Resistencia a Impactos de Muros Baupanel

Comenzaremos por el ensayo cuyas consecuencias afectan no solamente al elemento testeado, sino que además la cantidad de energía que se le aplica podría provocar su colapso que podría afectar la seguridad global del edificio.

Según el cuerpo de choque utilizado, los ensayos convencionales de impacto blando se clasifican en:

1. BLANDO 50
2. BLANDO 3

Los muros Baupanel® System han sido sometidos al BLANDO 50 por ser el de mayor masa dinámica.

El cuerpo de choque es un saco esfero-cónico de 40 cm de diámetro, lleno de bolas de vidrio cuya masa total es de 50 Kg.

Figura 1

Los muros sometidos a este ensayo se disponen verticales de altura H apoyados en una zapata de cimentación y con su extremo superior apoyado en una estructura rígida. La masa dinámica estará suspendida de un punto superior O a modo de péndulo, que se dejará caer desde alturas h crecientes para que impacte en el centro del muro.

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Figura 5

La energía de ese impacto será calculada por la siguiente expresión:

E (Joule) = m (Kg) x g (9,81 m/sec2 x h (m)

Durante los ensayos realizados en el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, se realizaron dos impactos: el primero de 900 Joule dejando caer la masa dinámica con un desnivel de 1,80 m, y un segundo impacto de 1200 Joule dejando caer la masa dinámica con un desnivel de 2,00 m, debiendo suspenderse la prosecución de las pruebas, debido a la rotura del cuerpo de choque, sin afectar de daño alguno al muro ensayado.

1)  El muro estaba realizado con paneles de espesor mínimo (BPR 40) con sus capas de hormigón de 3 cm en cada cara resultando un espesor total de solo 10 cm.

2)  El ensayo de impacto blando fue realizado sobre un muro al que previamente se lo había ensayado a una prueba de Comportamiento mecánico a esfuerzos horizontales, que había superado sin daño alguno.

3)  El ensayo se realiza con la configuración de empotrado en la base y libre en la cabeza en lugar de bi-apoyado como se muestra en la Figura Nº 2. Así, los Momentos flexores dinámicos máximos resultantes de la prueba fueron del doble de la magnitud de un ensayo convencional: M₁= 2 M

Interpretación de los resultados

Los resultados obtenidos en la prueba descripta están consignados en el Documento de Idoneidad Técnica DIT 558R/17 del Sistema Baupanel®, en el punto 14.41 Ensayos de Aptitud de Empleo-Resistencia al cuerpo blando, pág. 18

E_ensayo = 1.200 Julios = 1.200 Nm

La Guía UEAtc (Unión Europea para la Idoneidad Técnica en la Construcción) para la evaluación técnica de los choques sobre obras verticales opacas, en vigor desde junio de 1981 define y clasifica los choques, en función de las acciones sobre las obras teniendo en cuenta el uso previsto.

Figura 6

La figura Nº 6 es una tabla extraída de la citada Guía UEAtc donde se dan los valores de la cuantía del choque de cuerpo blando de grandes dimensiones. En ella se puede ver que el caso más severo considerado es para Choques poco frecuentes, donde la exigencia fundamental es la seguridad, y en donde la cuantía de Energía expresada en Newton por metro es de 100. Es decir, un valor 12 veces menor al que fue alcanzado el muro Baupanel en el respectivo ensayo.

La Guía además establece que bajo la acción de un choque Blando 50/100 (50 Kg de masa y 100 Nm de energía), los paramentos accesibles desde el exterior, no pueden quedar atravesados por el cuerpo de choque ni empotrarse en su encuadre.

Recordamos que el ensayo realizado con 1.200 Julios = 1.200 Nm ha resultado satisfactorio dado que no ha sufrido ninguna clase de daños.

El ensayo a los cuerpos de choques BLANDOS 50 que propone la Guía UEAtc consiste en adoptar un valor de energía definido por la siguiente fórmula:

E_ensayo= a  g  q  E_base

Siendo:

– a el factor que tiene en cuenta la diferencia de las fracciones de energía transmitida sobre la obra por el cuerpo de choque y el cuerpo humano; en nuestro caso a = 3,6

– g es el factor que tiene en cuenta la posible dispersión de los resultados propia del ensayo; según el Anexo 2 de la Guía UEAtc, este factor se sitúa del lado de la seguridad con un valor igual a 1,0

– q es el factor que tiene en cuenta la pérdida, en el tiempo, de la resistencia a los choques; considerando que este valor pudiera asemejarse al coeficiente de seguridad a considerar en la EHE sobre la resistencia de cálculo del hormigón, se adopta un valor igual a 1,5

Reemplazando valores resulta:

E_ensayo(propuesta Guía UEAtc) = 3,6 x 1 x 1,5 x 100 = 540 Nm

E_ensayo (realizado) = 1.200 Julios = 1.200 Nm

E_ensayo(realizado) >> E_ensayo(propuesta Guía UEAtc)

Vale decir que el ensayo de choque de cuerpo blando practicado sobre un muro Baupanel® System ha recibido un impacto de energía de más de 2,2 veces el valor sugerido por la Guía UEAtc, sin presentar el más mínimo daño.

Impactos duros en muros Baupanel

Para la evaluación del sistema Baupanel en la concesión de su DIT 558R/17 no se realizó ensayo de impacto duro debido a la propia naturaleza del sistema en el que las capas exteriores del panel son de hormigón armado, y actúan solidarias entre sí por la acción de los conectores electro soldados que vinculan las mallas de acero.

El ensayo que surge de la Guía UEAtc sería el observado en la Figura Nº 7; el caso más exigente corresponde al choque de una masa de 1 Kg impactando con una energía de 10 Nm.

Figura 7

Tomando en cuenta que el valor mínimo de resistencia característica de los hormigones que se aplican en el sistema Baupanel® System son de 25 MPa, y que el espesor medio de hormigón de cada cara es de 41 mm, el impacto de la bola de acero de masa igual a 1 Kg y 63 mm de diámetro, solo habría dejado una muy pequeña impronta de menos de 0,01 mm (1 centésima) de profundidad.

Impactos de escombros arrastrados por el viento

En el año 2005 se realizó una campaña de investigación en la Wind Science and Engineering (WISE) Research Center de la Universidad Tecnológica de Texas, para determinar la resistencia de los paneles al impacto de escombros, con el objeto de cumplir con el Protocolo 3 del refugio contra Huracanes y Protocolo 4 como lo requieren las directivas del estándar FEMA 320/361 de los refugios contra Tornados

Para ello, el panel debía soportar el impacto de un misil de madera de sección 2 x 4 pulgadas y 15 libras de peso, propulsado a una velocidad de 80 mph en una primera serie y de 100 mph en una segunda serie.

Figura 8

La Figura Nº 8 ilustra el impacto del misil de madera a una velocidad de 102 mph

Figura 9

Figura 10

En estas pruebas se utilizó un panel de 100 mm de espesor de núcleo de poliestireno expandido, con sus dos capas de hormigón de 35 mm de espesor medio en la primera serie y 52 mm de espesor en la segunda serie.

La Figura Nº 9 muestra el impacto del misil a una velocidad de 80 mph y la Figura Nº 10 muestra la impronta de 1 pulgada de profundidad.