clasealbanileria-confinada

CURSO:

ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL

ING. ANIBAL TORRES SANCHEZ

La Merced - 2015

OBJETIVO DEL CURSO

El objetivo del presente curso, es que el estudiante realice el diseño completo de una edificaciónde albañilería confinada y armada, esto implica el

diseño de los Muros de Albañilería y suselementos deconfinamiento, diseño de la losa de piso, diseño de cimentación corrida, entre otros.

METODOLOGIAEl curso esta dividido en sesiones en el cuallos estudiantesdesarrollaran en cada sesión ejemplosprácticos aplicando las consideraciones y/orecomendacionesdadas por las normas E.070, E.060, E.030 y E.020. Con ese fin se dan las pautas básicas de las normas aplicables en cada etapa del desarrollo del curso. El curso es netamente practico de modo que el estudiante deberá desarrollar en aula un ejemplo practico con la tutoría del profesor.

CONSIDERACIONES PREVIAS

En el Perú el mayor porcentaje de viviendas en zonas urbanas como rurales es construida con el

sistema de albañilería ya sea confinada o armada.Se estima que entre el 60% y 70% de la construcción urbana es de albañilería. Entre el 90% al 100% de la construcción rural es de albañilería. En cuanto a la construcción informal gran proporción es de albañilería.En este contexto en el año 2006 se promulga la vigente normaE.070 que rige el diseño de edificaciones de albañilería.

La actual Norma E.070 incluye un cambio sustancial en el procedimiento de diseño de las edificaciones de albañilería y es que acorde con las tendencias actuales en el análisis y diseño Sismo resistente se incluye Niveles de Sismo de Diseño para evaluar el desempeño de las edificaciones, en particular 02 niveles, Sismo Moderado y Sismo Severo.

CONSIDERACIONES PREVIAS

AlbañileríaLa Albañilería es también conocida como Mampostería,una definición simple de la albañilería es aquella en la que se consideracomo un conjunto de unidades trabadas o unidas entre si con algún material, como el mortero de barro o decemento. Las unidadespueden ser piedras (naturales) o también adobe, tapias,ladr illos

d e arcillay bloques de concreto (artificiales).

Fuente: Ing. ATS/UAP

DEFINICIONES PREVIAS

Constr uccionesde albañilería

elementos a su vez están compuestos por unidades de arcilla, sílice-cal o de concreto, adheridas con mortero de cemento o concreto fluido (“grout”).

ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL• Existe un consenso en la mayoría de las referencias revisadas

en cuanto a una definición para la albañilería estructural y ésta es aquella que la define como construcciones de albañilería que han sido diseñadas racionalmente, de tal manera que las cargas actuantes (cargas de gravedad, y cargas sísmicas, etc.) durante su vida útil se transmitan adecuadamente a través de los elementos de albañilería (convenientemente reforzadas) hasta el suelo de cimentación.

• Todo aquel sistema dondese

ha empleado básicamente

elementos de albañilería(muros,

vigas,pilares,

etc.)estos

Deben ser iguales en todos los pisos. Como máximo: Largo = 3 veces Ancho. Las aberturas para escaleras no deben ser excesivas ni en número ni

en tamaño y de preferencia deben estar ubicadas en la zona central.

Muros portantes le proporcionan la fortaleza y la solidez necesarias a una vivienda oedificación de albañilería confinada.

CLASIFICACION DE LA ALBAÑILERIA

A efectos de obtener una mejor descripción de los diferentes tipos de albañilería las clasificaremos de dos maneras:• Porsu Función Estr uctur a.l.

– Los muros se clasifican en Portantes y No Portantes.• Porla d istr ibución del Refuerzo.

– Muros de albañilería simple– Muros reforzados (armados, laminares y confinados).

• AISLAMIENTO EN LA ALBAÑILERIA

Efectos del Aislamiento de base en edificaciones .

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070


Unidades de Albañilería.


Foto: Ing. RCM/UAP

COMPORTAMIENTO SISMICO Y CRITERIOS DE ESTRUCTURACION EN EDIFICACIONES

DE ALBAÑILERIA

COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIA

El comportamiento de estructuras de albañilería sometidas a sismos no siempre ha sido exitoso. Las principales razones de las fallas ocurridas, algunas de ellas de magnitud catastrófica se vienen sucediendo en cada evento sísmico.

