sistema constructivo: adobe reforzado

SISTEMA CONSTRUCTIVO:

ADOBE REFORZADO

INFORME DE ENSAYOS EXPERIMENTALES ADOBE REFORZADO

Coordinadores MSc.-Ing. Manuel Gutiérrez1

Ing. Delmy Núñez2

1 Profesor e Investigador, Departamento de estructuras, escuela de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería y Arquitectura, Universidad de El Salvador (UES) 2 Investigadora y Desarrolladora de Proyectos, Fundación Salvadoreña de Desarrollo y Vivienda Mínima, (FUNDASAL)

«Mejoramiento de la Tecnología para la Construcción y Sistema de Difusión de la Vivienda Social Sismo-Resistente» (TAISHIN – FASE II)

2

INDICE

INTRODUCCION ............................................................................................................................................... 3

OBJETIVOS ....................................................................................................................................................... 4

1. ENSAYOS EN MATERIALES ................................................................................................................... 5

1.1 Ensayos a suelos, unidades y mortero. ................................................................................................... 5

1.2 Recomendaciones de ensayos en materiales. ...................................................................................... 13

2. PRISMAS Y PAREDES .......................................................................................................................... 14

2.1 Ensayos en prismas. ............................................................................................................................. 14

2.1.1 Compresión Simple ........................................................................................................................ 14

2.1.1.1 Análisis y resultados. .............................................................................................................. 15

2.1.2 Compresión Diagonal ..................................................................................................................... 19

2.1.2.1 Análisis y resultados ............................................................................................................... 19

2.1.3 Corte Directo .................................................................................................................................. 22

2.1.3.1 Análisis y Resultados. ............................................................................................................. 22

2.2 Paredes. ................................................................................................................................................ 25

2.2.1 Comportamiento en el plano. ......................................................................................................... 25

2.2.1.1 Paredes Sólidas. ..................................................................................................................... 25

2.2.1.2 Paredes con Hueco. ............................................................................................................... 31

2.2.2 Comportamiento fuera del plano. ................................................................................................... 36

2.2.2.1 Modelo 1. ................................................................................................................................ 39

2.2.2.2 Modelo 2. ................................................................................................................................ 41

2.2.2.3 Modelo 3. ................................................................................................................................ 43

2.2.2.4 Modelo 4. ................................................................................................................................ 45

2.2.2.5 Modelo 5. ................................................................................................................................ 47

2.2.2.6 Observaciones generales ....................................................................................................... 49

INTRODUCCION

El presente informe contiene los resultados obtenidos en la investigación del sistema de adobe reforzado en

el marco del proyecto “Mejoramiento de la tecnología para la construcción y difusión de la vivienda social

sismo resistente”, denominado Proyecto TAISHIN fase II. La investigación en esta fase se enfocó en

fortalecer los resultados obtenidos en la fase I con el objeto de definir parámetros técnicos a incorporar en el

Reglamento técnico para la construcción con adobe, específicamente en parámetros de resistencia de la

mampostería, el cual ha sido difícil definir por la heterogeneidad que puede presentar el material.

La investigación consistió en ensayar modelos a escala real con variantes en su construcción para aplicar

cargas laterales en el plano y fuera del plano. Para los modelos a ensayar en el plano se construyeron

paredes no reforzadas con el sistema de construcción tradicional y paredes reforzadas en su interior con vara

de castilla, con huecos de puertas y sin huecos.

Otra etapa de investigación consistió en el ensayo de modelos fuera del plano, construidos con tres

diferentes métodos de reforzamiento. El objetivo de esta investigación era determinar métodos de reparación

de viviendas existentes que están construidas con el sistema de adobe tradicional, dada la fragilidad que

presentan ante cargas fuera del plano.

También se presentan resultados de ensayos en materiales obtenidos en los procesos constructivos como

medida de control de calidad. Los materiales ensayados fueron adobes, mortero de pega y vara de castilla.

También se fabricaron prismas para determinar valores de esfuerzo cortante, diagonal y compresión en la

mampostería.

OBJETIVOS

Generales

Contribuir con el desarrollo y mejora del marco legal de la construcción mediante el Reglamento

para el diseño y construcción de viviendas de adobe.

En base a los resultados obtenidos en los procesos de investigación en las fases I y II, proponer las

modificaciones en los actuales lineamientos constructivos contenidos en el folleto complementario

de la Norma Técnica para vivienda.

Específicos.

Determinar de las propiedades mecánicas de cada uno de los elementos utilizados en el sistema

constructivo de Adobe: mortero, adobes, vara de castilla.

Determinar la resistencia a cortante, flexión, compresión del adobe.

Verificar la contribución de cada uno de los elementos en la resistencia a cortante del adobe.

Determinar la influencia de los huecos de puertas y/o ventanas en el comportamiento de las paredes

sujetas a cargas laterales en su plano.

Estudiar el comportamiento de las paredes con acciones perpendiculares a su plano resistente.

Verificar la mejora del comportamiento de las paredes con cargas fuera del plano, considerando al

menos una técnica de reforzamiento (retrofitting).

5

1. ENSAYOS EN MATERIALES

1.1 Ensayos a suelos, unidades y mortero.

La investigación de materiales para el sistema Adobe en general ha consistido en la clasificación de los

diferentes tipos de suelo a utilizar en la fabricación de las unidades y modelos de pared, ensayos de

resistencia a compresión de especímenes de Adobe de diferentes proporciones y ensayos de compresión a

cubos de mortero muestreados durante la fabricación de modelos de pared. Asimismo se realizaron ensayos

en varas de castilla, sin embargo no se tienen resultados definitivos, ya que durante la prueba no se han

tenido los resultados esperados sobre todo en la forma de fijar las clavijas de la máquina al espécimen,

fallando algunos por adherencia o desgarre del espécimen lo que dificulta obtener valores definitivos por el

momento.

Al inicio de la investigación del sistema de Adobe surge la interrogante de cuál sería la procedencia de los

suelos a utilizar para la fabricación de las unidades, por lo tanto para conocer las características de los

potenciales suelos a utilizar se realizaron visitas a diferentes puntos del país tomando como referencia

algunos de los bancos de materiales muestreados en la Fase I del proyecto, obteniendo finalmente muestras

de suelos plásticos y arenas limosas de bancos de Moncagua, San Pedro Nonualco, Suchitoto y Armenia.

Los resultados de las muestras obtenidas se presentan en la Tabla 1.Con los resultados obtenidos y basados

en la disponibilidad de suelos en cada banco se prioriza utilizar el suelo plástico y arenoso de Moncagua

debido a que con esos suelos se realizó la fase I del proyecto, dando inicio el transporte de materiales al

municipio de Suchitoto ya que en ese lugar se fabricaran las unidades, posteriormente se realiza un muestreo

de los materiales transportados a fin de conocer si las características de los suelos se mantienen constantes,

obteniendo los resultados mostrados en la tabla 2, observando variaciones significativas en el suelo plástico

respecto al primer muestreo.

Moncagua

Suelo plástico

Limite Liquido 55.0 % de Grava 1

Limite Plástico 30.1 % de Arena 13

Índice de plasticidad 24.9 % de Finos 86

Suelo arenoso _

% de Grava 4

% de Arena 61

% de Finos 35

Suchitoto

Suelo plástico




Suelo arenoso _

% de Grava 5

% de Arena 59

% de Finos 36

San Pedro Nonualco

Suelo plástico




Armenia

Suelo arenoso _

% de Grava 14

% de Arena 53

% de Finos 33 Tabla 1: Características de suelos muestreados en diferentes puntos del País.

6

Suelo de Moncagua ( suelo transportado al lugar de fabricación de unidades)

Suelo plástico

Limite liquido = 35.5 % de Grava = 0

Limite plástico = 22.7 % de Arena = 40

Índice de plasticidad = 12.8 % de Finos = 60

Suelo arenoso

-

% de Grava = 6

% de Arena = 63

% de Finos = 31

Tabla 2: Características de suelos procedentes de Moncagua de suelo transportados a Suchitoto.

Sin embargo, aun con las diferencias se procedió a realizar unidades de prueba en proporciones 1:4, 1:3 y

1:1 para ensayos de resistencia a compresión, de los cuales se obtuvieron los resultados siguientes, Ver

tabla 3.

Mezcla 1:4 (Suelos de Moncagua)

No. L1 (cm) L2 (cm) H (cm) Masa (g) PV.

(kg/m³) Área (cm²)

Carga (KN)

Carga (Kg)

esfuerzo (Kg/cm²)

1 10,10 9,40 9,40 1283,70 1438 94,9 8,660 882,8 9,3

2 9,80 9,70 9,50 1306,80 1447 95,1 8,668 883,6 9,3

3 9,70 10,10 9,50 1382,80 1486 98,0 11,407 1162,8 11,9

4 9,80 9,30 9,50 1212,60 1401 91,1 10,53 1073,4 11,8

5 9,70 9,70 9,40 1196,10 1352 94,1 8,94 911,5 9,7

6 10,00 9,60 9,30 1298,80 1455 96,0 7,62 776,8 8,1



(kg/m³) Area (cm²)

Carga (KN)

Carga (Kg)

esfuerzo (Kg/cm²)

1 9,50 9,80 9,15 1291,20 1516 93,1 9,941 1013,4 10,9

2 9,80 9,80 9,35 1358,40 1513 96,0 12,163 1239,9 12,9

3 9,80 9,90 9,35 1349,80 1488 97,0 6,564 669,1 6,9

4 9,80 10,00 9,45 1473,10 1591 98,0 11,699 1192,6 12,2

5 10,00 9,90 9,25 1304,60 1425 99,0 11,936 1216,7 12,3

6 9,90 10,10 9,35 1403,20 1501 100,0 11,482 1170,4 11,7



(kg/m³) Area (cm²)

Carga (KN)

Carga (Kg)

esfuerzo (Kg/cm²)

1 9,6 9,8 9,2 1288,90 1489 94,1 13,248 1350,5 14,4

2 9,8 9,7 9,3 1412,40 1598 95,1 15,248 1554,3 16,4

3 9,9 9,8 9,1 1376,20 1559 97,0 9,799 998,9 10,3 Tabla 3: Valores de resistencia a compresión en cubos de adobe de dos proporciones distintas utilizando suelos de

Moncagua.

