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Rehabilitación de Muros de Mampostería con Mallas Metálicas

INTRODUCCIÓN

Mampostería [De mampuesto, derivación de mano y puesto: latín: manus, mano, y positura, asiento: de ponere, poner. Sufijo: ería, trabajo artesanal. Piedra que se coloca con la mano.]

La mampostería es, con seguridad, el sistema estructural más antiguo utilizado por la humanidad. El Homo Sapiens, al abandonar las cavernas que habitaba, se resguardó en chozas y refugios construidos por el mismo, apilando piedras junto a la mezcla de otros materiales como hojas, barro y madera, dando origen a esta técnica constructiva.

El tiempo ha sido testigo, a través de los siglos, de la evolución humana y con ella de todas las tecnologías desarrolladas con el nacimiento de las civilizaciones en las que puede encontrarse siempre la mampostería como factor común. Desde los sumerios, pasando por la cultura egipcia, la cultura griega y romana, hasta las grandes Catedrales y Castillos europeos de la Edad Media la mampostería siempre ha estado presente, siendo testigo de avances y retrocesos a lo largo de la historia.

La construcción con mampostería en el pasado aplicaba el método de prueba y error, siendo los fenómenos naturales los jueces que dictaron las deficiencias en el sistema estructural creado, así como las fortalezas del mismo.

Actualmente, se cuenta con diversos Códigos y Reglamentos de diseño en el mundo, siendo estos lineamientos el fruto de años de investigaciones científicas que, hoy por hoy, nos permiten aproximarnos a predecir de una manera más precisa y real el comportamiento de la mampostería.

COMPORTAMIENTO GENERAL DE MUROS DE MAMPOSTERÍA.

La mampostería reforzada difiere de manera considerable del comportamiento de la mampostería simple cuya diferencia más importante radica en la adición de elementos de concreto reforzado al sistema estructural, logrando así un confinamiento adecuado de las piezas de mampostería y propiciando de esta manera comportamientos más deseables.

Entre las principales características de la mampostería confinada se pueden mencionar las siguientes:

  • Estabilidad ante cargas gravitacionales después de sufrir los agrietamientos producidos por esfuerzos horizontales o asentamientos diferenciales.
  • Un comportamiento estable ante cargas cíclicas como son las fuerzas producidas por sismo, esto debido a los lazos histereticos que se forman con una buena distribución del acero transversal (estribos) en los elementos verticales de concreto reforzado conocidos como castillos.
  • Mayor capacidad en los límites de las distorsiones de los entrepisos, siendo esta característica aún más predominante cuando se adiciona a los muros de mampostería refuerzo horizontal, acero que a su vez origina una mejor distribución de las fisuras, así como una mayor disipación de energía y aumento en la resistencia de los muros ante las cargas de cortante sísmico.

Sin embargo, al igual que en otros sistemas estructurales se tienen mecanismos de falla. Las fallas estructurales en la mampostería radican principalmente en la poca deformabilidad que tiene el sistema que, en consecuencia, origina diversos daños importantes a considerar al momento de decidir resolver estructuras con este sistema. Las principales fallas de la mampostería son las siguientes:

  • Falla por cortante o tensión diagonal que se caracteriza por el agrietamiento diagonal a través de las piezas, o siguiendo las juntas de mortero. Ocurre cuando los esfuerzos de tensión diagonal rebasan la resistencia de la mampostería.
  • Falla por flexión que ocurre generalmente en muros cortos cuya relación h/l > 4/3 y se debe a los esfuerzos elevados en los castillos provocando tensiones que rebasan el límite de cedencia en el acero longitudinal de un lado del muro, así como concentraciones de esfuerzos a compresión en el otro.
  • Falla por deslizamiento que se origina en el sentido longitudinal de las juntas horizontales de mortero como consecuencia de una falla de adherencia.

REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA.

El término rehabilitación engloba las diferentes técnicas y procesos constructivos que se pueden utilizar para reforzar una estructura dañada, así como para restituir las propiedades mecánicas de un sistema estructural que, tras este proceso, pueden llegar a superar las capacidades de resistencia originales en el sistema.

La finalidad de toda rehabilitación estructural consiste en aumentar la rigidez, resistencia y la capacidad de deformación de un sistema estructural, incrementando una o más propiedades del sistema, generalmente con la finalidad de generar un mejor desempeño sísmico.

Es indispensable que el ingeniero estructural a cargo de la rehabilitación conozca los pro y contras de cada una de las alteraciones que se van a realizar al sistema, debido a que, en ocasiones, al reforzar solo una parte del mismo se debilitan otras zonas generando así modos de fallas inesperados si no se tiene noción de lo que se está haciendo.

