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Experiencias con el uso de mampostería postensada con elementos no adheridos

Ricardo León Bonett Díaz, Ph.D.Profesor Titular

Universidad de Medellín

John Mario García, MSc.Estudiante de DoctoradoUniversidad de Medellín

Hector Urrego, MSc.Estudiante de DoctoradoUniversidad de Medellín

Bogotá, 27 de octubre de 2014

Agradecimientos Universidad de Medellín

Area Ingenieros Consultores Ltda.

Porticos S.A

Prefabricados Adoquin Ar

Alcaldía de Medellín

Banco Santander

Corporación Tecnnova

Centro de Ciencia y Tecnología de Antioquia


Minneapolis, June 5-8, 2011

Contenido Introducción


Discusión y conclusiones

Experiencias en el desempeño del sistema

El Sistema Estructural

Introducción


¿Por qué pensar en mampostería postensada?

Considerando que:

Los muros con un nivel bajo de carga axialpresentan un desempeño deficiente y una bajaresistencia en el estado límite de servicio

La mampostería: alta resistencia a lacompresión pero baja resistencia a la tracción.

La dificultad para ejercer un buen control decalidad: plano de debilidad que generan lasjuntas horizontales.

http://www.plataformaarquitectura.cl/2010/02/28/terremoto-en-chile-parte-2/linares/

http://www.plataformaarquitectura.cl/2010/02/28/terremoto-en-chile-parte-2/linares/

Mampostería postensada

Se eliminar el uso del mortero, minimizando laspérdidas y reduciendo los tiempos deconstrucción y entrega de obra.

El uso de un sistema de mamposteríapostensada con cables o barras de acero de altaresistencia no adheridos.

La ductilidad del sistema está garantizada conel diseño de un bloque especial que permitemantener fija la distancia del cable a losextremos.

Historia de la Mampostería Postensada

Túnel bajo rio Támesis Inglaterra 1825.

Caissons: 15m de diámetro

Altura: 21m de altura

Espesor de muros: 0.75m

Barras de 25 mm de diámetro

John F. Samuely precursor del sistema en el mundoReino Unido, década 1950.

Moderador

Notas de la presentación

El postensionamiento de la mampostería se desarrolló principalmente en Inglaterra, país en el que se registran sus primeras aplicaciones dentro de las cuales se destaca la construcción de un túnel bajo el rio Támesis (Ver Figura 2) al sur de Inglaterra en el año 1825 (Foti et al, 2000) (9). El postensamiento se realizaba mediante la fundición de tirantes en los muros que luego al enfriarse ejercían una pre-compresión en la mampostería (Wight, 2006) (78). Dentro de este proyecto se construyeron caissons de 15m de diámetro y 21m de altura. Los muros tenían un espesor de 0.75m y fueron reforzados y postensados con barras de 25 mm de diámetro (Ganz, 2000) (6).

http://2.bp.blogspot.com/-Bh69Xt1v070/TdRgOmrMNJI/AAAAAAAAAn0/o_kZDsQwv0E/s1600/fig3.png

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Principales Aplicaciones

Silios (1952 y 1965)

Díametro: entre 3.6m y 9.1mAlturas: entre 16.2m y 28.3m

Dublín (Irlanda)

Puentes vehiculares

Carolina del Norte (1964)

• Número de luces = 3 • Capacidad = 36 ton. • La longitud total = 15.8m• Ancho de tablero = 7.7m

Principales Aplicaciones

Tanques de almacenamiento de agua

Reforzamiento de estructuras antiguas

Sidney (1990)

Santa Cruz – USA (1992)Estación de bomberos

Inglaterra (1985)


Introducción

Resistencia

Durabilidad

No se presentanfallas frágiles

Facilidad para Las conexiones

MamposteríaPostensada

Buen desempeño


Moderador


For larger lateral loads, walls with low axial loads exhibit a poor cracking behavior and a low strength

El sistema Estructural


El Sistema Propuesto

Bloques de concreto aligerados

Cables de acero de alta resistencia

Sistema de anclaje


Características constructivas…

Elimina el uso de mortero de pega (juntas)

Utiliza cables no adheridos

No utiliza refuerzo convencional.

