DISEÑO SISMO-RESISTENTE SIMPLIFICADO DE MAMPOSTERÍA DE BLOCK DE CONCRETO
mgtr. arq. luis fernando ruano paz
diseño estructural de mampostería reforzada
Aplicando el diseño sismo resistente tipo cajón
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Aplicando el diseño sismo resistente tipo cajón Viviendas SISMO RESISTENTES, es decir con capacidad de resistir sismos.
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Aplicando el diseño sismo resistente tipo cajón
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Lineamientos básicos de diseño estructural de mampostería reforzada tipo cajón
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Componentes de la mampostería Mochetas principales Son elementos verticales de concreto con refuerzo, con el fin de enmarcar el levantado en conjunto con las soleras. Se ubican en las esquinas, los bordes de paredes y en las intersecciones de paredes. Soleras Son elementos horizontales de concreto con refuerzo, trabajan en conjunto con la mampostería. Pines o refuerzo pineado Varilla de acero que se coloca adentro de las celdas de los blocks o ladrillos. Se rellena con "graut". Mochetas intermedias Son elementos verticales de concreto con refuerzo, son útiles para disminuir el tamaño de las grietas en diagonal que se podrían formar en un sismo. Se colocan entre las mochetas principales.
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Mampostería Tipos de blocks: Entre los blocks de dos celdas hay dos variantes principales: • Tipo “UT” que tiene un tabique al centro. • Tipo “DT” que tiene doble tabique al centro.
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Mampostería Resistencias de blocks: Kg/cm2
Están especificadas en la Norma COGUANOR NTG 41054. Establece 3 clases de block: A, B y C. Cada clase tiene cierta resistencia y un límite de absorción de humedad.
Kg/cm2
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MamposterĂa
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Mampostería Forma de poner el mortero de pega entre hiladas. Hay dos formas de colocar el mortero de pega entre las unidades de mampostería: • Solo dos tiras de mortero a lo largo de las caras laterales de las unidades, esto se llama “Mortero de Lecho Parcial”. >> MLP
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Mampostería Forma de poner el mortero entre hiladas. • Aplicando el mortero sobre toda la superficie de contacto entre blocks; esto se llama “Mortero de Lecho Completo”. >> MLC
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7 pasos de diseño estructural para una vivienda de mampostería reforzada tipo cajón
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PASO 1 Criterios básicos de diseño Configuración de la edificación. Sistema estructural de cajón: • La estructura principal de soporte son las propias paredes de mampostería que deben tener refuerzo de acero. • No debe sobrepasar 3 niveles. • No debe ser demasiado esbelta; aplican ciertas limitaciones de la relación alto/ancho. • La altura máxima de cada nivel no será mayor de tres metros. • Debe haber una distribución bastante uniforme de paredes a lo largo y ancho de la edificación.
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PASO 1 Criterios básicos de diseño Configuración de la edificación. • Si es mayor a 8.00 metros de altura, se diseñará con otro sistema estructural. • El área de construcción sumada de todos los niveles será generalmente menor a 300 m2, pero no hay un límite exacto de área. • La edificación no debería ser demasiado alargada y hay que apartarse de edificaciones en “L” o en “T”.
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PASO 1 Criterios básicos de diseño
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PASO 2 Modular la estructura de cajón • Se les llama así porque son verdaderas cajas. • La estructura es a base de muros de carga, y todas las paredes trabajan al mismo tiempo y soportan las cargas. • Se divide el cajón en PANELES rectangulares; los que sirven para ordenar la estructura.
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PASO 2 Modular la estructura de cajón Para realizar las divisiones interiores de la construcción, se deben seguir algunas reglas: Los paneles de niveles superiores deben ser iguales a los inferiores.
Ningún lado de las paredes puede ser mayor a 4.50m. de largo.
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PASO 2 Modular la estructura de cajón NUNCA se debe levantar una pared sobre los voladizos. Porque la estructura tipo cajón no lo permite, ya que las cargas deben transmitirse verticalmente.
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PASO 2 Modular la estructura de cajón
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PASO 3 Cantidad de paredes Deben haber suficientes paredes en cada dirección. Cuando un sismo “vence” una pared la agrieta de forma diagonal.
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PASO 3 Cantidad de paredes Cuántas paredes debe tener la vivienda para ser segura? Se calculan los m2 que tiene el diseño de la vivienda.
