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• Luis Chircca

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CURSO: ALBAÑILERIA SISMORRESISTENTE APLICANDO ETABS Y LA NTE E.030 DANIEL MARIO GONZALES ARCE ESP. ING. ESTRUCTURAL

2. ESTRUCTURACION: 2.1 DEFINICIÓN: Es el proceso que consiste en definir con claridad todos los elementos del edificio; llámese estos muros de ladrillo, placas, columnas, tabiques, escalera, etc. 2.2 CONCEPCIÓN ESTRUCTURAL: Implica saber decidir las principales características de la estructura tales como: su forma, la ubicación de los elementos resistentes y el detallado básico.

En las edificaciones de albañilería confinada, los muros están distribuidos en las dos direcciones ortogonales principales de la edificación y están unidos por los entrepisos y las losas de concreto armado.

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En este sistema estructural, las cargas de gravedad son resistidas por los muros quienes, además de su propio peso, cargan las losas de los techos, por ello se les denomina “PORTANTES”. Igualmente, las fuerzas horizontales que se generan por un sismo son resistidas por un mecanismo de muros de corte conectados entre si por diafragmas indeformables que reparten las fuerzas cortantes de cada nivel en proporción a la rigidez lateral de cada muro. Podemos concluir de que los muros de ladrillo (mampostería) son los elementos estructurales principales, tanto por cargas de gravedad como por sismo y la distribución simétrica de ellos en planta y su continuación en elevación, así como una densidad suficiente en las dos direcciones será determinante para un buen comportamiento SISMO-RESISTENTE, especialmente para disminuir los EFECTOS DE TORSIÓN.

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CURSO: ALBAÑILERIA SISMORRESISTENTE APLICANDO ETABS Y LA NTE E.030 DANIEL MARIO GONZALES ARCE ESP. ING. ESTRUCTURAL En la figura de la derecha se observa una concentración de muros en una esquina, con lo cual la distancia entre el centro de rigidez y el centro de masas (excentricidad) aumentara considerablemente y durante el terremoto el momento torsor será mucho mayor

(M2=F.e’)

IMPORTANTE: El diseño de las edificaciones de albañilería confinada comprende siempre cuatro etapas: a) La concepción estructural que define el esquema estructura: Esta es la etapa creativa del diseño ya que aquí se deciden las principales características de la estructura, tales como: su forma, la ubicación y distribución de sus elementos resistentes. b) El análisis estructural, es decir, la determinación de los esfuerzos internos de los elementos. El análisis es un proceso mecánico realizado actualmente con la ayuda de las computadoras (software), pero es muy importante recordar que DICHAS MAQUINAS NO CREAN SOLO CALCULAN. Si se ha efectuado una estructuración DEFICIENTE, aunque luego se realice un buen análisis el diseño final SERA DEFECTUOSO. Si se ha realizado una estructuración ADECUADA y luego un MAL CÁLCULO O ANÁLISIS, también obtendremos un DISEÑO FINAL DEFICIENTE. En resumen, podemos decir lo siguiente: BUENA ESTRUCTURACION + BUEN ANALISIS = DISEÑO OPTIMO. MALA ESTRUCTURACION + BUENA ANALISIS = DISEÑO DEFICIENTE. BUENA ESTRUCTURACION + MAL ANALISIS = DISEÑO DEFICIENTE. c) Diseño propiamente dicho, es decir, la determinación de la geometría de los elementos y el acero correspondiente. d) Elaboración de los planos de construcción.

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2.3 EL INGENIERO EDIFICACIÓN:

ESTRUCTURAL

Y

EL

PROCESO

CREATIVO

EN

LA

Para que el proyectista estructural tenga los criterios necesarios para realizar una buena estructuración; debe contar con una sólida formación académica recibida en las aulas universitarias. Además, dichos conocimientos deben ser constantemente actualizados mediante CURSOS DE ESPECIALIZACION.

Reflexión: Las computadoras no crear, solo calculan, es decir, si el ingeniero estructural alimenta con datos no correctos al software, entonces la maquina arrojara resultados también incorrectos.

