2010.04.24 Angel San Bartolome

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2010.04.24 Angel San Bartolome

  1. 1. •Por: Angel San Bartolomé g •E-mail: asanbar@pucp.edu.pe •Blog 1: http://pucp.edu.pe/albanileria •Blog 2: Bl 2 http://pucp.edu.pe/concretoarmado htt // d / t d
  2. 2. ALBAÑILERÍA CONFINADA ALBAÑILERÍA ARMADA Aquella que se encuentra Aquella que lleva refuerzo bordeada por concreto armado en su parte interna t i t vaciado después de la y cuyas celdas construcción del muro son rellenadas con grout
  3. 3. MUROS NO REFORZADOS Chile, 2010 México, 1985 Albañilería No Confinada Albañilería armada parcialmente rellena
  4. 4. MUROS NO PORTANTES Son aquellos que no portan acciones de gravedad Tabique Cerco Parapeto
  5. 5. D V γ = deriva ENSAYO DE CARGA LATERAL CÍCLICA
  6. 6. Desplazamiento lateral controlado en varias fases V 3 ciclos/fase hasta estabilizar el lazo histerético D cuando el lazo histerético no se estabiliza, el muro habrá colapsado
  7. 7. lazos finos y V orientados hacia el origen “rigidez degradante” D ENVOLVENTE DE LOS LAZOS HISTERÉTICOS ESTABLES
  8. 8. V D
  9. 9. Vf Vf Estas fisuras son finas y no afectan a la resistencia, basta con resanarlas Primera Fisura Visible de Tracción por Flexión (punto “f”) Primero fisura el concreto y después la albañilería
  10. 10. VR ROTURA DIAGONAL (punto “R”)
  11. 11. VR R γ El punto “R” ocurre p para una distorsión angular γ del orden de 1 / 800 R
  12. 12. Sismo de Pisco, 2007. En Lima el sismo fue “leve” (a = 0.07g), pero la tabiquería de los edificios flexibles presentaron fisuras. Deberíamos tener un diseño por sismo leve, donde se cumpla i l d d l γ < 1/800
  13. 13. LÍMITE DE REPARACIÓN Deriva = γ = 0.005 Esta es la deriva inelástica á i i lá ti máxima permitida (0.005) p por la Norma Sísmica E.030 Mas allá se trituran la albañilería y las columas perdiéndose la última línea de defensa defensa.
  14. 14. Unidades Peligrosas P=0 Ladrillo con 40% de huecos Hueco Sólido (Ok.)
  15. 15. Unidades Peligrosas Pisco, 2007 KK artesanal a tesa a Bloques vacíos
  16. 16. REFORZAMIENTO Conjunto de C j t d medidas preventivas para aumentar la did ti t l resistencia, rigidez, o ductilidad de las edificaciones antes que ocurra el evento. q REFORZAMIENTO y REPARACIÓN Conjunto de medidas para restaurar o mejorar la resistencia, rigidez, o ductilidad de las edificaciones después de haber ocurrido el evento. id l t En ambos casos se requiere saber las causas que generan las fallas y realizar un rediseño estructural utilizando las propiedades del muro reparado y reforzado reforzado.
  17. 17. dentada (insuficiente) Pisco, 2007 arriostre
  18. 18. No arriostrado Arriostramiento de tabiques q existentes empleando malla electrosoldada
  19. 19. Segundo piso Parapetos en Pisco-2007 Tercer piso Chile, 2010
  20. 20. Disposición incorrecta del refuerzo vertical del arriostre (alojado en el eje del parapeto) mejor disposición para aumentar el momento resistente
  21. 21. Sismo de Pisco 2007 Pisco, Chilca, arriostre de concreto sin refuerzo Sismo de Pisco, 2007 Chilca, mocheta de , albañilería simple
  22. 22. Ce co Cerco de co eg o colegio afirmado Relleno mal compactado compactación
  23. 23. La albañilería es muy frágil, con una deriva de 1/800 se fractura Antes de reparar al muro hay que rigidizar previamente al volado, por ejemplo, con p j p cartelas metálicas o de concreto armado.
