ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO …

SÍSMICA 2010 – 8º CONGRESSO DE SISMOLOGIA E ENGENHARIA SÍSMICA 1

ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO INNOVADOR PARA VIVIENDA ECONÓMICA EN ZONAS SÍSMICAS

Luis F. Trujillo Valdovinos Estudiante de Maestría en Ingeniería Universidad de Colima Colima - México

Agustín Orduña Bustamante Ph. D. Profesor – Investigador Universidad de Colima Colima - México

Ramiro Licea Panduro M.C. Profesor – Investigador Universidad de Colima Colima - México

RESUMEN El sistema constructivo más empleado en México para vivienda consiste en muros de mampostería confinada en combinación con losas de concreto reforzado. En este trabajo se propone un sistema constructivo innovador para muros, y se reportan los resultados de una campaña experimental para determinar sus características mecánicas. El sistema propuesto consiste en elaborar muros con base en un panel central prefabricado de estructura tridimensional de alambre de acero de alta resistencia con barras de poliestireno en el interior, ahogado en concreto hidráulico entre dos paneles de yeso. Se comparan los resultados con las propiedades mecánicas de la mampostería tradicional indicadas por la normatividad vigente. 1. INTRODUCCIÓN 1.1. La vivienda en México Como es regla general en los países en vías de desarrollo, la mayor cantidad de población de la República Mexicana se concentra en sus zonas urbanas. Esta situación ha generado un aumento sistemático de la demanda de vivienda en dichas zonas, generalmente, de la población con escasos recursos económicos. Datos del más reciente conteo de población del país, indican que el 37% de la población total oscila entre los 20 y los 44 años de edad [1], grupo cuyas demandas de empleo, vivienda y servicios son los más significativos. Una gran parte de esta población no es beneficiaria de programas de financiamiento para la adquisición de vivienda. Esto se debe a que, por lo general, estos programas están orientados a la adquisición de vivienda nueva, representando una solución costosa y poco accesible para la población que percibe ingresos menores que US$18.50 diarios [2]. En México existe el Instituto del Fondo Nacional de Vivienda para los Trabajadores (INFONAVIT), que es el órgano destinado a satisfacer la demanda de vivienda mediante la administración de recursos provenientes del ahorro de los trabajadores afiliados. El INFONAVIT indica que existe una demanda potencial de vivienda en la que más del 65% de sus beneficiarios corresponde con personas cuyos ingresos son inferiores a US$18.50 diarios [3]. En México se ha establecido una tipología de vivienda llamada de interés social, que está destinada e este gran sector de la población. Este tipo de vivienda presenta las siguientes características: están constituidas con 1 ó 2 recamaras, 1 baño completo, sala-comedor, cocina, área de servicios y un patio trasero; se construyen en serie; tienen un área interior que varía desde los 30 m2 hasta los 80 m2. Estas viviendas, se construyen con diseños estructurales y arquitectónicos muy parecidos entre sí, basados en las condiciones mínimas del reglamento de construcción vigente en la zona. 1.2. Sismicidad en México El territorio mexicano está acotado entre cinco placas tectónicas: de Norteamérica, del Pacífico, de Rivera, de Cocos y del Caribe, figura 1. Las primeras cuatro convergen a lo largo de la costa del Océano Pacífico de la República Mexicana y originan numerosos sismos de magnitudes considerables, como los de Colima en 1932,

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Acapulco en 1957, Oaxaca en 1978, Ciudad de México en 1985, Manzanillo en 1995 y Colima en 2003 [4]. La figura 1 muestra la localización de las placas antes mencionadas y de epicentros registrados por el Servicio Sismológico Nacional en años recientes.

