Edgar Tapia HernÃ¡ndez - Sociedad Mexicana de IngenierÃa SÃsmica

DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y 

COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE 

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA 

Dr. Edgar Tapia Hernández

Diseño construcción y comportamiento sísmico 

de estructuras de mampostería 

A. Introducción 

B. Sistemas y comportamiento mecánico 

C. Desempeño sísmico 

D. Análisis, revisión y detallado 

E. Conclusiones: mitigación de daño 

F. Referencias 

Dr. Edgar Tapia Hernández 

etapiah@azc.uam.mx 

Agosto, 2013. Tuxtla Gutiérrez, Chis.


• Material de construcción más antiguo y más utilizado 

por la humanidad. 

• Ventajas térmicas, acústicas, estéticas y económicas. 

• Entre los años 8,000 a 4,000 a.C. cuando el hombre 

comienza a hacerse sedentario comienza a apilar 

piedras. 

• En 4,000 a.C. los sumerios inician la producción de 

unidades (secas al sol) unidas 

con barro. 

• Primer gran templo fue construido 

en Uruk en 2,900 a.C. 

Terán (2006) 

ICA (2003) 





• En 3,000 a.C. el adobe es llevado al horno (ladrillos 

cerámicos) usando mortero de alquitrán con tejidos 

de caña. 

• Torre de Babel: “…y dijeron: hagamos ladrillo y 

cozámoslo con fuego. Y les sirvió el ladrillo en lugar 

de piedra y el asfalto en lugar de mezcla”. Gn. 11.3. 

• Uso de leyes mecánicas de resistencias y empujes. 

Terán (2006) 

BRV (2013) 




Mesoamérica 


• Los Olmecas usaban bloques de barro 1,200 a.C. 

• Uso de cementantes de mejor calidad: residuos de 

maíz, cenizas volcánicas y arcillas calcinadas. 

• Construcción de muros de contención, bóvedas, 

arcos, cuerpos escalonados, estructuras de varios 

niveles, muros de carga y muros de fachada. 




Roma 


• Importación de piedra de mejor calidad (canteras egipcias y 

mármol griego). 

• Vitruvio (25 a.C.) describe el uso de aglomerante hidráulico 

(polvo del monte Vesubio), agregado grueso y agua. 

• Construcción de cimentaciones, simplificar muros, 

desarrollo de tecnología del arco, bóveda y cúpula, 

posibilidad de hacer aberturas. 

Gallegos H (1989) 

ICA (2003) 

Terán (2006) 





Siglo V al Siglo XIX 

• En 1620 se especifica espesor mínimo de muros en 

sótanos y primeros niveles (2.5t). 

• En 1625 se especifican dimensiones estándar de la pieza. 

• Revolución industrial: sustitución de métodos empíricos por 

métodos científicos. 

• En 1796 se patenta el cemento romano (cal hidráulica). 

• En 1824 se patenta cemento Portland. 

• En 1840 se patenta máquina para 

fabricar ladrillos de arcilla. 

Máquina de Clayton 

Terán (2006) 

ICA (2003) 





Mampostería reforzada 

• Brunel (1813) construcción de chimenea con barras de 

hierro. 

• En 1825 se reforzó un túnel bajo el Támesis. Diámetro 

15m; profundidad 20m; espesor de paredes de 75cm 

(reforzados con solera y pernos). 

• Cattancin (1889) patentó un método para reforzar y 

construir edificios de mampostería. 

• En 1913 ensayes de mampostería reforzada en la India y 

EU. 

Gallegos H (1989) 

ICA (2003) 


















B1. Materiales 

B2. Mampostería 

B3. Sistemas constructivos 





Unidades o piezas 

Piezas 

Artificiales 

Naturales 

Tienen propiedades muy variables 

Robles et al (1984) 

ICA (2003) 






Piezas artificiales 

• Procedimientos de construcción muy variados 

NMX-C-006. Ladrillos, bloques cerámicos de barro, arcilla o 

similares. 

NMX-C-010. Bloques, ladrillos o tabiques y tabicones de concreto. 

NMX-C-404-ONNCCE. Bloques, tabiques, ladrillos y tabicones para 

uso estructural 

ICA (2003) 






Piezas artificiales 

• Piezas macizas tienen un área neta de al menos el 75% 

del área bruta. 

• Piezas huecas tienen un área neta de al menos el 50% 

del área bruta. 

NTCMm-04 (2004) 





Resistencia a compresión de piezas 

Los procedimientos de fabricación modifican la resistencia. 

