Diseño albañileria 01

CURSO TALLER DE ACTUALIZACION :

DISEﾃ前 INTEGRAL DE UNA EDIFICACION DE ALBAﾃ選LERIA CONFINADA ING. RICHARD H. CRUZ GODOY

Lima, Abril 2011

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.

CONSIDERACIONES PREVIAS

Albañilería La Albañilería es también conocida como Mamposter ía, 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, ladr illos de arcillay bloques de concreto(artificiales).

Fuente: Ing. Ángel San Bartolomé

DEFINICIONES PREVIAS • Constr uccionesde 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 r acionalmente, 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 Estr uctur al .– Los muros se clasifican en Portantes y No Portantes.

• Por la distr ibución del Refuer zo – Muros de albañilería simple – Muros reforzados (armados, laminares y confinados).

•

PRETENSADO EN LA ALBAÑILERIA

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

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AISLAMIENTO EN LA ALBAﾃ選LERIA

Efectos del Aislamiento de base en edificaciones .

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070

Unidades de Albañilería.

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070

Foto: Ing. Ángel San Bartolomé

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070

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.

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAﾃ選LERIA

Poca rigidez en la direcciﾃｳn corta

Fuente: Ing. Marcos Tinman

Pisco 2007

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAﾃ選LERIA

Deficiente Estructuraciﾃｳn

Fuente: Ing. Marcos Tinman

Planta de arquitectura

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAﾃ選LERIA

Deficiente Estructuraciﾃｳn

Fuente: Ing. Marcos Tinman

Planta de estructuras

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAﾃ選LERIA

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

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAﾃ選LERIA

Foto: Ing. ﾃ］gel San Bartolomﾃｩ

Agrietamiento diagonal de muros por falta de confinamiento, este tipo de falla son de naturaleza frﾃ｡gil.

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA

Foto: Ing. Ángel San Bartolomé

“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.

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAﾃ選LERIA

Foto: Ing. ﾃ］gel San Bartolomﾃｩ

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

NORMATECNICADE SUELOSY CIMENTACIONESE -050

NORMATECNICADE SUELOSY CIMENTACIONESE -050

CRITERIOSDE ESTRUCTURACION– NORMAE 070

CRITERIOSDE ESTRUCTURACION– NORMAE 070

CRITERIOSDE ESTRUCTURACION– NORMAE 070

Bloques con plantas estructurales tipo L o T.

División de bloques en plantas estructurales tipo L o T.

CRITERIOSDE ESTRUCTURACION– NORMAE 070

CRITERIOSDE ESTRUCTURACION– NORMAE 070

PREDIMENSIONAMIENTODE MUROS– NORMAE 070

PREDIMENSIONAMIENTODE MUROS– NORMAE 070

PREDIMENSIONAMIENTODE MUROS– NORMAE 070

PREDIMENSIONAMIENTODE MUROS– NORMAE 070

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES En 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 7.1.1 Lima ----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 m 0.25 x 0.30

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Paso 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 : 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 peso de l tarrajeo)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Nor ma E– 020 CARGAS Capitulo 3 - Carga viva Art. 3.1.1 – Tabla 3.1.1 Cargas vivas mínimas repartidas

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Paso 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 típica L= 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 NIVELES Con la ayuda de una hoja de calculo se procede a verificar la densidad m铆nima de muros para cada direcci贸n.

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

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Paso 4.- Esfuerzo Axial Máximo (

m)-----Art

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).

7.1.1b

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES 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.

2 2 2 m=29.47/(0.13x2.28)=99.426 t/m ≤0.2x650[1-(2.4/ (35x0.13) ] =93.83 t/m ≤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.

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Paso 4.- Esfuerzo Axial Máximo (

m)-----Art

7.1.1b

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.

2 2 2 m=34.286/(0.23x2.28)=65.35 t/m ≤0.2x650[1-(2.4/ (35x0.23) ] =118.44 t/m ≤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.

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Paso 4.- Esfuerzo Axial Mรกximo (

m)-----Art

7.1.1b

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Paso 4.- Esfuerzo Axial Máximo (

m)-----Art

7.1.1b

Límites de Norma E070 Esfuerzo de Compresión

0.2*f'm*(1-(h/35e)^2)

0.15*f'm

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

Esfuerzo Máximo

σ máx.

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.