Albañileria Iiiu 1 2015

Ing. CIP LUZ E. ALVAREZ ASTO

ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL

TERCERA UNIDAD:ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE

ALBAÑILERIA ARMADA.

LUZ E ALVAREZ [email protected]/ [email protected]

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TERCERA UNIDAD

Albañilería Armada o EstructuralSemana 12: Albañilería Armada. Comportamiento ante solicitaciones Sísmicas

Semana 13: Ductilidad de los muros. Esfuerzos de Corte, Flexión y Flexo-Compresión.

Semana 14: Diseño de Albañilería Estructural

Semana 15: Trabajo Final: Diseño de un edificio de Albañilería de 03 pisos.(Sustentado)

Semana 16: Examen de Tercera Unidad.

Semana 17: Examen Sustitutorio, 14 de Diciembre, 03:00 P.M.


La estructura de una edificación de Albañilería Armada está compuesta por la cimentación, los muros, las vigas y losas de techo

La diferencia principal entre el sistema confinado y el armado radica en los muros. En el caso de la Albañilería Armada (Fig.1) el refuerzo horizontal y vertical se aloja repartiéndolos en el interior de los muros, cuya albañilería está compuesta por bloques asentados con mortero. Los alvéolos (o celdas) de los bloques se rellenan con concreto líquido (“grout”) después de haberse construido la albañilería, para así integrar al refuerzo con la albañilería en una sola unidad denominada “Albañilería Armada”.

Albañilería Armada o Estructural

Fig.1. Edificaciones de Albañilería Armada.

Nótese que el grout se vacía después de haberse construido la albañilería.


Aparte de los requisitos especificados en el Artículo 10 de la Norma E-070, se deberá cumplir lo siguiente:

Los empalmes del refuerzo vertical podrán ser por traslape, por soldadura o por medios mecánicos.

a) Los empalmes por traslape serán de 60 veces el diámetro de la barra.b) Los empalmes por soldadura sólo se permitirán en barras de acero ASTM A706 (soldables),

en este caso la soldadura seguirá las especificaciones dadas por AWS.c) Los empalmes por medios mecánicos se harán con dispositivos que hayan demostrado

mediante ensayos que la resistencia a tracción del empalme es por lo menos 125% de la resistencia de la barra.

d) En muros cuyo diseño contemple la formación de rótulas plásticas, las barras verticales deben ser preferentemente continuas en el primer piso empalmándose recién en el segundo piso (*). Cuando no sea posible evitar el empalme, éste podrá hacerse por soldadura, por medios mecánicos o por traslape; en el último caso, la longitud de empalme será de 60 veces el diámetro de la barra y 90 veces el diámetro de la barra en forma alternada.

ALBAÑILERIA ARMADA - Artículo 12


El refuerzo horizontal debe ser continuo y anclado en los extremos con doblez vertical de 10 cm en la celda extrema.

Las varillas verticales deberán penetrar, sin doblarlas, en el interior de los alvéolos de las unidades correspondientes.

Para asegurar buena adhesión entre el concreto líquido y el concreto de asiento de la primera hilada, las celdas deben quedar totalmente libres de polvo o restos de mortero proveniente del proceso de asentado; para el efecto los bloques de la primera hilada tendrán ventanas de limpieza. Para el caso de muros totalmente llenos, las ventanas se abrirán en todas las celdas de la primera hilada; en el caso de muros parcialmente rellenos, las ventanas se abrirán solo en las celdas que alojen refuerzo vertical. En el interior de estas ventanas se colocará algún elemento no absorbente que permita la limpieza final.


Para el caso de la albañilería parcialmente rellena, los bloques vacíos correspondientes a la última hilada serán taponados a media altura antes de asentarlos, de tal manera que por la parte vacía del alvéolo penetre el concreto de la viga solera o de la losa del techo formando llaves de corte que permitan transferir las fuerzas sísmicas desde la losa hacia los muros. En estos muros, el refuerzo horizontal no atravesará los alvéolos vacíos, sino que se colocará en el mortero correspondiente a las juntas horizontales.

Para el caso de unidades apilables no son necesarias las ventanas de limpieza; la limpieza de la superficie de asiento se realizará antes de asentar la primera hilada.

Antes de encofrar las ventanas de limpieza, los alvéolos se limpiarán preferentemente con aire comprimido y las celdas serán humedecidas interiormente regándolas con agua, evitando que esta quede empozada en la base del muro.


El concreto líquido o grout se vaciará en dos etapas. En la primera etapa se vaciará hasta alcanzar una altura igual a la mitad del entrepiso, compactándolo en diversas capas, transcurrido 5 minutos desde la compactación de la última capa, la mezcla será recompactada. Transcurrida media hora, se vaciará la segunda mitad del entrepiso, compactándolo hasta que su borde superior esté por debajo de la mitad de la altura correspondiente a la última hilada, de manera que el concreto de la losa del techo, o de la viga solera, forme llaves de corte con el muro. Esta segunda mitad también se deberá recompactar. Debe evitarse el vibrado de las armaduras para no destruir la adherencia con el grout de relleno.