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2.4 INTERACCIÓN ENTRE INGENIERO ESTRUCTURAL, EL ARQUITECTO Y EL SISMO. En nuestro medio ocurre generalmente que el inicio o punto de partida de un proyecto de edificación esta en manos del arquitecto. El define la forma del edificio la ubicación y geometría de los elementos resistentes, tales como: columnas, placas, muros portantes, espesor del techo, etc.

INGENIERO

ARQUITECTO

SISMO

El ingeniero estructural no participa en la etapa creativa y, posteriormente, debe calcular solo el acero de una estructura ya definida, lo cual NO ES CORRECTO. Ambos profesionales, desde el inicio del proyecto, deben coordinar; de esta manera el arquitecto aportara los enfoques funcionales y estéticos y, el ingeniero estructural, los relacionados a seguridad y economía. La razón por la cual amerita que el Arquitecto y el Ingeniero estructural trabajen juntos en la creación de la edificación es el SISMO, ya que este fenómeno natural es un grave atentado contra la vida y destruye inversiones.

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El comportamiento sísmico de un edificio depende fundamentalmente de la forma del edificio, de su simetría en planta y en elevación, de la distribución de su masa y de sus elementos resistentes y de su simplicidad con que es capaz de transmitir al terreno las cargas sísmicas, de aquí la importancia de un diseño en forma conjunta. 2.5 CRITERIOS DE ESTRUCTURACION: La primera etapa de diseño de una edificación de albañilería confinada corresponde a la estructuración, que en este tipo de construcciones es totalmente dependiente de la solución arquitectónica, ya que los elementos resistentes son justamente los muros que determinan el uso del espacio interior. No debemos olvidar que el sismo es un fenómeno natural e impredecible, que se traduce en una fuerza horizontal, que puede actuar en cualquier sentido, ya que no sabrá que sentido fue asumido como principal por el ingeniero estructural. 2.5.1

MURO CONFINADO:

Para que un muro se considere confinado, será obligatorio que la albañilería este rodeada en todo su perímetro por elementos de concreto armado. Los elementos verticales se llaman columnas de amarre y las horizontales vigas soleras. La distancia máxima entre columnas de amarre debe ser menor o igual al doble de la altura entre la viga solera llamada también “viga collar”; caso contrario, se corre el riesgo de que aparezcan grietas en la parte central.

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2.5.2

CONFINAR LOS MUROS PERIMETRALES:

Debido a que los muros perimetrales aportan la mayor rigidez torsional, se recomienda proporcionarles elementos de confinamiento sobre todo en aquellos que absorben mas del 10% del cortante basal.

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2.5.3

CANTIDAD DE MUROS EN LAS DIRECCIONES POR CARGA SISMICA:

El sismo es un fenómeno natural e impredecible que ocasiona, entre otros efectos, desplazamientos y aceleraciones en la base de una edificación. Esto a su vez ocasiona que el edificio sienta como si alguien lo empujara lateralmente (desplazamiento). Esta fuerza lateral puede presentarse en cualquiera de las direcciones del edificio y, en consecuencia, se debe tener elementos resistentes dispuestos a lo largo de las dos direcciones en cantidades suficientes, de tal manera que tenga rigidez lateral y resistencia. En el caso de estructuras de albañilería confinada, son los muros los que proporcionaran la rigidez y resistencia deseada. Dichos muros deben estar confinados por elementos de concreto armado llamados “columnas de amarra” y “vigas soleras”.

Tomando en consideración los nuevos coeficientes sísmicos, de LA NORMA SISMORRESISTENTE E-030 podemos recomendar un criterio aproximado que ayude a establecer las dimensiones aproximadas de estos muros en la etapa de predimensionamiento estructural. DENSIDAD DE MUROS: Ap= área en planta de la edificación por piso en m2. N= numero de pisos de la edificación. U= Categoría de la edificación Uso. Z= Factor de zona. S= Perfil del suelo.

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En la practica en ocasiones en difícil lograr una densidad suficiente de muros en una o en las dos direcciones, motivado principalmente por los requerimientos arquitectónicos; en estos casos se plantea algunas alternativas de solución, tales como: 1.- Alternativa: reemplazar algunos muros de soga por cabeza en la dirección desfavorable. 2.-Alternativa: considerar uno o más pórticos en la dirección desfavorable. 3.- Alternativa: incluir muros de concreto armado (placas o muros de corte) en la dirección critica. 4.- Alternativa: Aplicar una alternativa mixta en base a las alternativas anteriores. Nota: deberá considerarse muros de albañilería (muros portantes) a los muros de longitud mayores o iguales a 1.20m. Muros menores de 1.20m. no considerarlo para el cálculo.

