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• Daniel Rangel

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Cambios a las NTC para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería:

Leonardo Flores Corona

28 de mayo de 2018

1

Subcomité revisor de las NTC Mampostería

Dr. Juan José Pérez Gavilán Escalante, Coordinador Dr. Sergio M. Alcocer Martínez de Castro Dr. Roberto Meli Piralla Dr. Óscar Hernández Basilio Dr. Arturo Tena Colunga M.I. Raúl Jean Perrilliat M.I. Javier Cesín Farah M.I. José Álvaro Pérez Gómez M.I. Leonardo E. Flores Corona

Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

24 de mayo de 2018

2

Objetivos criterios generales

• Incorporar avances recientes – Trabajos analíticos y experimentales

• Incorporar la experiencia de la práctica profesional – Hacer cambios donde la experiencia profesional ha mostrado inconsistencias

• Robustecer la norma – Liberar hipótesis que no sean explícitas. – Dar especificaciones para casos que se presentan en la práctica pero que no los había contemplado la norma Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

24 de mayo de 2018

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Objetivos criterios generales, cont. • Evitar prescripciones que limiten el desarrollo de nuevas tecnologías – No limitar el desarrollo de piezas de alta resistencia, morteros industrializados, sistemas prefabricados, etc.

• Propiciar una buena práctica – Favorecer el uso de materiales con control de calidad – Evitar sistemas estructurales que no pueden inspeccionarse y por lo tanto no se pueda garantizar su comportamiento – Especificar procedimientos constructivos que preserven la integridad y den como resultado estructuras congruentes con las hipótesis de análisis y diseño. Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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http://data.consejeria.cdmx.gob.mx/index.php/gaceta

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http://www.smie.org.mx

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Contenido de las NTCM-2017 Notación 1. Consideraciones Generales 2. Materiales para Mampostería 3. Especificaciones Generales de Análisis y Diseño 4. Muros Diafragma 5. Mampostería Confinada 6. Mampostería Reforzada Interiormente 7. Muros no estructurales 8. Mampostería de Piedras Naturales 9. Construcción 10. Inspección y Control de Obra 11. Evaluación y Rehabilitación Apéndice Normativo A – Criterio de Aceptación Apéndice Normativo B – Modelación Apéndice Normativo C – Glosario Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Cambio de nomenclatura en las variables Iniciativa generada en las NTC-Concreto: → Eliminar el concepto de fc* y manejar solamente fc’. Para lograr consistencia en todas las NTC se propone el cambio siguiente: Actual

Nuevo

Descripción

fp*

fp’

Resistencia de diseño a compresión de las piezas

fm*

fm’

Resistencia a compresión para diseño de la mamp.

vm*

vm’

Resistencia de diseño a compresión diagonal de muretes

fj*

fj’

Resistencia a compresión para diseño de mortero

Este valor de diseño es el que tiene una probabilidad del 98% de ser alcanzado por la mampostería y mortero. Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Materiales

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Materiales

ü Se elimina el mortero tipo III ü Valores índice solo para estructuras Tipo I (casa de dos pisos) ü Valores índice más conservadores ü Cálculo del módulo de rigidez a cortante Gm.

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Acciones y criterios para el diseño estructural

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Factores de carga (NTC Acciones y criterios) Factor de carga: permanentes + variables Grupo B ü FC = 1.3 ü FC = 1.5

Permanentes (peso propio,…) Variables (carga viva)

Grupo A ü FC = 1.5 ü FC = 1.7

Permanentes (peso propio,…) Variables (carga viva)

ü FC = 1.1

Gravedad + Accidentales (sismo, viento)

ü FC = 1.0 ü FC = 0.9

Deformación a largo plazo Favorable para la estabilidad

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Sistemas estructurales con mampostería

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Clasificación de las estructuras de mampostería Estructura Tipo I : a) superficie construida < 250 m2; b) hasta dos niveles (incluye estacionamiento); c) habitación unifamiliar o plurifamiliar, servicios, industria, infraestructura o agrícola, pecuario y forestal; d) no más de diez viviendas en el predio; e) y que pertenezca al grupo B. Estructura Tipo II: las que no sean del Tipo I (y todas las del grupo A) Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Tipo I