Figura 1. Placas convergentes en el territorio mexicano y epicentros de sismos en años recientes [5]

En este contexto, la Comisión Federal de Electricidad (CFE) regionaliza el territorio mexicano en cuatro zonas sísmicas, con el propósito de disponer de parámetros adecuados para realizar el diseño sismo-resistente de todo tipo de estructuras [6]. Para definir esta regionalización, se recurrió a los catálogos de sismos de la República Mexicana desde inicios del siglo XX y a los registros de aceleración del suelo de los grandes sismos ocurridos durante este período. En la figura 2 se muestra la regionalización símica planteada por la CFE.

Figura 2. Regionalización sísmica de la República Mexicana [6]

La regionalización de CFE se caracteriza de la siguiente manera, en la zona A no se cuenta con registros históricos de temblores, no se han reportado sismos en los últimos 80 años y no se esperan aceleraciones del suelo mayores a un 10% de la aceleración de la gravedad a causa de sismos. En el otro extremo, en la zona D se han reportado grandes sismos históricos, la presencia de sismos es muy frecuente y las aceleraciones del suelo pueden sobrepasar el 70% de la aceleración de la gravedad. Las otras dos zonas, B y C, son de sismicidad intermedia, donde se registran sismos no tan frecuentemente o se esperan movimientos del terreno que no sobrepasan el 70% de la aceleración de la gravedad. 1.3. Sistemas constructivos para vivienda en México El sistema constructivo más empleado para viviendas en México, es la mampostería confinada para los muros combinada con losas de concreto reforzado. Es muy común usar en la base una losa de cimentación armada con malla de acero electrosoldada, y con acero de refuerzo en zonas específicas. Se colocan dalas reforzadas con


estructura metálica electrosoldada sobre los ejes principales. Se acostumbra usar en la cimentación concreto hidráulico con resistencia a la compresión de 20 a 25 MPa. Una buena disposición de los muros de la vivienda debe permitir al mismo tiempo una adecuada repartición arquitectónica de los espacios, y una correcta distribución de rigideces y resistencias a fuerzas laterales. En la construcción de los muros, se emplea el ladrillo recocido de 70x140x280 mm, el tabique de concreto ligero o tabicón de 100x140x280 mm y los bloques huecos de concreto de 100x200x400 mm y hasta 150x200x400 mm. Estas mamposterías se hacen con morteros de cemento-arena o cemento-cal-arena en diferentes proporciones. Los elementos verticales y horizontales de concreto reforzado, denominados castillos y dalas, respectivamente, dan el confinamiento a la mampostería. Las dimensiones mínimas, especificaciones constructivas y de materiales de estos elementos, así como su disposición en zonas específicas de la estructura, están dadas por la normatividad vigente [7]. Los elementos del sistema de cubierta pueden variar, desde el sistema de losa plana de concreto armado, hasta los sistemas que emplean elementos prefabricados. Estos últimos son muy comunes hoy en día, ya que permiten un mayor aislamiento térmico, disminuyen las cargas de la losa y permiten una ejecución más rápida. Uno de estos sistemas es el que emplea viguetas de concreto reforzado con peralte de 150 mm y bovedillas de concreto ligero de 200 mm de ancho y de 140 mm de altura. El sistema se refuerza con malla de acero electrosoldada y una capa de compresión de 50 mm de concreto hidráulico con una resistencia de 20 MPa. La figura 3 ilustra dicho sistema.

Bovedilla de concreto ligero

Malla de acero electrosoldadaCapa de compresión de 50 mm Estructurametálicaelectrosoldada

Vigueta de concreto reforzado

Figura 3. Sistema de losa tipo vigueta y bovedilla Para este tipo de vivienda, el factor principal en el costo total es la calidad de los acabados. Por ello generalmente los acabados son de mediana calidad y, en ocasiones, francamente simples. Por ejemplo, estas viviendas se pueden terminar con piso de concreto pulido, enjarre aparente y pintura de muros y plafones, azulejo sólo en zonas húmedas, herrería de aluminio, entre otros. En la figura 4 se muestran viviendas de este tipo.

