•Por: Angel San Bartolomég•E-mail: asanbar@pucp.edu.pe•Blog 1: http://pucp.edu.pe/albanileriaBl 2 htt // d / t d•Blog 2: http://pucp.edu.pe/concretoarmado

ALBAÑILERÍA CONFINADAAquella que se encuentrabordeada por concreto armado

ALBAÑILERÍA ARMADAAquella que lleva refuerzo

t i tbordeada por concreto armadovaciado después de laconstrucción del muro

en su parte internay cuyas celdasson rellenadas con grout

MUROS NO REFORZADOS

Chile, 2010

Albañilería No ConfinadaMéxico, 1985

Albañilería armada parcialmente rellena

MUROS NO PORTANTES

Son aquellos que noportan acciones de gravedad Tabique

CercoCercoParapeto

VD

γ = deriva

ENSAYO DE CARGA LATERAL CÍCLICA

Desplazamiento lateralcontrolado en varias fases V

3 ciclos/fase hasta estabilizar el lazo histerético

D

cuando el lazo histeréticocuando el lazo histeréticono se estabiliza, el murohabrá colapsado

Vlazos finos yorientados hacia

el origen“rigidez degradante”

D

ENVOLVENTE DE LOS LAZOS HISTERÉTICOS ESTABLES

V

D

Vf VfVf Vf

Estas fisurasson finas y noafectan a laresistencia,basta conresanarlas

Primera Fisura Visible de Tracción por Flexión (punto “f”)Primero fisura el concreto y después la albañilería

VR

ROTURA DIAGONAL (punto “R”)

RVR

γγ

El punto “R” ocurrepara una distorsiónp

angular γ delorden de

1 / 800R

1 / 800

Sismo de Pisco, 2007. En Lima el sismo fue “leve”(a = 0.07g), pero la tabiquería de los edificios flexiblespresentaron fisuras.

Deberíamos tener un diseño pori l d d lsismo leve, donde se cumpla

γ < 1/800

LÍMITE DE REPARACIÓN

Deriva = γ = 0.005

Esta es la derivai lá ti á iinelástica máximapermitida (0.005)por la Norma SísmicapE.030

Mas allá se trituran la albañileríay las columas perdiéndose laúltima línea de defensaúltima línea de defensa.

Unidades Peligrosas

P = 0

Ladrillo con 40% de huecos

P = 0

Hueco Sólido (Ok.)

Unidades Peligrosas

Pisco, 2007Pisco, 2007

KK artesanal Bloques vacíosa tesa a Bloques vacíos

REFORZAMIENTOC j t d did ti t lConjunto de medidas preventivas para aumentar laresistencia, rigidez, o ductilidad de las edificacionesantes que ocurra el evento.q

REFORZAMIENTO y REPARACIÓNREFORZAMIENTO y REPARACIÓNConjunto de medidas para restaurar o mejorar la resistencia,rigidez, o ductilidad de las edificaciones después de haber

id l tocurrido el evento.

En ambos casos se requiere saber las causas que generanlas fallas y realizar un rediseño estructural utilizando laspropiedades del muro reparado y reforzadopropiedades del muro reparado y reforzado.

dentadadentada(insuficiente) Pisco, 2007

arriostre

No arriostrado

Arriostramiento de tabiquesqexistentes empleandomalla electrosoldada

Segundo piso

Parapetos en Pisco-2007

Tercer piso

Chile, 2010

Disposición incorrectadel refuerzo verticaldel arriostre (alojadoen el eje del parapeto)

mejor disposición para aumentar elpara aumentar el momento resistente

Sismo de Pisco 2007Sismo de Pisco, 2007Chilca, arriostre de concretosin refuerzo

Sismo de Pisco, 2007Chilca, mocheta de,albañilería simple

Cerco de colegioCe co de co eg o

afirmado

Relleno mal compactado

compactación

La albañileríaes muy frágil,con una derivacon una derivade 1/800 se fractura

Antes de reparar al murohay que rigidizar previamenteal volado, por ejemplo, conp j pcartelas metálicas o deconcreto armado.