Una rehabilitación se puede establecer en 2 pasos muy generales, el primero sería la evaluación y análisis de los edificios de mampostería existentes y posteriormente la selección de la técnica de rehabilitación más apropiada según sea el caso.

La evaluación y análisis del problema de rehabilitación se puede dividir de manera muy general en los siguientes pasos:

  • Registro documental de diseño y construcción del edificio
  • Inspecciones del edificio para cotejar la veracidad de la información brindada, así como la congruencia de la construcción con los planos estructurales (en caso de existir).
  • Revisión de las propiedades mecánicas de los materiales mediante pruebas de laboratorio.
  • Evaluación de las grietas existentes, tomando de referencia diversas bibliografías que indican la severidad de los daños en base a los espesores de las grietas, así como su distribución y ubicación en la mampostería.
  • Definir el proceso de rehabilitación que menos afecte el uso del edificio pero que a su vez cumpla con todas las solicitaciones de diseño.

Existen diferentes técnicas de rehabilitación de estructuras de mampostería las principales y más utilizadas son las siguientes:

  • Inyección de grietas
  • Reemplazo de piezas o de concreto
  • Encamisado de muros: con mallas metálicas o morteros adicionados con fibras.
  • Inserción de barras de refuerzo

En el presente artículo abordaremos la técnica de rehabilitación mediante encamisados de muros mediante mallas metálicas.

ENCAMISADO DE MUROS MEDIANTE MALLAS METÁLICAS Y MORTERO.

El termino encamisado se refiere al aumento de la sección transversal de un muro mediante la adición de una capa de concreto (mortero) reforzado con mallas de alambre, acero de refuerzo o mallas sintéticas.

En esta ocasión abordaremos de manera general el encamisado mediante el uso de mallas metálicas, describiendo sus pro y contras. Esta es, sin duda alguna, la técnica más confiable, eficiente y económica al momento de elegir entre las otras opciones de encamisado y consiste en la colocación de mallas electrosoldadas ancladas debidamente al muro previamente preparado, con la adición de una capa de mortero o concreto lanzado de al menos 3 centímetros.

Ruíz (1995) demostró que el desempeño en muros de mampostería con daños severos (agrietamientos inclinados de 20 mm de espesor y aplastamiento del concreto en los extremos de los castillos) rehabilitados con malla electrosoldadas y recubrimiento de mortero (habiendo reemplazado las piezas dañadas y el concreto aplastado) fue incluso mejor que el desempeño observado en la estructura original tanto en su resistencia estructural como en su capacidad de deformación. La rigidez de la estructura reparada fue 66% mayor que la original.

Para la ejecución de la rehabilitación de encamisado con mallas metálicas, primero se deberá limpiar el muro de mampostería dañado, removiendo todos los recubrimientos, fragmentos y piezas dañadas, remover todos los polvos y partículas en el interior de las grietas mediante la aplicación de chorros de agua a presión. Posteriormente se debe saturar el muro con agua antes de aplicar el mortero.

Mediante la utilización de esta técnica de rehabilitación se pueden esperar incrementos de resistencia, rigidez y capacidad de deformación originales superiores al 50, 20 y 100%, respectivamente.

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Fig. 1 Envolventes de respuesta de una estructura de mampostería original y reparada con mallas recubiertas de mortero (Ruíz, 1995).

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Fig. 2 Patrón de agrietamientos en muros de mampostería confinada (Modelo 3D) y muros encamisados con mallas metálicas (Modelo 3DR) (Ruíz, Sánchez, Alcocer 1998).

Esta técnica se ha utilizado ampliamente en diferentes países del mundo; siendo después del sismo de Friuli, Italia, en 1976 (M=6.5) la primera ocasión en la que se utilizó de modo masivo En las Normas Técnicas Complementarias de la Ciudad de México (NTC-DCEM, 2017) en su capítulo 11 se abordan de manera más amplia las diferentes técnicas de rehabilitación de mampostería y los procesos a seguir. En caso de querer abordar de manera más profunda en el tema se puede estudiar dicho capítulo, así como la bibliografía mencionada en el artículo.

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Fig. 3 Encamisado de muro con mallas metálicas electrosoldadas y recubrimiento de concreto (NTC-DCEM, 2017).

BIBLIOGRAFÍA.

  • Ruíz, Sánchez, Alcocer. (1998) “Rehabilitación de muros de mampostería confinada mediante malla de alambre y recubrimiento de mortero”
  • Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural. (2019) “Edificaciones de mampostería” (Segunda Ed.), LIMUSA, México
  • Alcocer. (1997) “Comportamiento sísmico de estructuras de mampostería: Una Revisión”
  • Normas Técnicas Complementarias de la Ciudad de México (NTC-DCEM, 2017)


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