El promedio de resistencia a compresión obtenido según las proporciones se presentan en la tabla 4.

Procedencia de los suelos Proporción Esfuerzo promedio Kg/cm2

Moncagua

1:4 10

1:3 11,1

1:1 13,7 Tabla 4: Promedio de resistencia a compresión de cubos de Adobe

con suelos de Moncagua en diferentes proporciones.

7

De los resultados mostrados en la tabla 4 se observa que para obtener unidades con resistencia adecuada

se necesita una proporción de 1:3 ó menor, debido posiblemente al bajo índice de plasticidad de la arcilla.

Ante tal situación se cambia la procedencia de los materiales para la fabricación de las unidades, optando

realizar nuevos muestreos en Suchitoto a fin de evitar el transporte y posibles cambios en las propiedades de

los suelos proporcionados. Del muestreo se obtienen los resultados siguientes.

Suelo de Suchitoto

Suelo plástico

Limite liquido = 57.5 % de Grava = 0

Limite plástico = 30.4 % de Arena = 21

Índice de plasticidad = 27.1 % de Finos = 79

Suelo arenoso

-

% de Grava = 7

% de Arena = 60

% de Finos = 33

Tabla 5: Características de suelos procedentes de Suchitoto.

Con los suelos de Suchitoto se realizaron unidades con proporciones 1:1, 1:3 y 1:4 para conocer la

apariencia y resistencia a compresión, resultando los valores siguientes. Ver tabla 6.

Mezcla 1:4 (Suelos de Suchitoto)



Carga (KN)

Carga (Kg)

esfuerzo (Kg/cm²)

1 9,40 10,00 9,15 1144,40 1331 94,0 11,291 1151,0 12,2

2 9,90 9,50 9,45 1152,00 1296 94,1 11,909 1214,0 12,9

3 9,00 10,00 9,00 1136,60 1403 90,0 10,206 1040,4 11,6

4 9,80 9,00 9,30 1084,60 1322 88,2 10,162 1035,9 11,7

5 9,50 9,90 9,40 1217,70 1377 94,1 12,726 1297,2 13,8

6 9,80 10,00 9,10 1225,80 1375 98,0 13,132 1338,6 13,7

Mezcla 1:3 (Suelos de Suchitoto)



Carga (KN)

Carga (Kg)

esfuerzo (Kg/cm²)

1 10,0 10,0 9,2 1183,9 1287 100,0 12,139 1237,4 12,4

2 10,0 10,0 9,4 1223,9 1302 100,0 13,240 1349,6 13,5

3 9,5 10,4 9,3 1226,6 1335 98,8 10,163 1036,0 10,5

4 9,30 9,30 9,00 1063,10 1366 86,5 10,923 1113,5 12,9

5 9,30 9,80 9,80 1141,00 1277 91,1 10,769 1097,8 12,0

6 9,30 9,50 9,50 1138,30 1356 88,4 11,125 1134,0 12,8 Tabla 6: Valores de resistencia a compresión en cubos de adobe de dos proporciones distintas utilizando suelos de

Suchitoto.

Procedencia de los suelos Proporción Esfuerzo promedio

Kg/cm2

Suchitoto 1:4 12,7

1:3 12,3 Tabla 7: promedio de resistencia a compresión de cubos de Adobe

con suelos de Suchitoto en diferentes proporciones.

A partir de los resultados de resistencia mostrados en la tabla 7 se define utilizar la proporción 1:4 para la

fabricación de las unidades a utilizar en la construcción de los modelos de pared.

8

De las unidades fabricadas se realizaron muestreos para la verificación de la resistencia a compresión,

obteniendo los valores siguientes. Ver tabla 8.

Resultados a compresión de adobes utilizados en la construcción de paredes

No. L1

(cm) L2

(cm) H

(cm) Masa (g)

PV. (kg/m³)

Área (cm²)

Carga (KN)

Carga (Kg)

esfuerzo (Kg/cm²)

1 9,5 9,0 9,0 1020,0 1326 85,5 9,217 939,6 11,0

2 9,8 9,6 9,2 1143,7 1321 94,1 9,528 971,3 10,3

3 9,7 9,2 9,4 1087,2 1296 89,2 9,791 998,1 11,2

4 9,60 9,20 9,00 1049,10 1320 88,3 9,344 952,5 10,8

5 9,80 8,80 9,30 1038,30 1295 86,2 7,966 812,0 9,4

6 9,40 9,20 9,00 1042,40 1339 86,5 8,546 871,2 10,1

Promedio de resistencia (Kg/cm²) 10.47 Tabla 8: Resultados de resistencia a compresión de muestras del primer lote de adobes producidos en proporción 1:4 con

suelos de Suchitoto.

Durante la construcción de los modelos de pared se tomaron muestras de ¨mortero de pega¨ de proporción

1:4 en cada jornada de construcción de pared, tanto para paredes con hueco, sin hueco, reforzadas y no

reforzadas. Ver tablas 9, 10, 11 y 12.

9

Resistencia a compresión de cubos de morteroA de pared solida no reforzada

Muestra Nº L1

(cm) L2

(cm) Altura (cm.)

Área (cm²).

Peso (gr.) Peso Vol. (Ton/m³)

Fecha de Elaboración

Fecha de ensayo

Edad (días)

Carga (kg)

Esfuerzo (kg/cm²)

MP1 H1-ANR 9,90 9,90 9,40 98,01 1295,60 1,41 25/01/ 2010 17 /09/10 238 1627,2 16,6

MP2 H1-ANR 9,80 9,70 9,40 95,06 1300,70 1,46 25/01/ 2010 17 /09/10 238 1727,3 18,2

MP3 H1-ANR 9,80 9,90 9,40 97,02 1288,70 1,41 25/01/ 2010 17 /09/10 238 1915,5 19,7

MP4H1-ANR 9,70 9,90 9,20 96,03 1302,90 1,47 25/01/ 2010 17 /09/10 238 2552,5 26,6

MP5 H1-ANR 9,90 9,80 9,10 97,02 1300,60 1,47 25/01/ 2010 17 /09/10 238 2456,5 25,3

MP6 H1-ANR 9,80 9,80 9,30 96,04 1294,50 1,45 25/01/ 2010 17 /09/10 238 2452,0 25,5

MP7 H2-ANR 9,80 9,80 9,20 96,04 1274,80 1,44 25/01/ 2010 17 /09/10 237 1974,1 20,6

MP8 H2-ANR 9,80 9,80 9,20 96,04 1286,70 1,46 25/01/ 2010 17 /09/10 237 2395,9 24,9

MP9H2-ANR 9,80 9,80 9,10 96,04 1278,60 1,46 25/01/ 2010 17 /09/10 237 2400,1 25,0

MP10 H2-ANR 9,60 9,80 9,10 94,08 1310,90 1,53 25/01/ 2010 17 /09/10 237 2188,2 23,3

MP11 H2-ANR 9,90 9,80 9,60 97,02 1301,70 1,40 25/01/ 2010 17 /09/10 237 1558,7 16,1

MP12 H2-ANR 9,70 9,80 9,30 95,06 1302,10 1,47 25/01/ 2010 17 /09/10 237 2459,5 25,9

MP13 H3-ANR 9,90 9,80 9,60 97,02 1285,30 1,38 25/01/ 2010 17 /09/10 236 2411,2 24,9

MP14H3-ANR 9,80 9,70 9,20 95,06 1278,70 1,46 25/01/ 2010 17 /09/10 236 1738,9 18,3

MP15 H3-ANR 9,70 9,70 9,40 94,09 1278,80 1,45 25/01/ 2010 17 /09/10 236 2201,2 23,4

MP16 H3-ANR 9,60 9,60 9,20 92,16 1260,30 1,49 25/01/ 2010 17 /09/10 236 2114,6 22,9

MP17 H3-ANR 9,80 9,70 9,40 95,06 1285,10 1,44 25/01/ 2010 17 /09/10 236 2373,5 25,0

MP18 H3-ANR 9,70 9,70 9,70 94,09 1281,50 1,40 25/01/ 2010 17 /09/10 236 2023,4 21,5

Promedio de resistencia (Kg/cm²) 22.4 A Cabeceados con Azufre

Tabla 9: Resultados de resistencia a compresión de muestras de mortero tomados durante la fabricación de pared solida no reforzada.

10

Resistencia a compresión de cubos de morteroA de pared solida reforzada

Muestra Nº L1

(cm) L2

(cm) Altura (cm.)

Área (cm²).