Figura 4. Vivienda económica o de interés social típica en la zona sísmica D en México

1.4. Necesidad de nuevos sistemas constructivos Los materiales empleados en el sistema constructivo tradicional son relativamente pesados y los muros tienen una capacidad de deformación plástica reducida, por tanto generan altas demandas de resistencia lateral para diseño sísmico. Por otro lado, como la vivienda de interés social se enfoca a los sectores de menor percepción económica, los desarrolladores de este tipo de vivienda tienen que hacer un esfuerzo económico importante. Esto


se debe a que los costos del suelo, los largos tiempos de ejecución del sistema tradicional y requisitos que exigen los reglamentos en relación con los materiales y dimensiones de la vivienda unifamiliar, no permiten un margen de utilidad atractivo. Ante esta situación, es pertinente generar alternativas de sistemas constructivos para viviendas de interés social, que permitan una mejoría de la constructibilidad, y la reducción de los tiempos y costos de ejecución [8]. Esto puede lograrse mediante tecnologías y productos para la construcción industrializada, sin descuidar el cumplimiento de la normatividad, enfatizando en la seguridad estructural y calidad de la vivienda terminada. El objetivo general del presente proyecto es determinar las características mecánicas, la viabilidad técnica y económica de muros elaborados con un sistema constructivo innovador, en comparación con el sistema tradicional de mampostería confinada. En este trabajo se presentan los resultados de la campaña experimental, la evaluación económica se presentará en otro foro. La propuesta consiste en elaborar muros, con base en un panel central prefabricado que es una estructura tridimensional de alambre de acero de alta resistencia con barras de poliestireno en el interior. Posteriormente se colocan dos paneles de yeso que servirán tanto de cimbra no recuperable como de acabado exterior, a una separación de 25 mm del panel central. Finalmente, se cuela concreto fluidificado entre el poliestireno y los paneles de yeso. 2. ANTECEDENTES Dentro de los sistemas constructivos innovadores que se han empleado en México para la construcción de vivienda económica, se pueden citar los siguientes: 2.1. Sistema CORTINA [9] El sistema CORTINA es un sistema de construcción basado en la fabricación en obra de losas y muros de concreto reforzado, colados en forma horizontal a nivel de piso, apilados directamente sobre la losa de cimentación. Los muros se conectan a la losa por medio de bisagras plásticas, formando grupos, los cuales se izan y montan sobre la cimentación. El izaje y montaje de los diferentes elementos, se lleva a cabo con una estructura metálica modular compuesta por columnas, trabes-puente, balancines y gatos hidráulicos controlados en forma central y automática. Una vez colado el grupo de muros y losa, los gatos levantan el paquete completo, los muros fijos a la losa por medio de las bisagras, automáticamente se deslizan sobre el piso. Una vez que éstos alcanzan su posición vertical, se sueldan los conectores metálicos que se dejaron embebidos en la losa de cimentación y muros para asegurar la estabilidad del nivel edificado. El sistema se aplica con mayor eficiencia en proyectos repetitivos, para edificaciones de uno a ocho niveles y el área por nivel puede abarcar de 50 a 600 m2. 2.2. Sistema constructivo de vivienda monolítica de concreto térmico y ligero [10] Este sistema constructivo es un proceso industrializado, en el que las viviendas se fabrican en serie con objeto de lograr un ahorro en los de costos de producción. Se emplea concreto térmico y ligero, con resistencias desde f’c=15 MPa hasta f’c=25 MPa y cimbras de acero y de fibra de vidrio. Así mismo, el sistema puede aplicarse en proyectos de vivienda progresiva, de uno a dos niveles, requiriendo un mínimo de mantenimiento. El procedimiento inicia con la construcción de una losa de cimentación de concreto reforzado, dejando los anclajes del acero de refuerzo estructural para muros, a efecto de dar continuidad estructural. Los muros se integran a la cimentación mediante estos anclajes. Se habilitan las instalaciones y el acero de refuerzo de los muros y losa de azotea, se coloca el sistema de cimbra y se cuela monolíticamente el conjunto. Para finalizar, el edificio de concreto se cura a base de vapor, envolviendo éste con un material plástico para evitar fugas. El concreto puede recibir cualquier tipo de acabado. 2.3. Sistema constructivo de componentes prefabricados de concreto y bloques [10] El sistema emplea los siguientes elementos de concreto fabricados en planta: zapatas aisladas para cimentación, columnas de diferentes formas, vigas de cerramiento, semi-viguetas pretensadas, vigas para techos con ligera


