Comportamiento sísmico de muros de corte con paneles de guadua laminada

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(1)Comportamiento Sı́smico de Muros de Corte con Paneles de Guadua Laminada Por: Sebastián Varela Fontecha. Tesis de grado presentada como requisito parcial para optar al tı́tulo de Magı́ster en Ingenierı́a Civil. Asesor: Juan Francisco Correal Ph.D.. Jurados Internos: Luis Eduardo Yamı́n L. MSc. Fernando Ramı́rez R. Ph.D.. Jurado Externo: Hernán Montoya S.E.. Departamento de Ingenierı́a Civil y Ambiental Bogotá, D.C. Enero de 2011.

(2) Agradecimientos. Son varias las personas a las que quiero agradecer su colaboración durante este proceso, y me disculpo de antemano si olvido incluir a alguna de ellas. Primero, quisiera agradecer a mi familia. A mis padres, a mis tı́os y a mi hermana. En especial a mi madre, quien me ha brindado su apoyo y amor incondicional tanto en los momentos alegres como en los momentos difı́ciles y me ha enseñado el valor que tiene el hacer las cosas de forma honesta y dando siempre lo mejor de uno. Le doy gracias a Dios, por haberme dado la oportunidad de haber estudiado en una de las mejores universidades del paı́s y de hacerme merecedor de una beca para mis estudios de maestrı́a, a pesar de las dificultades económicas por las que ha atravesado mi familia durante los últimos años. Además, en la universidad he tenido la posibilidad de encontrar personas como los profesores Juan Correal, Luis Yamı́n y Fernando Ramı́rez, quienes han cultivado mi pasión por las estructuras y el campo de la investigación. Quiero agradecer a Laura, mi novia, quien durante este último año me ha brindado su amor y me ha dado su comprensión y apoyo en todo momento. Al Ingeniero Reibid Quiroga, quien fue de ayuda vital en el procesamiento de gran cantidad de los ensayos realizados y ha demostrado ser una persona con mucho potencial y talento. A mi asesor, Juan Correal, quien siempre ha exigido lo mejor de mı́ y siempre ha confiado en mis capacidades. A los respetados jurados, Luis E. Yamı́n (Uniandes) y Hernán Montoya (Arcon Structural Engineers Inc.), quienes han tenido la disposición y el tiempo para opinar y realizar crı́ticas constructivas del trabajo desarrollado. Al Ingeniero Luis Felipe López, a Álvaro Arias de la empresa COLGUADUA LTDA. y al Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural de la República de Colombia, quienes hicieron posible la realización del proyecto de investigación a partir del cual se basó el presente trabajo..

(3) A mis compañeros y colegas del CIMOC, Tita, Juliana, Reibid, Soffy, Jose y Luisa, quienes han sido testigos de todo este proceso y me han brindado siempre de alguna forma u otra su apoyo. Muchas gracias al personal técnico y administrativo del laboratorio de estructuras, en especial a Melco, quien fue una pieza clave en la realización de los ensayos, y me ayudó a clavar miles de puntillas. A Aida, Mauricio, José, Alex, Alejo, Alberto, Jairo y Julieth por su apoyo y colaboración, mil gracias. Reconozco la amable colaboración del profesor J.D. Dolan de Washington State University, por haber puesto a disposición del autor su disertación de doctorado y la de Alexander Salenikovich, con fines de consulta. Finalmente agradezco a Simpson-Strong Tie Inc. y a su representante en Colombia DIAMANTBEC, ası́ como a la empresa ARAUCO, quienes gentilmente donaron los anclajes y madera para la realización de los ensayos..

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(5) Tabla de Contenido 1. Introducción. 1. 1.1. Aspectos Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1. 1.2. Caracterı́sticas generales de la Guadua Laminada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1. 1.2.1. Generalidades del Bambú y la Guadua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1. 1.2.2. Guadua laminada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2. 1.3. Contexto de la presente investigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4. 1.4. Sistemas de entramado ligero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5. 1.4.1. Sistema de resistencia ante cargas verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5. 1.4.2. Sistema de resistencia ante cargas horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6. 1.4.3. Comportamiento en sismos anteriores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 13. 1.5. Objetivos y alcance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15. 1.6. Justificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16. 1.7. Organización del trabajo de tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16. 2. Revisión bibliográfica 2.1. Introducción. 19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19. 2.1.1. Ensayos en Colombia y América Latina de muros de madera o Guadua . . .. 19. 2.2. Ensayos de muros de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21. 2.2.1. Generalidades y variables estudiadas tradicionalmente . . . . . . . . . . . . .. 21. 2.2.1.1. Revestimientos y materiales de acabado . . . . . . . . . . . . . . . .. 22. 2.2.1.2. Relación de aspecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 25. 2.2.1.3. Adhesivos y otros conectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26. 2.2.1.4. Anclajes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30. 2.2.1.5. Carga vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30. 2.2.1.6. Geometrı́a de paneles y entramado . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 31. 2.2.2. Protocolos de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 33. 2.2.2.1. Carga estática o monotónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 33. 2.2.2.2. Carga cuasi-estática invertida ó cı́clica . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34. 2.2.2.3. Influencia del protocolo de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38. 2.3. Ensayos dinámicos de sistemas estructurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 42. v.

(6) 2.3.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 42. 2.3.2. Investigaciones nacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43. 2.3.3. Investigaciones internacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 44. 2.3.3.1. EQ 99 Project, Canadá . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 45. 2.3.3.2. CUREE-Caltech Woodframe Project, Estados Unidos . . . . . . . .. 46. 2.3.3.3. NEESWood, Estados Unidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52. 2.3.3.4. Progetto Sofie, Italia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 55. 3. Ensayos de muros de corte 3.1. Introducción. 59. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 59. 3.1.1. Definición de variables estudiadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 59. 3.1.1.1. Relación de aspecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 59. 3.1.1.2. Espaciamiento de puntillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 60. 3.2. Objetivos del programa de ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 61. 3.3. Materiales y Métodos Experimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 61. 3.3.1. Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 61. 3.3.1.1. Paneles de revestimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 61. 3.3.1.2. Puntillas de conexión del revestimiento . . . . . . . . . . . . . . . .. 62. 3.3.1.3. Madera de entramado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62. 3.3.2. Programa de ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 63. 3.3.3. Descripción de los especı́menes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 65. 3.3.4. Montaje experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 66. 3.3.5. Procedimientos de ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 70. 3.4. Resultados Experimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75. 3.4.1. Parámetros de comportamiento evaluados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75. 3.4.1.1. Curvas carga-deflexión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75. 3.4.1.2. Capacidad máxima: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 76. 3.4.1.3. Falla: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 77. 3.4.1.4. Parámetros Modelo Bi-lineal: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 79. 3.4.1.5. Rigidez cı́clica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81. 3.4.1.6. Energı́a disipada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81. 3.4.2. Resultados de ensayos monotónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81. 3.4.3. Resultados de ensayos cı́clicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82. 3.5. Análisis de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 84. 3.5.1. Influencia del protocolo de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 86. 3.5.2. Influencia de la relación de aspecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 91. 3.5.3. Influencia del espaciamiento de puntillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 95. 3.5.3.1. En la capacidad por unidad de longitud . . . . . . . . . . . . . . . .. 95. 3.5.3.2. En la rigidez unitaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 98.

