mamposteria general unitec 2014-10-21 klingner
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Diseño estructural con mamposteriaTRANSCRIPT
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Diseño y Construcción de la Mampostería en el Contexto Normativo EEUUProf. Richard E. Klingner Octubre 2014
Curso sobre Mampostería UNITEC Tegucigalpa, HONDURAS
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Diseño y construcción de la mampostería en el contexto de la normativa EEUU
Curso sobre MamposteríaUNITECTegucigalpa , HONDURASOctubre 2014
Prof . Richard E . KlingnerUniversidad de Texas en Austin ( Emérito )
Universidad de Costa Rica ( Visitante )[email protected]
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Puntos principales
1. Las estructuras de mampostería son fáciles de diseñar
2. En el sistema normativo EEUU , el código de diseño se vincula con la especificación de construcción , y se requiere un programa de aseguramiento de calidad
3. La construcción de mampostería en los EEUU enfatiza la mampostería integralmente reforzada , con coladas altas de concreto líquido
3
una golosina dinámica . . .
¡ el sismo de “Dios mío” !
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1. Diseño de las estructuras de mampostería
5
Las estructuras tipo muro de mampostería son fáciles de diseñar
Punto de partida Diseño de franjas verticales en muros
perpendiculares a las cargas laterales Diseño de muros paralelos a las cargas
laterales Diseño de dinteles Análisis simplificado por cargas laterales Detalles
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materiales típicos . . .
Mampostería reforzada estructural unidades huecas , de concreto o arcilla recocida refuerzo vertical en celdas llenas de concreto
líquido refuerzo horizontal en hiladas llenas de concreto
líquido
Mampostería confinada unidades sólidas , de concreto o arcilla recocida refuerzo vertical en castillos ( pilares ) refuerzo horizontal en soleras ( cadenas , dalas )
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. . . materiales típicos Unidades
concreto ( ASTM C 90 o equivalente hondureña ) arcilla recocida ( ASTM C 62 o C 216 o e h )
Mortero de pega cemento , cal hidratada , arena y agua ASTM C 270 o e h el caso omiso es por proporción
Concreto Líquido ( mortero de relleno ) cemento , arena , gravilla y agua ( revenimiento de
27 cm ) ASTM C 476 o e h por proporción o por resistencia compresiva 8
concreto líquido( mortero de relleno )
mortero( mortero de pega )
refuerzo de acero
unidades de concreto o de arcilla recocida
. . . uso de materiales
típicos en la mampostería
reforzada
fachada de unidades de
arcilla recocida
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mampostería de arcillacon elementos confinantes de
concreto
. . . uso de materiales
típicos en la mampostería
confinada
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punto de partida para el diseño simplificado
( ejemplo de dirección de cargamento )
refuerzo vertical de varillas de 12 mm en esquinas , bordes de aberturas , e intervalos de 1.6 - 2 m
refuerzo horizontal de 2 varillas de 12 mm en solera y dinteles ( de 15 mm con luces mayores que 2 m )
NO HAY VIGAS NI COLUMNAS
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función esencial de muros en resistir fuerzas de gravedad
muros no portantes resisten carga axial céntrica como franjas verticales
muros portantes resisten cargas axiales ( céntricas y excéntricas ) como franjas verticales
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función esencial de muros en resistir fuerzas laterales
muros paralelos a las fuerzas laterales actúan como muros cortantes
franjas verticales de los muros perpendiculares a las fuerzas laterales resisten combinaciones de carga axial y momentos fuera del plano , y transfieren sus reacciones a diafragmas horizontales
soleras transfieren reacciones de los muros a los diafragmas , y sirven de cuerdas para los diafragmas
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efecto de aberturas . . .
Franja A
Ancho Contribuyente a la Franja A
Ancho A
Ancho Contribuyente a la Franja B
Ancho Contribuyente a la Franja C
Franja B Franja C
Ancho B Ancho C 14
. . . efecto de aberturas
Las aberturas aumentan las acciones por la razón del ancho contribuyente , entre el ancho real , de cada franja
BAncho
BntecontribuyeAnchonormalesAccionesBFranjaenAcciones
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diseño de franjas en muros perpendiculares . . .
momentos y fuerzas axiales debidos a combinaciones de cargas por gravedad y laterales
M = P e
M = P e / 2 M viento
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. . . diseño de franjas en muros perpendiculares
Pn
Mn
Mu , Pu
diagrama de interacción momento -carga axial ( con ayuda de hoja de cálculo )
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diseño de muros paralelos . . .
momentos , fuerzas axiales y cortes debidos a combinaciones de cargas por gravedad y laterales
P
V
h
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. . . diseño de muros paralelos
Pn
Mn
Mu , Pu
diagrama de interacción momento -carga axial ( con ayuda de hoja de cálculo )
se logra suficiente resistencia lateral mediante densidad de muros
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. . . diseño de muros paralelos
resistencia cortanteV
nsnmn VVV
umnvu
unm PfA
dV
MV 25.075.10.4265.0 '
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diseño de dinteles . . .
