Estudio experimental del comportamiento de paredes de obra de fábrica de ladrillo ante la acción de cargas laterales

Resumen

Las construcciones de estructura portante a base de paredes de carga de obra de fábrica de ladrillo o piedra reciben una atención investigadora creciente debido a su importancia como parte del parque edificado existente. Gran parte del parque edificado de nuestras ciudades, incluyendo gran cantidad del patrimonio histórico, está formado por construcciones basadas en este tipo estructural. La seguridad real de tales construcciones, especialmente ante acciones horizontales, constituye un motivo creciente de preocupación en aquellas zonas susceptibles de experimentar tales efectos. Actualmente se posee un mayor conocimiento del hormigón y el acero y por el contrario, un conocimiento muy escaso de la obra de fábrica, a pesar de que su uso como elemento fundamental de la construcción se remonte a épocas antiguas, y se haya mantenido hasta hace pocas décadas como principal material estructural utilizado en la construcción de edificios. Por este motivo el objetivo principal de esta tesis es el de caracterizar experimentalmente los aspectos fundamentales de la respuesta resistente de sistemas estructurales formados por paredes de carga de obra de fabrica de ladrillo bajo acciones horizontales. Es también parte de esta investigación el estudio de la viabilidad del análisis experimental de paredes de obra de fábrica de ladrillo a escala reducida. Para alcanzar los objetivos planteados un extenso número de campañas experimentales sobre paredes a escala real y reducida, como también sobre modelos de edificios con estructura a base de paredes de carga permitieron estudiar la respuesta bajo la acción de cargas horizontales.Se desarrollaron cinco campañas experimentales sobre paredes de obra de fábrica de ladrillo a escala real y reducida (1:4) bajo estados no uniforme de tensión correspondientes a una primera fase experimental. Cada una de las campañas se dividió en tres etapas principales. En primer lugar se realizaron ensayos sobre los elementos, donde se caracterizan los materiales (ladrillo y mortero), resistencia a compresión (fb, fm), la resistencia a tracción del ladrillo (ttb) obtenida de forma indirecta mediante ensayo a flexión (fxb) y la resistencia a flexión del mortero (fxm). En segundo lugar se realizaron ensayos sobre pequeños ensamblajes mediante probetas constituidas por ensamblajes simples donde se estudia el comportamiento en conjunto de los elementos que conforman la obra de fábrica de ladrillo, ensayos uniaxial de corte, ensayo biaxial de corte y ensayos a compresión. Por ultimo ensayos sobre grandes ensamblajes, donde cinco campañas sobre muros simples a escala real y reducida (1:4) se sometieron a diferentes combinaciones de carga biaxial hasta la rotura.Como segunda fase experimental, tres campañas sobre un mismo número de edificios a escala reducida (1:4) fueron desarrolladas. La estructura portante de los modelos son una simplificación de un edificio de referencia de dos y tres niveles de altura, propia de la ampliación de muchas ciudades europeas entre finales del siglo XIX y mediados del XX. Dichos modelos siguen la típica distribución de muro central y planta limitada por muros de fachada, típico de los ensanches de ciudades europeas.Con el estudio en conjunto de las campañas experimentales ha sido posible contribuir a la caracterización experimental de la respuesta resistente de sistemas estructurales formados por paredes de carga de obra de fábrica de ladrillo bajo la acción de cargas horizontales. Como resultado de dicho estudio se propone un método de cálculo simple para predecir el mecanismo de rotura y la carga ultima cuando las paredes forman parte de la estructura portante de un edificio sometido a carga horizontal. Además se propone una metodología para el desarrollo de ensayos de paredes de obra de fábrica a escala reducida.Como aspecto complementario, se propone un criterio para determinar la resistencia a compresión de la fábrica, teniendo en cuenta la esbeltez de la probeta.