(7) 3.5.3.3. En la ductilidad de desplazamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3.5.3.4. En la energı́a disipada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3.5.3.5. En la degradación de la rigidez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 3.5.4. Comparación del comportamiento observado entre GLG, PWD y OSB . . . . 105 3.6. Determinación de valores de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 3.7. Conclusiones y recomendaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120. 3.7.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3.7.2. Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 4. Ensayos de Conexiones Panel-Entramado 4.1. Introducción. 123. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123. 4.1.1. Definición de variables estudiadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 4.1.2. Objetivos del programa de ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 4.2. Materiales y Métodos Experimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 4.2.1. Materiales y descripción de los especı́menes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 4.2.2. Programa de ensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 4.2.3. Montaje experimental y procedimientos de ensayo . . . . . . . . . . . . . . . 127 4.3. Ajuste de parámetros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 4.3.1. Comportamiento estático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 4.3.2. Comportamiento cı́clico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 4.4. Conclusiones y recomendaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144. 5. Ensayo dinámico No.1: Modelo de 1 piso de altura. 147. 5.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 5.2. Objetivos del ensayo y descripción del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 5.2.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 5.2.2. Descripción del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 5.2.3. Montaje e instrumentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 5.3. Procedimientos de ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 5.4. Resumen de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 5.4.1. Ensayos de vibración libre con golpe, GA y GB . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 5.4.2. Ensayos de vibración libre con escalón, FVA y FVB . . . . . . . . . . . . . . 173 5.4.3. Ensayos con señal de Sismo A (Imperial Valley 1979) . . . . . . . . . . . . . . 176 5.4.4. Ensayos con señal de Sismo B (El Centro 1940) . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 5.5. Análisis de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 5.5.1. Ensayos de vibración libre, GA-GB y FVA-FVB . . . . . . . . . . . . . . . . 181 5.5.2. Ensayos con señal de Sismo A (Imperial Valley 1979) . . . . . . . . . . . . . . 185 5.5.3. Ensayos con señal de Sismo B (El Centro 1940) . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 5.6. Conclusiones y Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.

(8) 6. Ensayo dinámico No.2: Modelo de 2 pisos de altura. 189. 6.1. Objetivos del ensayo y descripción del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 6.1.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 6.1.2. Descripción del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 6.1.3. Montaje e instrumentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 6.2. Procedimientos de ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 6.3. Resumen de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 6.3.1. Ensayos de vibración libre con escalón, FVA y FVB . . . . . . . . . . . . . . 206 6.3.2. Ensayos con señal de Sismo A (Imperial Valley 1979) . . . . . . . . . . . . . . 208 6.3.3. Ensayos con señal de Sismo B (El Centro 1940) . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 6.4. Análisis de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 6.4.1. Ensayos de vibración libre FVA y FVB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 6.4.2. Ensayos con señal de Sismo A (Imperial Valley 1979) . . . . . . . . . . . . . . 217 6.4.3. Ensayos con señal de Sismo B (El Centro 1940) . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 6.5. Conclusiones y Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 7. Ensayo dinámico No.3: Modelo de 2 pisos de altura con acabados. 231. 7.1. Objetivos del ensayo y descripción del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 7.1.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 7.1.2. Descripción del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 7.1.3. Montaje e instrumentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 7.2. Procedimientos de ensayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 7.3. Resumen de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 7.3.1. Ensayos de vibración libre con escalón, FVA y FVB . . . . . . . . . . . . . . 244 7.3.2. Ensayos con señal de Sismo A (Imperial Valley 1979) . . . . . . . . . . . . . . 248 7.3.3. Ensayos con señal de Sismo B (El Centro 1940) . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 7.4. Análisis de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 7.4.1. Ensayos de vibración libre FVA y FVB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 7.4.2. Ensayos con señal de Sismo B (El Centro 1940) . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 7.4.3. Ensayos con señal de Sismo A (Imperial Valley 1979) . . . . . . . . . . . . . . 263 7.4.4. Observaciones con señales adicionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 7.5. Conclusiones y Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 8. Estudios analı́ticos del comportamiento de estructuras con paneles de Guadua Laminada. 275. 8.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 8.2. El programa CASHEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 8.3. El programa SAWS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 8.4. Conclusiones e investigaciones futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277.

(9) 9. Conclusiones. 279. 9.1. Ensayos de muros de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 9.2. Ensayos de conexiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 9.3. Ensayos dinámicos en mesa vibratoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281.

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(11) Índice de figuras 1.1. Esquema de Fabricación de Laminados de Guadua y Direcciones locales de una lámina [182] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4. 1.2. Acabado Final de Tableros o “Lamelas” [182] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4. 1.3. Panel de guadua laminada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5. 1.4. Sistema estructural de entramado ligero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6. 1.5. Sistema de resistencia ante cargas laterales en una edificación de estructura ligera (diafragmas horizontales y verticales) [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7. 1.6. Componentes de un muro de corte tı́pico en madera . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 8. 1.8. Anclajes sı́smicos tipo tie-down y hold-down, [144], [171] . . . . . . . . . . . . . . . .. 11. 1.9. Disposición de anclajes sı́smicos en muros estructurales [7]. . . . . . . . . . . . . . .. 11. 1.10. Falla en la solera inferior por flexión a través de la fibra [37]. . . . . . . . . . . . . .. 12. 1.7. Deformación por cortante de un muro de corte tı́pico [59]. . . . . . . . . . . . . . . .. 12. 1.11. Daños en estructuras de madera en el sismo de Northridge, California de 1994. . . .. 14. 2.1. Protocolo SPD [148], [92] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 35. 2.2. Protocolo ISO [68], [92] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36. 2.3. Protocolo ISO [68], [81] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36. 2.4. Protocolo CEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 37. 2.6. Protocolo CUREE para eventos de campo cercano [115]. . . . . . . . . . . . . . . . .. 38. 2.5. Protocolo CUREE para eventos ordinarios [115]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38. 2.7. Ensayo dinámico de sistema constructivo basado en bambú [94] . . . . . . . . . . . .. 44. 2.8. Modelos de dos pisos y un piso para ensayos dinámicos en el proyecto EQ 99 [106] .. 46. 2.9. Ensayos de casa unifamiliar de dos pisos en la Universidad de California, San Diego.. 48. 2.10. Ensayo de edificio de tres pisos con espacio para parqueaderos en la primera planta. [124] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50. 2.11. Ensayo dinámico de modelo simplificado con irregularidad en planta [79]. . . . . . .. 51. 2.12. Ensayo dinámico de casa de dos pisos: NEESWood Benchmark Test [23]. . . . . . . .. 53. 2.13. Ensayo dinámico de edificio de seis pisos: NEESWood Capstone Test [143].. 54. . . . . .. 2.14. Ensayo dinámico de edificio de seis pisos: NEESWood Capstone Test. Montaje del modelo sobre la mesa vibratoria. [149]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi. 55.

(12) 2.15. Ensayo dinámico de edificio de tres pisos: Progetto Sofie. [178] . . . . . . . . . . . . .. 56. 2.16. Ensayo dinámico de edificio de siete pisos: Progetto Sofie. Los puntos blancos corresponden al casco de los observadores. [178] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 58. 3.1. Apariencia general de especı́menes, relaciones de aspecto 2:1 y 1:1 . . . . . . . . . .. 60. 3.2. Detalles estructurales de especı́menes de muros de corte . . . . . . . . . . . . . . . .. 66. 3.3. Montaje de ensayos de muros de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 68. 3.4. Esquema de instrumentación para ensayos de muros de corte . . . . . . . . . . . . .. 69. 3.5. Equipo de adquisición de datos para ensayos de muros de corte . . . . . . . . . . . .. 69. 3.6. Foto de LVDTs #2, #3 y Strain Gauge #1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 70. 3.7. Mecanismo de arriostramiento para ensayos de muros de corte . . . . . . . . . . . . .. 71. 3.8. Patrones de desplazamiento cı́clico [92] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72. 3.9. Ilustración de ciclos en una sola fase del patrón 2. [92] . . . . . . . . . . . . . . . . .. 73. 3.10. Procedimiento de carga cı́clico para ensayos C8 - S6. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 74. 3.11. Curva carga-deflexión tı́pica para un ensayo monotónico . . . . . . . . . . . . . . . .. 76. 3.12. Curva carga-deflexión tı́pica para un ensayo cı́clico . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 77. 3.13. Parámetros de la curva EEEP, tomado de [92] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 78. 3.14. Idealización EEEP para un ensayo tı́pico de muros de corte . . . . . . . . . . . . . .. 79. 3.15. Idealización Bi-lineal para un ensayo tı́pico de muros de corte . . . . . . . . . . . . .. 80. 3.16. Esquema del cálculo de la energı́a media de entrada, Ea . . . . . . . . . . . . . . . .. 85. 3.17. Cargas unitarias pico para ensayos monotónicos y cı́clicos . . . . . . . . . . . . . . .. 87. 3.18. Energı́a media absorbida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 89. 3.19. Comparación de la respuesta carga-deflexión para carga monotónica y cı́clica. . . . .. 90. 3.20. Cargas unitarias pico para ensayos cı́clicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 92. 3.21. Rigideces elásticas equivalentes normalizadas para ensayos cı́clicos . . . . . . . . . .. 93. 3.22. Modos de falla observados en muros 1:1 para diferentes espaciamientos de puntillas.. 96. 3.23. Modos de falla observados en muros 2:1 para diferentes espaciamientos de puntillas.. 97. 3.24. Influencia del espaciamiento de puntillas en la elongación vertical de los postes de borde, muros con relación de aspecto 1:1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 99. 3.25. Influencia del espaciamiento de puntillas en la elongación vertical de los postes de borde, muros con relación de aspecto 2:1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 99. 3.26. Ductilidades de desplazamiento para ensayos cı́clicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.27. Energı́a disipada en ciclos iniciales, muros con relación de aspecto 1:1. . . . . . . . . 102. 3.28. Energı́a disipada en ciclos iniciales, muros con relación de aspecto 2:1. . . . . . . . . 102. 3.29. Degradación de la rigidez para diferentes espaciamientos . . . . . . . . . . . . . . . . 104 3.30. Posición deformada y modo de falla para el muro PWD-M. . . . . . . . . . . . . . . 106. 3.31. Posición deformada y modo de falla para el muro OSB-M . . . . . . . . . . . . . . . 106 3.32. Envolventes promedio para ensayos cı́clicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107.