pendiente, bloque panel hueco, bloque de doble panel, bloque dintel de zapata, bovedilla y losa de concreto celular. Estos elementos se complementan con otros fabricados en sitio. Para la cimentación del edificio, se pueden utilizar los elementos prefabricados desplantados a la profundidad recomendada por el cálculo estructural, o bien, se puede emplear losa de cimentación de acuerdo con las condiciones del suelo. Se colocan los vasos prefabricados para recibir las columnas, entre las que se colocan los bloques paneles huecos o de doble panel y se cuelan los cerramientos de los techos. Para el sistema de losa puede optarse de entre las semi-viguetas pretensadas espaciadas con bovedillas de concreto simple y capa de concreto de compresión de 300 mm hecho en sitio; las viguetas armadas prefabricadas espaciadas y losas planas de concreto armado; las losas planas de concreto celular de espesor variable y cualquier otra cubierta ligera. 2.4. Sistema constructivo de concreto empleando cimbra de aluminio [11] Este sistema constructivo emplea como cimentación una losa de concreto reforzado con malla electrosoldada y concreto f’c=20 MPa. Se dejan ahogadas varillas que servirán para sujetar el armado de los muros. De igual forma, los muros se refuerzan con malla electrosoldada, que queda alineada con la ayuda de separadores y sobre esta misma malla se colocan las instalaciones necesarias. Posteriormente, se procede al cimbrado de muros mediante moldes prefabricados de aluminio y al colado de los mismos con concreto f’c=15MPa. Después, se cimbra y se cuela la losa de azotea, con el mismo concreto y refuerzo empleado para los muros. Se pueden utilizar cualquier tipo de acabados en muros y losas. 2.5. Sistema constructivo de paneles con poliestireno expandido y malla electrosoldada espacial [12] Es un sistema de construcción prefabricado, ligero y modular; el cual se basa en la fabricación de elementos (paneles) que actúan como muros de carga. Los paneles se componen por un alma de poliestireno expandido con una malla electrosoldada espacial, recubiertos externamente de concreto o mortero lanzado en ambas caras. Este sistema fue estudiado por Cansario en el año 2005 [12]. En ese trabajo propone una metodología para el diseño y cálculo estructural del mismo, respaldada por los resultados de una extensa campaña experimental de paneles a escala real a compresión simple y a flexión; y por la concordancia de éstos con los arrojados por un análisis numérico. Asimismo, recomienda realizar ensayos sísmicos numéricos y experimentales para determinar su comportamiento ante este tipo de solicitaciones, para poder complementar la metodología propuesta, y que sea válida e implementada en países con alto riesgo sísmico. 3. METODOLOGÍA 3.1. Sistema constructivo con paneles El sistema constructivo que se propone consiste en la elaboración de muros, con base en un panel central confinado en concreto entre dos paneles de yeso exteriores, que deberán ser impermeables para resistir el colado, figura 5. Estos paneles de yeso servirán al mismo tiempo como cimbra no recuperable y acabado exterior. La separación entre el panel central y los exteriores es de 25 mm. Por ser esta separación relativamente pequeña, el concreto debe ser muy fluido en el momento del colado. El panel central, consiste en una estructura tridimensional de alambre de acero de alta resistencia con barras de poliestireno en el centro. La figura 5 ilustra el sistema.


