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San Bartolomé Albañilería Armada Albañilería Confinada

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Page 1: Albañilería Armada Albañilería Confinada

San Bartolomé

Albañilería Armada Albañilería Confinada

Page 2: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Lecciones dejadas por los sismos Resultados experimentalesLecciones dejadas por los sismos p

Estudiosteóricos

Japón

Page 3: Albañilería Armada Albañilería Confinada

La norma de 1982 empleaba un método de diseño elásticoadmitiéndose que el cortante actuante, para c = 0.16, nod bí l t t d i ibl FS 2

Norma E.030, c = ZUSC / R = 0.16 a = 0.12gdebía ser mayor que el cortante admisible, con FS = 2.

(para R = 6, Z = 0.4, U = 1, S = 1, C = 2.5) V < Va = VR / FS

SI OCURRIESE EN EL PERÚ UN SISMO COMO EL DE 1985EN CHILE, CON a = 0.65g, los esfuerzos se incrementarían:

0.65g / 0.12g = 5.4 > FS = 2

LOS MUROS FALLARÍAN POR CORTE

Page 4: Albañilería Armada Albañilería Confinada

FALLA POR CORTE Y SUS DERIVACIONESFALLA POR CORTE Y SUS DERIVACIONES(deslizamiento y giro con la trituración del talóny pandeo del refuerzo vertical)

Page 5: Albañilería Armada Albañilería Confinada

FALLA POR FLEXIÓN Y SUS DERIVACIONESTrituración del talón pandeo del refuerzo vert.Deslizamiento cizalle del refuerzo vertical

Page 6: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Ejemplo de una

POBLACIÓN

Falla por Flexión:

POBLACIÓNCANAL BEAGLE,CHILE, 1985

EDIFICIOS DE 4Y 5 PISOS,ESTRUCTURADOSESTRUCTURADOSCON PLACAS DECONCRETO ARMADO

Page 7: Albañilería Armada Albañilería Confinada

fisuras por corteen las placas

FALLA PORFLEXOCOMPRESIÓNFLEXOCOMPRESIÓNCON TRITURACIÓNDE TALONES YPANDEO DELPANDEO DELREF. VERTICAL

Page 8: Albañilería Armada Albañilería Confinada

ÓFALLA POR FLEXIÓNQUE DEGENERÓ ENDESLIZAMIENTO

ROTURA POR CIZALLEROTURA POR CIZALLEDEL REF. VERTICAL

Page 9: Albañilería Armada Albañilería Confinada

NorthridgeAlaska

PLACASAlaska

Fallas por Deslizamiento

Page 10: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Defectos en la Construcción Defectos en elDiseño Estructural

segregación f´c = ??El refuerzo vertical debería

Diseño Estructural

El refuerzo vertical deberíadiseñarse para que absorbala acción simultánea de M y V

juntas lisas y traslape Pj y p P

M

V

espiga

Page 11: Albañilería Armada Albañilería Confinada

P

FALLA POR DESLIZAMIENTO EN ALBAÑILERÍA ARMADAFALLA POR DESLIZAMIENTO EN ALBAÑILERÍA ARMADA,CON DISLOQUE POR SISMO ORTOGONAL, CHILE, 1985

Page 12: Albañilería Armada Albañilería Confinada

losa

PP

Disminución sustancial del área de corte en una falla tipo relojde arena, causada primeramente por deslizamiento. Northridge.

Page 13: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Disminución sustancial del área de corte en una falla tipo relojde arena y pandeo del refuerzo vertical interno. Chile-2010.

Page 14: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Normas: USA,Nueva ZelandaNueva Zelanda.El refuerzo sedistribuye a lolargo del muro.En los extremosel refuerzo esel refuerzo esescaso.