Peso (gr.) Peso Vol. (kg/m³)


Fecha de ensayo

Edad (días)

Carga (kg)

Esfuerzo (kg/cm²)

MP19 H1-AR 9,72 9,73 9,30 94,58 1294,00 1,47 04/03/2010 20/09/10 235 2081,3 22,0

MP20 H1-AR 10,00 9,02 9,89 90,24 1305,00 1,46 04/03/2010 20/09/10 235 2051,6 22,7

MP21 H1-AR 9,75 9,71 9,34 94,67 1294,00 1,46 04/03/2010 20/09/10 235 2088,2 22,1

MP22 H1-AR 9,76 9,77 9,16 95,36 1300,00 1,49 04/03/2010 20/09/10 235 2012,8 21,1

MP23 H1-AR 9,70 9,82 9,14 95,25 1291,00 1,48 04/03/2010 20/09/10 235 2143,9 22,5

MP24 H1-AR 9,93 9,84 9,00 97,71 1274,00 1,45 04/03/2010 20/09/10 235 2495,3 25,5

MP25 H2-AR 9,77 9,72 9,40 94,96 1276,00 1,43 04/03/2010 20/09/10 198 2002,2 21,1

MP26 H2-AR 9,73 9,74 9,30 94,77 1285,00 1,46 04/03/2010 20/09/10 198 2146,5 22,6

MP27H2-AR 9,71 9,67 9,41 93,90 1280,00 1,45 04/03/2010 20/09/10 198 1981,7 21,1

MP28 H2-AR 9,73 9,69 9,46 94,28 1290,00 1,45 04/03/2010 20/09/10 198 2130,8 22,6

MP29 H2-AR 9,74 9,71 9,38 94,58 1275,00 1,44 04/03/2010 20/09/10 198 1868,8 19,8

MP30 H2-AR 9,75 9,76 9,38 95,16 1283,00 1,44 04/03/2010 20/09/10 198 1949,4 20,5

MP31 H3-AR 9,70 9,73 9,19 94,38 1300,00 1,50 04/03/2010 20/09/10 198 2443,7 25,9

MP32 H3-AR 9,70 9,70 9,19 94,09 1294,00 1,50 04/03/2010 20/09/10 198 2526,0 26,8

MP33 H3-AR 9,89 9,29 9,72 91,88 1290,00 1,44 04/03/2010 20/09/10 198 1841,3 20,0

MP34 H3-AR 9,72 9,72 9,26 94,48 1308,00 1,50 04/03/2010 20/09/10 198 2354,5 24,9

MP35 H3-AR 9,72 9,70 9,12 94,28 1300,00 1,51 04/03/2010 20/09/10 198 2452,8 26,0

MP36 H3-AR 9,70 9,70 9,30 94,09 1288,00 1,47 04/03/2010 20/09/10 198 2231,1 23,7

Promedio de resistencia (Kg/cm²) 22.8 A Cabeceados con azufre

Tabla 10: Resultados de resistencia a compresión de muestras de mortero tomados durante la fabricación de pared solida reforzada.

11

Resistencia a compresión de cubos de morteroA de pared no reforzada con hueco de puerta

Muestra Nº L1

(cm) L2

(cm) Altura (cm.)

Área (cm²).

Peso (gr.)

Peso Vol. (kg/m³)


Fecha de ensayo Edad (días)

Carga (kg)

Esfuerzo (kg/cm²)

ANRP-1 H1 10,14 10,18 9,04 103,225 1295 1387,8 02/06/2010 21/09/2010 80 1604,93 15,5

ANRP-2 H1 10,00 10,09 9,10 100,900 1298 1413,7 02/06/2010 21/09/2010 80 1549,66 15,4

ANRP-3 H1 10,00 10,06 9,06 100,600 1286 1411,0 02/06/2010 21/09/2010 80 1893,00 18,8

ANRP-1 H2 9,99 10,00 9,34 99,900 1283 1375,0 03/06/2010 21/09/2010 79 1571,59 15,7

ANRP-2 H2 10,10 10,13 9,10 102,313 1277 1371,6 03/06/2010 21/09/2010 79 1505,51 14,7

ANRP-3 H2 10,05 10,04 9,31 100,902 1273 1354,5 03/06/2010 21/09/2010 79 1571,08 15,6

ANRP-1 H3 10,27 10,23 8,97 105,062 1287 1365,7 04/06/2010 21/09/2010 78 1653,78 15,7

ANRP-2 H3 10,22 10,30 8,83 105,266 1280 1377,1 04/06/2010 21/09/2010 78 1559,04 14,8

ANRP-3 H3 10,40 10,45 8,67 108,722 1293 1371,7 04/06/2010 21/09/2010 78 1374,58 12,6

Promedio de resistencia (Kg/cm²) 15.4

A Cabeceados con azufre

Tabla 11: Resultados de resistencia a compresión de muestras de mortero tomados durante la fabricación de pared no reforzada con hueco.

12

Resistencia a compresión de cubos de morteroA de pared reforzada con hueco de puerta

Muestra Nº L1

(cm) L2

(cm) Altura (cm.)

Área (cm²).

Peso (gr.)

Peso Vol. (kg/m³)


Fecha de ensayo Edad (días)

Carga (kg)

Esfuerzo (kg/cm²)

ARP-1 H1 10,03 10,10 9,30 101,303 1295 1374,3 27/05/2010 28/09/2010 93 1587,19 15,7

ARP-2 H1 10,03 10,10 9,13 101,303 1285 1389,3 27/05/2010 28/09/2010 93 1656,83 16,4

ARP-3 H1 10,17 10,21 8,70 103,836 1296 1434,6 27/05/2010 28/09/2010 93 1543,75 14,9

ARP-1 H2 10,06 10,13 8,85 101,908 1284 1423,7 28/05/2010 28/09/2010 92 1999,05 19,6

ARP-2 H2 10,23 10,16 8,75 103,937 1277 1404,1 28/05/2010 28/09/2010 92 1836,81 17,7

ARP-3 H2 10,17 10,25 9,14 104,243 1293 1357,1 28/05/2010 28/09/2010 92 1895,96 18,2

ARP-1 H3 10,18 10,14 8,92 103,225 1293 1404,3 09/06/2010 28/09/2010 80 1618,60 15,7

ARP-2 H3 10,18 10,30 8,75 104,854 1292 1408,2 09/06/2010 28/09/2010 80 1945,92 18,6

ARP-3 H3 10,22 10,20 8,74 104,244 1300 1426,9 09/06/2010 28/09/2010 80 1745,35 16,7


A Cabeceados con azufre Tabla 12: Resultados de resistencia a compresión de muestras de mortero tomados durante la fabricación de pared reforzada con hueco.

13

1.2 Recomendaciones de ensayos en materiales.

Las resistencias a la compresión obtenidas de las unidades de adobe presentan un promedio de 10.47

kg/cm2. Los resultados son menores a los obtenidos de las muestras obtenidas de los morteros utilizados

durante la construcción, posiblemente debido al proceso de cabeceo realizado en los mismos, por lo que

se recomienda verificar este proceso y su influencia en los resultados.

Debido a las particulares características del material, será necesario continuar investigando sobre el

método más apropiado para evaluar la resistencia a la compresión del material.

14

2. PRISMAS Y PAREDES

2.1 Ensayos en prismas.

Son varios los parámetros que pueden caracterizar cualquier tipo de mampostería, entre ellos tenemos: la

resistencia a compresión simple, compresión diagonal, flexión y en este tipo de mampostería podría también

destacarse la resistencia al deslizamiento.

Las propiedades antes mencionadas han sido investigadas tanto en la fase I como en la fase II del Proyecto

TAISHIN. Un aspecto que podría no ser tan determinante es la plasticidad de los materiales, sin embargo la

proporción de materiales granulares a plástico si sería determinante.

Los ensayos para definir las propiedades mecánicas de la mampostería de adobe se han realizado siguiendo

algunos lineamientos de la norma peruana, propuesta de la norma mexicana y algunas adecuaciones de la ASTM.

A continuación se presentan los resultados obtenidos de los ensayos realizados a unidades de adobe y prismas

con el objeto de determinar las resistencias a compresión simple, compresión diagonal, deslizamiento, etc.

2.1.1 Compresión Simple

Con este ensayo se pretende medir el comportamiento a la compresión que tendría la mampostería de adobe en su

conjunto.

Las pilas estuvieron conformadas por un número entero de adobes para obtener una relación de esbeltez

aproximadamente igual a 2, el espesor de la sisa es 2 cms (ver figura 1).

Se utilizó un gato hidráulico con capacidad de 30 toneladas, para transmitir la carga axial en el prisma. Una celda

de carga, con el objeto de controlar los niveles de carga. Los prismas han sido instrumentados con la finalidad de

medir la deformación del prisma durante el ensayo, esto también permitirá establecer las relaciones carga

deformación y determinar el módulo de elasticidad del Adobe (ver figura 2).

Figura 1. Prisma para el ensayo de compresión.

15

Figura 2. Instrumentación de prisma

2.1.1.1 Análisis y resultados.

Para la determinación de la resistencia a la compresión se construyeron en total 24 prismas (6 por cada pared, en

total 4 paredes), esto tenía como objetivo además de caracterizar la mampostería, el llevar un control de calidad a

medida se avanzaba en la construcción de las paredes.

La determinación del esfuerzo de compresión se determina como sigue:

Donde:

fm = esfuerzo de compresión

Pm = carga máxima registrada durante el ensayo

A = sección transversal donde se aplica la carga

El patrón de falla más recurrente (casi 100 %) son grietas longitudinales (paralelas a la dirección de la carga), al

generarse esta grieta, la mampostería pierde abruptamente su resistencia, ver figura 3.

Figura 3. Patrón de falla recurrente

16

Abajo se ejemplifican las curvas carga – deformación para los especímenes que se construyeron asociados a la

pared de Adobe no reforzado considerando hueco de puerta. Es posible apreciar que la mampostería de Adobe

define un comportamiento aproximadamente lineal hasta alcanzar la carga máxima, posteriormente este

comportamiento es un tanto errático debido a la presencia de agrietamientos importantes. También es importante

mencionar que el módulo de elasticidad es totalmente fiable ya que en el rango lineal el comportamiento de la

mampostería no difiere mucho de espécimen a espécimen.

Figura 4. Curvas fuerza – deformación. Ilustración de prismas elaborados para pared con hueco, adobe no reforzado

En las tablas 13 y 14 se presentan un resumen de todo el análisis de resultados de las pruebas realizadas:

Tabla 13. Resumen de resultados de prismas a compresión simple. Paredes con hueco.

Identificación f'm corregido f'm,prom Desv. Est. Coef. Var. E Eprom Desv. Est. Coef. Var.

kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 % kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 %

PCS1 - H1 - ANRH 9.89

8.76 1.19 13.6

3832.87

4435.19 816.94 18.4

PCS2 - H1 - ANRH 6.64 5708.05

PCS1 - H2 - ANRH 8.51 4677.66

PCS2 - H2 - ANRH 9.11 4303.49

PCS1 - H3 - ANRH 8.58 3653.87

PCS2 - H3 - ANRH 9.82 10433.96

PCS1 - H1 - ARH 8.46

9.22 0.59 6.4

3068.10

3896.08 936.94 24.0

PCS2 - H1 - ARH 9.20 3592.59

PCS1 - H2 - ARH 9.71 3682.12

PCS2 - H2 - ARH 9.36 12968.80

PCS1 - H3 - ARH 8.64 9419.17

PCS2 - H3 - ARH 9.96 5241.49

17

Los valores sombreados en la tabla anterior no se consideraron el cálculo del módulo de elasticidad, pues difieren

sustancialmente de los otros, la razón de esta diferencia podría atribuirse a alguna particularidad de los

especímenes que no ha sido posible identificar.