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2.5.4

ELECCION DEL ESPESOR DEL MURO POR CARGA VERTICAL:

El criterio analizado en el ítem anterior nos permite determinar en forma aproximada la longitud total de muros en cada dirección para fuerzas sísmicas; pero también debemos verificar para cada muro si por CARGA VERTICAL su espesor es suficiente o se necesita aumentar. De acuerdo con nuestra norma técnica de Edificaciones E-070, la expresión para calcular el ESFUERZO ADMISIBLE para carga vertical es:

Fa= h= altura del muro. t=espesor efectivo del muro. f’m=resistencia a la compresión de la albañilería.

Si h= 2.40m y t= 0.13m - Fa=0.15f’m Si h= 2.40m y t= 0.23m - Fa=0.18f’m Se concluye que la norma a Limitado el esfuerzo admisible a compresión axial en promedio aproximadamente a su 15%

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2.5.5

MUROS DE SOGA VS MUROS DE CABEZA:

Al diseñar estructuras de albañilería confinada en base a muros en aparejo de soga; obtendremos las siguientes ventajas: a) Reducción del peso de la Edificación: De acuerdo a la NTE E-030, sabemos que el cortante en la base del edificio (V) es un porcentaje del Peso de la Edificación (P); entonces al tener un menor espesor los muros, lógicamente el peso de la edificación disminuirá y, en consecuencia, la fuerza sísmica (V) en la base, será menor.

K= constante parámetros.

de

proporcionalidad

que

depende

de

otros

b) Reducción del acero en columnas de amarre y vigas soleras, a cada muro, de acuerdo con su rigidez lateral, le corresponde un cortante “Vi” que es un porcentaje del cortante del nivel respectivo “Vn”.

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Al disminuir la carga “P” también se reduce “V n” y en consecuencia “Vi”; por lo tanto, la cantidad de acero a utilizar en los confinamientos será menor; ya que según nuestra norma E-070 es directamente proporcional al cortante del muro.

c) Menor cantidad de ladrillos y mortero. d) Se aumenta el área útil de los ambientes en un 43% por mil e) Se reduce el tiempo de ejecución. 2.5.6

ESCALERAS UBICADAS EN DIRECCION DESFAVORABLE:

Las escaleras son elementos que conectan los diferentes niveles en un edificio y sirven para la circulación de las personas. En aquellas construcciones de ladrillo en las cuales, por razones de arquitectura, exista una deficiencia de muros resistentes en una dirección, es recomendable que la escalera de concreto armado se ubique en el sentido que se tenga escasez de muros. Generalmente en las edificaciones de albañilería, las escaleras tienen forma de “U” cuyo descanso se apoya en un muro de ladrillo. En estos casos el muro este sujeto a empujes sísmicos que le ocasiona la escalera y puede fallar por punzonamiento; para evitarlo es necesario considerar columnas en los extremos del descanso y una viga solera encima del muro empotrado en las columnas, a la altura del descanso. Asimismo, la cimentación de la escalera debe unirse con la de la estructura principal a través de una viga de cimentación para evitar problemas de volteo por fuerzas sísmicas.

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2.5.7

DISPOSICION SIMETRICA DE MUROS EN AMBAS DIRECCIONES EN PLANTA.

Para que una edificación de albañilería sea resistente al terremoto es necesario que funcione como un cuerpo monolítico; para lo cual se deberán conectar todos los muros portantes entre sí, en su parte superior por medio de vigas soleras y la losa del teche.

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2.5.8

CONTINUIDAD EN MUROS DE ELEVACION

Es recomendable que los muros sean continuos en elevación, es decir, deben nacer en el primer piso y continuar hasta el último, de esta manera se logra una ADECUADA TRANSMISIÓN DE ESFUERZOS. Los muros a partir del segundo piso que no nacen en el primero, NO DEBEN CONSIDERARSE en el análisis estructural como muros portantes, sino como tabiques; en consecuencia, deben aislarse del techo.

