Mampostería estructural

Autor: Maria Camila Parra Especialista en estructuras Conoce más de Maria Camila aquí _________   Actualizado el 1 de Julio del 2021 Tiempo de lectura: 11 minutos

La mampostería, aunque es un material tradicional que se ha utilizado para la construcción durante años, es un material complejo. Éste es un material compuesto y su comportamiento mecánico, que está influenciado por un gran número de factores, generalmente no se comprende bien. En la práctica ingenieril, muchos han adoptado análisis elásticos para el comportamiento estructural de este tipo de material, pero tales análisis pueden dar resultados engañosos cuando no se aplican bien los criterios del análisis. La forma correcta de obtener resultados más acorde a la realidad para la mampostería es a través de un procedimiento de homogeneización.

Las estructuras de mampostería pueden analizarse numéricamente si se emplea una relación correcta de esfuerzo-deformación para cada material con su respectivo modelo constitutivo. Sin embargo, un análisis tridimensional de una estructura de mampostería que involucra incluso una geometría muy simple requeriría un gran número de elementos y el análisis no lineal de la estructura requeriría mucho tiempo computacional. Para superar esta dificultad, las propiedades del material ortotrópico propuestas por Pande y colaboradores, pueden introducirse para modelar la estructura de mampostería en el sentido de un material homogeneizado equivalente.

Estas propiedades de los materiales equivalentes se basan en un concepto de energía de deformación. Las suposiciones básicas hechas para obtener las propiedades equivalentes del material a través de las consideraciones de energía de deformación son:

Las matrices de rigidez se plantean en “Structural Relationship of Masonry” y de los resultados enumerados por Pande y colaboradores, se puede demostrar que las propiedades del material ortotrópico son funciones de:

Para la evaluación del desempeño de una estructura de mampostería, generalmente se sugiere que la estructura debe ser analizada en conceptos de daño fuera del plano y dentro del plano. El daño en el plano que también se denomina "colapso del segundo modo" significa la respuesta estructural ante carga externa como un conjunto. MIDAS proporciona un modelo homogéneo de mampostería no lineal para este tipo de análisis.

Las grietas de tensión en el mortero y el ladrillo se pueden rastrear con un modelo de material de mampostería no lineal simplemente definido. Cabe señalar que el comportamiento no lineal de la estructura de mampostería es muy sensible a las propiedades del material, como la resistencia a tensión y la rigidez reducida después del agrietamiento. Por lo tanto, deben definirse cuidadosamente las propiedades de los materiales de manera adecuada, y se sugiere que sea mediante una consideración experimental a partir de las propiedades mecánicas de los elementos involucrados (tabique y mortero).

Ejemplo de mecanismo de daño fuera del plano:

Ejemplo de mecanismo de daño dentro del plano:

El efecto de la no linealidad con la que trata midas Gen el comportamiento de la mampostería (es decir, el agrietamiento por tensión, la falla de compresión, etc.), es muy importante y debe tomarse en cuenta al analizar el comportamiento último de las estructuras de este tipo.

Teniendo sus propias ventajas y restricciones, se han llevado a cabo muchas investigaciones para crear modelos seguros y confiables; por ejemplo, el “Concepto esfuerzo-deformación no lineal equivalente” de JS Lee y GN Pande, “Story-Mechanism” de Tomaževic, el enfoque de análisis de elementos finitos de Calderini & Lagomarsino y la "Idealización del marco equivalente" por Magenes y colaboradores. Por lo tanto, en la aplicación práctica para el efecto de las grietas de la mampostería, uno debe ser muy consciente de las características únicas de cada uno de los modelos no lineales para este tipo de estructuras. El concepto principal del modelo de mampostería no lineal adoptado en el modelo de mampostería de MIDAS se basa en la teoría de J.S. Lee & G. N. Pande (Numerical Modeling of Brick Masonry Panels subject to Lateral Loadings).

Los resultados de los modelos no lineales con mampostería se pueden revisar a partir de los esfuerzos locales de cada uno de los elementos (importante tener los elementos con la misma orientación), y se activa la opción de "yield point" para que aparezca representado con una "x" los puntos del elemento placa que rebasan el esfuerzo máximo permisible del material homogeneizado, como puede observarse en la siguiente imagen:

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