Identificación f'm corregido f'mprom Desv. Est. Coef. Var. E Eprom Desv. Est. Coef. Var.

kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 % kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 %

PCS1 - H1 – ANR 9.11

8.25 0.46 5.63

2614.83

2198.47 617.99 28.11

PCS2 - H1 - ANR 8.36 2307.24

PCS1 - H2 - ANR 8.21 3299.13

PCS2 - H2 - ANR 7.59 2121.20

PCS1 - H3 - ANR 8.40 1914.19

PCS2 - H3 - ANR 8.03 1499.68

PCS1 - H1 - AR 6.37

7.88 1.24 15.71

1286.67

2255.48 528.37 23.43

PCS2 - H1 - AR 7.07 2458.38

PCS1 - H2 - AR 8.79 2669.35

PCS2 - H2 - AR 7.89 2302.13

PCS1 - H3 - AR 9.79 2095.10

PCS2 - H3 - AR 7.38 2721.25

Tabla 14. Prismas a compresión simple. Paredes solidas

Como resumen global de todos los resultados podríamos considerar los siguientes:

Identificación

Pared

fm

kg/cm2

Em

kg/cm2

ANR - S 8.25 2198.5

AR-S 7.88 2255.5

ANR - H 8.76 4435.2

AR - H 9.22 3896.1

Tabla 15. Resumen de resultados de resistencia a compresión simple

La resistencia a la compresión simple estimada en la fase I, es muy similar a la antes presentada, los factores que

podrían influir de alguna manera seria el proporcionamiento de materiales, plasticidad, proceso de fabricación etc.,

sin embargo estos no generarían diferencias dramáticas si se mantiene un control de calidad aceptable.

En la fase I se obtuvieron los siguientes valores:

fm = 10.9 kg/cm2 (AP)

fm = 11.2 kg/cm2 (BP)

La notación entre paréntesis indica Alta Plasticidad y Baja Plasticidad, puede observarse que la plasticidad

aparentemente no produce diferencia sustancial, habría que considerar que tipo de proporción se utilizó en la

fabricación de las unidades. La plasticidad influirá mucho en la fabricación de adobes sanos (sin grietas).

Al analizar los resultados, podríamos esperar y requerir una resistencia a la compresión simple en

mampostería de adobe de 8.5 kg/cm2, esto tendría que ir ligado a los requerimientos/recomendaciones para

18

la fabricación adecuada de unidades de adobe. Sin embargo para definir este requerimiento deberá hacerse

después de haberlo correlacionado con otra característica importante del adobe.

Abajo se muestran los resultados de compresión simple en unidades de adobe, esto se retomó del informe de

materiales que se elaboró:

Resultados a compresión de adobes utilizados en la construcción de paredes

No. L1

(cm)

L2

(cm)

H

(cm) Masa (g)

PV.

(kg/m³)

Área

(cm²)

Carga

(KN)

Carga

(Kg)

esfuerzo

(Kg/cm²)

1 9,5 9,0 9,0 1020,0 1326 85,5 9,217 939,6 11,0

2 9,8 9,6 9,2 1143,7 1321 94,1 9,528 971,3 10,3

3 9,7 9,2 9,4 1087,2 1296 89,2 9,791 998,1 11,2

4 9,60 9,20 9,00 1049,10 1320 88,3 9,344 952,5 10,8

5 9,80 8,80 9,30 1038,30 1295 86,2 7,966 812,0 9,4

6 9,40 9,20 9,00 1042,40 1339 86,5 8,546 871,2 10,1

7 14,50 14,60 8,90 2546,20 1351 211,7 28,616 2917,0 13,8

8 14,50 14,70 8,90 2588,00 1364 213,2 28,113 2865,7 13,4

9 14,40 14,40 9,40 2654,00 1362 207,4 16,218 1653,2 8,0

10 14,60 14,80 9,60 2749,00 1325 216,1 23,780 2424,1 11,2


Tabla 16. Resultados de resistencia a compresión de muestras del primer lote de adobes producidos en proporción 1:4 con suelos de Suchitoto.

Los resultados obtenidos con las unidades refrentadas son más optimistas, lógicamente en otro tipo de

mampostería este es un resultado usual (resistencia en unidades es mayor que la de prismas). Por ahora los

valores obtenidos con pruebas en prismas son los más recomendables para la caracterización de la mampostería

de adobe.

El esfuerzo admisible a la compresión de la mampostería de adobe podría determinarse de acuerdo a las

recomendaciones de la propuesta de la norma mexicana, así como también la ASTM, aunque estos han

sido establecidos para otro tipo de mampostería.

Para los Coeficientes de Variación obtenidos en este análisis podríamos proponer una resistencia a la

compresión admisible del orden de 0.6 del valor promedio. Siendo un tanto conservadores un 0.4 del valor

promedio.

19

2.1.2 Compresión Diagonal

El objetivo primordial de este tipo de ensayo es determinar la resistencia a cortante de la mampostería, así como

también el módulo de rigidez a cortante.

Para la determinación de esta propiedad se ensayaron 26 especímenes. Con el objeto de considerar algunas

variables del proceso constructivo, se elaboraron dos especímenes por cada altura de construcción, haciendo un

sub-total de 6 especímenes por pared a ensayar (4 paredes).

La relación de aspecto que se pretendía obtener para estos especímenes es de 1.0. Las dimensiones de los

especímenes eran 0.6 de largo y 0.6 de alto. Los prismas se construyeron sobre una tarima de madera, esto con la

finalidad de facilitar su manejo para ejecutar el ensayo. El prisma en el momento del ensayo debe ser girado en un

ángulo de 45°, de tal forma que su diagonal quede en posición vertical para poder aplicar carga a través de los

gatos hidráulicos de forma efectiva (ver fig 5).

Para poder medir las deformaciones horizontal y vertical en cada rostro del prisma, se colocaron transductores de

desplazamiento, que realizando cálculos simples brindan la deformación unitaria y deformación angular de cada

rostro.

Figura 5. Ensayo compresión diagonal

2.1.2.1 Análisis y resultados

Este tipo de ensaye es un tanto complejo, aunado al comportamiento errático e en un buen nivel impredecible de la

mampostería de adobe, no solo se pudo observar únicamente falla a compresión diagonal. En las figuras de abajo

se ilustran los patrones de fallas más recurrentes en los ensayos.

Los patrones de fallas de los especímenes ensayados se muestran en las figuras 6 a 8, se destacan fallas por

adherencia, compresión diagonal y adherencia combinado con compresión diagonal.

Los valores de resistencia a compresión diagonal en las mamposterías son muy determinantes, sin embargo en

este caso los resultados acá obtenidos deberán respaldarse con los resultados de las paredes a escala natural.

20

Figura 6. Falla por adherencia Figura 7. Falla compresión diagonal Figura 8. Falla combinada

Debido al comportamiento errático de las deformaciones es prácticamente imposible la determinación de el modulo

de rigidez a cortante de la mampostería de adobe. En su defecto se utilizaran los valores estimados en la fase I del

proyecto, estos se recomienda calibrarlos con algunas definiciones que se encuentran en la literatura.

En la figura de abajo se muestra el comportamiento errático; este tipo de comportamiento imposibilita la

determinación de rigidez a cortante.

Figura 9. Curva Esfuerzo – Distorsión angular. Prisma PVD3

En la tabla 16 es posible observar las resistencias a compresión diagonal alcanzadas en los especímenes

ensayados. Para los modelos con hueco, de los prismas a compresión diagonal se obtuvo un esfuerzo diagonal

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

Esfu

erz

o (

kg/c

m**

2

Distorsion

Esfuerzo - Distorsion angular (PVD3 - H2 - ANR)

21

promedio de de 0.8 kgf/cm2. En estos modelos, se observó que la falla predominante fue relacionada con corte

directo y adherencia en algunas de las unidades ensayadas.

En el caso de la pared sólida, se obtuvo un único valor de esfuerzo diagonal igual a 0.29 kgf/cm2 como promedio.

Por ser un único valor, éste no se puede tomar como representativo de los resultados para el modelo sólido. Los

demás prismas presentaron una falla por adherencia pura.

Pared Identificación Res. comp. diagonal vm

(kgf/cm2)

Promedio (kgf/cm

2)

Desviación estándar (kgf/cm

2)

Coeficiente de

variación %

Descripción modo de

falla*

Pa

red

co

n h

ue

co

AN

R

PVD1-H2 0.92

0.82 0.11 13.56

CDE

PVD2-H2 0.52 ADH **

PVD1-H3 0.72 CDE

PVD2-H3 0.69 CD Y ADH

PVD3-H1 0.93 CD

PVD2-H1 0.83 CD Y ADH

Pa

red

co

n

hu

ec

o A

R

PVD1-H1 0.90

0.85 0.05 5.43

CD

PVD2-H1 0.82 CD

PVD1-H2 0.87 CD y ADH

PVD2-H2 0.80 CD y ADH

PVD1-H3 0.85 ADH **

PVD2-H3 0.50 ADH **

Pa

red

so

lid

a A

NR

PVD1-H1 0.29

0.29 ----- -----

ADH **

PVD2-H1 0.25 N.R

PVD1-H2 0.33 ADH **

PVD2-H2 0.11 ADH **

PVD3-H2 0.29 CD

PVD1-H3 0.22 ADH **

PVD2-H3 0.33 ADH **

Pa

red

so

lid

a A

R PVD1-H1 N.R

----- ----- -----

ADH **

PVD2-H1 N.R ADH **

PVD1-H2 N.R N.R

PVD2-H2 0.21 ADH **

PVD3-H2 0.13 ADH **

PVD1-H3 0.09 ADH **

PVD2-H3 0.15 ADH **

* ADH. = adherencia, CD = compresión diagonal. CDE = compresión diagonal escalonada N.R = no existe registro

** No se ha tomado este valor para el promedio debido a que la falla es por adherencia Tabla 16. Resultados de resistencia a compresión diagonal.