Estudiaremos a continuación varios tipos de fallas ocurridos en las construcciones de albañilería muchos de los cuales se han puesto de manifiesto en los recientes sismos, las lecciones que estas fallas nos dejan se remarcan y se muestran para mejorar el comportamiento de estas edificaciones, así como también se muestra aquellas que tuvieron un buen comportamiento lo cual implica la validez de las recomendaciones de nuestras normas.

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA

Poca rigidez en la dirección corta


Pisco 2007


Deficiente Estructuración

Fuente: Ing. CARLOS PARIONA

Planta de arquitectura


Deficiente Estructuración


Planta de estructuras

Fuerzas fuera del plano que se generan en los encuentros de muros sin confinamiento y consecuente colapso de los muros perimétricos de un edificio en Santa Cruz en el sismo de Loma Prieta.

COMPORTAMIENTO SISMICO DE ALBAÑILERIA


Foto: Ing. ATS/UAP

Agrietamiento diagonal de muros por falta de confinamiento, este tipo de falla son de naturaleza frágil.


Foto: Ing. ATS/UAP

“Piso Blando” este problema se genera debido a que muchas viviendas típicas tienen el primer piso libre de muros y a partir del segundo nacen los muros.


Foto: Ing. Ángel San Bartolomé

Vivienda en Chimbote sismo de 1970 licuefacción del suelo, y cimiento armado sobre suelos colapsable.

NORMA TECNICADE SUELOS Y CIMENTACIONESE -050

CRITERIOSDE ESTRUCTURACION– NORMA E 070


Bloques con plantas estructurales tipo L o T.

División de bloques en plantas estructurales tipo L o T.

PREDIMENSIONAMIENTODE MUROS– NORMA E 070

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELESEn el siguiente ejemplo se muestra la aplicación de las recomendacionesde estructuración, predimensionamiento y verificación de los capítulos 6 y 7 de la E-070.

Características del Edificio•La figura corresponde a la planta típica de un edificio de 4 pisos destinado a oficinas, ubicado en Lima sobre un suelo de buena calidad (grava arenosa densa).

Paso 1.- Cálculo del Espesor mínimo de muros Art 7.1.1Lima ----Zona Sísmica 3.

Considerando h =2.40m, t = 2.4/20 = 0.12m Muro de soga (mínimo 0.13m)

Vigas soleras en Y-Y: Vigas soleras en X-X:

0.15 x 0.30 m0.25 x 0.30

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELESPaso 2.- Estructuración en planta: Muros portantes en dirección xx, dirección yy losa aligerada

•Predimensionamiento de la losa aligerada.•Norma E-060

•Vigas soleras en Y-Y:•Vigas soleras en X-X:

0.15 x 0.30 m,0.25 x 0.30

•Diafragma rígido•Losa aligerada e = 0.20m

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

Propiedades de los materiales Concreto Acero

: f’c = 175 kg/cm2 = 0.175 t/cm2: fy = 4200 kg/cm2 = 4.2 t/cm2 Albañilería : Pilas: f’m =65 kg/cm2 = 650

t/m2 Ladrillo Mortero

: King Kong Industrial: 1:4 (cemento: arena gruesa)Cargas Muertas y vivas

•Concreto Armado•Losa Aligerada (e=0.20m)

: 2.40 t/m3

: 300 kg/m2 = 0.30 t/m2

•Acabados : 0.10 t/m2

•Sobrecarga de azotea : 0.10 t/m2

•Sobrecarga de oficina : 0.25 t/m2 (Norma E.020)•Muros de albañilería

del tarrajeo): 1.90 t/m3 (para considerar el peso

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

Norma E.020 CARGAS

Capitulo 3 - Carga viva

Art. 3.1.1 – Tabla 3.1.1 Cargas vivas mínimas repartidas

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELESPaso 3.- Estructuración en planta – DENSIDAD MINIMA DE MUROS Art 7.1.2

•De acuerdo a la norma E – 030:Para nuestra edificación:Z= Factor de zona (Lima está en zona 3) U= Factor de uso (oficinas)S= Factor de suelo (grava arenosa densa) N= Número de piso del edificio Ap=Área de la planta típicaL= Longitud total del muro confinado t= Espesor efectivo del muro

= 0.4= 1.0= 1.0= 4.0= 12.00 x 7.0= 84.00 m2

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELESCon la ayuda de una hoja de cálculo se procede a verificar la densidad mínima de muros para cada dirección.ϬϬ

Con lo que verificamos que en ambas direcciones cumple con lo establecido en la Norma.