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2.5.9

DISPOCISION DE VANOS

Es recomendable que los vanos de las ventanas se diseñen de forma coincidente en los diferentes niveles; con la finalidad de evitar cambios bruscos de rigidez y resistencia.

2.5.10 DINTEL O VIGA SOLERA CORRIDA Los dinteles constituyen un obstáculo constructivo y generan concentraciones de esfuerzos; salvo que se convierta en viga solera corrida, como parte del diafragma rígido horizontal, a lo largo de todos los muros.

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Recomendación: colocar dinteles y llevar los vanos de las ventanas y puertas de piso a techo, es decir hasta el fondo de las losas del diafragma horizontal.

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2.5.11

CONEXIÓN DE COLUMNA DE AMARRE CON MURO

En el caso de la albañilería confinada la columna de amarre debe llenarse con posterioridad al asentado de las unidades de albañilería y de preferencia durante el proceso constructivo, debe dejarse indentaciones de medios ladrillos en hiladas alternas en los dos bordes verticales del paño; de esta manera, tanto la columna de amarre como la albañilería, trabajaran como una sola unidad.

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2.5.12

REFORZAMIENTO DE MURO EN ZONA DE MONTANTE

Actualmente en el Perú ya no se fabrican ladrillos de arcilla que tengan un ancho efectivo de 15 o 25cm; los anchos reales son de 13 o 23cm. Por lo general en edificaciones de albañilería, es suficiente considerar para los montantes de desagüe tuberías de PVC ø 4” (10cm). Estos tubos se empotran en los muros confinados quedando estos partidos en dos en toda su altura y con una zona muy frágil frente al sismo, ya que en el análisis estructural el paño afectado se consideró como una sola unidad y no partido o fraccionado. Para dar solución a este problema se recomienda al proyectista estructural considere en su diseño lo siguiente: Muros de aparejo de cabeza en aquellos paños donde serán alojadas los montantes de desagüe 2”.

ø 4” y de ventilación de ø

Alambre N°8 a cada lado del tubo de PVC cada tres hiladas con la finalidad de unir nuevamente el paño afectado.

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2.5.13 CONEXIÓN DE COLUMNA DE AMARRE CON VIGA TRANSVERSAL O VIGUETA Se recomienda no vaciar las columnas de amarre totalmente en una primera etapa, sino unos 40cm menos; los cuales serán vaciados en una segunda etapa juntamente con las vigas y el techo, de tal manera que es posible bajar a las columnas varillas de la viga transversal (chata o peraltada) o viguetas; con lo que se consigue dar a las varillas la necesaria longitud de anclaje. Además, este acero adicional refuerza al elemento confinante en su punto más crítico, lográndose un amarre efectivo entre el techo y los muros.

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2.5.14 NECESIDAD DE QUE TODOS LOS MUROS ESTEN CARGADOS En edificaciones de albañilería confinada es recomendable utilizar una losa maciza o aligerada o armada en dos sentidos; con la finalidad de que todos los muros (en ambas direcciones) soporten una carga muerte no excesiva. La Norma técnica de Edificaciones E-070 ha limitado el esfuerzo cortante admisible ( muerta (

), en función de la carga

).

donde ( ) es el esfuerzo de compresión causado por las cargas muertas actuantes sobre el muro, en Kg/cm2 2.5.15

NECESIDAD DE INDEPENDIZAR LOS ALFEIZARES

Los alfeizares deben ser separados de los muros ya que, en caso contrario, contribuyen a la rigidez, pero no a la resistencia de los muros de corte, originando severas concentraciones de esfuerzos, creándose lo que se llama “MURO CORTO”.

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2.5.16

UBICACIÓN Y LONGITUD DE LOS MUROS

Los muros cortos no poseen características sismorresistentes, es preferible disponer de muros largos y continuos a una gran cantidad de muros pequeños y diseminados llamados “mochetas” Este caso se presenta generalmente en el diseño de ventanas y es por este motivo que se recomienda que las ventanas de los ambientes sean ubicadas al costado y no al centro del paño, tal como se hace tradicionalmente.