Se consideran como valores aceptables los contenidos en las celdas sombreadas, es así como se llega al valor

arriba mencionado. A pesar que en la fase I del proyecto se obtuvieron valores más alentadores (Estos valores

oscilaron entre 1.07 kg/cm2 and 3.22 kg/cm2) no es conveniente dar la mayor credibilidad a estos. Sin embargo

podrían ser sujetos de discusión.

22

De acuerdo a lo establecido en las normas ASTM, el valor admisible al esfuerzo cortante basándose en lo

resultados obtenidos en los ensayes a tensión diagonal estos podrían establecerse como 0.60 kg/cm2 y 0.75

kg/cm2, valores muy alentadores, sin embargo si observamos la recomendación de la norma técnica

peruana este se define como el 40% del esfuerzo promedio de los ensayes, esto nos lleva a valores de 0.328

kg/cm2 y 0.34 kg/cm2. Como se mencionó anteriormente estos valores deberán calibrarse con los

resultados de los ensayes de paredes a escala natural

2.1.3 Corte Directo

El ensayo de corte directo consiste en someter a cargas laterales a una porción de pared construida sobre una

fundación rígida y apoyada de tal forma que no permita desplazamientos o giros por la aplicación de carga lateral.

Dicho de otra manera es someter a la mampostería a deslizamiento. Este tipo de falla puede presentarse en las

construcciones de adobe y dependerá del grado de confinamiento que tenga la pared.

Figura 10. Ensamble de ensayo por corte directo

El espécimen construido es conformado por cinco hiladas de adobes, con dimensiones de 60x60cm. En el ensayo,

las primeras tres hilada debe estar restringidas a desplazamientos, y así, aplicar carga en las dos hiladas

superiores, de tal forma que una sisa este obligada a deslizar y consecuentemente fallar. La carga máxima que

genera la falla es registrada, con la cual se puede obtener el esfuerzo máximo de cortante por deslizamiento.

2.1.3.1 Análisis y Resultados.

Se construyeron un total de 24 prismas (6 por cada pared a escala natural). El objeto de construir seis modelos por

pared era considerar algunas variables que se dan durante el proceso constructivo, entre ellas la elaboración del

mortero de pega, temperatura, etc.

Es importante mencionar que durante la ejecución de estas pruebas es posible que se generen fallas por tensión

producidas por el volteo que se le produce al espécimen, este tipo de resultados no se consideraran en la

determinación de la resistencia por corte directo. Abajo se muestran los dos tipos recurrentes en los ensayos

realizados.

23

Figura 11. Falla por tensión debido al volteo Figura 12. Falla por corte directo

En la tabla 17 se muestra el resumen de los resultados obtenidos en los prismas de paredes con hueco (no

reforzado y reforzado).

Tabla 17. Resultados de ensayos en prismas de paredes con hueco (Reforzado y no reforzado).

La figura 13 muestra el comportamiento esfuerzo – deformación para los especímenes construidos

correspondientes a la pared reforzada con hueco.

Figura 13. Curva Esfuerzo – Deformación en pared con hueco reforzada.

Esfuezo Max.

(Kg/cm^2)Pomedio

(Kg/cm^2)

Esfuezo Max.

(Kg/cm^2)Pomedio

(Kg/cm^2)

PCD1-H1 0.88 0.69

PCD2-H1 0.51 0.41

PCD1-H2 0.39 0.62

PCD2-H2 0.69 0.61

PCD1-H3 0.81 0.38

PCD2-H3 0.72 0.50

PROMEDIO

DESV. ST.

% COEF. V.

0.185 0.125

27.7

ESFUERZOS DE PRISMAS DE PARED CON HUECO (kg/cm^2)

REFORZADO NO REFORZADO

0.695

0.54

0.55

0.615

23.3

0.44

0.667 0.535

0.765

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Esfu

erz

o k

g/c

m2

deformacion (mm)

Corte Directo (AR-H). Esfuerzo -

Deformación

24

En la tabla 18 se muestra el resumen global de los esfuerzos a cortante directo obtenido de los ensayos.

Pared Promedio

(kgf/cm2)

Desviación estándar

(kgf/cm2)

Coeficiente de

variación %

Pared con hueco ANR 0.54 0.125 23.3

Pared con hueco AR 0.65 0.185 27.7

Pared sólida ANR 0.20 0.08 41.0

Pared sólida AR 0.21 0.08 38.4

Tabla 18. Resumen de esfuerzos a cortante directo.

Se puede observar que los últimos valores pueden desecharse, debido a que los valores de los coeficientes de

variación exceden el 30%. Usualmente valores con coeficientes de variación inferiores al 30% pueden considerarse

como representativos de acuerdo a algunos estándares.

Estimando el valor admisible de esfuerzo cortante directo con los promedios de obtenidos para las paredes con

hueco, éste alcanzaría el valor de 0.37 kg/cm2 .

En la fase I del proyecto se estudió la variable de la plasticidad y se obtuvo un rango amplio de valores para la

resistencia a cortante directo que oscilaba entre 0.17 kg/cm2 y 3.22 kg/cm2. Es importante destacar que los

coeficientes de variación asociados a las resistencias mayores excedían el 30%, por esta razón no podrían

considerarse representativos.

25

2.2 Ensayos en Paredes.

En la fase II del proyecto, se realizó la prueba en cuatro modelos de paredes a escala natural, siempre

considerando las alternativas de adobe tradicional y adobe reforzado. Se construyeron dos paredes sólidas y dos

paredes con hueco de puerta, considerando las disposiciones establecidas en el folleto complementario

“Lineamientos para Construcciones con Adobe”. La finalidad de los modelos de paredes solidas es

verificar/confirmar los resultados obtenidos en la fase I, evidentemente esto nos proporcionara más datos para

definir los parámetros de resistencia y comportamiento de la mampostería de adobe. El objetivo de los modelos de

paredes con hueco es determinar la influencia que tienen estos en el comportamiento de las paredes y verificar si la

resistencia y rigidez se degradan considerablemente de acuerdo a los tamaños de los huecos.

2.2.1 Comportamiento en el plano.

2.2.1.1 Paredes Sólidas.

El objetivo de estos ensayos fue verificar/determinar las diferencias en el comportamiento ante cargas laterales en

el plano entre las paredes de adobe sin refuerzo y aquellas reforzadas internamente con vara de castilla.

Se construyeron los modelos de paredes con una altura final de 2.44 m y una longitud de 3.0 m.

Sobre ambos modelos, para asegurar el comportamiento rígido en el plano de aplicación de la fuerza, se

construyeron soleras de coronamiento de 30 x 10 cm, armado de 2 varillas #3 como refuerzo longitudinal y estribos

#2 espaciados a 20 cm.

Fotografía 1. Pared solida no reforzada. Fotografía 2. Pared solida reforzada

En las fotografías 1 y 2 se muestran los modelos de paredes solidas en su etapa previa al ensayo. El refuerzo

dispuesto en la pared mostrada en la fotografía 2 consta de vara de castilla colocada verticalmente a cada 0.64 m y

el refuerzo horizontal cada 3 hiladas (ver fotografía 3).

La construcción de todas las paredes se realizó utilizando adobes con dimensiones nominales de 30 x 30 x 10 cm y

mitades de 30 x 14 x 10 cm. La proporción para fabricar los adobes fue de 1:4.

26

Fotografía 3. Refuerzo interno de vara de castilla

Descripción de Ensayos y equipo utilizado.

Por el tipo de mampostería y los recursos de Laboratorio disponibles se realizaron pruebas estáticas. Las paredes

fueron sometidas a cargas monótonas crecientes paralelas a su plano. Para la aplicación de las cargas se utilizaron

cuatro gatos hidráulicos, como se muestra en la fotografía 4. La aplicación de carga de esta manera pretende hacer

una distribución uniforme de carga y evitar concentraciones de esfuerzos localizados.

Fotografía 4. Aplicación de carga en pared

Se utilizaron deformímetros para identificar el patrón de distribución de grietas (tipo de falla), con la finalidad de

estudiar con precisión el comportamiento estructural de las paredes. Las figuras 14 y 15 muestran la ubicación de

los deformímetros con su identificación respectiva en ambos modelos, con el propósito de realizar comparaciones

analíticas.

La idea primordial con este arreglo es: registrar el comportamiento de cuerpo rígido que podría adoptar la pared,

verificar si se genera una falla por deslizamiento en diferentes niveles de la pared o se presenta el patrón típico de

tensión diagonal.

27

Los actuadores hidráulicos tienen una capacidad de empuje de 5.0 ton y se ubicaron aproximadamente en ¼ , ½, ¾

y en la corona de la pared en ambos modelos.

Figura 14. Instrumentación de modelo y aplicación de carga. Vista este.

Figura 15. Instrumentación de modelo y aplicación de carga. Vista oeste.

28

Niveles de carga.

Considerando los resultados obtenidos en la etapa de caracterización de la mampostería se identificó que el patrón

de falla más probable era la falla por deslizamiento. En base a esta observación se determinó la capacidad a

cortante por deslizamiento.

( )

En teoría, el modelo de pared sólida debía soportar un nivel de carga al menos de 1.80 ton, en base a este dato

cada incremento de carga se definió con el 10% de esta magnitud.

Este valor solo considera la contribución de la mampostería; en el caso del modelo reforzado, se cuantificara

indirectamente que el excedente a este nivel de carga será la contribución del refuerzo (vara de castilla).