Tabique rojo 

Bloques de concreto pesado 

Meli (1979) 

ICA (2003) 






Resistencia a compresión 

f* p > 60 kg/cm 2 tabique de barro recocido (arcilla artesanal) 

f* p > 120 kg/cm 2 tabique de barro con huecos verticales 

f* p > 100 kg/cm 2 bloque de concreto tipo pesado 

f* p > 100 kg/cm 2 tabique de concreto (tabicón) 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 





Mortero 

• La deformabilidad, adherencia a las piezas y 

trabajabilidad son las propiedades más importantes. 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 





Acero de refuerzo 

• Barras corrugadas, malla de acero, alambres 

corrugados laminados en frío o armaduras soldadas. 

Otros agregados 

• Cementantes: cemento hidráulico (NMX-C-414- 

ONNCE), cemento de albañilería (NMX-C-021), cal 

hidratada (NMX-C-003-ONNCE). 

• Agregados pétreos (NMX-C-111). 

• Agua de mezclado (NMX-C-122). 

• Aditivos de trabajabilidad (NMX-C-255). No 

aceleradores de fraguado. 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 
















Resistencia a compresión 





Resistencia a compresión, f* m 

Falla por tensión lateral 

Tena (2001) 





Resistencia a compresión, f* m 

• La altura debe ser cuatro veces el espesor. 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 







Resistencia a tensión 

diagonal 





Modos de falla de ensayes de compresión diagonal 

Falla por las 

piezas 

Falla por las 

juntas 

Falla mixta 

Meli (1979) 

ICA (2003) 





Modos de falla de ensayes de compresión diagonal 

G m =0.4E m comportamiento elástico en un material isotrópico 

La resistencia es menor en piezas huecas 

Alta dependencia del mortero 

Meli (1979) 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004), ACI-530(2002), UBC(1997), IBC(2000) 





Resistencia a cortante, v* m 

• Longitud de una vez y media la longitud de la pieza y 

altura con las hiladas necesarias para igualar la longitud. 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 







Otras capacidades 





Resistencia al aplastamiento 

• El esfuerzo máximo es 0.6f* m . 

Resistencia a la tensión 

• Capacidad nula. 

Módulo de elasticidad 

• Mampostería de tabiques y bloques de concreto 

E m = 800f* m para cargas de corta duración 

E m = 350f* m para cargas sostenidas 

• Mampostería de tabique de barro y otras piezas 

E m = 600f* m para cargas de corta duración 

E m = 350f* m para cargas sostenidas 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 
















Muro diafragma 





Muros diafragma 

Son muros contenidos en trabes y 

columnas de un marco estructural 

al que proporcionan rigidez ante la 

acción de cargas laterales. 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 







Muro confinado 





Muros confinados 

Sismo 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 






Muros reforzados con dalas castillos 

Refuerzo 

Exterior 

Interior 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 






Muros reforzados exteriormente 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 






Muros reforzados interiormente 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 






Meli (1978) 

ICA (2003) 







Muro no reforzado 





Muros no reforzados 

Muros que no cumplen los requisitos anteriores. 

Refuerzo por integridad: mejora la redundancia y 

capacidad de deformación. 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 







Modos de falla 





Influencia de aberturas 

Tomozevic y Lutman (1996) 





Modos de falla 

Deslizamiento Cortante Flexión 

Tomozevic y Lutman (1996) 


















C1. Estructuras de adobe 

C2. Estructuras de mampostería confinada 

C3. Estructuras con muros diafragma 




Adobe 

Autoconstrucción 


Sismo 11 de enero, 1997 

Michoacán de 1770 edificios. 

1% sin daño. 

74% daños reparables 

25% daño severo o derrumbe 

Sordo et al (1996) 

Rodríguez et al (1997) 

ICA (2003) 




Adobe 

Daño más común 


Agrietamiento vertical en esquinas causada por 

tendencia al volteo 

Juárez et al (2000) 

ICA (2003) 




Daño en adobe 


• Baja capacidad a tensión debido a pobre calidad 

• Ausencia de confinamiento lateral 

• Inadecuada liga en esquinas de muros 

• Peso excesivo de techumbre 

• Falta de mantenimiento (vigas y sistema de techo) 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 













Mampostería confinada 


• Daño asociado a hundimientos diferenciales 

• Presencia de materiales pobres o deteriorados 

• Insuficiencia de dalas y castillos 

• Falta de mantenimiento (vigas y sistema de techo) 

• Reducida cantidad de muros 

Relación entre la densidad de muros y nivel de daño 

Berrón (1987) 

Meli (1990) 






Colapso debido a 

escasez de muros en 

planta baja 

Asentamiento por 

licuación de arenas 

López y Teshigawara (1997) 






Flores (1995) 

Aguilar (1997) 





Mampostería confinada, refuerzo exterior 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 





Mampostería confinada, refuerzo interior 

• Fallas locales de las piezas huecas 

• Inadecuado anclaje del refuerzo a elementos exteriores 

• Refuerzo interior escaso para asegurar un buen 

comportamiento 

Shultz (1994) 

