Muros de mampostería sin refuerzo

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Reparaciones sísmicas yamp; reforzamiento de muros de mampostería con FRP

Los FRP de Vidrio y Carbono proveen soluciones únicas para la reparación y reforzamiento de muros de mampostería sin refuerzo. La capacidad a flexión y cortante de los muros de mampostería puede ser mejorada mediante la aplicación de capas delgadas de FRP de Vidrio y carbono a la superficie exterior del muro usando la tecnología de patente de QuakeWrap’s ..

Entre las ventajas de la aplicación del FRP se encuentran:

  • Incrementa la resistencia a la flexión fuera del plano/li>
  • Incrementa la resistencia al cortante en el plano
  • Incrementa la rigidez a cargas de servicio
  • Resulta en una acción monolítica para todas las unidades
  • Convierte la mampostería de un material débil y quebradizo en un material más dúctil y fuerte
  • El reforzamiento de todo el muro se puede lograr solamente tratando una parte de la superficie completa
  • Le adhiere muy poco peso al muro
  • Incrementa el espesor del muro en menos de 5mm
  • No tiene problemas de instalación
  • Costos menores a los de los métodos convencionales

Cómo es que funciona el refuerzo?

Una capa de resina epóxica de adherencia se aplica a la superficie del muro. La fibra de Carbono o Vidrio se satura con resina saturante y se aplican tiras del material a la superficie del muro. Las telas le brindan una resistencia increible a flexión y cortante al muro y forza a todas las unidades de mampostería a unirse y trabajar como un muro colado monolíticamente. Si se desea, el muro puede ser pintado o recubierto con algun otro tipo de material para dar apariencia.

Desarrollos e investigaciones

Los fundadores de QuakeWrap, Inc. fueron el primer equipo de investigadores en los Estados Unidos en recibir dos reconocimientos por la Fundación Nacional de Ciencia (en 1992 y 1995) por estudiar el comportamiento de su tecnología patentada (U.S. Patent #5,640,825). Un gran número de especímenes de muros de mampostería sin refuerzo han sido construidos y probados bajo cargas simuladas de terremoto. Los resultados de extensos estudios han sido publicados en muchos documentos técnicos tales como los que se indican abajo.

Comportamiento a flexión

La resistencia a flexión de los muros de mampostería sin refuerzo está limitado por por la resistencia tensiva del mortero, el cual en muchas estructuras esta resistencia es muy pequeña. Cuando el FRP de Vidrio o Carbono es adherido a la superficie exterior del muro, le provee un componente tensivo que, junto con la fuerza de compresión de la mampostería, pueden resistir grandes momentos.

Mecanismo de resistencia a la flexión
Los espécimenes de muros sencillos y dobles construidos varíaban en altura de 70 cm a 3 mts. fueron construidos de bloques de arcilla y reforzados con FRP de Vidrio que cubrió de un 7% a 100% de la superficie del muro. Los muros fueron sometidos a una presión uniforme en la superficie.

Rehabilitación yamp; pruebas de muros de mampostería sin refuerzo
La respuesta histerética típica de un muro de 1.4 mts reforzado con FRP de Vidrio se muestra aquí; la deformación en la parte media de la altura del muro fue de 6 cm y resistió cargas de más de 12 veces su propio peso. Estos valores son considerablemente más altos que el mínimo requerido en la especificación.

Muro de mampostería sencillo
Todos los especímenes reforzados con FRP fallaron de una manera dúctil después de aplicar una gran carga a altos niveles de desplazamiento. Como se muestra en la dispositiva, en general, a mayor cantidad de FRP mayormente resistida la carga laterlamente por el espécimen. Hallazgos detallados de este estudio son discutidos en los artículos del ASCE y ACI Journal Comportamiento, y Respuesta Fuera del Plano, y Modelo de muros Reforzados.

