Estabilidad lateral para estructuras de mampostería: el arte oscuro - inteligenciaes

Estabilidad lateral para estructuras de mampostería: el arte oscuro

La mampostería, generalmente compuesta por ladrillos o bloques colocados en hileras e intercalados con mortero de cemento, es en esencia un material cerámico compuesto. Los materiales cerámicos por su propia naturaleza son de alta resistencia a la compresión, rígidos, duros y de baja conductividad eléctrica y térmica. Estas propiedades los convierten en materiales de construcción útiles, sin embargo, las cerámicas también son muy frágiles, lo que significa que tienen una resistencia a la tracción baja en comparación con otros materiales, como el acero.

La mampostería no solo es débil en tensión, sino que, como resultado de los métodos de construcción tradicionales, también hay áreas de debilidad dentro de las estructuras de mampostería. Esto se debe a que los ladrillos o bloques se colocan en hileras y se asientan con mortero. El mortero forma juntas entre las unidades individuales de mampostería de arcilla o concreto, tanto horizontal como verticalmente, en las que existen debilidades estructurales inherentes. Es en estos puntos donde es más probable que fallen los paneles de pared, las columnas y los pilares como resultado de la carga lateral. Las juntas más débiles en un panel de pared de mampostería se encuentran en las “juntas del lecho” horizontales, con una mayor resistencia perpendicular a las juntas del lecho proporcionada por los efectos de corte del “enclavamiento” (superposición) de las unidades de mampostería en capas alternas.

Para losas o muros construidos con materiales isotrópicos (es decir, materiales cuyas propiedades no se desvían según la orientación) y apoyados en cuatro lados, es típico que el material “atraviese” la distancia más corta. Esto significa que la mayoría de las fuerzas serán absorbidas por la losa o el muro en una orientación relativa a la distancia más corta entre apoyos. Los paneles de pared de mampostería no son diferentes porque son isotrópicos en el sentido de su rigidez y, al igual que una losa de piso de concreto reforzado, un panel de pared de mampostería vertical también requiere soporte (como resultado de la carga lateral impartida sobre él, que generalmente es en virtud de de las presiones del viento). Por lo tanto, un panel de pared construido como parte de una vivienda típica generalmente se extenderá verticalmente, entre el suelo y un piso o techo soportado.

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La desventaja de los paneles de pared que se extienden verticalmente es que, cuando se someten a las presiones laterales del viento, la flexión resultante del panel somete las juntas del lecho a fuerzas de tracción y, como se explicó anteriormente, estos son los puntos más débiles en un panel de pared de mampostería. Por lo tanto, para reforzar los paneles de pared que de otro modo se extenderían verticalmente, es necesario instalar paredes de “corte” de refuerzo. Esto asegura que al menos una parte del panel se extienda horizontalmente y que la tensión en el panel de pared sea soportada por los efectos de corte que se producen como resultado del enchavetado de las unidades de mampostería en la dirección vertical. Estos soportes de refuerzo pueden proporcionarse mediante retornos de mampostería diseñados adecuadamente o, de lo contrario, estructuras de estructura de acero.

En el Reino Unido, el Documento A aprobado de normas de construcción para estructuras describe las dimensiones límite para un muro de mampostería de refuerzo o un pilar. BS5628 parte 1, (el código de práctica para el uso estructural de mampostería no reforzada) especifica que ningún panel de pared resistente a la carga lateral debe tener dimensiones (definidas por las posiciones de apoyo) de más de 50 veces su espesor efectivo, que, para una pared de la cavidad formado por dos hojas de mampostería de 100 mm es de 6,65 m. El sucesor de BS5628, el Eurocódigo 6, estipula las dimensiones límite de los paneles de pared en relación con las distancias y los espesores de los tramos, aunque establece que estas dimensiones tienen el propósito de garantizar una capacidad de servicio adecuada (para que los acabados no se deterioren) en lugar de los límites finales de la carga permitida antes. falla.

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Entonces, ¿por qué es importante asegurarse de que las paredes de mampostería estén adecuadamente soportadas contra las cargas laterales? Bueno, hay dos respuestas a esa pregunta: una es la capacidad de servicio y la otra es la capacidad estructural última antes de fallar.

Claramente, no queremos que nuestra pared se caiga como resultado de la carga del viento, por lo que aquí hay un incentivo claro para garantizar que el panel de la pared sea lo suficientemente fuerte como para que no se derrumbe, pero ¿qué pasa con la capacidad de servicio? ¿Qué nos preocupa? ¿Seguramente si un muro no falla entonces no hay nada de qué preocuparse?. Bueno, depende de tu actitud hacia la construcción.

Probablemente no lo haya notado antes, pero si observa detenidamente los paneles de pared en muchos edificios antiguos, a menudo verá un “arqueo” o una curvatura del panel de pared verticalmente. Este es un efecto de un panel de pared que no está diseñado adecuadamente para su capacidad de servicio. El panel de pared se arquea con el tiempo debido a un soporte lateral inadecuado causado por defectos tales como un amarre deficiente y una transferencia de carga inadecuada a nivel del piso, en combinación con los efectos progresivos de fluencia debido a la absorción de humedad, el ataque de heladas y la expansión y contracción térmica. Un panel de pared como este no solo aparecerá en las encuestas estructurales que reflejan el valor de una propiedad, sino que con el tiempo también puede resultar en el colapso del panel de pared.

¿Cómo se pueden remediar o, mejor aún, prevenir estos problemas?.. Para saber esto necesitamos saber por qué ocurren. Hay una serie de razones por las que ocurren este tipo de cosas. A menudo, esto se debe a una sujeción inadecuada del muro al piso o al techo, debido a una provisión insuficiente de amarres en la cavidad o simplemente a que el piso no es capaz de actuar como un soporte horizontal transfiriendo las fuerzas laterales del panel del muro nuevamente a los muros de corte. la propiedad. Las cuestiones anteriores pueden resolverse en algunos casos mediante la vinculación retroactiva. En este último tema es donde las cosas se vuelven más complejas.

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Para que el piso pueda transferir fuerzas laterales, se requiere que sea lo suficientemente rígido para que actúe como un diafragma, transfiriendo las fuerzas del panel de la pared lateral a otros retornos de mampostería. En otras palabras, el panel del piso debe ser rígido y también debe haber suficientes paredes de retorno en el edificio. Aquí es donde puede entrar en juego el oscuro arte del juicio de ingeniería sobre la estabilidad lateral. En el caso de que no haya rendimientos suficientes en la propiedad, es posible que pueda haber una gran falla estructural; por lo tanto, debemos tener mucho cuidado con estas cosas.

Si está considerando quitar un panel de pared sustancial de una propiedad para crear un gran espacio abierto, o si está construyendo una estructura de mampostería con muy pocas paredes de mampostería, prepárese para cambiar el diseño de manera que haya es suficiente mampostería, o estar preparado para la instalación de un marco de acero resistente a la carga lateral. La elección de estas opciones se reduce a cuánto está dispuesto a pagar en tarifas de diseño, porque una estructura de mampostería generalmente requiere mucho menos aporte de diseño por parte de un ingeniero estructural que una estructura de acero.

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