Mechanical, structural and seismic behavior of rammed Earth constructions

Resumen

Esta tesis doctoral presenta un análisis detallado del comportamiento mecánico, estructural y sísmico de las estructuras construidas con la técnica del tapial, orientado a incentivar su uso en la construcción contemporánea. El tapial es una técnica de construcción tradicional usada en numerosos lugares del mundo desde la antigüedad, y que hoy está generando un renovado interés como solución constructiva medioambientalmente sostenible. Sin embargo, la falta de normativa nacional e internacional basada en el conocimiento estructural de este tipo de construcciones dificulta, para diseñadores y constructores, su introducción en edificios de nueva construcción. En este sentido, como un primer paso, la presente tesis muestra una revisión detallada de los resultados más relevantes obtenidos por numerosos investigadores sobre las propiedades mecánicas y físicas de la tapia, incluyendo los ensayos empleados para medir estas propiedades y los aditivos y refuerzos que pueden ser usados para mejorar el comportamiento de este material. Se lleva a cabo una campaña de ensayos para evaluar las propiedades mecánicas de la tapia estabilizada con uno de los aditivos más relevantes, la cal, centrada en determinar el efecto del uso de contenidos crecientes de cal y en el proceso de obtención de resistencia, dos factores esenciales para emplear esta técnica en nuevas construcciones y que no han sido todavía estudiados en profundidad. Para esto, se lleva a cabo ensayos a compresión y ensayos no destructivos de velocidad de ultrasonidos. Para la tapia sin estabilizar, los ensayos de compresión uniaxial se combinan con ensayos de compresión diagonal, con el objetivo de determinar también el comportamiento a cortante del material, fundamental para entender sus mecanismos de fallo (especialmente bajo cargas extremas, como las sísmicas). Los datos experimentales se usan para desarrollar un modelo numérico del material basado en el modelo concrete damage plasticity de Abaqus. El modelo propuesto se evalúa replicando en elementos finitos los ensayos de compresión diagonal realizados en laboratorio. Teniendo en cuenta la vulnerabilidad de las estructuras de tapia frente a la acción de un terremoto y las numerosas áreas con presencia de construcción en tierra que presentan un riesgo sísmico elevado, en la última parte de este estudio se evalúa el comportamiento sísmico de este tipo de estructuras. Se presenta y analiza el estado del arte sobre esta materia, incluyendo la investigación científica relativa al comportamiento estructural de muros de tapia sometidos a acciones horizontales, posibles refuerzos sísmicos, y requisitos y recomendaciones indicados en las normativas y guías existentes sobre construcción con tierra en regiones con alta sismicidad.