Estudio de la influencia del tipo de unidad de ladrillo cerámico sobre la resistencia a compresión y el módulo elástico de muros de mampostería estructural

Abstract

En el presente proyecto se analizó la influencia que tiene el tipo de ladrillo sobre la resistencia a compresión y el módulo elástico de mampostería estructural. Con ese fin se utilizaron los ladrillos de tipo Multiperforado en sus variantes:”18 Huecos” y “King Kong Aligerado”, así como ladrillo de tipo hueco “Titán 14”. Además se utilizó cemento Viacha IP30 y arena proveniente de Mallasilla. Se hizo, primeramente, un ensayo experimental en prismas de mampostería conforme a la norma ASTM C1314, con los materiales previamente caracterizados mediante múltiples ensayos. Luego, se elaboró un modelo computacional en el programa Abaqus, mismo que fue validado gracias a los resultados experimentales. En el modelo computacional primeramente se validaron las propiedades a ingresar de los materiales, de tal manera que se obtengan valores aproximados a los obtenidos en ensayo de compresión de ladrillos, cubo y prisma de mortero, y prismas de mampostería. Se utilizó, el modelo computacional ya validado, para analizar la influencia que tendría el uso o no de particiones en el modelado del ladrillo, y la influencia que supone la altura de las unidades de ladrillo sobre los parámetros estudiados en los prismas de mampostería. Finalmente, se hizo el modelado de muros de aproximadamente 50 y 100 cm de lado, para determinar su resistencia a compresión y módulo de elasticidad y compararlos con los obtenidos en modelos de prismas con los mismos materiales. Tras la realización de ensayos y modelación computacional, se determinó que las resistencias a compresión y módulos de elasticidad de prismas de mampostería elaborados con los ladrillos descritos son: La resistencia a compresión promedio para prismas de ladrillo “18 Huecos” es 16.40 (MPa), para “King Kong Aligerado” 15.71 (MPa) y para “Titán 14” 13.99 (MPa). La resistencia a compresión de prismas de ladrillo “Titán 14” es significativamente menor a la de los prismas de otros ladrillos, no habiendo diferencia significativa entre estos últimos. Se obtuvo que los prismas del tipo “18 Huecos” tiene un módulo de elasticidad promedio igual a 5796 (MPa), los del tipo “King Kong Aligerado” de 11840 (MPa) y los elaborados con ladrillo “Titán 14” tienen un módulo igual a 8266 (MPa). Se determinó que la diferencia es significativa en todos los casos. Se hallaron las propiedades de los materiales, para el modelo computacional, que permiten alcanzar los resultados más cercanos a los obtenidos en laboratorio. Con los materiales mencionados se alcanzaron valores de resistencia a compresión y módulo de elasticidad en prismas de mampostería, que no variaron con los resultados experimentales en más de 5% y 15%, respectivamente. Posteriormente, se analizó la influencia que tiene el uso de particiones en el modelado del ladrillo, como propuso (Lourenço, 1996) y (Santos et al, 2017). Se determinó que dicha técnica de modelado no tiene influencia significativa en la simulación del ensayo a compresión de prismas de mampostería. Luego, se realizó la variación de alturas de las unidades de ladrillo para conocer la influencia que tendría esta variable geométrica sobre los parámetros estudiados. Se determinó que a medida que se utilicen unidades de ladrillo más altas, también se obtendrán valores más altos de resistencia a compresión y módulo de elasticidad de los prismas de mampostería. Finalmente, en el modelado de muros de mayor dimensión, se encontró que existe una reducción en la resistencia a compresión y en el módulo de elasticidad; por tanto, se recomienda utilizar un factor de seguridad conservador al diseñar estructuras de este tipo.