  24. 24. Wo = D/4 El puntal rigidiza a la estructura y puede crear problemas:
  25. 25. 1. TORSIÓN calle EDIFICIO UBICADO EN ESQUINA
  26. 26. 2. PISO BLANDO Piso 1: -cocheras -tiendas Tomar medidas preventivas -restaurante rigidizando al primer piso
  27. 27. Piso Blando + Torsión Pisco, 2007 cochera
  28. 28. 3. COLUMNAS CORTAS Nasca, 1996
  29. 29. larga corta
  30. 30. REFORZAMIENTO DE LOCALES ESCOLARES EXISTENTES. Experimento pe e to PUCP-SENCICO larga g larga g resina epóxica alféizar corta t larga l (95%) Hacer que todas sean cortas y que c/u tome el 25% de V
  31. 31. Alféizar aislado Columna corta con ensanches
  32. 32. TIPOS DE FALLA EN LOS TABIQUES POR ACCIÓN COPLANAR 1.- TRACCIÓN DIAGONAL
  33. 33. 2.- CIZALLE
  34. 34. 3.-APLASTAMIENTO degeneró en piso blando
  35. 35. Resistencia última del puntal (tabique de albañilería)) C Compresión Actuante = C < mín (Rc, Rt o Rz)
  36. 36. SOLUCIONES cuando C > R 1. Agregar placas de concreto para atenuar la interacción (disminuir C)
  37. 37. 2. Ductilizar al tabique con refuerzo V D
  38. 38. e = 0.007 h 3. Aislar los tabiques (se aplica cuando hay problemas de torsión o piso blando).
  39. 39. Ica, sismo de Pisco - 2007 Facultad de Medicina Universidad San Luis Gonzaga
  40. 40. guías para evitar í i el volcamiento epóxico
  41. 41. 4. Tabiques de FIBRABLOCK (fibra d (fib de madera aglomerada d l d con cemento). El amortiguamiento se g incrementa a un 10%).
  42. 42. SISMO LEVE EN LOS TRES CASOS
  43. 43. P δ P=0 Alféizar aislado Alféi i l d Este problema también se da en la unión de cercos con muros portantes cerco MP
  44. 44. La deriva no debería exceder de 0 005 d 0.005 X-X Pórtico muy flexible en la dirección de la fachada. y Muro longitudinal en voladizo no puede seguir la deformación del pórtico, tampoco aporta resistencia.
  45. 45. g grieta Elevación muro La albañilería no puede seguir a la carga excesiva gran deformada de la columna de luz grande poco peralte.
  46. 46. F B F viga b muro F = reacción de la viga t F / (B t) < 0.375 f´m B = b + 2t + 2t
  47. 47. Carabayllo, casas en ladera, ladera arena suelta Antes de la reparación, se debe estabilizar el suelo, por ejemplo, con inyecciones de ,p j p , y grout.
  48. 48. cuando no hay asentamiento diferencial, el muro no fisura Pantanos de Villa, 2002 Tambo de Mora, 2007
  49. 49. Licuación del suelo arenoso con napa freática alta. pilote
  50. 50. 1. deslizamiento 1 d li i t 2. 2 desgarro 3. vaciamiento T
  51. 51. techo metálico no arriostra hor hor. Chile, 1985 Falla por acciones sísmicas ortogonales al plano de la albañilería.
  52. 52. 4. Falla por Corte Chile, Chile 2010 Chile, 1985
  53. 53. 5. Dinteles peraltados discontinuos
  54. 54. 6. Falla por Punzonamiento debido al empuje de la escalera descanso escalera Vista Frontal Agregar columnetas
  55. 55. Tarapacá, 2005 Chile, 2010 Muros NO CONFINADOS México, 198 é 1985
  56. 56. Muro Confinado. Norma E.070: El concreto debe vaciarse después de haberse construido la albañilería h L<2h
  57. 57. Defecto en la técnica de construcción Muro NO Confinado Pisco, Pisco 2007
  58. 58. Falta de densidad de muros en la dirección de la fachada. Tacna, 2001. , Pisco, Pisco 2007
  59. 59. Techo metálico, Chile 1985 metálico Chile, 2010 Falla por acción sísmica ortogonal al plano. Albañilería semi-confinada.