Alcocer et al (1999) 

ICA (2003) 















• Existe incompatibilidad de 

deformaciones 

• Distribución asimétrica en planta 

(torsión) 

• Formación de piso suave en planta 

baja, sobre todo en edificios de 

esquina 

• Columna corta 

Teran-Gilmore y Bertero (1992) 

ICA (2003) 






Teran-Gilmore y Bertero (1992) 

ICA (2003) 
















Factores de resistencia 

• Muros sujetos a compresión axial 

F R =0.6 Muros confinados o reforzados interiormente 

F R =0.3 Muros no confinados ni reforzados interiormente 

• Muros sujetos a flexocompresión 

F R =0.8 muro confinado si P u P R /3 

F R =0.3 muros no confinados o sin 

refuerzo interior 

• Muros sujetos a fuerza cortante 

F R =0.7 muro diafragma, muro 

confinado y refuerzo interior 

F R =0.4 muros no confinados sin 

refuerzo interior 

NTCMm-04 (2004) 

Tapia (2008) 





Factor de reducción por efectos de excentricidad y esbeltez 

Si: 

1) Deformaciones en extremos restringidas por el sistema de 

piso, dalas u otros elementos. 

2) e c ≤ t/6 

3) H/t < 20 

Cumple: 

F E= 0.7 muros interiores con claros que no difieren en más del 50%. 

F E= 0.6 muros exteriores o con claros que no difieren en más del 

50%. 

NTCMm-04 (2004) 






Factor de reducción por efectos de excentricidad y esbeltez 

No cumple: 

e’= e c + t/24 

t: espesor del muro 

H: altura del muro 

NTCMm-04 (2004) 






Resistencia a compresión en mampostería confinada 

A= 600(14)= 8400cm 2 

F R = 0.60 

f* m = 15 kg/cm 2 

A S = 0.71*4 = 2.85cm 2 

F y A S = 2.85(3)(4200)= 47,880kg 

e= 0 + t/24= 0.58 

k= 2.0; H= 140cm; t= 14cm 

F E = 0.509 

3 castillos 4vs #3 

Muro aislado de tabique rojo 

P= 0.6(0.509)(15(8,400)+47880) 

P= 0.6(0.509)(173,880) 

P= 53,103 kg 

NTCMm-04 (2004) 






Resistencia a cortante en mampostería confinada 

Se ignora la contribución del acero 

La carga P no debe considerar factor de carga 

A= 600(14)= 8400cm 2 

F R = 0.70 

v* m = 3.5 kg/cm 2 

P= 5,000kg 

V mR = 0.7[0.5(3.5)(8400)+0.3(5000)] 

V mR = 0.7[16,200]= 11,340kg 

1.5F R v* m A T = 30,870kg 

NTCMm-04 (2004) 







• Q= 2.0 en piezas macizas, piezas multiperforadas con 

refuerzo horizontal con la cuantía mínima y muros 

confinados con castillos exteriores 

• Q= 1.5 cualquier otro caso 

NTCMm-04 (2004) 






Métodos de análisis sísmico 

• Método simplificado. Requisitos estrictos. Caso omiso a 

desplazamientos horizontales, torsiones y momentos de 

volteo. 

• Método estático. Supone fuerzas horizontales actuando 

sobre puntos donde están concentradas las masas. 

• Método dinámico. Análisis modal y el cálculo paso a 

paso de respuestas a sismos específicos. 

NTCS-04 (2004) 







Método simplificado 

a) 75% de las cargas verticales está soportada por muros 

distribuidos sensiblemente simétricos. 

NTCS-04 (2004) 







b) Largo de la estructura / ancho de la estructura< 2.0 

c) Altura de la estructura / dimensión mínima de la base < 1.5 

d) Altura de la estructura < 13 m 

e) Existen al menos dos muros de carga perimetrales 

paralelos con longitud total al menos igual a la mitad de la 

dimensión. 

NTCS-04 (2004) 







NTCS-04 (2004) 





Ejemplo 


El sistema estructural está formado por muros de mampostería confinada 

de tabique de barro rojo recocido (14 cm de espesor) unida con mortero 

Tipo I, los elementos de concreto reforzado con una resistencia f’ c 

= 250 

kg/cm 2 , las losas tienen 10 cm de espesor, cuando sea necesario use 

varillas del #3 con una esfuerzo de fluencia f y 

= 4,200 k kg/cm 2 . La altura 

de todos los entrepisos es 3.40m. Zona IIIb. 