(13) 3.33. (Color) Comparación de ciclos histeréticos tı́picos de muros con paneles de OSB, PLWD y Guadua laminada con espaciamiento de puntillas de 162 mm (6”) . . . . . 108 3.34. Modo de falla y fotografı́as seleccionadas de muros OSB-C. . . . . . . . . . . . . . . 109. 3.35. Modo de falla y fotografı́as seleccionadas de muros PWD-C . . . . . . . . . . . . . . 110 3.36. Modo de falla y fotografı́as seleccionadas de muros 1:1 GLG con espaciamiento de 152 mm (6”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.37. Modo de falla y fotografı́as seleccionadas de muros 2:1 GLG con espaciamiento de 152 mm (6”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.38. Comparación de los ciclos histeréticos tı́picos para muros con paneles de OSB, PWD y Guadua laminada. Sólo se muestran los 9 primeros pasos del procedimiento SPD . 113 3.39. Comparación Energı́a cı́clica promedio disipada por puntilla para muros de GLG, OSB y PWD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 3.40. Comparación de la degradación de la rigidez con la amplitud de ciclos para muros de GLG, OSB y PWD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 3.41. Variación de la capacidad cı́clica con el espaciamiento de puntillas. . . . . . . . . . . 117 3.42. Variación de la rigidez a cortante con el espaciamiento de puntillas. . . . . . . . . . . 117 3.43. Capacidades admisibles para muros de corte con paneles de Guadua Laminada . . . 119 4.1. Modelo de Dolan y Foschi [67], [190] para cargas estáticas . . . . . . . . . . . . . . . 125 4.2. Modelo general de Foschi[65] para cargas cı́clicas o dinámicas. Tomado de [59] . . . . 125 4.3. Montaje experimental para ensayos de conexiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 4.4. Modelo de comportamiento de la conexión para cargas estáticas, tomado de [59]. . . 129 4.5. Modelo de comportamiento de la conexión para cargas cı́clicas, tomado de [59]. . . . 130 4.6. Curvas carga-desplazamiento promedio obtenidas en ensayos monotónicos . . . . . . 132 4.7. Modo de falla tı́pico observado en ensayos monotónicos de conexiones, [186]. . . . . . 133 4.8. Respuesta carga-desplazamiento monotónica ajustada a los datos experimentales de la dirección paralela. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 4.9. Respuesta carga-desplazamiento monotónica ajustada a los datos experimentales de la dirección perpendicular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 4.10. Respuesta carga-desplazamiento de la envolvente cı́clica ajustada a los datos experimentales de la dirección paralela. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 4.11. Respuesta carga-desplazamiento de la envolvente cı́clica ajustada a los datos experimentales de la dirección perpendicular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 4.12. Comparación global de las envolventes en las dos direcciones para cargas estáticas y cı́clicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 4.13. Determinación gráfica de parámetros histeréticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 4.14. Distribución de probabilidad acumulada para α . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 4.15. Distribución de probabilidad acumulada para β . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 4.16. Distribución de probabilidad acumulada para FI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.

(14) 4.17. Distribución de probabilidad acumulada para r3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 4.18. Distribución de probabilidad acumulada para r4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 5.1. Dimensiones generales de modelo de 1 piso de altura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 5.2. Planta general de modelo de 1 piso de altura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 5.3. Vista general de modelo de 1 piso de altura. Costado Este . . . . . . . . . . . . . . . 151 5.4. Vista general de modelo de 1 piso de altura. Costado Oeste . . . . . . . . . . . . . . 151 5.5. Vista general de modelo de 1 piso de altura. Costados Norte y Sur. . . . . . . . . . . 152 5.6. Planta de entramado de cubierta (entrepiso). Modelo de 1 piso de altura. . . . . . . 153 5.7. Detalle de conexión panel-entramado en diafragma de piso. . . . . . . . . . . . . . . 153 5.8. Detalle de conexión para transferencia del cortante diafragma de piso a los muros de corte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 5.9. Izaje individual y posicionamiento de muros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 5.10. Montaje de muros sobre vigas de concreto para conexión a la mesa vibratoria. . . . . 155 5.11. Construcción de entramado de enrtepiso (cubierta) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 5.12. Instalación de paneles del diafragma horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 5.13. Instalación de conectores de cortante en el diafragma . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 5.14. Vaciado de torta de concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 5.15. Vista general de modelo de 1 piso finalizado, costado Noroeste. . . . . . . . . . . . . 159 5.16. Vista general de modelo de 1 piso finalizado, costado Suroeste. . . . . . . . . . . . . 159 5.17. Planta de instrumentación a nivel de la viga de cimentación. . . . . . . . . . . . . . . 161 5.18. LVDT Vertical C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 5.19. LVDT D2 y Strain Gauge S6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 5.20. Planta de instrumentación a nivel de la losa de concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . 163 5.21. Acelerómetros en diafragma de piso (cubierta) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 5.22. Registro de aceleración, estación “Delta 262” del Sismo de Imperial Valley, 1979 (Señal A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 5.23. Registro de desplazamiento, estación “Delta 262” del Sismo de Imperial Valley, 1979 (Señal A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 5.24. Registro de aceleración, “El Centro Array #9” del Sismo de Imperial Valley, 1940 (Señal B) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 5.25. Registro de desplazamiento, “El Centro Array #9” del Sismo de Imperial Valley, 1940 (Señal B) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 5.26. Espectros de pseudo-aceleración escalados con respecto al espectro de diseño de la NSR-10 (amenaza del 10 % en 50 años ó periodo de retorno de 475 años). . . . . . . 170 5.27. Registro tı́pico de acelerómetro de cubierta en ensayos GA y GB . . . . . . . . . . . 174 5.28. Registro tı́pico de acelerómetro de cubierta en ensayos FVA y FVB . . . . . . . . . . 177 5.29. Obtención de puntos para cálculo del coeficiente de amortiguamiento crı́tico por el método del decremento logarı́tmico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.