  60. 60. Pisco, 2007. Ausencia de diafragma rígido y soleras En el último nivel es posible usar techo de madera o metálico, pero metálico las soleras de concreto son indispensables para arriostrar horizontal horizontal- mente a los muros.
  61. 61. Confinada, refuerzo vertical continuo espigas Albañilería armada en Popayán, 1983.
  62. 62. Experimento Falla por Deslizamiento Edificio real Moquegua 2001 real, Moquegua,
  63. 63. losa P Disminución sustancial del área de corte en una falla tipo reloj de arena, causada primeramente por deslizamiento. Northridge.
  64. 64. La finalidad de las espigas es facilitar el asentado de los bloques espiga e Una vez que se ha construido la albañilería, q , Ref. continuo se insertan las varillas verticales traslapándola con las espigas, sin amarrarlas.
  65. 65. En el Perú no existen bloques H, por lo que habría que recortarlos: Ref. Vert. continuo amoladora bloques recortados en H se asientan H, i t horizontalmente
  66. 66. Albañilería Armada, Chile 1985 Trituración de los bordes libres
  67. 67. Chile 2010 CHILE-1985
  68. 68. Confinamiento con estribos año pelda Confinamiento con malla electrosoldada
  69. 69. Confinamiento con espirales continuas p “se debe confinar una región y no solo la celda extrema”
  70. 70. Espiral di E i l discretat en cada unidad del borde libre Sílico-calcáreo-apilable Sílico calcáreo apilable
  71. 71. Confinamiento con planchas perforadas
  72. 72. Cuatro muros confinados que fueron ensayados a carga lateral cíclica, hasta alcanzar derivas de 0.01 mayores al límite de reparación permitida por la Norma E.070 (0.005), fallaron por corte, y luego se repararon y reforzaron aplicando 4 técnicas distintas, apuntalándolos previamente. Muro Original hecho con ladrillos KK artesanal antes de la reparación y ió reforzamiento
  73. 73. Técnica 1. Tradicional: 2 1) Reemplazo de ladrillos por otros de mayor calidad, adheridos a la albañilería 1 existente con mortero 1:1:4. 3 2) Reparación de los extremos de las columnas, usando epóxico para unir el concreto 4 nuevo con el existente. existente 3) Resane de grietas importantes, profundizándolas, para luego limpiarlas, h medecerlas limpiarlas humedecerlas y taponarlas con mortero 1:1:4. 4) La zona central triturada se rellenó con concreto simple. 2
  74. 74. En el paso 2, es conveniente emplear un encofrado en forma de embudo (cachina), para que rebalse el concreto nuevo y de esta forma, al secar, no se separe del concreto existente. epóxico col cachina El concreto nuevo debe rebalsar, ya que al cim. secar se contrae y se separa del existente.
  75. 75. Técnica 2. Tradicional + Refuerzo Horizontal: A los 4 pasos de la técnica Tradicional, se agregó un quinto paso, consistente en: i t i t t 5 1 -Abrir ranuras en las 2 caras de l l d ill d los ladrillos, cada 4 hiladas, d hil d de 1” de profundidad. 4 -Perforar los extremos de las ranuras. Luego limpiar, 3 humedecer y colocar 1 φ ¼”, anclándolo a 90º en la perforación. -Taponar perforaciones y p p 2 ranuras con mortero 1:4.
  76. 76. Técnica 3. Tradicional + perforación 2 Refuerzo Diagonal: 1 3 Esta técnica es similar a la anterior, pero el refuerzo de ¼” se colocó diagonalmente en las 4 2 caras de la albañilería, anclándolo en la perforación. perforación 5 refuerzo diagonal ortogonal en la cara opuesta.
  77. 77. Técnica 4. Reemplazo total de la albañilería: En el cuarto muro se eliminó la albañilería reemplazándola por otra de mejor calidad. Sólo se aprovechó a los confinamientos, reparando los extremos de las columnas. El problema radicó en integrar la nueva albañilería con el concreto existente: 1) Se dejó un espacio de 7cm entre la nueva albañilería (dentada) y las columnas. 2) Se picó la parte central de las columnas, para que allí ancle 2 φ ½” horizontales de una solera intermedia de 7cm de peralte. p 3) En la parte superior intermedia de la nueva albañilería, se dejó un espacio en , j p las 3 últimas hiladas.