Carga Vs. Envolventes de Deformación para Muros de Mampostería sin Refuerzo


Comportamiento a cortante

En estructuras de mampostería, el cortante es resistido por la tensión diagonal. Cuando el FRP es adherido al muro de mampostería sin refuerzo con fibras alineadas en las direcciones vertical y horizontal, el agrietamiento por cortante no puede causar la falla mientras que las fibras cruzadas fallen por tensión. Similarmente al diseño de muros de concreto reforzado, donde el refuerzo es colocado en las direcciones vertical y horizontal , la rehabilitación de muros de mampostería para el cortante requiere del uso de telas QuakeWrap™ biaxiales.

Mecanismo de resistencia al cortante
Para simular el efecto del refuerzo por cortante, “Pruebas de presión” fueron llevadas a cabo en el laboratorio. tres ladrillos fueron colocados uno contra otro como se muestra en la diapositiva. Para descontar la resistencia del mortero no se hizo uso de éste. Por otro lado, para tomar en cuenta el efecto perjudicial en el espacio entre los ladrillos, se colocaron espaceadores lubricados entre los ladrillos para simular la junta de mortero. dicho espécimen tendrá cero resistencia al cortante.

Gráfica de prueba de presión

Por otro lado, con un recubrimiento de 11.5 x 25 cm 284 gr de tela QuakeWrap™ en las caras frontal y posterior del subconjunto, las cargas de los especímenes exceden a los 1800 kg. Al colocar las fibras a 45/135 grados incrementa la rigidez del sistema pero la carga última permanece de la misma manera que cuando la fibra se encontraba a una orientación de 0/90 grados. Información más detallada acerca de este estudio se presenta en ASCE Journal Article.

Imagen de prueba de presión
Adicionalmente a los estudios de laboratorio, en el campo de investigación está el de un muro de tejas de barro (mampostería) que fue reforzado con Fibra de vidrio y fue realizado en 1995. El edificio del Ayuntamiento de san Francisco fue reforzado bajo cargas sísimicas a mediados de los 60s. El sótano de este edificio incluía un gran número de muros de barro que estaban muy débiles al cortante.

City Hall Building, San Francisco, Ca
Cinco estudios de presión han sido llevados a cabo por un laboratorio independiente (Laboratorios Schwein/Christensen, Inc., Lafayette, CA) para determinar el esfuerzo cortante (capacidad) de los muros existentes. Los resultados de cada prueba se muestran en la gráfica de la derecha. estas pruebas indicaron un promedio del cortante de aproximadamente de 45,000 kg/m2. El ing. de proyecto (Sr. Simin Naaseh de Forell/Elsesser Engineers Inc, San Francisco) tuvo la conclusión de que estos valores eran muy bajos y consecuentemente los muros fueron preparados para demolerse por el contratista. Fue decidido que algunos de estos muros fueran rehabilitados con QuakeWrap™ y fueran probados para determinar la ganancia potencial en cuanto a resistencia al cortante debida al refuerzo.

Prueba de presión para la Resistencia al Cortante del Mortero
Los materiales de FRP fueron enviados al mismo laboratorio que condujo la primera prueba de presión en los muros. Esto se hizo para asegurar la imparcialidad de los resultados. Las telas de fibra de vidrio (GFRP) fueron adheridas a la cara frontal y trasera de los muros y los muros fueron sometidos a las pruebas de presión; se llevaron a cabo tres pruebas. Los resultados se muestran en barras verdes demostrando que los muros de mamposteria reforzados con FRP resistieron mucho más que el promedio obtenido por el laboratorio para el valor del cortante, obteniendo estas pruebas un valor de 169,000 kg/m2 de resistencia al cortante. El modo de falla para todos los casos de muros reforzados con FRP fue el de perforación de las tejas de barro que eran huecas y que estuvieron bajo presión. Claramente si las unidades de mampostería fueran sólidas, se pudieran obtener valores mayores para la resistencia al cortante.

Pruebas de presión para la resistencia al cortante con FRP

Casos de estudio

Muchos edificios han sido reforzados usando los productos de fibra de vidrio o Carbono de QuakeWrap™. algunos ejemplos de estos proyectos se encuentran en la lista de la parte baja. dando click en cada proyecto, le será posible ver información específica de cada proyecto.

Para detalles del proceso de instalación en campo click aquí.