(15) 5.30. Coeficientes de amortiguamiento crı́tico para pruebas GA y GB . . . . . . . . . . . . 182 5.31. Coeficientes de amortiguamiento crı́tico para pruebas FVA y FVB . . . . . . . . . . 182 5.32. Periodos fundamentales calculados en pruebas GA y GB . . . . . . . . . . . . . . . . 184 5.33. Periodos fundamentales calculados en pruebas FVA y FVB . . . . . . . . . . . . . . 184 5.34. Ciclos Histeréticos para ensayos dinámicos con la señal del sismo de Imperial Valley de 1969 (Etapas E1-A-1 a E5-A-1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 5.35. Ciclos Histeréticos para ensayos dinámicos con la señal del sismo de El Centro de 1940 (Etapas E1-B-1 a E6-B-1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 6.1. Dimensiones generales de modelo de 2 pisos de altura. . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 6.2. Vista general de modelo de 2 pisos de altura. Costados Norte y Sur. . . . . . . . . . 192 6.3. Vista general de modelo de 2 pisos de altura. Costado Este . . . . . . . . . . . . . . 193 6.4. Vista general de modelo de 2 pisos de altura. Costado Oeste . . . . . . . . . . . . . . 193 6.5. Alzado de cubierta a 2 aguas, modelo de 2 pisos de altura. . . . . . . . . . . . . . . . 194 6.6. Disposición de paneles de guadua laminada en entramado de cubierta, modelo de 2 pisos de altura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 6.7. Continuidad de anclajes de tensión entre un piso y otro. . . . . . . . . . . . . . . . . 195 6.8. Izaje e instalación de muros del segundo piso, costados Norte y Sur. . . . . . . . . . 196 6.9. Izaje e instalación de muros del segundo piso, costado Oeste. . . . . . . . . . . . . . 196 6.10. Construcción de entramado de cubierta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 6.11. Izaje y posicionamiento del entramado de cubierta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 6.12. Instalación de paneles estructurales en cubierta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 6.13. Instalación de tejas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 6.14. Vista general de modelo de 2 pisos finalizado, costados Noroeste y Suroeste. . . . . . 199 6.15. Planta de instrumentación a nivel de las vigas de cimentación.. . . . . . . . . . . . . 201. 6.16. Planta de instrumentación a nivel del primer piso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 6.17. Planta de instrumentación a nivel de la cubierta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 6.18. Estructuras para sensores de desplazamiento relativo de entrepiso. Adaptados de Okabe [133]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 6.19. Coeficientes de amortiguamiento calculados para modelo de dos pisos de altura. . . . 214 6.20. Periodos fundamentales calculados para modelo de dos pisos de altura. . . . . . . . . 215 6.21. Ciclos Histeréticos para ensayos dinámicos con la señal del sismo de Imperial Valley de 1979 (Etapas E1-A-2 a E5-A-2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 6.22. Ciclos Histeréticos acumulados e idealización bi-lineal, señal del sismo de Imperial Valley de 1979. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 6.23. Aceleraciones, desplazamientos, cortantes y derivas máximos por piso para el sismo de diseño (Tr = 475 años), señal de Imperial Valley 1979. . . . . . . . . . . . . . . . . 220 6.24. Aceleraciones, desplazamientos, cortantes y derivas máximos por piso para el sismo de diseño (Tr = 2500 años), señal de Imperial Valley 1979. . . . . . . . . . . . . . . . 221.

(16) 6.25. Ciclos Histeréticos para ensayos dinámicos con la señal del sismo de El Centro de 1940(Etapas E1-B-2 a E5-B-2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 6.26. Ciclos Histeréticos acumulados e idealización bi-lineal, señal del sismo de El Centro de 1940. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 6.27. Rotación de paneles en muros estructurales del primer piso después del conjunto de ensayos con señal del sismo de El Centro de 1940. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 6.28. Deformación en las conexiones panel-entramado en la base de los muros transversales del primer piso después del conjunto de ensayos con señal del sismo de El Centro de 1940. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 6.29. Aceleraciones, desplazamientos, cortantes y derivas máximos por piso para el sismo de diseño (Tr = 475 años), señal del sismo de El Centro de 1940. . . . . . . . . . . . . 226 6.30. Aceleraciones, desplazamientos, cortantes y derivas máximos por piso para el sismo de diseño (Tr = 2500 años), señal del sismo de El Centro de 1940. . . . . . . . . . . . 227 7.1. Vista general de modelo de 2 pisos de altura con acabados. Acabado exterior en pañete en costados Norte y Sur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 7.2. Vista general de modelo de 2 pisos de altura con acabados. Acabado interior en láminas de yeso-cartón (drywall) en costados Norte y Sur. . . . . . . . . . . . . . . . 233 7.3. Impermeabilización de fachada externa e instalación de malla de acero. . . . . . . . . 234 7.4. Aplicación por manos de 10mm del pañete de cemento Portland en la fachada exterior.235 7.5. Afinado y pintura en la fachada exterior. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 7.6. Instalación de láminas de yeso-cartón (drywall) interior en muros de corte estructurales.236 7.7. Apariencia general de acabado interior antes de pintar. . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 7.8. Apariencia interior del primer piso al finalizar la fase de construcción de los acabados. 237 7.9. Apariencia exterior del modelo al finalizar la fase de construcción de los acabados. . 238 7.10. Espectros de pseudo-aceleración escalados con respecto al espectro de diseño de la NSR-10 (amenaza del 10 % en 50 años ó periodo de retorno de 475 años). . . . . . . 245 7.11. Coeficientes de amortiguamiento calculados para modelo de dos pisos de altura con acabados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 7.12. Periodos fundamentales calculados para modelo de dos pisos de altura con acabados. 255 7.13. Ciclos Histeréticos para ensayos dinámicos con la señal del sismo de El Centro de 1940(Etapas E1-B-3 a E5-B-3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 7.14. Ciclos Histeréticos acumulados e idealización bi-lineal, señal del sismo de El Centro de 1940. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 7.15. Daños en la parte inferior del pañete exterior para el sismo máximo creı́ble (Tr = 2500 años), señal del sismo de El Centro de 1940. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 7.16. Aceleraciones, desplazamientos, cortantes y derivas máximos por piso para el sismo de diseño (Tr = 475 años), señal del sismo de El Centro de 1940. . . . . . . . . . . . . 260.

(17) 7.17. Aceleraciones, desplazamientos, cortantes y derivas máximos por piso para el sismo de diseño (Tr = 2500 años), señal del sismo de El Centro de 1940. . . . . . . . . . . . 261 7.18. Ciclos Histeréticos para ensayos dinámicos con la señal del sismo de Imperial Valley de 1979 (Etapas E1-A-3 a E5-A-3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 7.19. Ciclos Histeréticos acumulados e idealización bi-lineal, señal del sismo de Imperial Valley de 1979. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 7.20. Aceleraciones, desplazamientos, cortantes y derivas máximos por piso para el sismo de diseño (Tr = 475 años), señal de Imperial Valley 1979. . . . . . . . . . . . . . . . . 266 7.21. Aceleraciones, desplazamientos, cortantes y derivas máximos por piso para el sismo de diseño (Tr = 2500 años), señal de Imperial Valley 1979. . . . . . . . . . . . . . . . 267 7.22. Patrones de daño en los acabados exteriores de las fachadas Sur y Norte . . . . . . . 268 7.23. Daños en pañete de cemento en la fachada Sur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 7.24. Daños en pañete de cemento en la fachada Norte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 7.25. Daños en pañete de cemento en la base de los muros estructurales, costado Sur . . . 270 7.26. Daños en pañete de cemento en la base de los muros estructurales, costado Norte . . 271 7.27. Daños en pañete de cemento en las esquinas de la abertura para ventana del primer piso, costado Sur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 7.28. Daños en pañete de cemento en las esquinas de la abertura para ventana del primer piso, costado Norte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 7.29. Daños en acabado interior de yeso-cartón en las esquinas de la abertura para ventana del primer piso, costado Sur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 7.30. Daños en acabado interior de yeso-cartón en las esquinas de la abertura para ventana del primer piso, costado Norte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.

