Evaluación de alternativas de reforzamiento externo para mampostería de bloque de perforación horizontal

Abstract

La construcción en mampostería abarca más del 80% del total de las viviendas en Colombia siendo el bloque de perforación horizontal en viviendas de autoconstrucción uno de los ma-teriales más utilizados dados sus asequibles precios y buen funcionamiento ante las cargas de servicio de estos hogares. Gran parte de estas viviendas se encuentran en zonas de alta vulnerabilidad ante eventos sísmicos o remociones en masa, eventos para los cuales la mam-postería, de naturaleza frágil, no presenta el comportamiento deseado para salvaguardar la vida de las personas. El encarecido precio del acero de refuerzo, y las condiciones socioeco-nómica del país, demandan investigar materiales alternativos que, de manera análoga al ace-ro, confieran ductilidad al sistema con un balance entre el costo, su aporte mecánico y su baja complejidad constructiva.

La presente investigación, plantea cuatro (4) alternativas de reforzamiento externo embebi-do en el pañete para la mampostería de bloque de perforación horizontal: (i) fibras metálicas con una dosificación de 40 kg/m³, (ii) fibras metálicas con una dosificación de 60 kg/m³, (iii) esterilla de guadua y (iv) malla de gallinero. El plan experimental incluyó la caracterización de cada uno de los materiales, y la construcción de tres (3) probetas para compresión axial por cada tipo de reforzamiento y tres (3) probetas para tensión diagonal por cada técnica considerada. Para propósitos de comparación se ensayaron muretes de mampostería no re-forzada sin pañetar y mampostería con pañete en una cara sin refuerzo.

En términos de resistencia máxima a la compresión se reconoce el aporte del mortero pañete con o sin refuerzo, observando el mayor aumento de la resistencia en la alternativa con fi-bras metálicas a una dosificación de 40 kg/m³. De los ensayos a tensión diagonal, el princi-pal aporte de los reforzamientos sobre la mampostería corresponde a evitar una falla súbita de la mampostería, y generar un paulatino proceso de agrietamiento antes de ocurrir la falla, permitiendo la disipación de energía de la mampostería en un rango no lineal. En el caso de la esterilla de guadua, se registraron deformaciones considerablemente mayores a las otras técnicas y un agrietamiento progresivo uniforme en toda la cara pañetada del murete, te-niendo varias diagonales paralelas al momento de su falla.

Finalmente, se realizó un análisis multicriterio considerando el aporte de cada técnica a la resistencia mecánica, a la ductilidad del sistema, su costo y facilidad de construcción, en-contrando como la alternativa más adecuada el refuerzo del pañete con fibras metálicas a una dosificación de 40 kg/m³, seguido de la esterilla de guadua y por último la malla de gallinero. El refuerzo con fibras metálicas a una dosificación de 60 kg/m³, no se recomienda como refuerzo debido a su alto costo y a que no representa mayores aportes mecánicos que la alternativa con menores proporciones de fibras. (Texto tomado de la fuente)

Masonry construction represents more than 80% of all homes in Colombia. The hollow block clay is one of the most used materials in self-construction homes because of its af-fordable prices and good performance in the face of the service charges of these homes. A large part of these homes is located in areas of high vulnerability to seismic events or mass removals. Masonry (of a fragile nature) does not present the desired behavior to safeguard people's lives. The high price of reinforcing steel, and the socio-economic conditions of the country, demand to investigate alternative and sustainable materials that, in a similar way to steel These materials should be confer ductility to the system with a balance between cost, mechanical contribution and its low constructive complexity.

This research proposes four (4) alternatives for external reinforcement embedded in the mortar overlay for horizontally drilled block masonry: (i) steel fibers with a dosage of 40 kg/m, (ii) steel fibers with a dosage of 60 kg/m³, (iii) bamboo-guadua mat and (iv) chicken wire mesh. The experimental plan included the characterization of each of the materials, and the construction of three (3) specimens for axial compression for each type of reinforcement and three (3) specimens for diagonal tension for each technique considered. Unreinforced masonry walls without mortar overlay and masonry with mortar overlay on one face with-out reinforcement were tested for comparison purposes.

The mortar overlay with or without reinforcement is gives higher compressive strength to the masonry. The greatest increase in resistance is the alternative with steel fibers at a dos-age of 40 kg/m³. In the diagonal tensile tests, the principal contribution of the reinforce-ments on the masonry corresponds to avoiding a sudden failure of the masonry. A gradual cracking process was also observed before the failure, allowing the dissipation of energy from the masonry in a non-linear range. In the case of the bamboo-guadua mat, higher de-formations were recorded than the other techniques and a uniform progressive cracking on the entire plastered face of the low wall. Several parallel diagonals were also observed at the time of its failure.

Finally, an analytic hierarchy process of multicriteria analysis was carried out considering the contribution of each technique to the mechanical resistance, the ductility of the system, its cost and ease of construction. As a result, the most appropriate alternative to reinforce the mortar overlay is the steel fibers at a dosage of 40 kg/m³. In a second place the bamboo-guadua mat and third the chicken wire mesh. Reinforcement with steel fibers at a dosage of 60 kg/m³ is not recommended as reinforcement due to its high cost and because it does not represent greater mechanical contributions than the alternative with lower proportions.