Los alvéolos de la unidad de albañilería tendrán un diámetro o dimensión mínima igual a 5 cm por cada barra vertical que contengan, o 4 veces el mayor diámetro de la barra por el número de barras alojadas en el alvéolo, lo que sea mayor.

El espesor del grout que rodea las armaduras será 1½ veces el diámetro de la barra y no deberá ser menor de 1 cm a fin de proporcionarle un recubrimiento adecuado a la barra.


En el caso que se utilice planchas perforadas de acero estructural en los talones libres del muro, primero se colocarán las planchas sobre una capa delgada de mortero presionándolas de manera que el mortero penetre por los orificios de la plancha; posteriormente, se aplicará la siguiente capa de mortero sobre la cual se asentará la unidad inmediata superior. Para el caso de albañilería con unidades apilables las planchas se colocarán adheridas con apóxico a la superficie inferior de la unidad

En el caso que se utilice como refuerzo horizontal una malla electro soldada con forma de escalerilla, el espaciamiento de los escalones deberá estar modulado de manera que coincidan con la junta vertical o con la pared transversal intermedia del bloque, de manera que siempre queden protegidas por mortero. Las escalerillas podrán usarse como confinamiento del muro sólo cuando el espaciamiento de los escalones coincidan con la mitad de la longitud nominal de la unidad.


Comportamiento ante solicitaciones Sísmicas

SISMO SEVERO. Es aquél proporcionado por la NTE E.030 Diseño Sismorresistente, empleando un coeficiente de reducción de la solicitación sísmica R = 3.SISMO MODERADO. Es aquél que proporciona fuerzas de inercia equivalentes a la mitad de los valores producidos por el “sismo severo”.

CONSIDERACIONES GENERALES

La Norma establece que el diseño de los muros cubra todo su rango de comportamiento, desde la etapa elástica hasta su probable incursión en el rango inelástico, proveyendo suficiente ductilidad y control de la degradación de resistencia y rigidez. El diseño es por el método de resistencia, con criterios de desempeño. El diseño está orientado, en consecuencia, a proteger a la estructura contra daños ante eventos sísmicos frecuentes (sismo moderado) y a proveer la necesaria resistencia para soportar el sismo severo, conduciendo el tipo de falla y limitando la degradación de resistencia y rigidez con el propósito de limitar el nivel de daños en los muros, de manera que éstos sean económicamente reparables mediante procedimientos sencillos.


El “sismo moderado” no debe producir la fisuración de ningún muro portante. Los elementos de acoplamiento entre muros deben funcionar como una primera línea

de resistencia sísmica, disipando energía antes de que fallen los muros de albañilería, por lo que esos elementos deberán conducirse hacia una falla dúctil por flexión.

El límite máximo de la distorsión angular ante la acción del “sismo severo” se fija en 1/200, para permitir que el muro sea reparable pasado el evento sísmico.

Los muros deben ser diseñados por capacidad de tal modo que puedan soportar la carga asociada a su incursión inelástica, y que proporcionen al edificio una resistencia a corte mayor o igual que la carga producida por el “sismo severo”.

e) Se asume que la forma de falla de los muros confinados ante la acción del “sismo severo” será por corte, independientemente de su esbeltez.

La forma de falla de los muros armados es dependiente de su esbeltez. Los procedimientos de diseño indicados en el Artículo 28 tienden a orientar el comportamiento de los muros hacia una falla por flexión, con la formación de rótulas plásticas en su parte baja.


Los muros que desempeñan función sísmica, por ejemplo, aquellos que intervienen en el cálculo de la densidad mínima de muros, deben estar completamente rellenos con grout. El uso de muros parcialmente rellenos (con grout sólo en las celdas donde exista refuerzo vertical), no está permitido, porque las celdas vacías terminan triturándose ante los terremotos

Comportamiento ante solicitaciones Sísmicas

Muro armado parcialmente relleno y trituración de celdas vacías.


Un error que frecuentemente se comete, es utilizar los bloques de concreto vibrado vacíos en la construcción de los muros de Albañilería Confinada. Ante los terremotos, después que los muros se agrietan diagonalmente, los bloques vacíos

terminan triturados, perdiéndose

sustancialmente la resistencia y rigidez lateral de los muros. Es decir, estos bloques fueron creados para emplearlos en las edificaciones de Albañilería Armada rellena con grout.


= bh3/12

Momento de inercia

RECORDANDO……….