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(19) Índice de tablas 3.1. Espaciamientos tı́picos para las conexiones panel-entramado . . . . . . . . . . . . . .. 61. 3.2. Propiedades mecánicas de diseño (MPa) para el Douglas Fir-Larch (DF), Southern Pine (SP), Spruce-Pine fir (SPF) y Pino radiata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 63. 3.3. Programación de ensayos de muros de corte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64. 3.4. Detalles estructurales y constructivos de especı́menes de muros de corte . . . . . . .. 65. 3.5. Resolución y rango de instrumentos de medición para ensayos de muros de corte . .. 67. 3.6. Método SPD, amplitudes de ciclos iniciales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 73. 3.7. Tabla Resumen de resultados obtenidos en ensayos monotónicos. Parte 1 . . . . . . .. 81. 3.8. Tabla Resumen de resultados obtenidos en ensayos monotónicos. Parte 2 . . . . . . .. 82. 3.9. Tabla Resumen de resultados obtenidos en ensayos monotónicos. Parte 3 . . . . . . .. 82. 3.10. Tabla Resumen de resultados obtenidos en ensayos cı́clicos, parámetros generales. . .. 83. 3.11. Tabla Resumen de resultados obtenidos en ensayos cı́clicos, parámetros modelo EEEP. 83 3.12. Tabla Resumen de resultados obtenidos en ensayos cı́clicos, parámetros modelo Bilineal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 84. 3.13. Comparación de capacidades admisibles para muros de corte con paneles de GLG, OSB y PWD reportadas en estudios previos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 3.14. Comparación de capacidades admisibles para muros de corte con paneles de GLG, y Structural I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 4.1. Programación de ensayos de conexiones panel-entramado . . . . . . . . . . . . . . . . 127 4.2. Parámetros iniciales obtenidos para carga estática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 4.3. Parámetros definitivos obtenidos para carga estática . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 4.4. Parámetros obtenidos para la envolvente de carga cı́clica . . . . . . . . . . . . . . . . 135 4.5. Resumen de parámetros histeréticos obtenidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 5.1. Resolución y rango de instrumentos de medición para ensayos dinámicos en mesa vibratoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 5.2. Fases de ensayos dinámicos en modelo de 1 piso de altura. Señal A: Sismo de Imperial Valley, 1979. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 5.3. Fases de ensayos dinámicos en modelo de 1 piso de altura. Señal B: Sismo de El Centro, 1940. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 xix.

(20) 5.4. Valores máximos y mı́nimos registrados para ensayos de vibración libre GA y GB. . 173 5.5. Valores máximos y mı́nimos registrados para ensayos de vibración libre FVA. . . . . 175 5.6. Valores máximos y mı́nimos registrados para ensayos de vibración libre FVB. . . . . 175 5.7. Valores máximos y mı́nimos de instrumentos en ensayos dinámicos en modelo de 1 piso de altura. Señal A: Sismo de Imperial Valley, 1979. . . . . . . . . . . . . . . . . 178 5.8. Valores máximos y mı́nimos de instrumentos en ensayos dinámicos en modelo de 1 piso de altura. Señal B: Sismo de Imperial Valley, “El centro” 1940. . . . . . . . . . . 180 6.1. Resolución y rango de instrumentos de medición para ensayos dinámicos en mesa vibratoria, Modelo de dos pisos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 6.2. Fases de ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura. Señal A: Sismo de Imperial Valley, 1979. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 6.3. Fases de ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura. Señal B: Sismo de El Centro, 1940. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 6.4. Valores máximos y mı́nimos registrados para ensayos de vibración libre FVA. . . . . 207 6.5. Valores máximos y mı́nimos registrados para ensayos de vibración libre FVB. . . . . 207 6.6. Valores máximos y mı́nimos de aceleración y desplazamiento en ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura. Señal A: Sismo de Imperial Valley, 1979. . . . . . . . 209 6.7. Valores máximos y mı́nimos de fuerzas en anclajes en ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura. Señal A: Sismo de Imperial Valley, 1979. . . . . . . . . . . . . . 210 6.8. Valores máximos y mı́nimos de aceleración y desplazamiento en ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura. Señal B: Sismo de El Centro, 1940. . . . . . . . . . . 212 6.9. Valores máximos y mı́nimos de fuerzas en anclajes en ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura. Señal B: Sismo de El Centro, 1940. . . . . . . . . . . . . . . . . 213 7.1. Fases de ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura con acabados. Señal A: Sismo de Imperial Valley, 1979. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 7.2. Fases de ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura con acabados. Señal B: Sismo de El Centro, 1940. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 7.3. Fases de ensayos dinámicos adicionales en modelo de 2 pisos de altura con acabados. 243 7.4. Valores máximos y mı́nimos registrados para ensayos de vibración libre FVA. . . . . 246 7.5. Valores máximos y mı́nimos registrados para ensayos de vibración libre FVA (cont.). 246. 7.6. Valores máximos y mı́nimos registrados para ensayos de vibración libre FVB. . . . . 247 7.7. Valores máximos y mı́nimos registrados para ensayos de vibración libre FVB (cont.). 247 7.8. Valores máximos y mı́nimos de aceleración y desplazamiento en ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura con acabados. Señal A: Sismo de Imperial Valley, 1979.249 7.9. Valores máximos y mı́nimos de fuerzas en anclajes en ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura con acabados. Señal A: Sismo de Imperial Valley, 1979. . . . . . 250.

(21) 7.10. Valores máximos y mı́nimos de aceleración y desplazamiento en ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura con acabados. Señal B: Sismo de El Centro, 1940. . . 252 7.11. Valores máximos y mı́nimos de fuerzas en anclajes en ensayos dinámicos en modelo de 2 pisos de altura con acabados. Señal B: Sismo de El Centro, 1940. . . . . . . . . 253.

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(23) Capı́tulo 1. Introducción El Centro de Investigación en Materiales y Obras Civiles (CIMOC) de La Universidad de los Andes, desarrolló un estudio experimental y analı́tico detallado con el fin de conocer y estudiar, desde el punto de vista estructural, el comportamiento de la Guadua Laminada como material de construcción. Este estudio hizo parte del proyecto financiado por el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural de la República de Colombia denominado: “Validación Tecnológica de Laminados de Guadua Para la Industria de la Construcción”. A continuación se presenta una descripción general del Bambú, la Guadua y la Guadua Laminada, con el fin de servir como base para la subsecuente presentación de la problemática del presente trabajo y contextualizar su alcance.. 1.1.. Aspectos Generales. 1.2.. Caracterı́sticas generales de la Guadua Laminada. 1.2.1.. Generalidades del Bambú y la Guadua. El Bambú, a diferencia de la madera, es un pasto gigante perteneciente a la familia de las gramı́neas. Se estima que en el mundo existen 1300 especies de Bambú, de las cuales solo 147 son utilizadas de forma industrial o artesanal. Una de las especies más importantes en el mundo es el Moso Bambú (Phyllostachys pubescens) pues representa la materia prima para la construcción y fabricación de diferentes productos principalmente en China y en otros paı́ses asiáticos. En Colombia la especie más abundante de Bambú es la Guadua Angustifolia kunt (de aquı́ en adelante llamada únicamente guadua) que se encuentra distribuida en los departamentos de Valle del Cauca, Caldas, 1.

(24) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. Risaralda, Quindı́o, Tolima, Cundinamarca, Huila, Santander, Norte de Santander, Antioquia y Nariño. Según datos del Ministerio de Agricultura de la República de Colombia, se estima que en el paı́s existen alrededor de 36000 hectáreas de Guadua, de las cuales 31000 corresponden a guaduales silvestres y 5000 a guaduales plantados. La guadua posee un tallo o culmo de forma cilı́ndrica y cónica que alcanza hasta los 25 metros de altura y el cual está subdividido por tabiques o nudos a lo largo de su longitud. La longitud del tallo y su diámetro varı́an entre 20 metros y 25 metros y 12 cm y 18 cm, respectivamente. Dependiendo de la localización en la altura, el espesor del tallo varı́a entre 22 mm y 5 mm. En general los cultivos de guadua se pueden encontrar desde el nivel del mar hasta los 2200 msnmm. No obstante, su desarrollo óptimo se produce entre los 500 msnmm y los 1600 msnmm, con humedades relativas que se encuentran entre el 75 % y el 85 % y con precipitaciones medias anuales de 2000 mm a 2500 mm. La Guadua posee, al igual que otros materiales vegetales como la madera, una serie de ventajas como su versatilidad, ligereza, flexibilidad, adaptabilidad climática, resistencia, dureza y belleza visual, entre otras. Sin embargo, en términos de su aprovechamiento como material de construcción y en general como materia prima para una diversa variedad de productos (mobiliario, artesanı́as, utensilios para el hogar, carbón, etc.) cuenta con un valor agregado que la sitúa por encima de la madera al tener una edad de cosecha mucho menor. Por ejemplo, mientras que un árbol de madera del tipo Pino Radiata (Pinus Radiata don) puede ser talado y aprovechado a una edad que varı́a entre los 25 y 35 años, una guadua alcanza su edad óptima de corte (en términos de sus propiedades mecánicas) a una edad entre los 4 a 6 años, aunque estudios previos han encontrado que esta edad puede estar entre los 3 y 4 años [25]. En algunos casos, se han llegado a observar crecimientos diarios de hasta 21 cm, lo que quiere decir que la Guadua puede llegar a alcanzar su altura máxima en sus primeros seis meses. Adicionalmente, la guadua, al ser aprovechada de forma correcta y racional presenta un recurso sostenible que proporciona innumerables servicios al medio ambiente, pues ayuda a conservar el suelo en donde crece, regula el correcto flujo de rı́os y corrientes y actúa como sumidero de CO2.1. 1.2.2.. Guadua laminada. Los laminados de bambú no son invención reciente. Después de la segunda guerra mundial, en China, se registró un gran avance tecnológico en materia de los laminados de madera y de bambú, 1. http://www.guaduabamboo.com/la-guadua-angustifolia.html. 2.