Tipo II

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Muros diafragma (modelado) V z h hm

R

w

A

θd Lm L

Vu,muro = P cos θd

θd

Momentos

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10 cm Tipo I t ³ 12 cm Tipo II

Separación de dalas ≤ 3 m

Mampostería adecuadamente reforzada con dalas y castillos: Dala en pretiles ≥ 50 cm

Castillos en pretiles losa

H £25 t

H

Castillo en todo 4m extremo de muro y £ 1.5H a una separación

Refuerzo en el perímetro de aberturas Castillos en intersección de muros

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Mampostería Reforzada Interiormente cuantías de refuerzo

Asv

sv

t

ph fyh + pv fyv ³8.4 kg/cm² ph fyh ³3 kg/cm²; pv fyv ³3 kg/cm² donde

Ash

ph = Ash / sh t pv = Asv / sv t

6 hiladas

sh £ 45 cm

sv £

sh

10 cm Tipo I

t ³ 12 cm Tipo II

6t 80 cm

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H £25 t 24 de mayo de 2018

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Requisitos para mampostería reforzada interiormente Refuerzo vertical en pretiles y horizontal en pretiles mayores a 50 cm Abertura que no requiere refuerzo

Refuerzo en abertura si dimensión

³ 60

cm

En dalas: As ³0.2

fc’ fy

bchc

elemento de refuerzo

Refuerzo en el perímetro de aberturas

Asc ³ 1000 s fy hc

separación de refuerzo en doble celda Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Factor de eficiencia h (NTC-M, 2004)

3 kg/cm² VmR

≤

ph fyh

≤

FR A T

0.3 f m* 12 kg/cm², piezas macizas 9 kg/cm², piezas huecas

η 0.6 (Ensaye: CENAPRED)

0.2 6

9

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ph fyh kg/cm² 24 de mayo de 2018

20

Mampostería no confinada ni reforzada

t

(7.1)

dos o más barras

mampostería

(7.3.1)

concreto ≥ 5 cm

estribo o grapa (7.3.3)

t en bordes e intersección de muros

(7.3)

t ≥ 10 cm

≤4m

≥ 5 cm

(7.3.1)

≤4m

≤4m

As1 + As2 + As3 = As ≥ As1 SECCIÓN DEL MURO

As2

(7.3.1)

t

2 VmR ≥ 5 cm

3 FR fy As3

PLANTA

separación del refuerzo vertical

Se elimina el capítulo de mampostería que no cumple con confinada ni reforzada (mampostería “simple”) y se deja sólo como subcapítulo en el Capítulo de Evaluación. Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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10.2 Evaluación de mampostería simple

ü Q=1

(factor de comportamiento sísmico)

ü Resistencia a compresión PR = FR FE (fm* AT ) donde FR = 0.3

ü Fuerza cortante resistente VmR = FR (0.5 vm* AT + 0.3 P) £1.5 FR vm* AT donde FR = 0.4 Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Mampostería de piedras naturales

Esfuerzos resistentes de diseño a) Con mortero con fj* ³50 kg/cm² FR fm* = 20 kg/cm² FR vm* = 0.6 kg/cm² b) Con mortero con fj* < 50 kg/cm² FR fm* = 15 kg/cm² FR vm* = 0.4 kg/cm² Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Mampostería de piedras naturales Resistencia a cargas axiales:

e

Pu

si H/t < 5

⎛ 2e⎞ PR = FR fm ' AT ⎜1− ⎟ t ⎠ ⎝ si 5 ³H/t £10 ⎛ 2e⎞ PR = 0.8FR fm ' AT ⎜1− ⎟ t ⎠ ⎝

t

H

si H/t > 10: Tomar en cuenta la esbeltez (como mamp de piedras artificiales) (si hay momentos

e = M/P )