Wo = D/4

El puntal rigidiza a la estructura y puede crear problemas:

1. TORSIÓN

EDIFICIO UBICADOEN ESQUINA

calle

2. PISO BLANDO

Piso 1: -cocheras-tiendas-restaurante

Tomar medidas preventivasrigidizando al primer piso

Piso Blando + TorsiónPiso Blando + TorsiónPisco, 2007

cochera

3. COLUMNAS CORTAS

Nasca, 1996

larga

corta

REFORZAMIENTODE LOCALESESCOLARESEXISTENTES.Experimentope e toPUCP-SENCICO

resinalarga larga resinaepóxica

g g

t l

alféizar

corta larga(95%)

Hacer que todas sean cortasHacer que todas sean cortasy que c/u tome el 25% de V

Alféizar aislado

Columna cortacon ensanches

TIPOS DE FALLA EN LOSTABIQUES POR ACCIÓNTABIQUES POR ACCIÓNCOPLANAR

1.- TRACCIÓNDIAGONAL

2.- CIZALLE

3.-APLASTAMIENTO

degeneró en piso blando

Resistenciaúltima delúltima delpuntal(tabique dealbañilería))albañilería)) C

Compresión Actuante = C < mín (Rc, Rt o Rz)

SOLUCIONESSOLUCIONEScuando C > R

1. Agregar placas deconcreto paraatenuar laatenuar lainteracción(disminuir C)

2. Ductilizar al tabiquecon refuerzo

V

D

e = 0.007 h

3. Aislar los tabiques (se aplica cuando hay problemas detorsión o piso blando).

Ica, sismo de Pisco - 2007

Facultad de MedicinaUniversidad San Luis Gonzaga

í iguías para evitar el volcamiento

epóxico

4. Tabiques de FIBRABLOCK(fib d d l d(fibra de madera aglomeradacon cemento). Elamortiguamiento segincrementa a un 10%).

SISMO LEVE ENLOS TRES CASOS

P

δ P = 0

Alféi i l d

δ

Alféizar aislado

Este problema también seda en la unión de cercoscon muros portantescon muros portantes

cercocercoMP

La deriva nodebería excederd 0 005de 0.005

X-X

Pórtico muy flexible en la dirección de la fachada.yMuro longitudinal en voladizo no puede seguir ladeformación del pórtico, tampoco aporta resistencia.

Elevacióngrietagmuro

La albañilería nopuede seguir a lagran deformadacarga excesiva gran deformadade la columna depoco peralte.luz grande

F

FB

F

vigab

muroF = reacción de la viga

F / (B t) < 0.375 f´mt

B = b + 2t + 2t

Carabayllo,casas en laderacasas en ladera,arena suelta

Antes de la reparación, se debe estabilizarel suelo, por ejemplo, con inyecciones de, p j p , ygrout.

cuando no haycuando no hayasentamientodiferencial, elmuro no fisura

Pantanos de Villa, 2002

Tambo de Mora, 2007

Licuación delsuelo arenosocon napa freáticaalta.

pilote

1 d li i t1. deslizamiento

2 desgarro2. desgarro3. vaciamiento

TT

techo metálico noarriostra horarriostra hor.Chile, 1985

Falla por acciones sísmicas ortogonales al plano de la albañilería.

4. Falla por Corte

Chile 2010Chile, 2010

Chile, 1985

5. Dinteles peraltados discontinuos

6. Falla por Punzonamiento debido al empuje de la escalera

descanso

escalera

descanso

Vista FrontalAgregar columnetas

Chile, 2010Tarapacá, 2005

MurosNO CONFINADOS

é 198México, 1985

Muro Confinado. Norma E.070:

El concreto debe vaciarsedespués de haberseconstruido la albañilería

h

L < 2 h

Defecto en la técnica de construcción Muro NO Confinado

Pisco 2007Pisco, 2007

Falta de densidad de muros en la dirección de la fachada. Tacna, 2001.,

Pisco 2007Pisco, 2007

Techo metálico Chile 1985Techo metálico, Chile 1985

Chile, 2010

Falla por acción sísmica ortogonal al plano.Albañilería semi-confinada.

Pisco, 2007. Ausencia dediafragma rígidoy soleras

En el último nivel esposible usar techo demadera o metálico peromadera o metálico, perolas soleras de concretoson indispensables paraarriostrar horizontalarriostrar horizontal-mente a los muros.