(25) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. siendo estos últimos de uso principal para pisos, artesanı́as y utensilios para el hogar, entre otros. Sin embargo, son los pisos de parquet el producto más importante en la industria de los laminados de bambú y en donde se han logrado los avances más significativos en cuanto al proceso de fabricación del laminado. No obstante, a pesar de los avances en el desarrollo tecnológico en la producción de pisos de bambú, no existen registros bibliográficos de que se hayan producido laminados de bambú para uso estructural, con excepción de algunos elementos fabricados con fines experimentales. [182] En Colombia, pese a que la guadua ha sido un material muy utilizado en la construcción de viviendas, principalmente de bahareque encementado2 y de guadua rolliza (guadua seca en su estado básico), la utilización industrial de este material ha sido casi nula y la función principal de los cultivos de guadua es la de bosque protector de acuı́feros. La única empresa en Colombia que elabora elementos de guadua laminada es la empresa Colombia de Guadua Compañı́a Ltda. (COLGUADUA Ltda.), que tiene sus instalaciones en la Hacienda Maracaibo, predio rural ubicado en la vereda Montegrande, del municipio de Caicedonia, Valle del Cauca, donde dispone de 85 hectáreas de guadua. El proceso de fabricación de los laminados se resume de la siguiente forma: Primero, las secciones de guadua de 4 a 5 m, una vez han sido cortadas del cultivo, son cortadas de nuevo en pedazos de 1 a 1.5 m, para poder tener piezas rectas (recordar que el tallo de la guadua es de forma cónica). Cada pieza es separada en trozos en la dirección radial en un número apropiado de láminas o “latas” y la piel y las secciones de los nudos son removidas. Luego, estas latas son secadas en un horno hasta alcanzar un contenido de humedad aproximado del 5 %. Una vez secas, las latas son cepilladas por sus cuatro caras obteniendo láminas3 con sección transversal de aproximadamente 7 mm de espesor y 25 mm de ancho, aunque el calibre (espesor) de estas puede variar. Después, las láminas cepilladas son colocadas en una máquina encoladora, que aplica un adhesivo por el canto de cada lámina y luego estas son ensambladas unas con otras de forma horizontal en una prensa hidráulica en donde se aplica una presión en el canto de 12 temperatura de. 100◦ C. kg cm2. a una. durante 5 minutos.. Acto seguido, los tableros obtenidos después del prensado, son cortados en secciones rectangulares y homogéneas y son nuevamente cepillados para retirar los restos de piel que están todavı́a presentes y proporcionar un espesor homogéneo. Luego de esto, los tableros son encolados por sus caras y prensados nuevamente con una presión vertical de 20. kg cm2. de forma similar al proceso realiza-. do con cada lámina. Una vez realizado este proceso, y después de despuntar, lijar y pulir, se obtiene el producto final en forma de bloques o lamelas. En las Figuras 1.1 y 1.2 se muestra esquemáticamente el proceso de fabricación, ası́ como una foto del acabado final de las lamelas, respectivamente. 2 Sistema. estructural de muros que se basa en la fabricación de un esqueleto de guadua y madera, cubierto con un revoque de mortero de cemento apoyado en esterilla de guadua o malla de alambre. 3 A partir de este momento en el proceso, se denominan láminas a los elementos constitutivos de los tableros. 3.

(26) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. [182]. Figura 1.1: Esquema de Fabricación de Laminados de Guadua y Direcciones locales de una lámina [182]. Figura 1.2: Acabado Final de Tableros o “Lamelas” [182]. 1.3.. Contexto de la presente investigación. Estudios preliminares [120] han encontrado que la guadua laminada tiene muy buenas propiedades mecánicas al ser comparada con las mejores maderas estructurales de Colombia, lo cual, al tener en cuenta las ventajas generales de la guadua mencionadas en la Sección 1.2.1 hacen de esta una buena alternativa para ser utilizada como material estructural de construcción. 4.

(27) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. Actualmente en la industria de la construcción la aplicación de la guadua laminada se limita principalmente a su uso como material para pisos, en donde únicamente son relevantes sus propiedades fı́sicas como dureza y estabilidad higrotérmica. Sin embargo, como elemento estructural por sı́ sólo (vigas y columnas) se cree que la aplicación de la guadua lamminada serı́a similar a la madera laminada, usada principalmente en grandes naves industriales o estructuras de grandes luces, en donde el diseño está comúnmente controlado por el criterio de deflexiones que las secciones de madera convencional no son capaces de satisfacer. Para el caso de la construcción residencial, edificaciones comerciales o de oficinas de mediana altura, se cree que una potencial a aplicación de la guadua laminada serı́a la de material constitutivo de paneles estructurales de revestimiento para muros y diafragmas, al adoptarse una construcción basada en un sistema estructural de entramado ligero en madera, como la comúnmente utilizada en gran parte de los Estados Unidos, Canadá y algunos paı́ses de Europa. Esta tipologı́a estructural es descrita en la siguiente sección.. Figura 1.3: Panel de guadua laminada. 1.4.. Sistemas de entramado ligero. 1.4.1.. Sistema de resistencia ante cargas verticales. Los sistemas de entramado ligero están conformados por una estructura de entramado de madera, revestido por paneles estructurales como se muestra en las Figuras 1.4(a) y 1.4(b), respectivamente. El sistema de resistencia ante cargas verticales generalmente está conformado por el uso de muros portantes que reciben las cargas provenientes de la vigueterı́a de entrepiso o los muros de los pisos superiores y la transfieren a los pisos inferiores o a la cimentación. Tı́picamente, para el caso de viviendas unifamiliares o bifamiliares (“one and two family dwellings”) la altura de la edificación no supera los dos o tres pisos, haciendo que los muros de la planta baja en el peor de los casos soporten la carga vertical proveniente de la cubierta y el segundo y tercer piso. De esta forma, la trayectoria de cargas verticales resulta sencilla de entender al considerar los muros como “apilados” 5.

(28) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. unos sobre otros. No obstante, cuando se trata de edificaciones con cargas y luces más altas, como en el caso de hoteles, oficinas, apartamentos y bodegas, entre otras, se hace necesario adicionar vigas (comúnmente de madera laminada) en combinación con postes de madera o de metal como columnas.. 1.4.2.. Sistema de resistencia ante cargas horizontales. El sistema de resistencia ante cargas laterales está conformado principalmente por una combinación de diafragmas horizontales y verticales (conectados entre sı́ formando una especie de “caja”). Los diafragmas horizontales normalmente están constituidos por las estructuras de cubierta y de piso, conformadas por la vigueterı́a, paneles estructurales de revestimiento y elementos de amarre. Estos elementos tienen como función reunir las cargas laterales en un nivel particular de la edificación y distribuirlas a los elementos de resistencia lateral conformados por diafragmas verticales, comúnmente denominados muros de corte. Estos elementos a su vez, se encargan de transferir las fuerzas a los pisos adyacentes para luego distribuirlas a la cimentación. En la Figura 1.5 se ilustra este concepto.. (a) Entramado de madera. (b) Paneles estructurales de revestimiento. Figura 1.4: Sistema estructural de entramado ligero La carga lateral es transferida a través del diafragma de cubierta y de los diafragmas de piso por los sujetadores o anclajes a la parte superior de los muros que están orientados de forma paralela a la dirección de la carga. Esta carga es luego transferida hacia abajo a través de los muros de corte, a los pisos inferiores a través de los anclajes o sujetadores. En este punto, la carga lateral proveniente del muro se combina con la del diafragma en el piso inmediatamente inferior y es de nuevo transferida por los anclajes o sujetadores a la parte superior del muro en el piso de abajo. 6.