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2.5.17 TABIQUES PARALELOS Y PREPENDICULARES A LAS VIGUETAS Cuando existe un tabique de ladrillo paralelo a la dirección de las viguetas, es necesario diseñar una viga chata (peralte igual al espesor del aligerado) o colocar una doble vigueta con la intención de reforzar el techo para la carga aplicada

Idealización estructural: Será una viga simplemente apoyada en los muros portantes, sometida a una carga uniformemente distribuida, producto del peso del tabique, mas el peso propio “W” y mas una carga puntual “P” correspondiente a la columna.

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Cuando el tabique esta ubicado en forma perpendicular a la dirección del aligerado, es recomendable aumentar el espesor del aligerado, pues la carga está aplicándose como una fuerza puntual sobre cada vigueta, al mismo tiempo diseñar una viga chata donde nacerá una columneta que servirá para arriostrar al tabique en su extremo vertical. Este tabique puede ser arriostrado por muros transversales.

En este caso la viga chata también será idealizada como una viga simplemente apoyada, sometida a una carga uniformemente distribuida producto de su peso propio “W” mas una carga puntual “P” de la columneta.

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Los tabiques serán diseñados para cargas perpendiculares a su plano, de acuerdo con el ítem “D” de la norma técnica de Edificación E-070; en consecuencia, estos tabiques deben estar arriostrados en sus extremos por columnas o por muros transversales. En los edificios de albañilería usualmente por requerimientos de arquitectura, a partir del segundo piso se tienen ambientes con menores dimensiones que los del primer piso; en consecuencia, se originaran muros que se apoyaran sobre el techo y no sobre muros del nivel inferior, es decir, NO HAY CONTINUIDAD. NOTA IMPORTANTE: Estos muros deben considerarse como tabiques durante el análisis estructural, en consecuencia, deben estar separados del techo. 2.5.18 ABERTURAS EN LOSAS ALIGERADAS UNIDIRECCIONALES Sabemos que la presencia de aberturas excesivas en las losas atienta contra la hipótesis de diafragma rígido; por lo tanto, debemos reforzarla para evitar la concentración de esfuerzos. En la práctica se presentan dos casos muy frecuentes: a) Cuando existe discontinuidad en la losa de un extremo: Se presenta a menudo en la construcción de los baños, cuando estos han sido diseñados para que se iluminen a través de un techo bajo. En este caso se extraen los ladrillos del área requerida y pasan solamente las viguetas.

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b) Cuando existe discontinuidad en la losa aligerada en una zona no extrema Se presenta cuando se dejan ductos para basura o chimeneas; en este caso se debe diseñar vigas chatas en el perímetro de la abertura.

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2.5.19

ABERTURAS EN LOSAS MACIZAS Las varillas de acero que atraviesan la abertura se cortan y se colocan a su alrededor con la longitud de anclaje necesaria para desarrollar su esfuerzo de fluencia. En las esquinas de las aberturas, tienden a formarse grietas diagonales; para evitarlas se colocan refuerzos inclinados, el cual debe ser igual al refuerzo principal de la losa.

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2.5.20

FUERZA CORTANTE ACTUANTE

ES MAYOR A LA

RESISTENCIA DEL CONCRETO Debe tenerse presente que las viguetas no llevan refuerzo por corte (estribos), entonces el concreto debe tomar la totalidad de la fuerza cortante En aligerados de grandes luces (mayores a 5.00m) o cuando la sobrecarga es mayor a 350 kg/m2, será necesario ensanchar las viguetas en las zonas donde, el esfuerzo cortante actuante (

), resulte mayor al esfuerzo resistente del

concreto ; este ensanche se realiza en forma alternada retirando ladrillos y llenando esos espacios con concreto. En estos aligerados también podría ocurrir problemas de excesivas deflexiones que, al superar los limites permitidos por el Reglamento, dañarían el cielo raso y la tabiquería, este problema se resuelve aumentando el espesor.

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2.5.21

JUNTAS SISMICAS Y/O LOSA ALIGERADA?