  78. 78. 4. Se perforó verticalmente a la solera superior, muro para vaciar por allí grout formando una grout, losa l llave de corte con la nueva albañilería. De existir un muro encima, la perforación puede llave hacerse por un costado del muro. El área muro de las llaves + las columnas, debe ser suficiente para absorber por corte-fricción b b t f i ió llave al cortante de agrietamiento. epóxico albañilería nueva 5. S 5 Se aplicó resina epóxica en el li ó i ó i l lado interno de las columnas, y grout se vació grout en el espacio solera existente entre la nueva albañilería y las columnas, columna existente para así integrar ambos materiales.
  79. 79. REENSAYO DE CARGA LATERAL CÍCLICA EN MUROS REPARADOS Técnica 1. Tradicional: No sirvió. La unión entre la albañilería nueva y la existente fue muy débil débil. Debería investigarse el uso de morteros con aditivos (Vinnapas + Culminal) o mortero epóxico que permita mejorar la adherencia entre la nueva albañilería y la existente.
  80. 80. Chile, 2010 ,
  81. 81. Técnica 2. Tradicional + Refuerzo Horizontal: Este refuerzo siempre trabaja a tracción directa, pero lo hace después de haberse formado la grieta diagonal: carga positiva carga negativa La resistencia máxima superó en 37% a la del muro original, pero esta resistencia se alcanzó recién para grandes desplazamientos.
  82. 82. En la técnica 2 el muro reparado tuvo buen comportamiento, pero la rigidez inicial y la carga de agrietamiento diagonal fueron el 50% de los valores originales. En consecuencia, esta técnica debe ser acompañada por el uso de placas de concreto armado, que permitan restaurar o elevar la resistencia y rigidez original. it t l l i t i i id i i l cortante original reparado d desplazamiento
  83. 83. Técnica 3. Tradicional + Refuerzo Diagonal: No sirvió. Este refuerzo trabaja a tracción o a compresión. Cuando trabajó a compresión, el refuerzo pandeó y expulsó pandeo al recubrimiento. recubrimiento carga positiva carga negativa
  84. 84. Técnica 4. Reemplazo total de la albañilería: llave de En este muro se logró corte recuperar el 100% de la resistencia y la rigidez i t i l i id original. albañilería nueva La ll L llave de corte desvió d t d ió diagonalmente una fisura solera horizontal presentada entre la solera existente y la nueva albañilería. La unión grout-columna- nueva albañilería trabajó perfectamente.
  85. 85. REPARACIÓN DE UN MURO CONFINADO EMPLEANDO MALLA ELECTROSOLDADA DE ¼” CON COCADA 15 cm encamisado en cols. Muro O i i l M Original
  86. 86. Estado del muro original después del ensayo de carga lateral cíclica con deriva 0.005
  87. 87. 1) Picado y rellenado con concreto y mortero 1:3 sólo en fisuras principales 2) Pañeteo con mortero 1:4 (arena gruesa)
  88. 88. 3) Perforaciones con cincel ) @ 45 cm 4) Instalación de la malla amarrándola a l conectores los t (alambre #8). La malla no se conectó con la columna ni a la cimentación.
  89. 89. Con la malla sólo se pretendía mejorar la resistencia al corte corte. Si se hubiese deseado mejorar la conexión con la columna, malla U además d confinarla, pudo d á de fi l d en extremos agregarse malla en forma de “U” Si se hubiese pretendido p elevar la resistencia a flexión, pudo haberse soldado el refuerzo vertical de la malla a pernos expansivos clavados en la cimentación.
  90. 90. inyector 5) Taponado de las perforaciones con lechada de cemento 1:3 (arena fina)
  91. 91. 6) Tarrajeo del muro con mortero 1:4 (arena fina)
  92. 92. Muro Confinado Reparado con Malla Electrosoldada después del reensayo Las fi L fisuras diagonales fueron finas, di l f fi la falla principal se concentró en la unión muro-columna, pero esta falla se presentó para grandes desplazamiento laterales.
