Ensayos de laboratorio de sistema constructivo Baupanel®
Los días 23 y 30 de enero pasado hemos realizado un nuevo ensayo de carga de nuestros nuevos muros Baupanel® System con su especial diseño de panel de ondulación triangular que ya estamos fabricando para nuestros clientes.
La carga vertical durante todo el desarrollo del ensayo ha sido de 400 kN, que es la equivalente a la carga de servicio que tendría un muro central de la planta baja en un edificio de 10 plantas.
La carga horizontal se aplicó en tres ciclos de carga, alternándose la fuerza aplicada ya sea desde la izquierda o desde la derecha del muro.
El esquema del ensayo es el siguiente:
La monitorización fue realizada registrando los desplazamientos y deformaciones mediante 6 potenciómetros según el siguiente esquema y 4 comparadores externos: 2 en cabeza de muro y 2 en la unión del panel con la zapata.
Las pruebas se iniciaron con una fuerza horizontal alternada de 100 kN que no produjo prácticamente ningún efecto sobre el muro.
Se trata de un ensayo cuasi estático con carga cíclica según procedimiento 3 del apartado 2.2.8 del EAD340002-00-0204, con el objetivo de determinar carga de rotura, rigidez, capacidad de deformación, disipación de energía, amortiguamiento equivalente, estabilidad en los ciclos y finalmente modo de rotura.
Estos ensayos han sido realizados en el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja; para ello hemos construido dos muros de proporciones 4:3 formados por 4 paneles BSN 80 con unas dimensiones de 4,50 m de ancho por 3,40 m de alto.
Los paneles se han montado sobre una zapata de hormigón armado de 5,00 m de largo, 0,60 m de altura y 0,40 m de ancho, mediante barras de montaje dispuestas de la manera habitual en el sistema Baupanel. La disposición de armado de la cimentación es: 4 φ 12 en los extremos, a continuación 5 φ 8 cada 10 cm en cada cara; φ 8 cada 20 en toda la zona central.
Luego se incrementó a valores de 210 kN, que solo provocaron un desplazamiento horizontal máximo en la cabeza de los muros de solo 1,39 mm.
Todos los escalones de carga realizados hasta aquí permitieron demostrar que el muro no presentaba fisuración y mantenía su funcionamiento en la zona elástica, ya que al cesar las cargas las pequeñas deformaciones se recuperaban.
El ensayo se debió interrumpir a las 11:58 horas del día 23 pues la pieza de acero interpuesta entre el gato hidráulico del lado derecho y el muro, no resiste la carga y se fractura.
En la siguiente imagen la vemos en el momento que se procede a retirarla para su reparación.
El ensayo se retoma el día 25 de enero y se continúa intentando alcanzar la rotura del muro.
Finalmente y bajo la acción de una fuerza horizontal de 440 kN se produce la rotura localizada en la zona de aplicación de la carga, en este caso por el lado izquierdo, según se aprecia en la siguiente imagen.
El valor de ésta carga es tan elevado que incluso supera a la carga vertical que era de 400 kN.
Nuevamente como había sucedido en los anteriores ensayos de muro en proporción 1:1, el equivalente sísmico de esta prueba vuelve a dar una aceleración horizontal equivalente a 1,1 veces la aceleración de la gravedad. Pero no por fallo del muro, sino por fallo localizado debido a la enorme tensión de compresión que provocó la carga concentrada de 440 kN aplicada en el muro.
El valor de ésta carga es tan elevado que incluso supera a la carga vertical que era de 400 kN.
Nuevamente como había sucedido en los anteriores ensayos de muro en proporción 1:1, el equivalente sísmico de esta prueba vuelve a dar una aceleración horizontal equivalente a 1,1 veces la aceleración de la gravedad. Pero no por fallo del muro, sino por fallo localizado debido a la enorme tensión de compresión que provocó la carga concentrada de 440 kN aplicada en el muro.
Se ha transmitido a la cimentación un momento de vuelco de casi 150 Toneladas x metro por parte de un muro realizado con nuestros paneles con su armadura básica de 14 barras galvanizadas de 2,5 mm de diámetro, sin contar con las barras corrugadas de 5 mm de nuestros paneles de la serie BSR.
La aceleración equivalente alcanzada sería superior a la de todos los terremotos acaecidos en la tierra; para el cálculo se ha utilizado la fórmula de Donovan y se ha considerado como ubicación el epicentro.
A modo de ejemplo se listan a continuación los siguientes sismos:
- Ecuador (2016) magnitud MW = 7,8 a = 0,36 g
- Nepal (2015) magnitud MW = 7,9 a = 0,49 g
- Fukushima (2014) magnitud MW = 9,0 a = 0,45 g
- Lorca (2011) magnitud MW = 5,1 a = 0.19 g
- Haití (2010) magnitud MW = 8,0 a = 0,30 g
- México (1985) magnitud MW = 8,1 a = 0,49 g
- Chile (1960) magnitud MW = 9,5 a = 0,57 g
El ensayo del muro realizado supera en más de 1,9 veces la acción sísmica equivalente del mega terremoto de Valdivia, Chile (1960) que fue el de mayor potencia registrada en toda la historia de la humanidad y que alcanzó el grado XII (máximo) de la escala de Mercalli. La equivalencia de energía liberada de un sismo de MW = 9,5 es de 290 millones de toneladas de TNT.
La conclusión final al respecto del ensayo realizado es que el panel ha superado el equivalente a un sismo de magnitudes mayores a 10. Aproximadamente 10,6.
Para una magnitud Mw = 10 que nunca ha sido registrada y que podría clasificarse como sismo épico, la aceleración máxima sería a = 0,82 g con una energía liberada equivalente a 630 millones de toneladas de TNT (630 Megatones) = 2,63 x 1012 Julios.
La carga máxima alcanzada en el ensayo realizado, supera más de 5 veces la correspondiente al cálculo de un edificio de 10 alturas, según Norma NCSC 02, ubicado en la zona de mayor sismicidad del territorio español.
El estado tensional tan extremo al que ha sido sometido el muro, demostró una vez más la enorme capacidad estructural del sistema constructivo Baupanel®, que permite que nuestros usuarios dispongan de unos niveles de seguridad incomparables en todos sus proyectos.
