taller 01 albañileria confinada

DISEÑO INTEGRAL DE UNA

EDIFICACION DE ALBAÑILERIA

CONFINADA

Lima, Abril 2011

ING. RICHARD H. CRUZ GODOY

CURSO TALLER DE ACTUALIZACION :

OBJETIVO DEL CURSO

El objetivo del presente curso taller es que el participante

realice el diseño completo de una edificación de albañilería

confinada, esto implica el diseño de los Muros de Albañilería y

sus elementos de confinamiento, diseño de la losa de piso,

diseño de cimentación corrida.

METODOLOGIA

El curso esta dividido en 4 sesiones de taller en el cual los

participantes desarrollaran en cada sesión ejemplos prácticos

aplicando las consideraciones y/o recomendaciones dadas por

las normas E070, E030, E060. Con ese fin se dan las pautas

básicas de las normas aplicables en cada etapa del desarrollo

de un proyecto estructural. El curso es netamente practico de

modo que el participante deberá desarrollar en aula un ejemplo

practico con la tutoría del expositor logrando el alcance

programado para cada sesión.

CONSIDERACIONES PREVIAS

En el Perú el mayor porcentaje de viviendas en zonas urbanas

como rurales es construida con el sistema de albañilería 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 norma

E - 070 que rige el diseño de edificaciones de albañilería.

La actual Norma E070 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.

AlbañileríaLa Albañilería es también conocida como Mampostería, una

definición simple de la albañilería es aquella en la que se considera

como un conjunto de unidades trabadas o unidas entre si con algún

material, como el mortero de barro o de cemento. Las unidades

pueden ser piedras(naturales) o también adobe, tapias, ladrillos de

arcillay bloques de concreto(artificiales).

CONSIDERACIONES PREVIAS

Fuente: Ing. Ángel San Bartolomé

DEFINICIONES PREVIAS

• Construccionesde albañiler ía

• Todo aquel sistema donde se ha empleado básicamente

elementos de albañilería (muros, vigas, pilastras, etc.) estos

elementos a su vez están compuestos por unidades de arcilla,

sílice-cal o de concreto, adheridas con mortero de cemento o

concreto fluido (“grout”).

• ALBAÑILERIAESTRUCTURAL

• 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.

• CLASIFICACION DE LA ALBAÑILERIA

• A efectos de obtener una mejor descripción de los diferentes tipos de

albañilería las clasificaremos de dos maneras:

• Por su Función Estructural.-

– Los muros se clasifican en Portantes y No Portantes.

• Por la distr ibución del Refuerzo

– Muros de albañilería simple

– Muros reforzados (armados, laminares y confinados).

• PRETENSADO EN LA ALBAÑILERIA

• Hotel Excalibur de la Vegas (EE.UU) - Albañilería Preesforzada.

• AISLAMIENTO EN LA ALBAÑILERIA

Efectos del Aislamiento de base en edificaciones .

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070


Unidades de Albañilería.


Foto: Ing. Ángel San Bartolomé

COMPORTAMIENTO SISMICO Y CRITERIOS DE ESTRUCTURACION EN EDIFICACIONES DE

ALBAÑILERIA

COMPORTAMIENTOSISMICODE 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.

Poca rigidez en la dirección corta

Pisco 2007


Fuente: Ing. Marcos Tinman

Deficiente Estructuración

Planta de arquitectura



Planta de estructuras

Deficiente Estructuración



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.



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

de naturaleza frágil.



“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.



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

suelos colapsable.


NORMATECNICADE SUELOSY CIMENTACIONESE -050

CRITERIOSDE ESTRUCTURACION– NORMAE 070


División de bloques en plantas estructurales tipo L o T.

Bloques con plantas estructurales tipo L o T.

PREDIMENSIONAMIENTODE MUROS– NORMAE 070

EJEMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELESEn el siguiente ejemplo se muestra la aplicación de las recomendaciones de

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.- 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: 0.15 x 0.30 m

Vigas soleras en X-X: 0.25 x 0.30

Paso 2.- Estructuración en planta: Muros portantes en dirección xx , dirección yy losa

aligerada

•Vigas soleras en Y-Y: 0.15 x 0.30 m,

•Vigas soleras en X-X: 0.25 x 0.30

•Diafragma rígido

•Losa aligerada e = 0.20m

EJEMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

•Predimensionamiento de la losa aligerada.