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Castillo

L dh ≥ 400 mm

Refuerzo interior

Anclaje en cimentación

Ldh

L dh

a) Cimiento de piedra

Ldh

c) Engrosamiento de losa de cimentación

b) Contratrabes en losas de cimentación

Ldh

d) Losas de cimentación gruesas

Figura 3.1.1 Anclaje del refuerzo vertical en cimientos Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Traslapes en mampostería reforzada

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10 piezas

Antecedentes Requisito adoptado en NTC-M 2004: Long = 50 db fy ≤ 4200 kg/cm² = 60 db fy > 4200 kg/cm² Experiencias EU (1996-1998), para las NTC-2004 MSJC 2005 (The Masonry Standards Joint Committee, Comité conjunto de normas de mampostería, EU):

mm

𝑙" =

0.13𝑑)* 𝑓, 𝛾 𝐾 𝑓/ ′

g= 1 a 1.5 según el db K ≤ ccl, scl, 5db (usando libras y pulgadas)

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Propuesta

𝐿 2 = 0.49

𝑑) ² 𝑓, 𝛽8

" 40𝑑)

𝛽* 𝑓9 ′

db fy b1 b2 fj ’

área de la barra, (db diámetro) esfuerzo de fluencia b1=1 en barras no. 5 y menores, b1=1.3 para barras mayores menor valor entre el recubrimiento de mortero o 5db resistencia a compresión del mortero. Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Detallado del refuerzo

28 de mayo de 2018

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Muros confinados con castillos interiores El espesor mínimo de los muros confinados con castillos interiores será de 20 cm: t ≥ 200 mm

castillo interior (5.1.2) celda rellena con concreto

fc' ≥ 15 MPa (150 kg/cm²) piezas del muro

hc

(5.1.1.d)

t ≥ 200 mm

cuatro o más barras (5.1.1.d) estribo cerrado

rellenar esta mitad

PLANTA

hc

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Número de barras por celda en mampostería con refuerzo interior Número máximo de barras en una celda Espesor Tipo de de muro, pieza cm A o C1 10 C 12 A 12 C 14 C 20

Designación de la barra* No. 3

4

5

6

8

2 2 4 4 4

1 2 2 2 4

1 2 2 2

1 1 2

1

1A

= pieza de arcilla u otro material, C = pieza de concreto * Indica diámetro de la barra en octavos de pulgada

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Detallado del refuerzo Mortero de relleno (6.1.3)

Asv

t≥

100 mm estructuras Tipo I 120 mm estructuras Tipo II (5.1.4)

(6.1.1)

pieza hueca

pieza maciza

junta de mortero

hilada

Ash espesor de juntas h j ≥ 6 mm

sh ≤

6 hiladas 450 mm

(6.4.3.2)

sh ≤

6 hiladas 450 mm

10 mm, mecanizada 15 mm, artesanal

hj ≤

(5.4.3.2)

(sin refuerzo, 8.2.2.1)

hj ≤

12 mm, mecanizada 15 mm, artesanal (con refuerzo, 8.2.2.1)

Ash

(6.1.1)

≥

ELEVACIÓN 3.5 mm ≤ db ≤

¾hj

db

(3.3.4.3)

10 mm

(3.3.2.2)

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Detallado del refuerzo separación ≥ (3.3.3.1)

db 25 mm

muro interior o exterior con fc' ≥ 20 MPa

traslape

db sep. ≥

db 25 mm

bc ≥ t

≥ 20 mm recubrimiento ref. longitudinal

≥ 20 mm

(3.3.4.1)

ancla dent

(3.3.4.1)

≥ 10 mm

(3.3.