Figura 5. Sistema constructivo con paneles; (a) vista en corte y (b) vista tridimensional

3.2. Elementos a ensayar Dado que el objetivo de este trabajo es obtener y comparar las propiedades mecánicas del sistema propuesto con las de la mampostería que se usa tradicionalmente, se hicieron pruebas de acuerdo con la norma mexicana para mampostería [7]. Se fabricaron doce muretes de 310x310 mm y doce pilas de 210x460 mm. En ambos casos seis probetas se hicieron con Panel W [13] y las seis restantes con panel Covintec [14]. Se emplearon piezas de madera, separadores de alambrón y alambre recocido, para cimbrar y rigidizar los elementos. El espesor promedio de los elementos, sin los paneles de yeso, es de 130 mm. Las pilas se ensayaron a compresión axial y los muretes a compresión diagonal, y se determinaron las propiedades mecánicas del sistema propuesto, conforme lo señalan las normas vigentes para mampostería [7]. Las pruebas se realizaron en la máquina universal de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad de Colima, de marca Tinius-Olsen, modelo 398, con capacidad de 600 kN [15]. 3.3. Paneles con estructura tridimensional de alambre de acero de alta resistencia con barras de poliestireno en el centro El objetivo de usar dos tipos de paneles centrales es seleccionar aquel que presente un menor costo, menor efecto en la segregación del concreto (por efecto de las mallas de alambre) y mejor resistencia a compresión axial y compresión diagonal del sistema en su conjunto. Se usaron paneles de 3 pulgadas de espesor (76.2 mm), con el fin de tener muros terminados de un espesor de 150 mm. De las opciones que se encuentran en el mercado se tienen las siguientes:

• Panel W, es un panel estructural para construir muros de carga y diversos elementos arquitectónicos. Está formado por una estructura electrosoldada de acero galvanizado de 2.00 mm de diámetro, con límite de fluencia fy=500 MPa. El centro está compuesto por barras poligonales de poliestireno expandido [13].

•Panel Covintec, es un panel estructural constituido por una armadura tridimensional, electrosoldada, de alambre galvanizado calibre #14 (2.03 mm), con límite de fluencia fy=1000 MPa. El interior de las armaduras está formado por un alma de poliestireno expandido [14].

3.4. Panel de yeso impermeable El panel de yeso que se seleccionó para los ensayes es el Panel Exterior Rey [16]. Consiste de un núcleo incombustible hecho de yeso, tratado para ser hidrófugo y cubierto por ambos lados con papel resistente a la humedad. Generalmente, se usa en construcciones comerciales y residenciales, por lo que está diseñado para fijarse directamente por medio de tornillos, clavos o grapas galvanizadas.

Concreto

Paneles de yeso

Panel central

(a) (b)


3.5. Diseño de la mezcla de concreto El concreto a emplear se diseñó para una resistencia a la compresión f'c=15 MPa, con un tamaño máximo de agregado (T.M.A.) de 9.5 mm (3/8 plg) y revenimiento de 180 mm. El T.M.A. está en función del espacio existente entre el panel central y los paneles de yeso o cemento (25 mm por lado), ya que al utilizar una agregado grueso mayor se tendrían problemas con la colocación del concreto en estas zonas, por lo estrecho de las mismas. De igual manera, al ser espacios angostos, es necesario contar con un concreto muy fluido. De esta forma, él mismo puede fluir y cubrir en su totalidad los espacios, sin necesidad del vibrado normal del concreto, que es prácticamente imposible llevar a cabo en este caso por la falta de espacio. Para diseñar la mezcla de concreto se utilizó el “Método Americano de Selección de Proporciones de la Mezcla” [17], el cual consiste en una serie de pasos lógicos y directos que toman en cuenta las características de los materiales a emplear. 4. RESULTADOS Los resultados obtenidos de los ensayes de pilas y muretes del sistema constructivo propuesto, con los dos diferentes paneles centrales, se presentan a continuación. Cabe mencionar, que el concreto empleado para estos elementos presentó una resistencia a la compresión f’c= 24 MPa, resultado del ensaye a compresión simple de seis cilindros, tres de 150 mm de diámetro por 300 mm de altura y los tres restantes de 100 mm de diámetro por 200 mm de altura. Los resultados obtenidos de los ensayes de pilas y muretes con Panel W y Panel Covintec, se muestran en las tablas 1 y 2, respectivamente.