Page 15: Albañilería Armada Albañilería Confinada

ENSAYOS ENMUROSARMADOSCON REF. VERT.DISTRIBUIDO

inservible

DISTRIBUIDO(no controlan elcorrimiento de lafisura longitudinalproducida por flexión)

Page 16: Albañilería Armada Albañilería Confinada

CONCENTRACIÓNDEL REF VERT ENDEL REF. VERT. ENEXTREMOS, SINREFUERZO EN ELINTERIORINTERIOR.

deslizamientoEn las normas japonesa ymexicana, se concentra elrefuerzo en los extremos.

Page 17: Albañilería Armada Albañilería Confinada

s Norma peruana E.070

μ fy

Page 18: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Repartido: Ast1

Ast1 = Ast2

Concentrado: Ast2Las resistencias se mantienen, perose controla la falla por deslizamiento

t d l f Concentrado: Ast2concentrando el refuerzo

Page 19: Albañilería Armada Albañilería Confinada

corte

deslizamientodeslizamiento

MURO CONFINADO, FALLA POR CORTE QUE DEGENERÓ EN DESLIZAMIENTO

Page 20: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Corte-FricciónFALLA POR CORTE-FRICCIÓNEN LA UNIÓN SOLERA-COLUMNA,Chile, 1985

FALLA POR CORTE-FRICCIÓN EN LA BASE.L t ib f iLos estribos no funcionanpara este tipo de falla.

Page 21: Albañilería Armada Albañilería Confinada

POTENCIAR LAS COLUMNAS ¡EXAGERACIÓN!EXTREMAS PARA IMPEDIREL DESLIZAMIENTO, DE ESTAMANERA LAS FRANJAS NO

ÁAGRIETADAS CONTINUARÁNAPORTANDO RESISTENCIA

Page 22: Albañilería Armada Albañilería Confinada
Page 23: Albañilería Armada Albañilería Confinada

2F PREDICCIÓN DE LA RESISTENCIA QfEN EL MECANISMO DE FALLA PORFLEXIÓN EN UN MURO EN VOLADIZO

Determinación de “Mm”F por equilibrio:

As fy + P = C = 0.85 f´c t x x

MmQf Luego:

Mm = As fy (d - x/2) + P (L - x)/2(función de As y P)(función de As y P)

td

Equilibrio global:momento plástico

Equilibrio global:Mm = Σ Fi hi F

Qf Σ FiC

Qf = Σ Fi

Page 24: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Para un caso más complicado, donde hay vigas dinteles:

a b

PI

se asume que los puntos deq pinflexión están localizados elel centro de las vigas

Page 25: Albañilería Armada Albañilería Confinada

mecanismo

Qf

muro mecanismo

Por equilibrio global seMv Por equilibrio global sehalla F, luego: Qf = Σ Fi

MvMv/b

b

En general, Qf es función de Mm, y Mm es función de As y P

Page 26: Albañilería Armada Albañilería Confinada

PREDICCIÓN DEL TIPO DE FALLA

Qf = CORTANTE ASOCIADO AL MECANISMO DEFALLA POR FLEXIÓN (depende de As y P)( p y )

VR = CORTANTE ASOCIADO AL MECANISMO DEFALLA POR CORTE (fó l í i )FALLA POR CORTE (fórmula empírica)

TEÓRICAMENTE:TEÓRICAMENTE:

sí Qf < VR ¡ FALLA POR FLEXIÓN !”

Qf

VR

QfSin embargo, …

Page 27: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Chile, 1985

Chile, 2010

ALBAÑILERÍA CON “As = 0”, FALLA POR CORTE

Page 28: Albañilería Armada Albañilería Confinada

En unestadoestadode cortepuro, elrefuerzorefuerzovertical notrabaja.