PLANTA

muro exterior y fc' < 20 MPa

≥ 35 m

≥ 30 mm

(3.3.4

(3.3.4.1)

recubrimiento ref. longitudinal

(3.3.4.1)

≥ 30 mm

≥ 20 mm

PLANTA

Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017 ≥ 20 mm

barra no. o menor 24 de mayo de 2018

33

recubrimiento ref. longitudinal

(3.3.4.1)

≥ 20 mm

(3.3.4.1)

≥ 10 mm

Detallado del refuerzo PLANTA

muro exterior y fc' < 20 MPa

≥ 30 mm

(3.3.4.1)

recubrimiento ref. longitudinal

≥ 30 mm

(3.3.4.1)

≥ 20 mm

ba om

PLANTA

≥ 20 mm muro exterior y fc' < 20 MPa

(3.3.4.1)

recubri≥ miento recubrimiento ref. longitudinal

(3.3.4.1)

≥ 20 mm

15 mm mortero hecho en obra 5 mm predosificado

≥ 10 mm

≥

PLANTA

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Detallado del refuerzo 90°

90°

muro estribo vuelta un cuarto

muro

135°

ro u m

estribo con doblez a 135°

castillo

castillo

estribo

estribo vuelta un cuarto

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Método simplificado

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Requisito mínimo de resistencia • Se calcula la resistencia del entrepiso con un “esfuerzo resistente” de los muros: D + 0.3𝜎 + 𝜂 𝑝 𝑓 𝑉;,=>?@ = 𝐹; 0.5𝑣/ ? I ,I Σ𝐴 2

donde

D 𝜎> ≤ 3.33𝑣/

se tomará scomo el esfuerzo normal promedio en los muros del entrepiso i: peso total arriba del entrepiso entre la suma de las áreas transversales de todos los muros del entrepiso. Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Muros sobre vigas

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Ensayes Instituto de Ing. UNAM – CENAPRED (2014)

Lizárraga y Pérez-Gavilán, 2014 Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Muro sobre viga sm = Pu /AT

1.- Revisar el esfuerzo de compresión 𝑓MN ≤ 𝐹; 𝑓/D 𝑓MN = 𝐹MO 𝑃Q/𝐴 2

Em , t 𝐹MO = S

fCM

wu hv

Ef , I c

bv

L

𝐾=

𝐸/ 𝑡𝐿g] 𝐸h 𝐼𝑓j

0.7 𝑘Z = _1.0 0.5

si 𝑐/𝑐/ab = 0.0 si 𝑐/𝑐/ab = 0.5 si 𝑐/𝑐/ab = 1.0

𝑐/ab = (𝐿] − 𝐿)/2

Lv k

1.6𝐾 − 3.9 si 𝐿/𝐿] = 1.0 3.2𝐾 − 7.8 𝑘Z si 𝐿/𝐿] < 0.9

𝑓j =

𝑊= 𝑊= + 5𝑤Q

𝑃Q 𝑊= = 𝑡 𝑎o − 4𝑎g + 8𝑎 𝐴2 𝑎 = 𝐿/𝐿]

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Muro sobre viga sm = Pu /AT

2.- Revisar desplazamientos.- cumplir:

Em , t

𝐿] /ℎ] ≤ o que:

fCM

wu

Lv

(viga rectangular)

5 𝐿g] 𝐼 ≥ ⋅ (𝑊= + 5𝑤Q ) 4 𝐸h

hv bv

L

𝐸h 𝑏] 1 ⋅ 15 𝑊= + 5𝑤Q

(otras)

Ef , I c

s

3.- Peralte mínimo de viga

𝐿] /ℎ] ≤ 14

en vigas de concreto

𝐼 ≥ 𝐿g] /1600 en el caso general (usando cm4 y cm) ℎ] ≥ 25 cm Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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41

Resistencia a carga vertical

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Resistencia a carga vertical PR = FR FE (fm* AT + SAs fy ) alternativa en mamp. confinada: PR = FR FE (fm* + 4) AT (usando kg/cm²) Para mampostería reforzada interiormente: PR = FR FE (fm* + 7) AT (usando kg/cm²) PR £1.25FR FE fm*AT

donde FR = 0.6 Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Resistencia a fuerza cortante

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Resistencia a cortante y contribución del refuerzo horizontal