En este tipo de mampostería se considera que su comportamiento es lineal hasta que abruptamente se alcanza el

nivel de falla. Bajo esta premisa, se puede predecir un desplazamiento lateral del modelo, para lo que se

considerara un modelo estructural en cantiléver.

Con este valor de rigidez se estima el máximo desplazamiento esperado.

Es posible considerar en base a lo anterior que las estructuras de adobe son rígidas debido a las dimensiones de

su sección, pero en términos de resistencia presenta fallas abruptas cuando se alcanza su máximo nivel de

resistencia (comportamiento frágil).

Resultados obtenidos.

Modelo Adobe no Reforzado

La prueba se ejecutó aplicando los incrementos de carga mencionados anteriormente y al alcanzar el nivel

requerido de carga se detenía el proceso con la finalidad de identificar grietas. En la figura 16 se puede apreciar la

relación esfuerzo deformación obtenida. Se alcanzó un esfuerzo máximo de aproximadamente 0.37 kg/cm2, que

corresponde a una carga de 2.5 ton aproximadamente, superior a la carga estimada. Este nivel de esfuerzo está

asociado a una distorsión del 0.4%, sin embargo el desplazamiento observado alcanza el orden de los 0.098 cm

(0.98 mm) aproximadamente el doble al valor estimado 0.4 mm. Los resultados evidencian que la mampostería

presento una mayor resistencia que la observada en los prismas. Lo anterior puede observarse fácilmente en la

figura 16.

El patrón de fallas observado en este modelo podría definirse como falla por deslizamiento aunque en cierta

manera las tracciones que se generan por el volteo podrían ser importantes. En las fotografías 5 y 6 es posible

apreciar el patrón de falla al final de la prueba.

La grieta (fractura) se desarrolló prácticamente en la base de la pared, principalmente debido a que en esa zona se

desarrollan los mayores esfuerzos a deslizamiento y los esfuerzos de tracción por volteo. A pesar que este tipo de

29

falla es posible, también deberá considerarse el comportamiento de la mampostería de adobe sometida a cargas

fuera de su plano, identificando el patrón de distribución de grietas (tipo de falla).

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60

Esf

uerz

o (

kg

/cm

2)

Distorsion (%)

Esfuerzo - Distorsion. Pared Solida, adobe no reforzado

Figura 16. Relación Esfuerzo – distorsión. Modelo Adobe no Reforzado.

Fotografía 5. Patrón de falla. Modelo Adobe no Reforzado.

Fotografía 6. Patrón de falla. Modelo Adobe no Reforzado.

30

Modelo Adobe Reforzado

Al igual que en el modelo de adobe no reforzado, la ejecución de la prueba se ejecutó aplicando los incrementos de

carga de manera paulatina. Al alcanzar el nivel requerido de carga se detenía el proceso con la finalidad de

identificar grietas.

En la figura 17 se muestra la relación esfuerzo – distorsión para este modelo. Se alcanzó un esfuerzo máximo de

aproximadamente 0.37 kg/cm2, que corresponde a una carga de 2.5 ton aproximadamente, esto es prácticamente

igual al modelo no reforzado. La diferencia a destacar es que este nivel de esfuerzo está asociado a una distorsión

del 1.82%, es decir a un desplazamiento lateral de 4.5 cm, que marca una buena capacidad de deformación para

el adobe reforzado. Aunque es difícil definir a este tipo de construcción como dúctil, sí es posible destacar la

ventaja que agrega el refuerzo en este tipo de construcciones.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Esf

uer

zo c

ort

an

te (

kg

/cm

2)

Distorsión (%)

Esfuerzo - Distorsion. Pared solida, adobe reforzado

Figura 17. Relación Esfuerzo – Distorsión. Pared sólida, Adobe Reforzado

El patrón de fallas observado en este modelo podría definirse como falla combinada de falla por deslizamiento y

falla por compresión diagonal, en este caso los efectos del volteo se muestran casi imperceptibles. En la fotografía

7 es posible apreciar el patrón de falla al final de la prueba.

Fotografía 7. Patrón de falla. Pared sólida, adobe reforzado.

31

En la parte inferior del modelo se identifica claramente cómo ocurre la combinación en el patrón de falla,

prácticamente en el tercio central predomina el deslizamiento y en los extremos la compresión diagonal. En la zona

superior de la pared se presenta mayormente la compresión diagonal.

En general podría afirmarse que el comportamiento de las estructuras de adobe reforzado es mejor

sustancialmente que aquellas estructuras de adobe tradicionales.

En la figura 18 se realiza la comparación de las dos alternativas y es fácil notar que la ventaja del adobe reforzado

está en la capacidad de deformación, pues los niveles de resistencia son similares. Es notable que la capacidad de

deformación en el adobe reforzado es mucho mayor que la pared sin reforzar, lo cual resulta muy favorable si la

estructura se ve sujeta a eventos sísmicos de considerable magnitud.

Figura 18. Comparación de relaciones esfuerzo – deformación. Paredes sólidas.

2.2.1.2 Paredes con Hueco.

Este tipo de modelo tiene la finalidad de revisar si las dimensiones para huecos de puertas y ventanas propuestas

en el folleto complementario de adobe son aceptables con relación al comportamiento estructural, pues la rigidez y

la resistencia de una pared podrían experimentar reducciones no deseadas. Evidentemente esto afectaría el

comportamiento global de las construcciones de adobe.

Los modelos de paredes se construyeron con una altura final de 2.44 m y una longitud de 3.6 m. La longitud de la

pared se definió atendiendo los requerimientos establecidos en el folleto complementario, utilizando el ancho

máximo para la puerta (1.2 m) y las longitudes mínimas para los segmentos de pared, ver fotografía 8. Esta

geometría se utilizó tanto en el adobe reforzado como en el no reforzado. En la fotografía 8 es posible apreciar la

pared con la instrumentación externa, previo a la ejecución de la prueba.

Esfuerzo - Deformacion. ANR - S y AR - S

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00

Distorsion (%)

Esfu

erzo (

kg

/cm

2)

AR - S

ANR - S

32

Sobre ambos modelos, para asegurar el comportamiento rígido en el plano de aplicación de la fuerza, se

construyeron soleras de coronamiento de 30 x 10 cm, armado de 2 varillas #3 como refuerzo longitudinal y estribos

#2 espaciados a 20 cm.

Fotografía 8. Modelo de pared con hueco.

Descripción de Ensayos y equipo utilizado.

Para la ejecución de estos ensayos los recursos utilizados son los mismos, la diferencia se marca en la

instrumentación de los modelos, pues esta obedece a la geometría del modelo y al comportamiento esperado.

La figuras 19 y 20 muestran la geometría de las paredes con hueco y la disposición de la instrumentación externa,

así como también la ubicación de los actuadores hidráulicos.

Figura 19. Paredes con hueco. Geometría e instrumentación externa. Vista Oeste.

33

Figura 20. Paredes con hueco. Geometría e instrumentación externa. Vista este.

La instrumentación se diseñó para verificar el comportamiento de cuerpo rígido de la pared (diagonales mayores) y

si no se comportaba como tal, se verificaba el comportamiento de los segmentos de pared.

Niveles de carga.

La predicción de la carga máxima esperada para estos modelos se estimó bajo el mismo concepto de las paredes

sólidas. En base a esta observación se determinó la capacidad a cortante por deslizamiento.

( )

En teoría, el modelo de pared con hueco de puerta sin refuerzo debía soportar un nivel de carga al menos de 1.44

ton. Para la pared con hueco reforzada se esperaría un nivel superior. Los incrementos de carga se realizaron al

igual que en los modelos sólidos.

Resultados obtenidos.

Modelo Adobe no Reforzado

La prueba se ejecutó aplicando los incrementos de carga arriba mencionados. Al alcanzar el nivel requerido de

carga se detenía el proceso con la finalidad de identificar grietas. En la figura 21 se puede apreciar la relación

esfuerzo deformación obtenida. Se alcanzó un esfuerzo máximo de aproximadamente 0.43 kg/cm2, que

corresponde a una carga de 3.3 ton aproximadamente, superior a la carga estimada considerando los dos

segmentos de pared. A este nivel de esfuerzo está asociado a una distorsión del 0.44%, sin embargo el

desplazamiento de fluencia observado alcanza el orden de los 0.29 mm. El esfuerzo es mayor que los esfuerzos

34

obtenidos en la caracterización de la mampostería de adobe. El patrón de fallas observado en este modelo podría

definirse como falla por deslizamiento al igual que en el modelo de pared sólida y también se presentan tracciones

generadas por el volteo.

Figura 21. Relación Esfuerzo – Distorsión. Pared con hueco, adobe no reforzado.

En la figura 22 y fotografía 9 es posible apreciar el patrón de falla al final de la prueba. Las grietas (fracturas) se

desarrollan en la base y en la parte central de la pared, esto porque principalmente en esta zona se desarrollan los

mayores esfuerzos a deslizamiento.

Fotografía 9. Patrón de Falla. Figura 22. Registro de grietas. Patrón de falla

0.0

0.1

0.1

0.2

0.2

0.3

0.3

0.4

0.4

0.5

0.5

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

Esfu

erz

o c

ort

ante

(kg

/cm

2)

Distorsión (%)

Esfuerzo cortante - distorsión ANR-H

35

Modelo Adobe Reforzado

La prueba se ejecutó aplicando los incrementos de carga arriba mencionados. Al alcanzar el nivel requerido de

carga se detenía el proceso con la finalidad de identificar grietas. En la figura 23 se puede apreciar la relación

esfuerzo deformación obtenida. Se alcanzó un esfuerzo máximo de aproximadamente 0.48 kg/cm2, que

corresponde a una carga de 3.3 ton aproximadamente, muy superior a la carga estimada. Esta predicción

considerando los dos segmentos de pared. A este nivel de esfuerzo está asociado a una distorsión del 1.3% (3.3

cm de desplazamiento). Este valor de resistencia máxima es prácticamente igual al modelo sin refuerzo, pero se

vuelve a marcar que la virtud de las construcciones de adobe reforzado: mayor capacidad de deformación.