θ 0δ = 0

θ = 0

DISTORSIÓN ANGULAR POR CORTE PURO

Page 29: Albañilería Armada Albañilería Confinada

ALBAÑILERÍA NO REFORZADACON ALTA DENSIDAD DE MUROSse deforma principalmente por corte

CONTEMPLADO EN EL DISEÑOA LA ROTURAA LA ROTURA

Page 30: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Albañilería NoReforzada

Falla controladaFalla controladaen desplazamientopor el actuador. Enun edificio la losaun edificio, la losade techo conecta atodos los muros, ylos reforzados sonlos que controlanel desplazamientoel desplazamientode los no reforzados,éstos podrían serincluso portante no reforzado

LOSA

incluso portantede carga vertical.

no reforzado

Page 31: Albañilería Armada Albañilería Confinada

¿PORQUÉ¿PORQUÉFALLA ELPRIMER PISO?

Page 32: Albañilería Armada Albañilería Confinada

V

Hh

M = V h

Esbeltez = MV L

= V hV L

= hL

Esbeltez para acciones coplanares, “h” es una fracción de H

Page 33: Albañilería Armada Albañilería Confinada

ESTUDIO EXPERIMENTALDE LA ESBELTEZ

CUADRADO

ALARGADO

Page 34: Albañilería Armada Albañilería Confinada

VV

V

ESBELTOESBELTO

M1 > M2

Page 35: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Cuadrado o AlargadoCuadrado o Alargado

E fEsbelto

Esf.Cort.

(kg/cm2)

DERIVA ANGULAR

Page 36: Albañilería Armada Albañilería Confinada

ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOSDE 15 MUROS CONFINADOS, SUPONIENDO,

EL MISMO ESFUERZO CORTANTEEN EL PRIMER PISO (τ)

V = τ t LV = τ t LFi = i V / Σ i

Fi

V esfuerzo principal de tracción diagonalesfuerzo principal de tracción diagonal

5 PISOS y 1 PAÑO 3 PISOS y 3 PAÑOS

Page 37: Albañilería Armada Albañilería Confinada

ESFUERZO DE TRACCIÓN DIAGONAL vs V L / M

Primer Piso conτ = V / L t = constante

Esbeltos

Cuadrado o Alargado

V L / M

Page 38: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Admitiéndose para los 3 casos que la falla se produce cuandola tracción diagonal alcanza σp:

σp

la tracción diagonal alcanza σp:

Page 39: Albañilería Armada Albañilería Confinada

ENSAYO EN MESA VIBRADORA DE UN MÓDULO ESBELTO

Page 40: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Se obtuvo:

Q1 > VR1 falla del piso 1

acelerómetroQi < VRi no fallan los

pisos superiores

Aplastamiento del Talón

Page 41: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Los estribos deben diseñarse para evitar la fallapor compresión del núcleo de concreto.

Page 42: Albañilería Armada Albañilería Confinada

VARIACIÓNDE LASFUERZAS DEINERCIA

F = VR1 / N

Sismos:A: leveB: moderadoC: severo

Page 43: Albañilería Armada Albañilería Confinada

PROPUESTAS DE OTROS INVESTIGADORES PARAGENERAR LA FALLA POR FLEXIÓN:

Variar el sistema estructural para que los muros se comportenVariar el sistema estructural para que los muros se comportencomo barras en voladizo magnificando el momento flector:

1) Utilizar vigas chatas en los dinteles2) Desdoblar las paredes transversales con una junta vertical

junta θ

d l

j

pared transversal

Page 44: Albañilería Armada Albañilería Confinada

La pared transversaleleva el área deflexocompresión.

Trituración delBorde Librede un muroarmado.

Page 45: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Beneficios de Emplear Dintel Peraltado:

• Disminuyen el momento en la base

• Se reduce el tamaño de la cimentacióny el refuerzo respectivo.

• Se reduce el refuerzo vertical enlos extremos del muro.

• Se incrementa la resistencia al corte al disminuir losefectos de esbeltez (M / V L)para acciones coplanares.

• Disminuyen los esfuerzos de flexocompresión en los talones.

• Aumentan la resistencia de la losa contra el punzonamiento.