Tabla 1 – Resultados y resistencias de diseño a compresión axial (izquierda) y compresión diagonal (derecha) con Panel W

Elemento Carga

máxima Resistencia compresión

Módulo de Young Elemento

Carga máxima

Resistencia compresión

diagonal

Módulo de Rigidez

Pmax (KN) σmax (MPa) Em (Mpa) Pmax (KN) τmax (Mpa) Gm (Mpa) PW-2 345.00 11.61 9027.03 MW-2 119.30 2.08 6439.87 PW-3 302.00 9.91 9092.36 MW-3 72.30 1.24 6490.19 PW-4 314.00 10.07 10113.59 MW-4 112.70 1.90 5025.87 PW-5 338.00 11.61 12603.90 MW-5 120.30 2.03 5265.27 PW-6 307.00 9.66 7946.08 MW-6 80.90 1.32 4662.20 PW-7 331.00 11.12 10290.59 MW-7 70.57 1.10 2791.53

Promedio 322.83 10.66 9845.59 Promedio 96.01 1.61 5112.49 D.E. 123.07 0.89 1595.22 D.E. 23.87 0.44 1362.38 C.V. 0.38 0.08 0.16 C.V. 0.25 0.27 0.27 fm* 8.83 vm* 0.96


Tabla 2 – Resultados y resistencias de diseño a compresión axial (izquierda) y compresión diagonal (derecha)

con Panel Covintec

Elemento Carga

máxima Resistencia compresión

Módulo de Young Elemento

Carga máxima

Resistencia compresión

diagonal

Módulo de Rigidez

Pmax (KN) σmax (MPa) Em (Mpa) Pmax (KN) τmax (Mpa) Gm (Mpa) PC-2 444.00 14.34 13520.14 MC-2 100.70 1.63 3521.87 PC-3 336.00 12.12 9793.33 MC-3 137.20 2.26 3707.80 PC-4 267.00 9.45 11837.77 MC-4 69.10 1.19 2115.39 PC-5 287.00 10.08 19721.32 MC-5 61.70 1.08 2490.05 PC-6 391.00 13.60 10334.18 MC-6 66.20 1.08 2088.33 PC-7 289.00 8.90 4394.79 MC-7 69.40 1.18 2208.49

Promedio 335.67 11.41 11600.25 Promedio 84.05 1.40 2688.65 D.E. 141.80 2.27 5029.53 D.E. 29.52 0.47 733.75 C.V. 0.42 0.20 0.43 C.V. 0.35 0.33 0.27 fm* 7.62 vm* 0.77

En estas tablas, D.E. es la desviación estándar, C.V. es el coeficiente de variación, fm* y vm* son los esfuerzos resistentes, normal y cortante, respectivamente, para fines de diseño, obtenidos de acuerdo con la norma mexicana [7]. En la tabla 1, se observan las resistencias de diseño a compresión axial fm*=8.83 MPa y a compresión diagonal vm*=0.96 MPa, para el sistema con Panel W. Mientras que en la tabla 2 se indican las resistencias de diseño a compresión axial fm*=7.62 MPa y a compresión diagonal vm*=0.77 MPa, para el sistema con Panel Covintec. En las tablas 3 y 4, se comparan las resistencias de diseño calculadas para el sistema de paneles contra las propuestas por las normas para mampostería [7]. La tabla 3 compara la resistencia de diseño a compresión axial y el módulo de elasticidad (Em), y la tabla 4 la resistencia a compresión diagonal y el módulo de rigidez (Gm).