  93. 93. 0.005 Incremento de resistencia: 40%
  94. 94. Reparación de un Muro de Albañilería Armada empleando Malla Electrosoldada
  95. 95. Ranurado y taponado de las grietas principales amoladora
  96. 96. Perforación con taladro en las uniones entre juntas horizontales y verticales, donde no hay refuerzo ni Grout. iG t conector
  97. 97. Taponado de perforaciones con lechada 1:3 Malla en U para confinar los extremos. El tipo t ti de falla iba a cambiar de corte a flexo- compresión.
  98. 98. tarrajeo pañeteo
  99. 99. 0.005 talón muro repa repa. muro reparado
  100. 100. CANGREJERAS INTERNAS EN ALBAÑILERÍA ARMADA Obra Detector de Cangrejeras con Ultrasonido Chile, Chile 2010
  101. 101. El problema se debió a la congestión del g refuerzo en celdas pequeñas. Se detectaron después de desencofrar las ventanas de limpieza.
  102. 102. taladro 3 2 1 Reparación: Efectuar perforaciones en cada Ef t f i d hilada, de abajo hacia arriba, hasta la hilada que esté llena q de grout.
  103. 103. Inyección con lechada 1:3 (cemento-arena fina)
  104. 104. ¼” 3/8” Proyecto UMR (Universidad de Missouri)) •Requieren poco recubrimiento. •Son de alta resistencia. •Su peso es reducido. •Carecen de ductilidad. σ = 8000 kg/cm2
  105. 105. Tabique hecho con Bloques de Concreto Relleno de la celda extrema con grout
  106. 106. Ranurado de las juntas horizontales con amoladora y afinamiento con cincel i l
  107. 107. anclaje del ref. hor. Perforación de las columnas con broca de 3/8” y limpieza con aire comprimido i id
  108. 108. Masking Tape (cinta adhesiva) en los bordes de las ranuras Primera capa p de epóxico
  109. 109. •Instalación de la varilla ¼” •Segunda capa de epóxico •Enrase con espátula •Retiro del masking tape g p
  110. 110. deriva máxima = 0.7%
  111. 111. Deslaminación del bloque Falla en las conexiones con las columnas
  112. 112. Reforzamiento de un Tabique Aislado tecnopor tecnopor
  113. 113. En este caso no se requiere refuerzo por corte ya que caso, el tabique está independizado de la estructura principal para acciones coplanares, pero se necesita estabilizarlo ante acciones perpendiculares al plano, además de tener t i di l l l d á d t que soportar los esfuerzos de tracción por flexión que producen esas acciones. h
  114. 114. Para soportar la flexión se introdujo refuerzo vertical •Ventanas en última hilada •Refuerzo vertical 3/8” •Relleno con grout g
  115. 115. Perfiles para evitar el volcamiento transversal •Perforaciones en la viga •Instalación de pernos •Instalación de pe es sta ac ó perfiles angulares
  116. 116. guías para evitar el volcamiento R guía Soportó 1.4g perpendicular di l al plano
  117. 117. Luego fue sometido a carga lateral í li l t l cíclica coplanar. l Aplastamiento del tecnopor
  118. 118. Tabiques integrados al pórtico
  119. 119. Reparación de un muro de albañilería confinada empleando varillas de fibra p de vidrio y mortero de cemento.
  120. 120. Original Reparado 0.005
  121. 121. Mortero lanzado manualmente sella superficialmente la grieta Lanzadora neumática de mortero
  122. 122. REPARACIÓN Y REFORZAMIENTO CON FIBRA DE CARBONO Muro original Deriva = 0.006
  123. 123. resane lijado 3 bandas en una cara y pegamento 4 bandas en la otra cara
  124. 124. Pegamento con rodillo instalación 10cm aplanado con rodillo
  125. 125. γ = 0 005 0.005 Reensayo γ = 0.008 0 008 γ = 0.007
  126. 126. Deriva = 0.01
  127. 127. Envolvente V-D 0.005

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