( ejemplo de dirección de cargamento )
momentos y cortantes debidos a cargas por gravedad
2
8
2
uu
uu
wV
wM
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. . . diseño de dintelesdiseño por corte
proveer suficiente peralte para no necesitar refuerzo cortante
df
MA
y
us 9.0
diseño por flexión
d
As
eje neutro
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distribución de cortes entre muros cortantes . . .
planteamiento clásico caracterizar el diafragma
como rígido o flexible hacer el análisis
apropiado al caso
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análisis clásico del diafragma rígido
encontrar el centro de rigidez
desacoplar la carga lateral como la superposición de una carga por el centro de rigidez , más un momento torsional alrededor de ello
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análisis simplificado del diafragma rígido . . .
considerar sólo la rigidez cortante , la cual es proporcional al largo en planta
despreciar la torsión en planta
8 m
1 m
8 m
2 m
2 m
2 m
1 m
V
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. . . análisis simplificado del diafragma rígido
totaltotalderecha
totaltotalizquierda
VVm
mV
VVm
mV
3
1
1218
121
3
2
1218
8
8 m
1 m
8 m
2 m
2 m
2 m
1 m
V
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análisis clásico del diafragma flexible . . .
distribuir cortes según áreas tributarias del diafragma , no obstante la rigidez de los muros
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. . . análisis clásico del diafragma flexible
totalderecha
totalizquierda
VV
VV
2
12
1
8 m
1 m
8 m
2 m
2 m
2 m
1 m
V
mitad mitad
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análisis simplificado del diafragma
2 / 3 V1 / 2 V
1 / 3 V1 / 2 V
diseñar para el peor de los dos casos
8 m
1 m
8 m
2 m
2 m
2 m
1 m
V
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diseño de diafragmas
Los cortes en diafragmas se resisten por el peralte total o por el recubrimiento ( para diafragmas de elementos separados ) . Los momentos en diafragmas se resisten por cuerdas de diafragma en vigas de cierre ( soleras ) .
w
L / 2
M = w L2 / 8V = w L / 2
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detalles . . .
conexiones cimentación - muros conexiones solera - muros diseño de dinteles fuera del plano entre
conexiones solera - muros
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. . . detalles
conexiones cimentación -muros
Losa de cimentación Losa de cimentación
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. . . detalles
Conexiones techo – solera ( planchas de concreto )
refuerzo electro - soldado en recubrimiento de losa
Solera reforzada
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. . . detalles
Conexiones techo – solera ( cerchas de madera )
Placas de apoyo de madera
Cercha de madera
Solera reforzada
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. . . detalles
Conexiones techo – solera ( cerchas metálicas )
Placa de apoyo de acero
Cercha metálica
Solera reforzada
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las estructuras tipo muro de mampostería son fáciles de diseñar
punto de partida diseño de franjas verticales en muros
perpendiculares a las cargas laterales diseño de muros paralelos a las cargas
laterales diseño de dinteles análisis simplificado por cargas laterales detalles
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2. El sistema normativo en los EE UU de América
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el sistema normativo en los EEUU de América
no hay norma nacional el proceso normativo es complejo
el lenguaje normativo se desarrolla por organizaciones técnicas de consenso
se adopta por organizaciones de códigos modelos
adquiere personería jurídica al hacerse ley por agencias locales gubernamentales
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International Building Code
. . . unificación de los tres códigos modelos EEUU
Basic Building Code
Southern StandardBuilding Code
Uniform Building Code
documentos de recursodel gobierno EEUU
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MSJC
el MSJC -- el comité encargado de la norma sobre mampostería
American Society of Civil EngineersASCE
The Masonry SocietyTMS
American Concrete InstituteACI
“Comité ConjuntoNormativo
para la Mampostería”
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TMS 402
comenzando en 2014 , el TMS tendrá patrocinio único de la norma sobre mampostería
The Masonry SocietyTMS
Comité de la Norma sobre Mampostería
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organización de la Norma MSJC 2013 . . .
Ch. 1 - General Requirements
Ch. 8AllowableStressDesign
Ch. 9 Strength Design
Ch. 10PrestressedMasonry
App. AEmpiricalDesign
Ch. 12Veneer
Ch. 13Glass Block
8.1 - General ASD 8.2 - URM8.3 - RM
12.1 - General12.2 - Anchored12.3 - Adhered
9.1 - General SD 9.2 - URM9.3 - RM
MSJCSpecification
Ch. 11AAC
App. B Infills
Ch. 3 - Quality and Construction
App. C Limit Design
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vinculación entre Norma y Especificación MSJC . . .
Norma Provisiones de diseño en los Capítulos 4 a 14 La Sección 3.1 requiere un programa de
aseguramiento de calidad de acuerdo con la Especificación
La Sección 1.4 cita la Especificación Especificación
verificar cumplimiento con el fm especificado cumplir con el programa de aseguramiento de
calidad ( tablas específicas ) cumplir con los productos y mano de obra
especificados
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organización de la Especificación MSJC . . .
MSJC Code
Part 1General
Part 2Products
Part 3Execution
1.6 Qualityassurance
3.1 - Inspection3.2 - Preparation3.3 – Masonry erection3.4 – Reinforcement3.5 – Grout placement3.6 – Prestressing3.7 – Field quality control3.8 - Cleaning
2.1 - Mortar 2.2 - Grout2.3 – Masonry Units2.4 – Reinforcement2.5 – Accessories2.6 – Mixing2.7 - Fabrication
MSJCSpecification
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3. La construcción de la mampostería en los EEUU
pasos claves en la construcción de la mampostería reforzada
preparar la cimentación colocar las unidades de
mampostería colocar el refuerzo colar el concreto líquido
en coladas altas
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preparar la de cimentación . . .
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a nivel alineada con dovelas de refuerzo
refuerzo y colada
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colocación del refuerzo . . .
asuntos de diseño ( ver planos ) diámetro máximo de barras refuerzo máximo y mínimo espaciamiento global de
refuerzo
asuntos de construcción colocación y apoyo tolerancias
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colada de concreto líquido en la mampostería
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Puntos principales
1. Las estructuras de mampostería son fáciles de diseñar
2. En el sistema normativo EEUU , el código de diseño se vincula con la especificación de construcción , y se requiere un programa de aseguramiento de calidad
3. La construcción de mampostería en los EEUU enfatiza la mampostería integralmente reforzada , con coladas altas de concreto líquido