Cuando por razones arquitectónicas es ineludible diseñar edificaciones con una gran asimetría en planta o elevación, o cuando los elementos resistentes (placas, columnas, etc.), están ubicados en forma deficiente generando secciones con diferentes características vibratorias (estructuras alargadas); es recomendable separar el edificio en dos o mas bloques mediante juntas sísmicas, de manera que estos bloques no interactúen entre si evitando el choque entre ellos, ante un movimiento sísmico. Con las subdivisiones citadas se busca evitar problemas de torsión al tener variaciones bruscas de rigidez y masas entre los pisos consecutivos. La dimensión de la separación y el material a utilizarse para el relleno (junta sísmica con tecnoport entre otros) de estas juntas sísmicas deben ser debidamente detalladas en los planos estructurales y construidas para evitar el choque o colisión de dos edificaciones vecinas. En aquellos casos en los cuales, que por razones arquitectónicas, el diafragma rígido de las losas del techo (en su plano), tenga que sufrir un angostamiento (losas tipo puente), se producen grandes concentraciones de esfuerzos; entonces el problema se resuelve aplicando una de las dos soluciones siguientes, dependiendo fundamentalmente de la distribución de ambientes: A. Diseñar una losa maciza capaz de transferir los esfuerzos en la zona tipo puente. (ver figura b). B. Independizar la zona tipo puente (área pequeña) de las zonas adyacentes (áreas mucho mayor) mediante juntas de separación sísmica; lo cual significa que en el diseño se tendrá columnas o placas muy cercanas en dicha zona critica, con la finalidad de que trabajen en forma independiente frente a un sismo. (ver figura c) Es importante señalar que los diafragmas deben estar conectados a los elementos verticales de otra manera no se lograra transmitir las fuerzas cortantes a estos de acuerdo a su rigidez lateral.

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2.5.22 DIFERENCIA ENTRE MUROS PORTANTES Y MUROS NO PORTANTES ZONA PORTANTE Es aquella formada por muros que han sido estructurados de tal manera que soportan cargas verticales y horizontales. Si la losa es maciza o aligerada armada en dos direcciones entonces todos los muros recibirán carga vertical y horizontal. Si la losa es aligerada unidireccional, entonces solo algunos muros estarán sometidos a carga vertical y otros no; pero, ambos estarán sometidos a carga horizontal. Los muros que no reciben carga vertical generalmente paralelas al sentido del techado no deben ser tratados como tabiques ya que, al estar expuestos a carga sísmica, deben ser analizados y diseñados como muros portantes; siempre y cuando sean continuos en elevación. Esta recomendación es muy importante, ya que sabemos que en las construcciones de albañilería confinada los muros son los elementos resistentes.

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ZONA NO PORTANTE Está formada por aquellos muros de cerco, tabiques y alfeizares, los cuales deben ser diseñados de acuerdo con el Ítem “D” de la NTE E-070. Los tabiques para que funcionen como tal, deben estar aislados del techo, debidamente arriostrados en todo su perímetro por los elementos de concreto armado. En el caso de los arriostres verticales estos pueden ser también muros transversales. Los muros de cerco deben separarse de los muros portantes a través de juntas sísmicas de 3cm o 1 pulg como mínimo y rellenadas con tecnoport. En forma similar se procede con los alfeizares.

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2.5.23

COLUMNA CORTA

En la construcción de colegios, hospitales, universidades, institutos y algunos de tipo industrial, por razones de iluminación y ventilación, es necesaria en la zona de fachada la presencia de ventanas altas cuyo largo es usualmente igual a la luz libre entre las columnas que forman el pórtico y su altura varía entre 0.20 a 0.25 de la altura total de la columna (h). Esta situación da origen a un eje muy rígido por la presencia de los tabiques de ladrillo alfeizar en todo el paño, pero dejando libre una altura pequeña de la columna para deflexionarse en la zona de la ventana alta; formándose lo que se denomina como “columna corta”. Al producirse un sismo la columna falla por corte, luego pierde rigidez y los desplazamientos laterales aumentan, finalmente, por efecto de la carga axial, el acero vertical se pandea y la columna corta termina aplastada. Sabemos que la rigidez de una columna viene dada por la siguiente expresión:

De la formula se observa que conforme se reduce la altura la rigidez aumenta.