Confinada, refuerzo vertical continuo

espigasAlbañilería armada enPopayán, 1983.

ExperimentoExperimentoFalla porDeslizamiento

Edificio real Moquegua 2001Edificio real, Moquegua, 2001

losa

PP

Disminución sustancial del área de corte en una falla tipo relojde arena, causada primeramente por deslizamiento. Northridge.

La finalidad de las espigas es facilitar el asentado de los bloques

espi

gae

Una vez que se ha construido la albañilería, Ref. continuoq ,se insertan las varillas verticales traslapándolacon las espigas, sin amarrarlas.

En el Perú no existen bloques H,por lo que habría que recortarlos: Ref. Vert.por lo que habría que recortarlos: Ref. Vert.

continuo

amoladora

bloques recortadosH i ten H, se asientan

horizontalmente

Albañilería Armada, Chile 1985

Trituración de los bordes libres

Chile 2010Chile 2010

CHILE-1985

Confinamiento con estribos

año

peld

aConfinamiento con mallaConfinamiento con mallaelectrosoldada

Confinamiento conespirales continuasp

“se debe confinar unaregión y no solo la celdaextrema”

E i l di tEspiral discretaen cada unidaddel borde libre

Sílico calcáreo apilableSílico-calcáreo-apilable

Confinamiento conplanchas perforadasplanchas perforadas

Cuatro muros confinados que fueron ensayados a carga lateralcíclica, hasta alcanzar derivas de 0.01 mayores al límite dereparación permitida por la Norma E.070 (0.005), fallaron porcorte, y luego se repararon y reforzaron aplicando 4 técnicasdistintas, apuntalándolos previamente.

Muro Originalhecho conladrillos KKladrillos KKartesanalantes de la

ióreparación yreforzamiento

Técnica 1. Tradicional:2

1) Reemplazo de ladrillospor otros de mayor calidad,

2

adheridos a la albañileríaexistente con mortero 1:1:4.

2) Reparación de los extremos

13

2) Reparación de los extremosde las columnas, usandoepóxico para unir el concretonuevo con el existente

4nuevo con el existente.

3) Resane de grietas importantes,profundizándolas, para luegolimpiarlas h medecerlaslimpiarlas, humedecerlas ytaponarlas con mortero 1:1:4.

4) La zona central triturada se2rellenó con concreto simple. 2

En el paso 2, esconveniente emplearun encofrado enforma de embudo(cachina), para querebalse el concretonuevo y de estaforma, al secar, nose separe del concretoexistente.

col epóxico

cachina

cim. El concreto nuevo debe rebalsar, ya que alsecar se contrae y se separa del existente.

Técnica 2. Tradicional +Refuerzo Horizontal:

A los 4 pasos de la técnicaTradicional, se agregó un

i t i t t 51

quinto paso, consistente en:

-Abrir ranuras en las 2 carasd l l d ill d 4 hil d

4

de los ladrillos, cada 4 hiladas,de 1” de profundidad.

3

-Perforar los extremos de lasranuras. Luego limpiar,humedecer y colocar 1 φ ¼”,

2

anclándolo a 90º en la perforación.

-Taponar perforaciones yp p yranuras con mortero 1:4.

Técnica 3. Tradicional +Refuerzo Diagonal:perforación 2 Refuerzo Diagonal:

Esta técnica es similar a la1

3 Esta técnica es similar a laanterior, pero el refuerzode ¼” se colocódiagonalmente en lasdiagonalmente en las2 caras de la albañilería,anclándolo en laperforación

4

refuerzo diagonal ortogonal

perforación.5

refuerzo diagonal ortogonalen la cara opuesta.

Técnica 4. Reemplazo total de la albañilería:

En el cuarto muro se eliminó la albañilería reemplazándola porotra de mejor calidad. Sólo se aprovechó a los confinamientos,reparando los extremos de las columnas. El problema radicó enreparando los extremos de las columnas. El problema radicó enintegrar la nueva albañilería con el concreto existente:

1) Se dejó un espacio de 7cm entre la nuevaalbañilería (dentada) y las columnas.