Page 46: Albañilería Armada Albañilería Confinada

CA B C

Mortero 0 sin cal 1: 0 :5Mortero 0 sin cal 1: 0 :5Mortero 1 con cal 1: 1: 5

Page 47: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Esf.Cort. Conforme aumenta la calidad de los ladrillos, se

i t l i id l i t i d lCort.(kg/cm2)

C

incrementa la rigidez y la resistencia de los muros

BA

A B C

adobe

Page 48: Albañilería Armada Albañilería Confinada

VR = 0.35

Page 49: Albañilería Armada Albañilería Confinada

MÉTODO DE DISEÑO: rotura con criterios de desempeño sísmicoOBJETIVOS:

p

Page 50: Albañilería Armada Albañilería Confinada

alta densidad

ΣVR = Vbaja densidad

0.005

V-D. PRIMER PISO.

Á ÁPROGRAMA DE ANÁLISIS INELÁSTICOPASO A PASO “TODA”

Page 51: Albañilería Armada Albañilería Confinada

PARA MUROS ARMADOS Y CONFINADOS

Page 52: Albañilería Armada Albañilería Confinada

1.- REVISIÓN DE LA DENSIDAD MÍNIMA DE MUROS X, Y

placa: t = tp (Ep/Ea)

Page 53: Albañilería Armada Albañilería Confinada

EN LA FÓRMULA NO INTERVIENEN ESTOS MUROS:

Chile, 2010Albañilería NO Confinada

Albañilería

Tarapacá, 2005

Albañileríaparcialmenterellena

Page 54: Albañilería Armada Albañilería Confinada

2. ANÁLISIS POR CARGA VERTICAL

< 0.15 f´m

si es que el muro se agrieta diagonalmente

Page 55: Albañilería Armada Albañilería Confinada

3.- ANÁLISIS ELÁSTICO PARA SISMO MODERADO: R = 6

VERIFICAR: 0.75 R Dr / h < 0.005

Vei < 0.55 VRi

Page 56: Albañilería Armada Albañilería Confinada

Obtener “Vm” porequilibrio y diseñarlos estribos

Page 57: Albañilería Armada Albañilería Confinada

rótula

El objetivo es que las vigas de acople disipenenergía sísmica antes que fallen los muros. “Lasvigas constituyen la primera línea de defensa.”

Page 58: Albañilería Armada Albañilería Confinada

En el caso de las placas debe determinarse de su diagrama

PLACASEn el caso de las placas, debe determinarse de su diagramade interacción, el máximo momento flector Mn que puededesarrollarse en el mecanismo de falla por flexión, paral l l l t t i d V V (M /M )luego calcular el cortante asociado Vn = Vu (Mn/Mu) y conél, diseñar al refuerzo horizontal.

PMu/φ, Pu/φ)

Mn

Page 59: Albañilería Armada Albañilería Confinada

4.-RESISTENCIA A FUERZA CORTANTE “VR = Vm”

VR = 0.35

VR (o Vm) debecalcularse encalcularse encada piso yen cada muro:

Page 60: Albañilería Armada Albañilería Confinada

5 - DISEÑO PARA EL SISMO SEVERO (R = 3)

V ifi R i t i Gl b l Mí i X X Y Y

5.- DISEÑO PARA EL SISMO SEVERO (R = 3)

a.- Verificar Resistencia Global Mínima en X-X y Y-Y

Σ VRi > VEiΣ VRi > VEi

placaplaca

Page 61: Albañilería Armada Albañilería Confinada

b.- Sí Σ VRi >3 VEi, el comportamiento seráelástico usar refuerzo mínimo yelástico usar refuerzo mínimo yfinalizar el diseño por carga coplanar.

HASTA ESTE PASO EL DISEÑO ES SIMILAR TANTOPARA LA ALBAÑILERÍA CONFINADA COMO PARAPARA LA ALBAÑILERÍA CONFINADA COMO PARA

LA ALBAÑILERÍA ARMADA