Contribución de la mampostería: Para estructuras Tipo I.D 𝐴 + 0.3𝑃 ≤ 1.5𝑣 D 𝐴 𝑉/; = 𝐹; 0.5𝑣/ 2 / 2 Para estructuras Tipo II.D 𝐴 + 0.3𝑃 ⋅ 𝑓 ≤ 1.5𝑣 D 𝐴 𝑓 𝑉/; = 𝐹; 0.5𝑣/ 2 / 2

Contribución del refuerzo horizontal: VsR = FR hph fyh AT

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Efecto de la relación de aspecto ME1

ME3

165

ME4

207

240

ME5 424

250

115

ME2

615

915

ME7

ME6

Dimensiones en cm

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46

Flores y Pérez-Gavilán, 2008

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47

Envolventes (esfuerzo normalizado) ME1

3 ME2

ME3

ME4

ME7 Esfuerzo normalizado, v m/v mR

2.5

ME6 ME5

2

ME5

ME6

ME7

ME2

ME4

1.5

ME1 ME3

1

v mR 0.5

0 0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

Distorsión, mm/mm

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Factor f toma en cuenta la relación de aspecto D 𝐴 + 0.3𝑃 ⋅ 𝑓 ≤ 1.5𝑣 D 𝐴 𝑓 𝑉/; = 𝐹; 0.5𝑣/ 2 / 2

si 𝐻/𝐿 ≤ 0.2 y si 𝐻/𝐿 ≥ 1.0,

1.5 1.0

𝑓=

para casos intermedios se interpolará linealmente; f 1.5 1.0 0.2

1.0

H/L

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49

Contribución del refuerzo horizontal: VsR = FR hph fyh AT

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50

Factor de eficiencia

h, NTC-M 2004 3 kg/cm²

100 WBW-B

Eficiencia, η %

80

N2 N3 3D-R

60

M-072

N4

40

0

0

M1

WBW-E

Vs = η ph fy AT 2

≤

ph fyh

≤

FR A T

η

M3

4

6

0.6

M-211

M-147

20

VmR

Confinada, maciza, refuerzo horizontal Confinada, maciza, malla y mortero Confinada, extruida, refuerzo horizontal Escalerilla (no permitida)

0.3 f m* 12 kg/cm², piezas macizas 9 kg/cm², piezas huecas

M4

0.2

NTC-M 2004 8

10

12

14

16

18

phfy , kg/cm²

6

9

ph fyh kg/cm²

VsR = FR hph fyh AT VmR

VsR (Ensaye: CENAPRED)

Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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51

Estudio del refuerzo horizontal (2014-2017)

Cruz, Pérez-Gavilán y Flores, 2014 Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

24 de mayo de 2018

52

Estudio del refuerzo horizontal (2014-2017)

Cruz, Pérez-Gavilán y Flores, 2014 Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

24 de mayo de 2018

53

Envolvente de respuesta de los 6 modelos

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24 de mayo de 2018

54

Resistencia a cortante por el refuerzo horizontal 𝑉/; 𝜂= 𝑘x 𝑘8 − 1 + 𝜂? 𝐹; 𝑝I 𝑓,I 𝐴2 1.3 𝑘x = S 1.0

𝑠𝑖 𝐻/𝐿 ≤ 1.0 𝑠𝑖 𝐻/𝐿 > 1.5

(para casos intermedios: interpolar)

Muro con carga P a compresión o nula:

𝑘8 = 1 − 𝛼 𝑝I 𝑓,I ≥ 1 − 0.1𝑓a} 𝑓/D 𝛼 𝛼 = 0.045 (kg/cm²)-1

0.75 𝑠𝑖 𝑓/D ≥ 90 kg/cm² 𝜂? = ~ 0.55 𝑠𝑖 𝑓/D ≤ 60 kg/cm²

Cuando el valor de 𝑝I 𝑓,I > 0.1𝑓a} 𝑓/D , el valor de 𝜂? se multiplicará por 0.1𝑓a} 𝑓/D /(𝑝I 𝑓,I ). Muro con carga P a tensión: 𝜂 = 𝑘8 𝜂? Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