Se reduce el tiempo de construcción y se minimiza la pérdida de materiales


Vigas

Losas en dos direcciones


Evaluación Experimental

Ensayos a escala real

Modelo tridimensional Muros


Evaluación Experimental

Los Materiales


Modelo analíticoCurva Tensión-deformación

Bloque de Concreto


Eva

luac

ión

Exp

erim

enta

lVigasVariables:

• Excentricidad

• Resistencia del bloque

• Tensión efectiva

Vigas


Influencia de la resistencia del bloque Influencia de la excentricidad

Influencia de la Tensión efectiva

Strand

Edge beam

Anchor

Anchor

StrandBlock

3.700.65 0.60 0.60 0.60 0.60 0.65

3.70

0.45

0.80

0.60

0.60

0.80

0.45

Deviator Block

Strand

Edge beamAnchor

StrandBlock

3.700.65 0.60 0.60 0.60 0.60 0.65

3.70

0.45

0.80

0.60

0.60

0.80

0.45

Anchor

Deviator Block

S1

S2

Losas en dos direccionesLosa cuadrada - L = 3.10 m

- Sin deflectores: S1- Con deflectores: S2


Losa en dos direccionesTamaño = 3.1 m.

Bloques: 400 x 200 x 120 mm

6 cables: ½”@ 0.60 m

Tensión inicial = 150 kN1

2 3

Moderador


A full-scale two-way slab specimen was constructed.The specimen corresponds to a fixed-edge (ech) two-way slab OF 3.3 m square. A concrete masonry wall of 1.50 m in height was built to support the slab. In the corners, four confinement vertical elements were built to prevent the lifting of the slab and reduce the torsion effect. A reinforced concrete beam was built on the perimeter in order to: 1) allow the installation of the anchors for the tendons and 2) connect the walls with the slab in order to simulate a fixed condition. The tendons were prestressed in both directions with 150 kN each one.

Flow rate = 0.5 lt/s

Montaje Experimental

Moderador


The specimen was subjected to monotonically increasing vertical load. This load was applied to 0.5 lts/s flow rate using a plastic swimming pool. Four LVDT´s were placed under the slab to measure vertical deflections.

Resultados Obtenidos

Valores máximos obtenidos

Carga = 12.06 kN/m2 Deflexión = 5.96 mm


Moderador


Figure shows load versus deflection in the four points indicated (C1, C2, C3 and C4). The comparison presented in this figure, indicated that there is a good agreement between C1 and C3 channel. Therefore, it is seen that the behavior correspond to an isotropic slab despite of the geometrical differences between the blocks in the two orthogonal directions. The maximum load was 12 kN/m2 and the deflection was 6 mm.

Cuando no se tienen los equipos …..

Losa en dos DireccionesDimensión = 3.1 m6 cables de ½” @ 0.60 mTi= 150 kN (cada cable).

Tipo DF, δu/δjoLF,

Wu/WjoRespuesta

S1 1.3 1.1 FrágilS2 3.3 1.3 Dúctil


Losa en dos direcciones


Muros Ensayo Cuasi Estático

3 Cables: ½” @ 0.40 mTensión inicial = 150 kN

1.9 m

0.40 m

0.40 m 0.40 m

0.40 m

2.40 m

Edge

Beam

Strand

Block

Edge

Beam


Muro – Ensayo cuasi-estático


Ensayo en Mesa Vibradora

Terremoto de Armenia, Quindio

Aceleraciones amplificadas en un 400%

Modelo Tridimensional

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

Sa (g

)

T (s)

0.50%1%2%3%4%5%10%

Fracción de Amortiguamiento crítico

Base

Losa


Modelo TridimensionalWall 2

Wall 1

Wall 3Wall 4


Discusión y Conclusiones

El sistema permite altos niveles de resistencia muy superiores a los sistemas tradicionales.

El sistema presenta un buen desempeño tanto para cargas estáticas como dinámicas con un comportamiento elástico para altos niveles de demanda.

El sistema es auto centrado reduciendo de esta forma las deformaciones permanentes o residuales después de un evento extremo.

Al eliminar el uso del mortero de inyección, se reducen los tiempos de construcción.

Con la incorporación de los elementos deflectores, se logran buenos niveles de ductilidad, lo cual le permite al sistema atender altos niveles de desplazamientos y deformaciones.

Muchas Gracias !!!!

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