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELESPaso 4.- Esfuerzo Axial Máximo ( m)-----Art 7.1.1b

Con la ayuda de la hoja de cálculo se realiza el calculo del esfuerzo axial para cada muro y para cada dirección. Como muestra se presenta el cálculo paso a paso para el muro Y7.Para hallar la carga axial sobre cada muro es necesario determinar las áreastributarias esto se muestra en el grafico dela derecha.Para el muro Y7 el área tributaria es igual a =9.42m2.La máxima carga axial para todos los muros se presenta en los muros del primernivel, para nuestro ejemplo el numero de pisos es igual a 4, (3 típicos +1 azotea).


Considerando muro de soga:Peso Muro (Pm): Peso Viga solera

:

0.13 x 2.28 x 2.40 x 1.90 x 4 = 5.408 t0.15 x 0.30 x 2.28 x 2.40 x 4 = 0.984 t0.30 x 9.42 x 4 = 11.304 t0.10 x 9.42 x 4 = 3.768 t0.25 x 9.42 x 3 + 0.1 x 9.42 = 8.007 t

Peso Losa: Peso Acabados:Peso Sobrecarga: Pm = 29.47 tAhora verificamos que la máxima carga axial (esto es en el muro del primer nivel) encontrada en el muro Y7 es menor al 15%f’m como lo exige la Norma E.070. m=29.47/(0.13x2.28)=99.426 t/m2 ≤0.2x650[1-(2.4/ (35x0.13)2 ] =93.83 t/m2

≤0.15f’m=97.50 t/m2

Como se puede observar el máximo esfuerzo axial para este muro es mayor que el limite establecido por la norma E070, a fin de

reducir los esfuerzos se puedeincrementar el espesor del muro o en su defecto aumentar la calidad de la albañilería es decir f´m. En este ejemplo se ha considerado aumentar el espesor a muro de cabeza.


Considerando muro de cabeza:Peso Muro (Pm): Peso Viga solera

:

0.23 x 2.28 x 2.40 x 1.90 x 4 = 9.565 t0.25 x 0.30 x 2.28 x 2.40 x 4 = 1.642 t0.30 x 9.42 x 4 = 11.304 t0.10 x 9.42 x 4 = 3.768 t0.25 x 9.42 x 3 + 0.1 x 9.42 = 8.007 t

Peso Losa: Peso Acabados:Peso Sobrecarga: Pm = 34.286 tAhora verificamos que la máxima carga axial (esto es en el muro del primer nivel) encontrada en el muro Y7 es menor al 15%f’m como lo exige la Norma E.070. m=34.286/(0.23x2.28)=65.35 t/m2 ≤0.2x650[1-(2.4/ (35x0.23)2 ] =118.44 t/m2

≤0.15f’m=97.50 t/m2

Como se puede observar el máximo esfuerzo axial para este muro considerando un aparejo de cabeza se logra reducir los efectos de confinamiento. Este es un procesoiterativo que se puede trabajar de manera práctica con la hoja de excel tal como se muestra a continuación.

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELESPaso 4.- Esfuerzo Axial Máximo ( m)-----Art

7.1.1b

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELESPaso 4.- Esfuerzo Axial Máximo ( m)-----Art 7.1.1bRepetir el procedimiento para los muros enla

dirección xx. Algunosautoresrecomiendan considerar un ancho tributario para los muros en esta dirección igual a

4 veces el espesor de la losa para cuantificar el área tributaria.

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIARDE 04 NIVELES

Considerando las mismas condiciones del ejemplo desarrollado y empleando la hoja de calculo trabajada. Realizar la estructuración en planta de la edificación multifamiliar de 04 niveles mostrada a continuación, verifique espesor mínimo de muros, densidad mínima de muros, esfuerzo axial máximo en cada muro de cada dirección.

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