ANALISIS DE RIGIDECES

I


I = bh3/12

I = Lh3/12

XZ

YZ

Momento de inercia. Resistencia de los a ser rotados


Rigidez Un muro es mas rígido mientras sea menos deformable

DeformaciónLa Deformación de un muro de sección rectangular, por efecto de una carga horizontal esta dad por:


Donde:K o R= Rigidez del Murot = Espesor del muro en el sentido consideradoL = Longitud del muro en el sentido consideradoH = Altura del muroEm = Modulo de elasticidad de la albañileria

El módulo de elasticidad ( Em)

El módulo de elasticidad (Ec ) para el concreto serán los indicados en la NTE E.060 Concreto Armado.El módulo de elasticidad para el acero (Es ) se considerará igual a 196 000 MPa (2 000 000 kg / cm2 )

Revisar NTE E. 070 ALBAÑILERIA


CENTRO DE RIGIDEZ

Es el punto con respecto al cual el edificio se mueve desplazándose como un todo, es el punto donde se pueden considerar concentradas las rigideces de todos los pórticos. Si el edificio presenta rotaciones estas serán con respecto a este punto. Existe línea de rigidez en el sentido X y línea de rigidez en el sentido Y, la intersección de ellas representa el centro de rigidez. Las líneas de rigidez representan la línea de acción de la resultante de las rigideces en cada sentido asumiendo que las rigideces de cada pórtico fueran fuerzas


El centro de rigidez para cada piso se determina respecto a un sistema de coordenadas referencial X-Y, mediante la siguiente expresión:

XCR = kyi * xi YCR = kxi * yi

kyi kxi

Kxi : Rigidez lateral del muro “i” en la dirección “X”Kyi : Rigidez lateral del muro “i” en la dirección “Y”

xi, yi : Ubicación de cada muro respecto a un sistema de ejes referenciales.

Para calcular las rigideces de los muros se analizan todos los muros considerados en plantas de arquitectura sin considerar los elementos de confinamiento y se hallan las rigideces en la dirección X e Y


Elevación Planta

9.00 m

y

x0.25 m

Ejemplo

2.50 m

XCR = 0.0340 /0.0022

y

YCR = 0.0099 /0.2717


Calculo de centro de rigidez de la planta.



CENTRO DE MASAS O CENTRO DE GRAVEDAD

El centro de gravedad, es un concepto muy importante cuando se diseñan estructuras y máquinas ya que de su situación dependerá que éstas sean estables y no pierdan su posición de trabajo. En él suponemos que está concentrada toda la masa del objeto, pero sólo de forma virtual, ya que la masa de un objeto se encuentra repartida por todo él

La posición del centro de gravedad de un objeto depende de su forma. La posición del centro de gravedad también depende de la distribución de masas

en él

El centro de masa para cada piso se determina tomando en cuenta los muros estructurales y no estructurales

El centro de masa de un sistema discreto o continuo es el punto geométrico que dinámicamente se comporta como si en él estuviera aplicada la resultante de las fuerzas externas al sistema.

http://es.wikipedia.org/wiki/Discreto

http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_(geometr%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Din%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza


Formulas a utilizar

XCM = Pi * xi YCM = Pi * yi

Pi Pi

DondePi : Carga de gravedad que soporta el muro “i”. (CM + CV)xi, yi : Ubicación de cada muro respecto a un sistema de ejes referenciales.

O También:


Elevación Planta

9.00 m

y

x0.25 m

2.50 m

Planta

y

x

Ejemplo

Metrado de cargas

XCM = 1.266 /10.125

YCM = 45.563/ 10.125


Calculo de centro de gravedad de la siguiente planta:



Se denomina momento torsor a la componente paralela al eje longitudinal del momento de fuerza resultante de una distribución de tensiones sobre una sección transversal

MOMENTO TORSOR

https://es.wikipedia.org/wiki/Eje_longitudinal

https://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_fuerza

https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_resultante


FUERZA CORTANTE DEBIDO A LA TORSIÓN

Si el centro de masa no coincide con el centro de rigidez se origina una excentricidad real, produciéndose un momento torsor el cuál produce un incremento en los cortantes de los muros de albañilería, estos incrementos deben ser considerados para efectos de diseño.

Asimismo, se considerará una excentricidad accidental perpendicular a la dirección del sismo igual a 0.05 veces la dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la dirección de análisis.


El momento torsor esta dado por:

Donde:

Fuerza producida por el momento torsor

Donde:

xi, abcisa del centro de rigidez del muro i respecto al eje de referencia yyi ordenada del centro de rigidez del muro i respecto al eje de referencia x


CORRECCIÓN POR TORSIÓN, CÁLCULO DEL MOMENTO POLAR DE INERCIA Y CÁLCULO DE LOS CORTANTES FINALES

El momento polar de inercia

EXCENTRICIDAD:

Donde:


Incremento del Cortante (Sismo Dirección X-X)

Excentricidad real:

ey = yCM –

yCRExcentricidad accidental:

eacc = 0.05 Dy

Incremento del Cortante (Sismo Dirección Y-Y)

Excentricidad real:

ex = xCM – xCR

Excentr. accidental:eacc = 0.05 Dx


Efectos De Torsión


Se evalúa el Momento Torsor en cada nivel y para cada dirección del sismo.

Luego hallamos los incrementos de fuerza horizontal debido al Momento Torsor Mt ,es decir corregimos por torsión


Finalmente se evalúa la fuerza cortante total en cada muro.







GRACIASIng. Luz E. Alvarez Asto

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De cierto os digo, que si tuviereis fe, y no dudareis, no sólo haréis esto de la higuera, sino que si a este monte dijereis: Quítate y

échate en el mar, será hecho. Y todo lo que pidiereis en oración,

creyendo, lo recibiréisMateo 21:21-22

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