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PASO 3 Cantidad de paredes Para calcular el número de paredes a construir, tomar en cuenta que solamente servirán como muros de carga: • Las paredes de piso a cielo. • Las paredes que tienen puertas y ventanas no cuentan. • Si son menos de 1.20 metros de largo no cuentan. Las paredes cortas NO ayudan a resistir los sismos, a menos que: > Estén rellenas de graut. > Pinear todas las celdas de block.
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PASO 3 Cantidad de paredes
Puertas y ventanas NO se incluyen en los ml
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PASO 3 Cantidad de paredes
Puertas y ventanas NO se incluyen en los ml
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PASO 3 Cantidad de paredes Proporcionar la resistencia sísmica suficiente. Para una casa de dos niveles de mampostería de block con entrepiso y techo de concreto, la construcción tiene: 6 x 11 = 66 x 2 niveles = 132 m2 Para que sea segura Se tiene que establecer la cantidad mínima de paredes que debe tener. PUEDE TENER MÁS PAREDES PERO NO MENOS.
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PASO 3 Cantidad de paredes • Es importante considerar el nivel de sismicidad del municipio. En Guatemala, hay municipios donde tiembla más fuerte, en otros menos. • Se dispone de un mapa de “amenaza sísmica” de Guatemala, que lo divide en amenaza alta, media o baja. • En este ejemplo se utilizará el Municipio de San Cristóbal Cucho, San Marcos que se encuentra en una zona de sismicidad alta.
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PASO 3 Cantidad de paredes Se miden en planta los metros lineales de paredes del primer nivel, que tengan más de 1.20 metros de largo.
En la dirección “X” se suma: 11 + 3.10 + 3.25 + 11 = 28.35 ml. En la dirección “Y” se suma:1.20 + 1.20 + 3.15 + 3.15 + 1.95 + 1.20 = 11.85 ml.
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PASO 3 Cantidad de paredes Si la pared es de block DT de 14 cm de ancho, clase C, levantado de “lecho parcial” de mortero. Se utiliza el factor 0.110 de la tabla de sismicidad alta:
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PASO 3 Cantidad de paredes Como la vivienda tiene 132 m2, se multiplica 132 x 0.110 = 14.52 ml. Lo que significa que en cada eje de la vivienda se debe levantar como mínimo 14.52 ml de pared. En el Eje “X” se tiene 28.35 ml por lo que la cantidad de paredes es suficiente. En el Eje “Y” hay 11.85 ml por lo que la cantidad de paredes NO es suficiente. Por lo tanto se debe elegir cualquiera de las siguientes opciones en la dirección “Y”: • Más longitud de paredes • Más resistente el block • Más gruesas algunas paredes
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PASO 3 Cantidad de paredes Por lo que si se utiliza block DT, clase B, con “lecho parcial”: 132 m2 x 0.089 = 11.75 ml. Lo que significa que en el eje Y se debe levantar como mínimo 11.75 ml de pared. Si se cumple con cantidad necesaria de paredes en el eje Y, ya que el diseño tiene 11.85 ml.
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PASO 4 Las vigas y mochetas de carga Las vigas son elementos horizontales que sirven para soportar las losas cuando no existen paredes. Cuando si existe pared a este elemento se le llama: solera de remate o corona. Peralte de vigas (l/12): > De 3 m a 4.5 m de largo, tendrá una altura de 0.35 m. > De 2 m a 3 m de largo tendrá una altura de 0.30 m.
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PASO 4 Las vigas y mochetas de carga Se recomienda usar tabiques de tablayeso como paredes en un segundo nivel, cuando en el primer nivel no hay una pared o viga que soporte la carga.
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PASO 4 Las vigas y mochetas de carga Cálculo de la cantidad de paredes para que la casa sea sismo resistente. Solo tomar en cuenta: • Paredes que van de piso a cielo. • Paredes de 1.20 m. de largo o más.
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PASO 4 Las vigas y mochetas de carga Cálculo de la cantidad de paredes para que la casa sea sismo resistente. En la figura A, uno de los paneles mide 9.20 m de largo y 3.50 m de ancho, por lo que se puede dividir en 3 paneles, quedando así en la figura B.