Tabla 3 – Comparación entre las resistencias de diseño a compresión axial (datos en MPa)

Tipo de piezas Mortero Sistema de paneles

Tipo I Tipo II Tipo III Panel W Covintec

fm* Em fm* Em fm* Em fm* Em fm* Em

Barro recocido 1.50 900 1.50 900 1.50 900

8.83 9846 7.62 11600 Barro con huecos 4.00 2400 4.00 2400 3.00 1800 Bloque de concreto (pesado) 2.00 1600 1.50 1200 1.50 1200 Tabique de concreto (tabicón) 2.00 1600 1.50 1200 1.50 1200

Tabla 4 – Comparación entre las resistencias de diseño a compresión diagonal (datos en MPa)

Tipo de piezas

Mortero Sistema de paneles

Tipo I Tipo II Tipo III Panel W Covintec

vm* Gm vm* Gm vm* Gm vm* Gm vm* Gm

Barro recocido 0.35 360 0.30 360 0.30 360

0.96 5112 0.77 2689 Barro con huecos 0.30 960 0.20 960 0.20 720

Bloque de concreto (pesado) 0.35 640 0.25 480 0.25 480

Tabique de concreto (tabicón) 0.30 640 0.20 480 0.20 480


La figura 6 muestra las curvas esfuerzo axial – deformación unitaria, obtenidas de cuatro ensayes de pilas Asimismo, la figura 7 presenta la curvas esfuerzo cortante – deformación angular, con los datos obtenidos de cuatro pruebas de muretes.

Figura 6. Gráfica esfuerzo axial – deformación unitaria de cuatro pilas

Figura 7. Gráfica esfuerzo cortante – deformación angular de cuatro muretes En la figura 8 se presentan una pila y un murete después de sus respectivos ensayes. En estas fotografías se aprecian las fallas que se produjeron en dichos elementos. Cabe mencionar, que el comportamiento de las pilas y muretes fue muy similar para los doce especímenes ensayados de cada tipo. Las pilas presentaron un comportamiento casi frágil, como se distingue en la figura 6, y falla local cerca de uno de los extremos, como se aprecia en la figura 8a. Los muretes presentaron un comportamiento más dúctil, como se aprecia en la figura 7, y agrietamiento en la parte central del elemento que se extiende a las zonas superior e inferior del mismo, figura 8b.


(a) (b)

Figura 8. Pila ensayada a compresión axial (a) y murete ensayado a compresión diagonal (b) 5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Las tablas 1 y 2 evidencian las propiedades mecánicas del sistema propuesto para cada tipo de panel central. Las probetas con elemento central tipo Panel W presentaron resistencias mayores, tanto a compresión axial, como a compresión diagonal, en comparación con las de Panel Covintec. El módulo de Young es mayor en las probetas con panel Covintec que en las hechas con panel W, mientras que el módulo de rigidez al cortante es mayor en las probetas fabricadas con Panel W que en las hechas con Panel Covintec. De las tablas 3 y 4, es muy notorio, que las resistencias de diseño a compresión axial y compresión diagonal del sistema propuesto, en ambos casos, superan ampliamente a los valores sugeridos para mamposterías según las normas [7]. De igual forma, los valores de los módulos de Young y rigidez al cortante están muy por encima de los propuestos en dichas normas para la mampostería. En la figura 6 se aprecia claramente que para los ensayes a compresión axial el sistema presenta un comportamiento casi frágil, y la figura 8a ilustra las fallas locales por el extremo inferior o superior, para los dos tipos de panel central. Dicho comportamiento se debe al pandeo lateral de los alambres verticales que conforman el panel central justo donde se presenta la falla local del elemento, y esto ocasiona el daño de una de las capas de concreto. Este comportamiento también se observó en un sistema similar por Cansario [12]. Por el contrario, la figura 7, muestra un comportamiento dúctil en las pruebas a compresión diagonal para ambos tipos de panel central. En esta prueba los muretes presentaron una grieta en dirección de la diagonal en compresión, que inicia en el centro del elemento y se prolonga hacia las partes superior e inferior (figura 8b). De igual forma, la deformación angular máxima para los elementos con Panel W fue en promedio de 0.009 y de 0.008 con Panel Covintec. Estos valores están también por encima de los especificados por las normas para mampostería [7], que varían desde 0.006 para muros diafragma, hasta 0.0025 para muros de carga de mampostería confinada de piezas macizas y huecas. 6. CONCLUSIONES El sistema constructivo propuesto presenta mejores características mecánicas que las sugeridas por las normas vigentes para mampostería, por lo que es previsible un mejor desempeño de este sistema ante todo tipo de solicitaciones, incluidas las generadas por sismos. Debido al modo de falla casi frágil en compresión axial, será necesario limitar los esfuerzos de este tipo en las recomendaciones de diseño. Una alternativa es buscar estrategias para incrementar la ductilidad en la falla a compresión axial. Como trabajo a futuro, con las propiedades mecánicas calculadas de este sistema constructivo, se pretende llevar a cabo un análisis numérico no-lineal mediante elementos finitos para corroborar los modos de falla de los