El desplazamiento de fluencia observado alcanza el orden de los 0.68 mm, esto puede observarse en la figura 23.

Al igual que en el modelo sin refuerzo el patrón de fallas observado en este modelo podría definirse como falla por

deslizamiento aunque en un segmento de pared se desarrollan grietas de compresión diagonal (ver figura 24). En la

figura 24 y fotografía 10 es posible apreciar el patrón de falla al final de la prueba.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Esfu

erzo

co

rtan

te (k

g/cm

2 )

Distorsión (%)

Esfuerzo cortante (kg/cm2) - distorsión (%), AR-H

Figura 23. Relación Esfuerzo – Distorsión. Pared con hueco, adobe no reforzado.

Fotografía 10. Patrón de Falla. Figura 24. Registro de grietas. Patrón de falla

En la figura 25 se puede comparar las relaciones esfuerzo – distorsión para los modelos reforzado y no reforzado.

A pesar que el modelo sin refuerzo exhibe buena capacidad de deformación, esta se asocia a un nivel de esfuerzo

menor que para el caso de adobe reforzado. De igual manera al evaluar desde el punto de vista de la energía

36

disipada por ambos modelos, concluimos que el modelo reforzado tiene mayor capacidad de disipar energía (mayor

área bajo la curva).

En definitiva es recomendable el uso de adobe reforzado en vez del sistema tradicional.

Figura 25. Comparación Paredes con hueco. Adobe no reforzado y Adobe reforzado.

2.2.2 Comportamiento fuera del plano.

Pruebas en mesa inclinable.

Los tipos de falla más recurrentes en edificaciones de adobe cuando son sujetas de un evento sísmico, son

aquellas que se dan fuera del plano de las paredes. Por esta razón se considera que el comportamiento fuera del

plano es el más crítico. En esta etapa se verificó este comportamiento y se evaluaron propuestas de reforzamiento

con la finalidad de mejorar su desempeño.

Fotografía 11. Daño en paredes de adobe fuera del plano. Sismo de Guatemala, nov. 2012

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40

Esf

uer

zo c

ort

an

te (

kg

/cm

2)

Distorsión (%)

Esfuerzo cortante (kg/cm2) - distorsión (%), AR-H y ANR - H

ANR-H AR-H

37

En la fotografía 11 es posible apreciar que las paredes sujetas a demanda fuera de su plano resistente han

colapsado, pues las tracciones generadas en las uniones usualmente exceden la resistencia a la tensión de la

mampostería de adobe.

Como recurso para la verificación del comportamiento fuera del plano se cuenta con la Mesa Inclinable. Se

proyectó la construcción de 5 modelos sobre la Mesa Inclinable. Resulto evidente que las alternativas de

reforzamiento mejoran sustancialmente el comportamiento de las construcciones de adobe.

Objetivos

1. Evaluar los modos de falla observados en la investigación desarrollada en la fase I del proyecto TAISHIN,

principalmente la separación en las esquinas, y presentar soluciones para mejorar este comportamiento.

2. Proponer técnicas de intervención para reparaciones con reforzamiento desde el exterior, para viviendas

existentes.

Descripción del equipo empleado

El recurso disponible es conocido como mesa inclinable, y permite que los modelos construidos sobre la plataforma

generen fuerzas laterales en el plano de las paredes, a la vez que se generan fuerzas perpendiculares al plano de

las mismas, en función de su propio peso y del ángulo de inclinación de la plataforma (ver Figura 26). Para simular

el comportamiento fuera del plano de paredes de adobe se consideraron muchos aspectos, siendo los más críticos

las condiciones de frontera (paredes perpendiculares a la pared en estudio).

La componente lateral de fuerza V mostrada en la figura 26 puede calcularse como:

V=W sen θ

mientras que la componente normal de fuerza N es:

N=W cos θ

El valor de V representa el cortante basal que la estructura está soportando a medida se inclina la plataforma. Los

coeficientes sísmicos Cs pueden calcularse para los diferentes ángulos de inclinación a los cuales las unidades de

prueba se ven sometidas. La componente N decrece a medida que la plataforma se inclina, generando

disminuciones en el esfuerzo de compresión normal al plano de la pared. Esta disminución es desfavorable porque

representa en cierta forma la condición de aceleración vertical del terreno, siguiendo la formulación de Coulomb

para esfuerzos cortantes y de compresión.

38

Figura 26. Mesa Inclinable. Tomado de Informe de Adobe, TAISHIN Fase I.

Descripción de los Modelos

Los modelos se componen por una pared larga (sometida a cargas fuera de su plano) con dos segmentos

transversales de pared como elementos de soporte. Se construyeron cuatro modelos considerando esta geometría,

se generaron condiciones de contorno y reforzamiento para mejorar la capacidad a flexión (tensión) en la

mampostería de adobe.

Las dimensiones de las unidades de adobe eran 0.25 x 0.40 x 0.10 m, para obtener condiciones de viviendas de

adobe similares a las existentes. Lógicamente en este tipo de modelos no se siguieron los lineamientos para

construcción de viviendas de adobe establecidos en el folleto complementario.

Es importante mencionar que en estos modelos no se dispuso refuerzo interno de vara de castilla. En la figura 27

se muestra la geometría en la planta de los modelos investigados.

Figura 27. Geometría en planta de modelos a probar en mesa inclinable.

39

Las paredes del modelo tenían una longitud de 6.70 m, altura de 2.30 m y los segmentos que emulaban las

condiciones de contorno tenían una longitud y altura de 2.30 m. Esta geometría obedece al hecho que se trataba de

simular las características que son frecuentes en las construcciones de adobe, por ello tampoco se colocó solera de

coronamiento.

2.2.2.1 Modelo 1.

Para la realización de los ensayos se consideró detener la inclinación del modelo a cada 1.92° (esto por

condiciones del equipo y configuración en dispositivo de control de giro) para evaluar la evolución de daños, es

decir verificación de aparecimiento de fisuras, grietas o daños mayores. La inclinación como es usual se hizo de

forma creciente, monótona para obtener continuidad hasta alcanzar el máximo ángulo de inclinación o colapso del

modelo. Se dispuso un set de transductores de desplazamientos para controlar las deformaciones que

experimentaba el modelo a medida aumentaba la inclinación de la mesa. En la fotografía 12 se muestra

parcialmente la disposición de los transductores de desplazamientos.

Fotografía 12. Disposición de transductores de desplazamientos

Las cargas por unidad de área que se inducen al modelo se pueden determinar considerando el ángulo de

inclinación y un peso volumétrico promedio para el adobe de 1600 kg/m3. La tabla 19 muestra los niveles de carga

que se indujeron en el modelo.

40

Tabla 19. Niveles de carga por unidad de área

Esta pared exhibe un comportamiento de losa, teniendo como condiciones de contorno tres bordes empotrados y

uno libre (parte superior). Por esta razón el modo predominante de falla es atribuida a la flexión generada bajo las

condiciones fronteras mencionadas. Para su análisis se utilizaron coeficientes de carga para análisis de losas de la

AIJ (Asociación Japonesa de Arquitectura); ver Resultados de la Investigación de Sistema Constructivo de Adobe,

TAISHIN fase I.

Evaluando los momentos de flexión de interés (esto para un nivel de carga de 204.3 kg/m2 a un ángulo

correspondiente de 30.72):

El módulo de ruptura estimado para la conexión pared – pared de 3.07 kg/cm2 y para la conexión pared fundación

de 0.55 kg/cm2. Estos valores son considerablemente altos, sin embargo para establecer valores índices se

requiere de mayor información disponible.

Angulo de Inclinación

(grados)

Carga (kg/m2)

0.00 0.0

1.92 13.4

3.84 26.8

5.76 40.1

7.68 53.5

9.60 66.7

11.52 79.9

13.44 93.0

15.36 106.0

17.28 118.8

19.20 131.6

21.12 144.1

23.04 156.6

24.96 168.8

26.88 180.9

28.80 192.7

30.72 204.3

41

Fotografía 12. Instante previo al colapso del modelo. Fotografía 13. Instante del colapso del modelo, ángulo de colapso

30.72.

Se observa en las fotografías 12 y 13 el comportamiento tipo losa que exhibe la pared. Falla predominante de

flexión a los 30.72° de inclinación.

2.2.2.2 Modelo 2.

Este modelo es similar geométricamente al modelo 1, la diferencia esta en las condiciones de apoyo que juegan un

papel determinante en el comportamiento y modo de falla del espécimen. En este caso es predominante la falla por

desligue de las paredes debido a que se exceden los esfuerzos de tensión en la mampostería de adobe.

Se dispuso un set de transductores de desplazamientos para controlar las deformaciones que experimentaba el

modelo, esta disposición es una tanto similar al modelo anterior, véase fotografía 14.

Fotografía 14. Disposición de transductores de desplazamientos, modelo 2.

La disposición de este modelo permite revisar la capacidad de las conexiones de las paredes (esquinas). La

resistencia a la tensión es el principal parámetro a investigar en esta prueba.

42

Las cargas por unidad de área que se inducen al modelo se pueden determinar considerando el ángulo de

inclinación y un peso volumétrico promedio para el adobe de 1600 kg/m3. La tabla 20 muestra los niveles de carga

que se indujeron en el modelo.

Angulo de Inclinación

(grados)

Carga (kg/m2)

0.00 0.0

1.92 13.4

3.84 26.8

5.76 40.1

7.68 53.5

9.60 66.7

11.52 79.9

13.44 93.0

15.36 106.0

17.28 118.8

19.20 131.6

21.12 144.1

23.04 156.6

24.96 168.8 Tabla 20. Niveles de carga por unidad de área

Realizando una distribución simplificada de las cargas por áreas tributarias se puede estimar el valor de la tracción

que generó el desligue de las paredes (ver fotografías 15 y 16).

Para un nivel de carga de 168 kg/m2 corresponde una carga de 1275 kg. Lo que produce un esfuerzo a la tensión

de 0.23 kg/cm2 al instante de colapso.