(29) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. Figura 1.5: Sistema de resistencia ante cargas laterales en una edificación de estructura ligera (diafragmas horizontales y verticales) [7]. Este proceso se repite sucesivamente hasta llegar al primer nivel en donde la carga es transferida a la cimentación. [13] Sin tener en cuenta el hecho de que el diafragma es horizontal (o casi horizontal) y el muro de corte es vertical, son esencialmente el mismo tipo de elemento estructural. Mientras que los diafragmas son diseñados como una viga simplemente apoyada, el muro de corte es diseñado como un diafragma vertical en voladizo. Un diafragma actúa en forma similar a una viga I, en donde el cortante es soportado por el alma (en este caso los paneles conectados al entramado) y la flexión es asumida por un par de fuerzas de tensión y compresión en las aletas (llamados cordones para el caso de diafragmas, y postes de borde o pie-derechos esquineros para el caso de los muros de corte). Un muro de corte tı́pico en madera está constituido por los siguientes componentes principales:. Elementos de entramado: Se conforman por elementos verticales, denominados pie-derechos (“studs”) y elementos horizontales, llamados soleras superior (“top plate”) e inferior (“sill plate” o “bottom plate”). Estos elementos están encargados de recibir la fuerza aplicada al muro y transferirla al panel de revestimiento, cuya rigidez es la que aporta la estabilidad del muro. Adicionalmente, los pie-derechos actúan como columnas al transmitir las cargas verticales aplicadas al muro. Comúnmente se considera que el entramado es un conjunto de elementos con uniones articuladas, carente de rigidez lateral, que se vale de la alta rigidez del panel, para conformar un elemento con la rigidez adecuada. En consecuencia, al aplicar una carga lateral en la solera superior del muro, el entramado transfiere estas cargas por medio de las conexiones al panel y éste a su vez nuevamente las transfiere al entramado para llevarlas a la base del muro. En 7.

(30) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. Figura 1.6: Componentes de un muro de corte tı́pico en madera la Figura 1.7 se muestra la deformación (exagerada) por cortante de un muro de corte tı́pico al aplicar una carga lateral en su parte superior. Tı́picamente las soleras superior e inferior y los pie-derechos intermedios son de 38 mm x 89 mm (2”x 4”) de sección nominal. Otras dimensiones de pie-derechos pueden ser necesarias en muros exteriores o portantes de acuerdo a disposiciones especiales de protección contra el fuego. Los pie-derechos esquineros o postes de borde normalmente se obtienen uniendo dos elementos de 2”x4” o utilizando un elemento de 4”x4”, capaz de soportar la tensión generada por la acción de la carga lateral aplicada al muro. La separación entre pie-derechos generalmente depende de la magnitud de carga vertical que deba soportar el muro, pero tı́picamente puede esta puede ser de 410 mm (16”) o 610 mm (24”) entre centros. Normalmente este tipo de elementos son de maderas del tipo Douglas Fir-Larch (GS = 0.50)4 , Southern Pine (GS = 0.55) o Spruce-PineFir (GS = 0.42). Paneles de revestimiento: Son elementos planos cuyo espesor puede variar entre 7.9 mm (15/16”) y 15.1 mm (19/32”). Comercialmente se consiguen en un tamaño de 1220x2440 mm (4x8’) y pueden ser orientados en forma vertical u horizontal, siendo la primera la más común. Adicionalmente, cuando estos son instalados de forma horizontal, es necesario proveer elemen4 Gravedad. especı́fica basada en peso y volúmen secos al horno.. 8.

(31) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. tos de madera intermedios (bloqueos) con el fin de poder conectar al entramado todos los bordes del panel. Tradicionalmente los paneles han sido de madera contrachapada (“plywood ”) que consiste en láminas delgadas pegadas entre sı́ de modo tal que la dirección de las fibras en cada capa es perpendicular a la de las láminas adyacentes, o de hojuelas o astillas de madera (“OSB, Oriented Strand Board ”) orientadas a ángulos rectos y pegadas entre sı́ en un proceso con calor y presión utilizando un adhesivo resistente al agua. Cabe destacar que normalmente tanto el Plywood, como el OSB tienen un número impar de capas que estan dispuestas de forma tal que la dirección larga del panel es más fuerte en comparación con la dirección corta. Los paneles de revestimiento son los encargados de aportar la capacidad de carga lateral en el plano del muro, desarrollando esfuerzos cortantes inducidos por las conexiones panel-entramado. Conexiones panel-entramado: Normalmente consisten en sujetadores mecánicos tipo pasador como puntillas o tornillos, siendo las primeras las de uso principal. Al ser estas conexiones el vı́nculo entre el panel y el entramado se convierten en el eslabón fundamental que define el comportamiento del muro. Esta observación ha sido generalmente aceptada y comprobada por gran cantidad de ensayos experimentales [183]. Adicionalmente, se ha observado que las puntillas perimetrales o de borde (“edge nails”) son las que aportan la mayor parte de la resistencia del muro, en comparación con las puntillas en los pie-derechos intermedios (“field nails”) que son utilizadas principalmente para evitar el pandeo del panel fuera del plano del muro. El uso de adhesivos no es común, y otros sujetadores como tornillos y grapas no son recomendables debido a la poca ductilidad que poseen, aunque pueden alcanzar resistencias y rigideces considerablemente mayores que las obtenidas al utilizar puntillas. Anclajes: Estos elementos son los encargados de asumir la fuerza de tensión vertical que resulta de aplicar carga lateral en la parte superior del muro y ası́ evitar su volcamiento. Comúnmente estos anclajes pueden consistir en varillas que atraviesan de un piso a otro y unen la solera inferior de un piso determinado con la solera superior del piso por debajo (Figura 1.8) o en platinas que unen los dobles pie-derechos esquineros a un anclaje similar colocado en la solera superior del piso inferior o a las vigas de cimentación. Estos anclajes son usados y requeridos en cada muro estructural (Figura 1.9 por los códigos de diseño en las construcciones que se encuentran en zonas de amenaza sı́smica intermedia y alta o en los estados en donde se tiene amenaza de huracanes, y son necesarios para garantizar que el muro de corte desarrolle su capacidad, rigidez y ductilidad máxima. Los muros que cuentan con este tipo de restricción al volcamiento se denominan muros completamente anclados o “engineered shear walls”. Tı́picamente estos anclajes son producidos y certificados por diversas empresas (entre las más reconocidas se encuentra SIMPSON STRONG-TIE INC. En Norte América, y ROTHOBLAAS en Europa) y son especificados por el Ingeniero estructural encargado del diseño, de acuerdo a lo requerido por el análisis. Pernos de corte: Aunque su función principal es la de restringir el deslizamiento en el plano 9.

(32) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. del muro cuando este es sometido a cargas laterales, en el llamado diseño convencional o no ingenieril (“conventional construction” o “non-engineered construction”) son la única fuente de restricción al volcamiento del muro, dado que en este tipo de diseño se omite el uso de anclajes mecánicos, como los mencionados anteriormente. Tı́picamente se utilizan pernos A307 de 5/8” de diámetro con una separación de 610 mm (24”), 410 mm (16”) ó 812 mm (32”), aunque estas dimensiones pueden variar de acuerdo a lo requerido por análisis. En muros de pisos superiores son utilizadas puntillas clavadas al diafragma de piso para proveer la resistencia al deslizamiento.. Un aspecto a importante a tener en cuenta es la forma de las arandelas en los pernos de corte del primer piso. Eventos sı́smicos previos como el sismo de Northridge, California en 1994 mostraron fallas no deseadas en los muros de corte a causa de la llamada flexión a través de la fibra “cross-grain bending”) inducida en la solera inferior por las fuerzas presentes en las conexiones panel-entramado de borde (ver Figura 1.10) que ocasionan una grieta en la solera y eventualmente ocasionan la pérdida de la capacidad en el muro [37], [155]. Es por esto que se recomienda el uso de arandelas con la suficiente rigidez y área de contacto como para distribuir los esfuerzos en la solera inferior y prevenir este tipo de falla. 10.