elementos. De igual forma, se hace necesario ensayar muros a escala real con este sistema de construcción, ante cargas laterales para determinar su resistencia, y para validar los resultados obtenidos numéricamente. 7. AGRADECIMIENTOS El presente trabajo fue posible gracias a la beca otorgada por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT, México), para la realización de los estudios de maestría del primer autor. Asimismo, se agradece la beca por un semestre y el apoyo financiero brindado por el Fondo Sectorial CONACYT-CONAVI, mediante el proyecto: “Desarrollo de un sistema constructivo para vivienda de interés social en zonas sísmicas, empleando tecnologías innovadoras”, con clave CONAFOVI-2007-01-66634. Se expresa un agradecimiento especial, a los siguientes estudiantes de licenciatura involucrados en la fabricación y ensaye de pilas y muretes: Mario Cabrera, Octavio Rodríguez, Paulina Sánchez, Carlos Tula, Erika Santana, Felipe Sánchez e Ignacio Cabellos. Asimismo, se agradece a los técnicos de los laboratorios de materiales de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad de Colima: Luis Rincón, Enrique Montaño y Alfonso Vázquez. Sin el servicio y apoyo de todos ellos no hubiera sido posible llevar a cabo este trabajo.


8. REFERENCIAS

[1] INEGI (2005) Conteo Nacional de Población y Vivienda 2005. Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática. [Fecha de consulta: 1-06-10]. Disponible en: <http://www.inegi.org.mx/sistemas/olap/proyectos/bd/consulta.asp?p=10215&c=16851&s=est#>.

[2] CIDOC (2008) Estado actual de la vivienda en México. Centro de Investigación y Documentación de la casa, A.C., México, D.F.

[3] INFONAVIT (2009) Demanda potencial de vivienda sexto bimestre 2009. Instituto del Fondo Nacional de Vivienda para los Trabajadores. [Fecha de consulta: 1-06-10]. Disponible en: <http://portal.infonavit.org.mx/wps/wcm/connect/d90730004ccc85a09ce2ddc23531e445/Demanda_Potencial_2009_6.pdf?MOD=AJPERES&CACHEID=d90730004ccc85a09ce2ddc23531e445>.

[4] Nava, A. (1987) Terremotos. Fondo de Cultura Económica, México, D.F. [5] SSN (2010) Tectónica de placas. Servicio Sismológico Nacional. [Fecha de consulta 1-06-10]. Disponible

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[14] Covintec (2009) Ficha técnica Panel Covintec estructural 3 pulgadas. [Fecha de consulta: 1-10-09]. Disponible en: <http://www.covintec.com/store/pub/1Estructura%20Covintec%203.pdf>

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[16] REY (2009) Ficha técnica Panel de yeso Exterior Rey. [Fecha de consulta: 1-09-09]. Disponible en: <http://www.panelrey.com/pdf/catalogo/paneles/panelrey_panel_exterior.pdf>

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