Fotografía 15 Desligue de paredes Fotografía 16. Colapso de paredes.

Es notorio que bajo estas condiciones de apoyo el punto vulnerable en las construcciones de adobe son las

esquinas donde se genera el desligue de paredes, una falla muy frecuente cuando las viviendas de adobe están

sujetas a eventos sísmico de moderada intensidad.

43

Para que se genere un tipo de colapso donde predomina el desligue de paredes la demanda sísmica es bastante

menor que para el caso donde predomina el mecanismo de flexión (24.96° vs. 30.72°). Es necesario enfocar

medidas de reforzamiento en estas uniones y evitar estas fallas prematuras.

2.2.2.3 Modelo 3.

La geometría y condiciones de apoyo de este modelo son iguales a las del modelo 2. La diferencia radica en el

reforzamiento que se dispuso para mejorar el comportamiento estructural de la mampostería de adobe. El

reforzamiento consiste en la colocación de malla de acero electrosoldada, adherida a ambos lados de las paredes

amarradas entre sí, a nivel de solera de coronamiento, esquinas, intersecciones de paredes y puntos intermedios

cuando la longitud de pared exceda diez veces su espesor.

Se colocará una franja de malla electrosoldada en la parte superior con una altura de 45 cm., formando una cadena

cerrada y anclada a ambos lados de la pared amarradas entre sí (simulando una solera de coronamiento), ésta a

su vez es amarrada a reticulares en los extremos, con un ancho de 1.00 metro desde la esquina, anclada desde la

solera de fundación hasta su altura máxima (simulado elementos verticales).

Se colocaron un refuerzo intermedio de ancho de 1 m, considerando que la longitud total de la pared es de 6.97 m.

En la figura 28 se muestra la alternativa de reforzamiento descrita arriba.

Fig. 9. Alternativa de reforzamiento modelo 3.

Figura 28. Detalle y geometría en elevación de modelo 3 reforzado.

44

Para el refuerzo se utiliza una malla de alambres electrosoldados, con un diámetro de 3 mm y abertura de 15 cm x

15 cm, amarrada con alambre galvanizado No.8. La malla deberá ser recubierta con mortero (cemento y arena),

proporción 1:4 y el cemento deberá ser tipo GU ASTM C1157.

Para evitar corrosión en la malla, deberá colocarse sobre una capa fina de mortero adherida a la pared de adobe,

es decir, la primera capa de azotado con un espesor de 5 mm aproximadamente, y posteriormente la segunda capa

de mortero en forma de repello, recubriendo la malla.

En la secuencia de fotografías de la 17 a la 20 se muestra el proceso constructivo de esta alternativa.

Fotografía 17. Proceso de levantamiento de paredes. Fotografía 18. Proceso de preparación de superficie de pared para

repello.

Fotografía 19. Proceso de colocación de malla electrosoldada. Fotografía 20. Modelo finalizado.

El comportamiento de este modelo fue satisfactorio, el modelo se inclinó al máximo ángulo de inclinación de la

mesa, alcanzando niveles de carga de 250 kg/m2. Se observaron daños menores, aparecimiento de grietas en

zonas de mayor demanda de esfuerzos de tracción.

Para observar los daños fue necesario remover el mortero que se colocó sobre el reforzamiento, el daño generado

puede definirse como leve.

Es difícil cuantificar la contribución de la resistencia de la mampostería y del reforzamiento, pues no se cuenta con

teoría para hacer estas estimaciones.

45

Cualitativamente el comportamiento de las construcciones de adobe tradicional mejoradas con esta alternativa de

reforzamiento estructural es satisfactorio, por lo que es recomendable su uso en construcciones existentes con el

grado de vulnerabilidad inherente.

Las fotografías 21 y 22 muestran el máximo ángulo de inclinación al que fue sometido el modelo y el proceso de

remoción del mortero para verificar el nivel de daños en la mampostería de adobe.

Fotografías 21 Angulo máximo de inclinación. Fotografías 22. Verificación de daños generados.

2.2.2.4 Modelo 4.

La geometría y condiciones de apoyo de este modelo son iguales a las del modelo 1. El reforzamiento consiste en

emulación de la solera de coronamiento.

Se colocará una franja de malla electrosoldada en la parte superior de la pared, con una altura de 45 cm., formando

una cadena cerrada y anclada a ambos lados de la pared. La figura 29 ilustra la propuesta de reforzamiento.

Figura 29. Alternativa de reforzamiento modelo 4.

46

Al igual que en el modelo 3, la malla a utilizar es de alambre electrosoldado, con un diámetro de 3 mm y abertura

de 15 cm x 15 cm, anclada con alambre galvanizado No.8. La malla deberá ser recubierta con mortero cemento

arena, proporción 1:4 y el cemento deberá ser tipo GU ASTM C1157.

Las fotografías 23 y 24 muestran parcialmente el proceso constructivo de esta alternativa de reforzamiento.

Fotografía 23 Colocación de refuerzo con malla electrosoldada. Figura 24. Revestimiento de refuerzo.

El comportamiento de este modelo fue satisfactorio, el modelo se inclino a un ángulo de 36.48° alcanzando niveles

de carga del orden de 238 kg/m2.

Se observó un patrón de daños predominantemente de flexión en la pared. Este comportamiento se debe a la

presencia de la solera de coronamiento que se simuló. Podría atribuirse a la presencia de este elemento el retardar

otros tipos de falla posibles en las construcciones de adobe: tensión, cortante.

De igual manera que en caso del modelo 3, es difícil cuantificar la contribución de la resistencia de la mampostería

y del reforzamiento, debido a que no se cuenta con la teoría desarrollada para hacer estas estimaciones.

Es importante mencionar que al considerar al menos esta alternativa de reforzamiento se tendría un nivel de

seguridad apropiado en las construcciones de adobe existentes, aun cuando no sea el óptimo.

La fotografía 25 muestra el patrón de fallas predominantes.

Fotografía 25. Patrón de daños de modelo 4.

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2.2.2.5 Modelo 5.

Como otra posibilidad de reforzamiento se contempló realizar un ensayo con la alternativa de reforzamiento para

viviendas de adobe propuesta por Dominic Dowling (University of Technology, Sydney Australia). Este tipo de

reforzamiento consiste en la colocación de varas de castilla en ambos lados de las paredes, espaciadas

regularmente y atadas entre sí. Este tipo de reforzamiento no considera el amarre a la cimentación, lo que podría

considerarse una desventaja.

Se han realizado pruebas dinámicas para este tipo de reforzamiento y a pesar de algunas desventajas técnicas se

han obtenido mejorías considerables comparadas con el comportamiento de la mampostería de adobe simple.

En la secuencia fotográfica se muestra el proceso constructivo del la vivienda habitacional construida con la

alternativa de reforzamiento descrita brevemente arriba.

Fotografías 26 y 27. Proceso constructivo de modelo 5.

Fotografías 28 y 29. Disposición externa de vara de castilla.

El ensayo de este espécimen se realizó al igual que los otros modelos. Se observaron daños a partir de los 10° de

inclinación. Aparecimiento de grietas en zonas de aberturas, en las cercanías de los dinteles. Las grietas

lógicamente evolucionaban a medida se incrementaba el ángulo de inclinación.

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El colapso total se dio a los 22.6° de inclinación. Podría afirmarse que este tipo de reforzamiento no proporciona

ventajas, debido a que en lugar de evitar los colapsos parciales, el entramado de refuerzo utilizado provoca que las

paredes aledañas sean haladas junto al refuerzo provocando el colapso total de la unidad.

Comparativamente este modelo falló a un menor ángulo de inclinación que los cuatro anteriores, por lo que es claro

que la alternativa de reforzamiento con malla electrosoldada genera un mejor comportamiento estructural.

En las fotografías 30 y 31 se muestran dos momentos de ejecución de la prueba.

Fotografía 30. Inclinación de 5.8°. Fotografía 31. Colapso de vivienda

En la tabla 21 se presenta un resumen de los resultados globales de los ensayos realizados en la mesa inclinable.

Tabla 21. Resumen de resultados. Ensayos en Mesa Inclinable.

Modelo Orientación Alternativa

Reforzamiento

Angulo de

Inclinación Máxima

Nivel de daños Coeficiente Sísmico

Equivalente

1

- 30.72 colapso 0.51

2

- 24.96 colapso 0.42

3 Malla electro-

soldada 38.40 leves 0.62

4 Malla electro-

soldada 36.48 colapso 0.59

5 Propuesta

Dowling 22.60 colapso 0.38

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2.2.2.6 Observaciones generales

Es posible observar en la tabla anterior que para viviendas de adobe existentes, alternativas de reforzamiento que

permiten emular elementos de rigidez y de amarre (contrafuertes y solera de coronamiento) mejoran

sustancialmente el comportamiento y resistencia de la mampostería de adobe.

Es conveniente comparar los modelos 2 y 3 (iguales condiciones de apoyo), a pesar que el modelo 2 exhibió un

comportamiento aceptable es posible afirmar que la alternativa de reforzamiento utilizada en el modelo 3 mejoró

sustancialmente el comportamiento y resistencia de la mampostería de adobe, incluso se observaron únicamente

daños leves, mientras el modelo 2 colapso. Cuantificando la resistencia en base al coeficiente sísmico estimado el

modelo 3 casi duplica lo exigido por el folleto complementario para construcciones de adobe (Cs = 0.3), esto solo

mostrando daños leves, esto nos dice que hay un margen de seguridad aun mayor que lo observado.

Al comparar los modelos 1 y 4, también es perceptible la mejora en el comportamiento ante carga laterales fuera

del plano de las construcciones de adobe, sin embargo se alcanzó el colapso a un ángulo un tanto mayor.

La propuesta de reforzamiento hecha por el investigador Dominic Dowling es una alternativa viable pero no es tan

efectiva como el hecho de simular elementos rígidos y de liga usando malla electrosoldada. Desde el punto de vista

económico puede ser una óptima solución, pero técnicamente carece de efectividad.

sistema constructivo: adobe reforzado

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