(33) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. Figura 1.8: Anclajes sı́smicos tipo tie-down y hold-down, [144], [171]. Figura 1.9: Disposición de anclajes sı́smicos en muros estructurales [7].. 11.

(34) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. Figura 1.10: Falla en la solera inferior por flexión a través de la fibra [37].. Figura 1.7: Deformación por cortante de un muro de corte tı́pico [59]. Adicionalmente a los componentes estructurales del muro que fueron descritos previamente, es necesario proveer un sistema de aislamiento acústico y acabados arquitectónicos. Los acabados consisten normalmente en paneles interiores de yeso-cartón (drywall) que son conectados por medio de tornillos autoperforantes a la parte interna del muro y permiten ocultar el cableado eléctrico y tuberı́as hidráulicas. Como acabado exterior se utiliza un pañete de cemento portland convencional, tı́picamente de 22 mm (7/8”) de espesor, sobre una malla de acero conectada al panel exterior 12.

(35) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. por medio de grapas. Una vez finalizado el proceso de pañetado, éste puede ser pintado, o puede instalarse algún tipo de acabado arquitectónico especı́fico. Generalmente también se hace necesario instalar mantos de asfalto impermeabilizantes sobre los paneles exteriores, con el fin de proteger la madera y los paneles estructurales de la humedad del curado del acabado exterior o del mortero que se adiciona entre tejas, para el caso de la cubierta. Adicionalmente, dependiendo del tipo de edificación y de la localización del muro en el edificio, algunos detalles especiales de protección contra el fuego son especificados.. 1.4.3.. Comportamiento en sismos anteriores. Hasta el sismo de Northridge, Ciudad de los Angeles, California (Estados Unidos) en 1994, las estructuras de madera habı́an tenido tradicionalmente un buen desempeño en eventos sı́smicos. Hasta entonces, era tal la confianza en el buen comportamiento de los sistemas de entramado ligero, que la edición de 1991 del Uniform Building Code asignaba un factor de modificación de respuesta R de 8.0 a los sistemas basados en muros de corte estructurales conectados con puntillas. Este buen comportamiento situaba a los sistemas de madera en un nivel de capacidad de ductilidad y disipación de energı́a justo por debajo de las estructuras de acero y fue evidenciado en los sismos de San Fernando en 1971 y de Loma Prieta, California en 1989. En general, el comportamiento satisfactorio de las estructuras de madera ha sido atribuido a su alta relación resistencia/peso, a su alta redundancia estructural y a la capacidad de disipación de energı́a presente en las conexiones panel-entramado [183]. No obstante, el sismo de Northridge del 17 de Enero de 1994, con magnitud Mw de 6.9, marcó un punto de inflexión en la forma en la que las estructura de madera debı́an ser diseñadas y construidas, al punto de hacer necesario replantear algunas de las provisiones de diseño sı́smico en California, acabando de alguna frma el mito que las estructuras de madera eran “invencibles” ante los terremotos [78]. En el sismo de Northridge, 24 de las 60 muertes fueron causadas por el daño ocurrido en edificaciones de madera, más de la mitad de los $40 billones de dólares (USD) en daño en propiedad fueron en estructuras de madera y 48.000 unidades de vivienda quedaron inhabitables después del sismo [56]. En las Figuras 1.11(a) y 1.11(b) se muestran fotos de estructuras de madera parcialmente colapsadas en este sismo. Los daños en estructuras de madera en el sismo de Northridge fueron atribuidos principalmente a errores en el diseño, y en la construcción, enfatizando en la falta de control de calidad de ambos. En el primer caso, un ejemplo claro fue el de edificios de apartamentos con amplias zonas abiertas de parqueo en el primer piso que sufrieron colapso parcial (Figura 1.11(b)) debido no sólo a la discontinuidad en altura de la rigidez de la edificación (piso débil), sino a los altos efectos torsionales que fueron inducidos al tener una fachada completamente desprovista de muros y una fachada posterior 13.

(36) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. (a) Colapso parcial en vivienda de dos pisos, tomado de http://www.fema. (b) Colapso del primer piso en edificio de gov/library. apartamentos. Figura 1.11: Daños en estructuras de madera en el sismo de Northridge, California de 1994.. considerablemente rı́gida al no tener aberturas, ocasionando ası́ una irregularidad en planta. Otros daños de este mismo tipo (piso débil) fueron evidenciados en estructuras residenciales uni-familiares viejas soportadas en los llamados “cripple walls”, que son muros más cortos que los convencionales revestidos con materiales de acabado exterior no estructurales, como tablas de madera o pañete de cemento. Estos muros, tı́picamente con alturas entre 0.3m y 1.2m (1 a 4 pies) soportan el peso de la edificación y proveen un espacio para acceso por debajo de la planta del primer piso, acceso a utilidades y un nivel adecuado para estructuras construidas sobre terreno inclinado [22]. En lo referente a los daños en los muros de corte revestidos con paneles de madera contrachapada (Plywood ), se observaron daños que involucraban la falla por flexión a través de la fibra en la solera inferior, falla de los postes de borde por localización incorrecta de los anclajes sı́smicos, deslizamiento excesivo de los muros debido al uso de arandelas redondas convencionales, que al proveer una menor área de contacto con la solera disminuyen las fuerzas de fricción resistentes del muro, pérdida de capacidad en los muros de corte por distancias a los bordes reducidas, uso de puntillas no permitidas y penetración excesiva de éstas [78]. Adicionalmente, la ciudad de Los Angeles hasta antes del sismo permitı́a el uso de muros con relación de aspecto de 3.5:1 (muro con altura igual a 3.5 veces su ancho), pero debido a desplazamientos excesivos registrados en estructuras con este tipo de muros, éste requisito fue modificado y la relación de aspecto máxima fue restringida a 2:1. 14.

(37) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. MIC 2011-10 25. Todas estas observaciones llevaron a la modificación de diversas provisiones de diseño en los Estados Unidos y sirvieron como base para el desarrollo de importantes investigaciones encaminadas a estudiar y entender en detalle el comportamiento sı́smico de sistemas estructurales de entramado ligero en madera. La descripción general de algunas de estas investigaciones son presentadas en el Capı́tulo 2.. 1.5.. Objetivos y alcance. Dentro de los objetivos generales del presente trabajo de tesis se encuentran:. 1. Determinar y evaluar las caracterı́sticas de desempeño basado en el comportamiento experimental de muros de corte con paneles de guadua laminada sometidos a cargas monotónicas, cı́clicas y dinámicas, considerando variables como el espaciamiento de puntillas y la relación de aspecto. 2. Estudiar el comportamiento de módulos de vivienda conformados por muros de corte a escala real, sometidos a excitaciones dinámicas en su base, simulando eventos sı́smicos particulares. 3. Estudiar el comportamiento experimental de la conexión panel-entramado como base para la adaptación y calibración de un modelo analı́tico que permita desarrollar modelos no lineales para validar y generalizar los resultados obtenidos. Esto, con el fin de desarrollar requisitos de carácter normativo para las estructuras de entramado ligero en madera en Colombia. 4. Generar valores y recomendaciones tentativas para el diseño de muros de corte con paneles de guadua laminada.. Cabe destacar que el presente trabajo está conformado por la ejecución y análisis de múltiples ensayos experimentales como son:. Ensayos de muros de corte. Ensayos dinámicos en mesa vibratoria de módulos para vivienda de uno y dos pisos. Ensayos de conexiones panel-entramado.. Debido a que el trabajo de tesis está enfocado principalmente en los muros de corte, el análisis con el nivel de detalle que merece cada uno de los demás ensayos se encuentra por fuera del alcance de este trabajo. El autor es consciente que realizar un estudio completo de cada uno de estos ensayos requerirı́a de un trabajo de tesis de forma separada para cada uno de ellos. Sin embargo, 15.