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PASO 4 Las vigas y mochetas de carga Teniendo la división de paneles se procede a calcular si las paredes soportan la carga de la losa, por lo que cada recuadro se divide como se ve en ambiente “d” (en 4 partes en forma de X).
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PASO 4 Las vigas y mochetas de carga La pared del eje A entre 3 y 4, carga la cuarta parte del recuadro. Se averigua cuánto pesa: Multiplicar el largo por el ancho del tablero “d”: 3.40 x 3.50 = 11.90 m2 El valor de la 4ª. parte sería: 11.90/4 = 2.98 m2 de área tributaria. Como la vivienda será de 2 niveles: 2.98 m2 x 2 = 5.96 m2 (factor de peso). Distancia entre eje 3 y 4 x soporte de 1 m de pared: 3.40 x 3.1 = 10.54 m2
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PASO 4 Las vigas y mochetas de carga De dónde salió el 3.1 ? Si la pared usa blocks de doble tabique, 14 cm de ancho, es de clase C y el mortero de pega es de lecho parcial. Área tributaria que puede soportar una pared
Se lee que 1 metro lineal de ese levantado soporta hasta 3.1 m2 de área tributaria.
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PASO 4 Las vigas y mochetas de carga Estos valores significan que si el resultado del soporte de pared es mayor que el peso de la losa, la pared sí aguantará la losa. En este ejercicio: • Factor de peso de la losa = 5.96 m2 • Soporte de pared = 10.54 Como 10.54 > 5.96, entonces la pared si es la adecuada. Este ejercicio se debe realizar con la mayor cantidad de paredes.
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PASO 4 Las vigas y mochetas de carga Las vigas se apoyan en las mochetas de carga.
Mochetas de carga
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PASO 5 El refuerzo de la mamposterĂa En el momento de un sismo, las paredes necesitan refuerzos de acero para que trabajen integralmente con los blocks.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Cómo reforzar las paredes para que resistan sismos: A. Muro sujeto a empuje lateral. B. Colocación de dos mochetas. La pared queda unida a la base y con esto no se voltea. C. No hay volteo pero si agrietamiento. Se coloca la solera de corona o remate. D. La pared queda “encerrada” entre las columnas y solera, a lo que se le denomina “mampostería confinada”.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Cómo reforzar las paredes para que resistan sismos: E. Si se da un sismo muy fuerte, la pared aunque esté confinada, todavía se agrieta en forma de X.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería
Recordatorio: Por mucho refuerzo que se le integre a una pared, si el block es de baja calidad, la pared no resistirá los sismos.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Introducción de más refuerzo.
Colocación de dos soleras intermedias; el control de grietas mejora.
Sustitución de mocheta intermedia por refuerzo inter-block mejorando al máximo la distribución de refuerzo.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería
Fracturas de pared típicas en diagonal
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Materiales para mochetas y soleras. • Usar varillas corrugadas para el refuerzo de cimientos, mochetas, columnas y soleras. • Los ganchos de los estribos en mochetas y soleras, deben ser de Ø 1/4", y deben ir alternándose.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Confinamiento de mocheta: • En los extremos de la columna (0.50 m. del suelo o del entrepiso hacia arriba y 0.50 m. antes de la solera de remate) los estribos se deben colocar separados @ 0.10 m. • En medio se colocan separados @ 0.15 m. • Si los estribos se dejan a más de 0.15 m. separados, es muy probable que al momento de un sismo pueda fallar la mocheta.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería El refuerzo de las mochetas principales: • Se colocan los refuerzos verticales intermedios. • Estos refuerzos son para control de grietas. • Basados en las Normas FHA.
MP = Mocheta principal PIN
Opción pines en interblock
MP = Mocheta principal MI = Mocheta intermedia
Opción mochetas intermedias
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería
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Colocación del refuerzo de mochetas
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Ubicación de soleras.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Muro con refuerzo complementario vertical, mochetas secundarias.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Muro con refuerzo complementario vertical, refuerzo interbloque.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Refuerzo interblock y refuerzo mocheta intermedia
En paredes de menos de 2 m. de largo NO SE COLOCAN MOCHETAS INTERMEDIAS.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Refuerzo soleras.
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PASO 5 El refuerzo de la mampostería Refuerzo soleras.
Interconexión de soleras vistas en planta