•Norma E-060


•Propiedades de los materiales

Concreto : f’c = 175 kg/cm2 = 0.175 t/cm2

Acero : fy = 4200 kg/cm2 = 4.2 t/cm2

Albañilería : Pilas: f’m =65 kg/cm2 = 650 t/m2

Ladrillo : King Kong Industrial

Mortero : 1:4 (cemento: arena gruesa)

Cargas Muertas y vivas

•Concreto Armado : = 2.40 t/m3

•Losa Aligerada (e=0.20m): 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 : 1.90 t/m3 (para considerar el pesode l tarrajeo)


Norma E – 020 CARGAS

Capitulo 3 - Carga viva

Art. 3.1.1 – Tabla 3.1.1 Cargas vivas mínimas repartidas


•De acuerdo a la norma E – 030:

Para nuestra edificación:

Z= Factor de zona (Lima está en zona 3) = 0.4

U= Factor de uso (oficinas) = 1.0

S= Factor de suelo (grava arenosa densa) = 1.0

N= Número de piso del edificio = 4.0

Ap=Área de la planta típica = 12.00 x 7.0= 84.00 m2

L= Longitud total del muro confinado

t= Espesor efectivo del muro

Paso 3.- Estructuración en planta – DENSIDAD MINIMA DE MUROS Art 7.1.2

Con la ayuda de una hoja de calculo se procede a verificar la densidad mínima de muros

para cada dirección.


Con lo que verificamos que en ambas

direcciones cumple con lo establecido en la

Norma.


Con la ayuda de la hoja de calculo se

realiza el calculo del esfuerzo axial para

cada muro y para cada dirección. Como

muestra se presenta el calculo paso a paso

para el muro Y7.

Para hallar la carga axial sobre cada muro

es necesario determinar las áreas

tributarias esto se muestra en el grafico de

la 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 primer

nivel, para nuestro ejemplo el numero de

pisos es igual a 4, (3 típicos +1azotea).

Paso 4.- Esfuerzo Axial Máximo ( m)-----Art 7.1.1b


Considerando muro de soga:

Peso Muro (Pm) : 0.13 x 2.28 x 2.40 x 1.90 x 4 = 5.408 t

Peso Viga solera : 0.15 x 0.30 x 2.28 x 2.40 x 4 = 0.984 t

Peso Losa : 0.30 x 9.42 x 4 = 11.304 t

Peso Acabados : 0.10 x 9.42 x 4 = 3.768 t

Peso Sobrecarga : 0.25 x 9.42 x 3 + 0.1 x 9.42 = 8.007 t

Pm = 29.47 t

Ahora 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 puede

incrementar 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) : 0.23 x 2.28 x 2.40 x 1.90 x 4 = 9.565 t

Peso Viga solera : 0.25 x 0.30 x 2.28 x 2.40 x 4 = 1.642 t

Peso Losa : 0.30 x 9.42 x 4 = 11.304 t

Peso Acabados : 0.10 x 9.42 x 4 = 3.768 t

Peso Sobrecarga : 0.25 x 9.42 x 3 + 0.1 x 9.42 = 8.007 t

Pm = 34.286 t

Ahora 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 proceso

iterativo que se puede trabajar de manera practica con la hoja de excel tal como se

muestra a continuación.




Límites de Norma E070

Esfuerzo de Compresión 0.2*f'm*(1-(h/35e)^2) 0.15*f'mEsfuerzo Máximo σ máx.

σ (Ton/m2) (Ton/m2) (Ton/m2)

45.15 93.83 97.50 conforme

60.24 93.83 97.50 conforme

44.52 93.83 97.50 conforme

62.79 93.83 97.50 conforme

79.75 93.83 97.50 conforme

62.79 93.83 97.50 conforme

64.13 118.44 97.50 conforme

53.63 93.83 97.50 conforme

33.56 93.83 97.50 conforme

44.47 93.83 97.50 conforme

Repetir el procedimiento para los muros en la dirección xx. Algunos autores

recomiendan 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.

taller 01 albañileria confinada

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