas entre edificaciones con el fin de evitar cargas de impacto entre ellas la separación estará dado por la altura de la edificación y el tipo de terreno.
Mantener una adecuada distribución y densidad de muros en planta procurando que el centro de masa (CM) y el centro de rigidez (CR) no tengan una excentricidad (e) mayor ya que ocasionaría problemas de torsión en la edificaron en la que los muros portantes más alejados serían los más afectados
Tener en cuenta posibles asentamientos diferenciales (∆ H 1 , ∆ H 2 ) de acuerdo al tipo de terreno,
con la finalidad de diseñar la cimentación para evitar este tipo de fallas en la albañilería
Fig. 2.14. Requisitos generales sismoresistentes 2.4. Albañilería confinada La albañilería confinada es la técnica de construcción empleada generalmente en la edificación de viviendas. En este tipo de construcción se utilizan unidades de arcilla calcinada (ladrillos), columnas de amarre, vigas soleras, etc. Este es el sistema que tradicionalmente se emplea en casi toda Latinoamérica para la construcción de edificios de hasta 5 pisos. En las edificaciones de albañilería confinada, primero se construye el muro de ladrillo, luego se procede a vaciar el concreto de las columnas de amarre y, finalmente, se
construye el techo en conjunto con las vigas. Generalmente, se emplea una conexión dentada entre la albañilería y las columnas; o una conexión prácticamente a ras y con unas mechas de acero utilizadas amarre entre la columna y la albañilería. 2.4.1. Unidad de Albañilería Se conoce como unidad de albañilería al ladrillo de arcilla calcina, ladrillo sillico calcáreo y bloque de concreto; igualmente el proceso de fabricación, es variado, dando lugar así a unidades mecanizadas y artesanales; lo que genera diferentes calidades en las unidades. Es importante el estudio y control de las unidades, puesto que representan el componente básico para la construcción de cualquier tipo de albañilería, de esta manera evitar el uso de unidades fisuradas, mal cocidas, de baja resistencia, etc.; debido a que representan un punto crítico donde se iniciaría la falla del muro. 2.4.2. Propiedades de las unidades de albañilería Dentro de las principales, tenemos: A. Variación dimensional Esta propiedad define la altura de las hiladas, ya que si la dimensión de las unidades es variada ocasionara juntas más gruesas (mayor a 1.5 cm.-Norma E070) Fig. 2.15
Fig. 2.15. Variación de la unidad de albañilería B. Alabeo Es la curvatura (concavidad, convexidad) que presentan las unidades en sus superficies y que también influyen en la altura de las hiladas, ya que a mayor alabeo ocasionara juntas más gruesas (mayor a 1.5 cm.-Norma E070) Fig. 2.16
Fig. 2.16. Alabeo de la unidad de Albañilería
C. Resistencia a la compresión Es la principal propiedad de la unidad de arcilla calcinada, a mayor resistencia brinda una mayor durabilidad y tendrá un mejor comportamiento estructural. Pero a la vez es una
propiedad difícil de determinar debido a la gran variedad de formas y dimensiones de las unidades; ya que a menor altura mayor resistencia. Fig. 2.17
Fig. 2.17. Resistencia a la compresión de la unidad de albañilería D. Resistencia a la tracción por flexión Constituye una propiedad cualitativa, para determinar la calidad de la unidad, su valor es considerado cuando las unidades tengan alabeos altos, que puedan conducir a fallas por tracción por flexión dentro de la albañilería. Fig. 2.18
Fig. 2.18. Tracción por flexión de la unidad de albañilería E. Absorción Propiedad que determina la cantidad de agua que puede ser absorbida por la unidad de arcilla calcinada, se define como el cociente entre el peso de agua que absorbe y su propio peso cuando está seco. Se expresa en tantos por ciento. Fig. 2.19
Fig. 2.19. Absorción de la unidad de la albañilería F. Succión Propiedad por la cual se mide el grado de avidez de agua sobre la cara de asiento en la unidad de arcilla calcinada. Cuando la succión es muy alta, el mortero pierde agua dando lugar a una pérdida de adherencia con la superficie de la siguiente unidad. También define si las unidades deben ser humedecidas antes del proceso de asentado. Fig. 2.4 (g)
Fig. 2.20. Succión de la unidad de la albañilería 2.5. Malla electrosoldada Las mallas electrosoldadas están conformadas por barras lisas o corrugadas, laminadas en frío, que se cruzan en forma ortogonal, las cuales están soldadas en todas sus intersecciones. Estas mallas reemplazan la armadura de fierro tradicional en algunos elementos como las losas de piso, canales, losas aligeradas, muros de ductilidad limitada, cisternas, etc. Actualmente se vienen utilizando por sus ventajas en el tiempo de instalación comparado con el armado manual de una armadura de acero, lo que conlleva a disminuir tiempo de ejecución de la obra.