2) Se picó la parte central de las columnas,para que allí ancle 2 φ ½” horizontales deuna solera intermedia de 7cm de peralte.p

3) En la parte superior intermedia de lanueva albañilería, se dejó un espacio en, j plas 3 últimas hiladas.

l

muro4. Se perforó verticalmente a la solera superior,para vaciar por allí grout formando una losa

llavepara vaciar por allí grout, formando unallave de corte con la nueva albañilería. Deexistir un muro encima, la perforación puedehacerse por un costado del muro El área

llave

hacerse por un costado del muro. El áreade las llaves + las columnas,debe ser suficiente parab b t f i ió llave

albañilería nueva

absorber por corte-fricciónal cortante de agrietamiento.

5 S li ó i ó i l

epóxico

solera

5. Se aplicó resina epóxica en ellado interno de las columnas, yse vació grout en el espacio

grout

existente entre la nuevaalbañilería y las columnas,para así integrar ambos

columna existente

materiales.

REENSAYO DE CARGA LATERAL CÍCLICAEN MUROS REPARADOSEN MUROS REPARADOS

Técnica 1. Tradicional:

No sirvió. La uniónentre la albañilería nuevay la existente fue muy débily la existente fue muy débil.

Debería investigarse eluso de morteros con aditivosuso de morteros con aditivos(Vinnapas + Culminal) omortero epóxico que permitamejorar la adherencia entremejorar la adherencia entrela nueva albañilería y laexistente.

Chile, 2010,

Técnica 2. Tradicional + Refuerzo Horizontal:

Este refuerzo siempretrabaja a tracción directa,pero lo hace después de haberseformado la grieta diagonal:

cargapositivapositiva

carganegativa

La resistencia máxima superó en 37% a la del muro original, peroesta resistencia se alcanzó recién para grandes desplazamientos.

En la técnica 2 el muro reparado tuvo buen comportamiento,pero la rigidez inicial y la carga de agrietamiento diagonal fueronpero la rigidez inicial y la carga de agrietamiento diagonal fueronel 50% de los valores originales. En consecuencia, esta técnicadebe ser acompañada por el uso de placas de concreto armado,

it t l l i t i i id i i lque permitan restaurar o elevar la resistencia y rigidez original.

original

d

cortante

reparado

desplazamientodesplazamiento

Técnica 3. Tradicional + Refuerzo Diagonal:

No sirvió. Este refuerzotrabaja a traccióno a compresión. Cuando

pandeo

o a compresión. Cuandotrabajó a compresión, elrefuerzo pandeó y expulsóal recubrimientoal recubrimiento.

cargapositiva

cargacarganegativa

Técnica 4. Reemplazo total de la albañilería:

llave decorte

En este muro se logrórecuperar el 100% de la

i t i l i id

albañileríanueva

resistencia y la rigidezoriginal.

L ll d t d ió

solera

nueva La llave de corte desviódiagonalmente una fisurahorizontal presentada entrela solera existente y la nuevaalbañilería.

La unión grout-columna-nueva albañilería trabajóperfectamente.

REPARACIÓN DE UN MURO CONFINADO EMPLEANDOMALLA ELECTROSOLDADA DE ¼” CON COCADA 15 cm

encamisado en cols.

M O i i lMuro Original

Estado del muro originaldespués del ensayo dedespués del ensayo decarga lateral cíclicacon deriva 0.005

1) Picado y rellenadocon concreto ycon concreto ymortero 1:3 sólo enfisuras principales

2) Pañeteo conmortero 1:4(arena gruesa)(arena gruesa)

3) Perforaciones con cincel)@ 45 cm

4) Instalación de lamalla amarrándola

l ta los conectores(alambre #8). Lamalla no se conectócon la columna nia la cimentación.

Con la malla sólo se pretendíamejorar la resistencia al cortemejorar la resistencia al corte.Si se hubiese deseado mejorarla conexión con la columna,d á d fi l d

malla Uen extremosademás de confinarla, pudo

agregarse malla en forma de “U”en extremos

Si se hubiese pretendidopelevar la resistencia aflexión, pudo habersesoldado el refuerzosoldado el refuerzovertical de la malla apernos expansivosclavados en laclavados en lacimentación.

inyector

5) Taponado de lasperforaciones conperforaciones conlechada de cemento1:3 (arena fina)

6) Tarrajeo del murocon mortero 1:4con mortero 1:4(arena fina)

Muro Confinado ReparadoMuro Confinado Reparadocon Malla Electrosoldadadespués del reensayo

L fi di l f fiLas fisuras diagonales fueron finas,la falla principal se concentró en launión muro-columna, pero estafalla se presentó para grandesdesplazamiento laterales.