Ejemplo 






Ejemplo 


Centro de cortante 





Ejemplo 







Ejemplo 



Longitud: 10.5m 

Ancho: 9.0m 

Altura: 3.4(3)= 10.2m 





Ejemplo 


Determinación de fuerzas sísmicas 






Ejemplo 


Determinación de carga a compresión 

F R = 0.60 

f* m = 15 kg/cm 2 

H= 320cm 





Ejemplo 


Determinación de 

carga a cortante 

F R = 0.70 

v* m = 3.5 kg/cm 2 











E.Conclusiones: mitigación de daño 






E. Mitigación de daño 

Evitar el volteo perpendicularmente a su plano. 

ICA (2003) 

NTCMm-04 (2004) 




Detalles constructivos 


Dentado de muro para garantizar unión con los castillos 

del confinamiento 

ICA (2003) 




Desempeño estructural 


Costo 

Resistencia 

desempeño 

sísmico 

ICA (2003) 




Referencias 

• Berrón (1987), “Evaluación del comportamiento de muros de mampostería en los 

sismos de septiembre de 1985”, Tesis profesional, Facultad de Ingeniería, UNAM, 

México. 

• BRV (2013). Biblia versión Reina – Valera. Revisión de 1960. 

• ICA (2003), “Edificaciones de mampostería para vivienda”, Fundación ICA, A.C., 3ª 

edición. 

• Juárez H., Gomez A. y Sordo E. (2000), “Recomendaciones para reducir la 

vulnerabilidad símica de estructuras de mampostería”, Memorias XII Congreso 

Nacional de Ingeniería Estructural, León, Gto. Art. 86. 

• CNTCMm-92 (1992), “Comentarios y ejemplos de las Normas Técnicas 

Complementarias para el Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería”, 

Series del Instituto de Ingeniería No. ES-04. Enero. 

• Flores L.E. (1995), “Estudio analítico de estructuras de mampostería confinada”, 

• Gallegos H. (1989) “Albañilería estructural”, Pontificia Universidad Católica del 

Perú. Lima, Perú. Agosto. 

• López O. y Teshigawara M. (1997), “Informe de daños en edificiaciones durante el 

sismo de Colima del 9 de octubre de 1995 en la zona epicentral”, Cuaderno de 

investigación No. 40, Centro Nacional de Prevención de Desastres, México. 




Referencias 

• Meli R. (1979), “Comportamiento sísmico de muros de mampostería”, 2ª edición, 

Informe No. 232, Instituto de Ingeniería, UNAM, México, mayo, 141. 

• Meli R. (1990), “Diseño sísmico de edificios de mampostería de muros de 

mampostería. La práctica actual y el comportamiento observado”, Ingeniería Sísmica 

No. 40. Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica, septiembre-diciembre. México. 

• NTCMm-04, (2004), “Normas técnicas complementarias para el diseño y construcción 

de estructuras de mampostería”, Gaceta Oficial del Distrito Federal, décimo cuarta 

época, tomo II, octubre. 

• NTCS-04, (2004), “Normas técnicas complementarias para diseño por sismo”, Gaceta 

Oficial del Distrito Federal, décimo cuarta época, tomo II, octubre. 

• RCDF-2004, (2004), “Reglamento de construcciones para el Distrito Federal (RCDF)”. 

Gaceta Oficial del Distrito Federal, décima cuarta época, enero. 

• Rodríguez M., Alarcón P. y Machiacao R. (1997), “Evaluación del comportamiento 

sísmico de estructuras a base de muros de mampostería durante el sismo de Caleta 

de Campos, del 11 de enero de 1997”, Memorias XI Congreso Nacional de Ingeniería 

Sísmica, Vol. II, pp. 1361-1370. Veracruz, México. 

• Sordo E., Gómez-Bernal A., Juárez H., Gama A., Guinto E., Whitney R., Vera R., 

Mendoza E. y Alonso G. (1996), “El sismo de Ometepec del 14 de septiembre de 

1995”, Memorias X Congreso Nacional de Ingeniería Estructural, Vol. 1, pp. 424-432. 

Mérida, México. 




Referencias 

• Tapia E. (2008), Apuntes de diseño estructural. Universidad Autónoma 

Metropolitana – Azc. 

• Tena Colunga (2001), “Diseño de estructuras de mampostería”, apuntes del 

curso de maestría. Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco. Sexta 

actualización. 

• Terán-Gilmore A. y Bertero V. (1992), “Performance of tall buildings during the 

1985 Mexico earthquakes”, Report No, UCB/EERC-92/17, University of California 

at Berkeley, 209 pp. 

• Tomazevic M y M. Lutman (1996), “Seismic behavior of mansonry walls: 

modeling of hysteretic”, Journal of Structural Engineering, Vol. 122, pp. 1048- 

1054. 

• Terán Gilmore (2006), Apuntes de diseño estructural. Universidad Autónoma 

Metropolitana – Azc. 




DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y 

COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE 

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA 

Gracias

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