24 de mayo de 2018

55

Muros Diafragma

28 de mayo de 2018

56

Revisión como diagonal equivalente ℓ]

V

ℓZ H

bd

1 * 𝐿" * 𝑏" = ℓZ + ℓ] ≤ 2 4 𝜋 k 4𝐸h 𝐼Z 𝐻 ℓZ = 2 𝐸/ 𝑡 sen 2𝜃"

θd

ℓ] = 𝜋

L

𝐿" =

k

oO† j‡ ˆ O‰ Š ‹Œ• *Ž•

𝐻 * + 𝐿*

Vu,muro = P cos θd θd

Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

24 de mayo de 2018

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Resistencia del muro diafragma Resistencia a corte por aplastamiento a lo largo de la diagonal: 𝑉; = 0.4𝐹; 𝑓/D 𝑏" 𝑡 ⋅ cos 𝜃"

(FR = 0.6)

Fuerza cortante resistente por deslizamiento: D 0.5𝐹; 𝑣/ 𝐴2 (FR = 0.7) 𝑉; = 1 − 0.9𝐹; 𝑡𝑎𝑛 𝜃" Fuerza cortante resistente a tensión diagonal: Según sea confinada (cap. 5) o reforzada interiormente (cap. 6) donde P = 0:

D 𝑉/; = 𝐹; 0.5𝑣/ 𝐴2 + 0 ⋅ 𝑓

𝑉?; = 𝐹; #$ 𝑓,I 𝐴2 Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

(FR = 0.7) 24 de mayo de 2018

58

Distorsión lateral inelástica y Factor de comportamiento sísmico Q

28 de mayo de 2018

59

Factor de comportamiento sísmico Q (en las NTC-Sismo) Q

NTC-2004

2

2

2

2

2

1.5*

1.5

1.5

1.5

1.5

(1), (2)

Del marco

1

1

Sistema Estructural Muros de carga de mampostería confinada de piezas macizas con refuerzo horizontal Muros de carga de mampostería confinada de piezas macizas Muros de carga de mampostería confinada de piezas huecas con refuerzo horizontal Muros de carga de mampostería confinada de piezas huecas Muros de carga de mampostería de piezas huecas reforzadas interiormente Muros diafragma / Marcos y muros de carga Muros de carga de piezas huecas o macizas sin refuerzo(3), Mampostería de piedra Si es mayor que 6 niveles reducir Q en 0.5, pero Q ³1 (1) Si los marcos resisten 70%: Q del marco; sino: Q del muro (2) Q del tipo de mampostería utilizada. (3) Sólo para revisión de estructuras existentes.

Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

24 de mayo de 2018

60

Distorsión lateral inelástica (en las NTC-Sismo) Sistema Estructural Muros de carga de mampostería confinada de piezas macizas con refuerzo horizontal Muros de carga de mampostería confinada de piezas macizas Muros de carga de mampostería confinada de piezas huecas con refuerzo horizontal Muros de carga de mampostería confinada de piezas huecas Muros de carga de mampostería de piezas huecas reforzadas interiormente Muros diafragma / Marcos y muros de carga Muros de carga de piezas huecas o macizas sin refuerzo(2), Mampostería de piedra

g máx

NTC-2004

0.010

0.0035

0.005

0.0025

0.008

0.0025

0.004

0.002*

0.006

0.002

(1)

0.006

0.002

0.0015

(1)

Del tipo de mampostería utilizada. (2) Sólo para revisión de estructuras existentes. Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Ductos y muros no estructurales

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Contenido

• Nuevos requisitos para colocación de instalaciones • Lineamientos para desligar muros no estructurales • Estabilidad de muros no estructurales

Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Instalaciones INSTALACIONES – tuberías y ductos Las instalaciones eléctricas e hidrosanitarias se deberán colocar sin dañar los muros de mampostería y sin que disminuya su resistencia a carga axial, cortante y flexocompresión.

Cambios a las NTC de estructuras de mampostería, 2017

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Instalaciones

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Muros no estructurales

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