0.005

Incremento de resistencia: 40%

Reparación deReparación deun Murode Albañileríade AlbañileríaArmada empleandoMalla ElectrosoldadaMalla Electrosoldada

Ranurado y taponadode las grietas principales

amoladora

Perforación con taladro en lasPerforación con taladro en lasuniones entre juntas horizontalesy verticales, donde no hay refuerzo

i G tni Grout.

conector

Taponado de perforacionescon lechada 1:3

Malla en U paraconfinar los

t El tiextremos. El tipode falla iba a cambiarde corte a flexo-compresión.

pañeteo

tarrajeo

pañeteo

0.005

talón muro repatalón muro repa.

muro reparado

CANGREJERAS INTERNAS EN ALBAÑILERÍA ARMADA

ObraObra

Detector de Cangrejeras con Ultrasonido

Chile 2010Chile, 2010

El problema se debióa la congestión delgrefuerzo en celdaspequeñas. Se detectarondespués de desencofrardespués de desencofrarlas ventanas de limpieza.

3taladro

22

1Reparación:Ef t f i dEfectuar perforaciones en cadahilada, de abajo hacia arriba,hasta la hilada que esté llenaqde grout.

Inyección con lechada1:3 (cemento-arena fina)

¼”3/8”

Proyecto UMR(Universidad de Missouri))

•Requieren poco recubrimiento.•Son de alta resistencia.

σ = 8000 kg/cm2•Su peso es reducido.•Carecen de ductilidad.

Tabique hecho conBloques de ConcretoBloques de Concreto

Relleno de la celdaextrema con grout

Ranurado de lasjuntas horizontalesjuntas horizontalescon amoladora yafinamiento coni lcincel

anclaje del ref. hor.

Perforación delas columnas conlas columnas conbroca de 3/8” ylimpieza con aire

i idcomprimido

Masking Tape(cinta adhesiva)en los bordesen los bordes de las ranuras

Primera capapde epóxico

•Instalación de la varilla ¼”•Segunda capa de epóxico•Enrase con espátula•Retiro del masking tapeg p

derivamáxima = 0.7%

Deslaminación del bloqueDeslaminación del bloque

Falla en las conexionescon las columnas

Reforzamientodde un

Tabique Aislado

tecnoportecnoportecnopor

En este caso no se requiere refuerzo por corte ya queEn este caso, no se requiere refuerzo por corte ya queel tabique está independizado de la estructura principalpara acciones coplanares, pero se necesita estabilizarlo

t i di l l l d á d tante acciones perpendiculares al plano, además de tenerque soportar los esfuerzos de tracción por flexión queproducen esas acciones.

hh

Para soportar la flexión sePara soportar la flexión seintrodujo refuerzo vertical

•Ventanas en última hilada•Refuerzo vertical 3/8”•Relleno con groutg

Perfiles para evitar elPerfiles para evitar elvolcamiento transversal

•Perforaciones en la viga•Instalación de pernos•Instalación de perfilessta ac ó de pe esangulares

guías para evitar elvolcamiento

RR guía

Soportó 1.4gdi lperpendicular

al plano

Luego fue sometido a cargal t l í li l

Aplastamientodel tecnopor

lateral cíclica coplanar.

Tabiques integradosTabiques integradosal pórtico

Reparación de un muro de albañileríaconfinada empleando varillas de fibrapde vidrio y mortero de cemento.

Original

Reparado

0.005

Mortero lanzado manualmentesella superficialmente la grietasella superficialmente la grieta

Lanzadora neumática de mortero

REPARACIÓN Y REFORZAMIENTO CON FIBRA DE CARBONO

Muro originalMuro original

Deriva = 0.006

resane

lijado

pegamento3 bandas en una cara y pegamento3 bandas en una cara y4 bandas en la otra cara

Pegamento con rodilloinstalación

10cm10cm

aplanado con rodillo

= 0 005γ = 0.005

Reensayo

γ = 0 008

γ = 0.007

γ = 0.008

Deriva = 0.01

Envolvente V-D

0.005