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Si consideramos una ventana alta de 0.25h entonces el alfeizar de ladrillo tendrá una altura de 0.75 h, luego si calculamos la rigidez de esta columna corta tendremos:

) Luego: Kcol. Corta = 125 Kcol. Normal La elevada rigidez que toma una columna corta hace que esta absorba un alto porcentaje de la fuerza cortante del piso; lo cual no fue prevista por el ingeniero estructural quien analizo la columna sin tomar en cuenta la influencia del alfeizar; en otras palabras, considero para la columna una altura h y no 0.25h. Para resolver el fenómeno de la columna corta, una de las soluciones es aislar el alfeizar de la estructura principal mediante juntas sísmicas que tendrán una dimensión mínima de 3.00cm y que debe ser rellenada con un material deformable que puede ser tecnoport, de esta manera el pórtico podrá oscilar libremente en caso de un movimiento sísmico sin chocar con el alfeizar. El alfeizar será diseñado por cargas perpendiculares a su plano y debe ser arriostrado en todo su perímetro por elementos de concreto armado.

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2.5.24 PREDIMENCIONAMIENTO ESTRUCTURALES

DE

ELEMENTOS

a. Muros portantes de ladrillos: De acuerdo con la Norma Técnica de Edificación E-070, el espesor efectivo (t) del muro en función de su altura efectiva (h) viene dada por la siguiente expresión:

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b. Losas aligeradas unidireccionales: El armado del techo siempre se hará en el sentido de la menor dimensión entre los apoyos.

Dependiendo de las luces de los ambientes a techar y para sobrecargas normales del orden máximo de 300 a 350 Kg/cm2, el espesor de los aligerados unidireccionales podrán ser dimensionados considerandos los valores dados en la siguiente tabla:

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Criterio 1: POR LUCES

“e” expresa el espesor total de la losa aligerada y, por lo tanto, incluye los 5cm de la losita superior y el espesor del ladrillo de techo

También podemos aplicar la siguiente expresión dada por el Reglamento Nacional de Construcción Vigente:

L1 = Luz libre

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Criterio 2: POR SOBRECARGA Verificar NORMA E020

c. Vigas: cuando existan porticos En construcciones 100% de albañilería confinada las vigas no están solicitadas por el sismo; ya que los muros son los que toman la totalidad de los esfuerzos producidos por este. Para efectos de carga muerta podemos pre dimensionar las vigas de la siguiente manera:

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CRITERIO 1: POR TIPO DE USO

EDIF. ESENCIALES L/10

10

EDIF. IMPORTANTE L/11

EDIF. COMUNES L/12 12

bmin

(para evitar cangrejeras)

b,h ---- dimensiones c/5cm CRITERIO 2: POR SU CARGA

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Para el caso de vigas en voladizo:

b = 0.3 h @ 0.5 h d. Elementos de confinamiento (columnas de amarre y vigas soleras) Según la NTE E-070 las columnas de amarre y vigas soleras tendrán un área mínima de concreto de es el espesor efectivo del muro.

cm2, donde “t”

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Para t = 13 cm (muro de soga) Para t = 13 cm (muro de cabeza)

e. Escaleras

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e.1 Dimensionamiento: Anchos minimos ln = Luz libre horizontal (cm)

viviendas

P = Ancho del paso (cm)

secundarias = 0.80 m

= 1.00 m

C = Altura del contrapaso (cm)

servicio

= 0.70 m

e = espesor de garganta (cm)

Edificios

= 1.20 m

Tomar el promedio:

2C + P = 60 @ 64cm e.2 Cargas según el Reglamento Nacional de Construcción Vigente: e.2.1 Sobrecargas: ✓

Viviendas y edificios residencias

200 Kg/m2

✓

Otros

500 Kg/m2

Sin embargo, según el uso podemos tomar los valores siguientes: ✓

Viviendas y edificios residencias

✓

Edificios Públicos

400 Kg/m2

✓

Edificios de oficinas

500 Kg/m2

✓

Tribunas

500 Kg/m2

e.2.2 Acabados: ✓

Utilizar 100 Kg/m2

e.2.3 Peso Propio: ✓

P.P. 2400

250 a 300 Kg/m2

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2.5.25

RESISTENCIA DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Los elementos estructurales llámese vigas, columnas y muros; deben colocarse en el sentido que se obtenga la mayor resistencia. a) Vigas Las secciones transversales de las vigas siempre se dan especificando primero su base (b) y luego su altura (h) en el sentido de la flexión: b x h En obras las vigas se arman generalmente de modo que la dimensión menor sea su base y la mayor su altura. En la practica podemos presentar dos casos: Caso 1: ✓

Sección rectangular: En este caso (h>b), la viga se debe colocar en la posición 1 ya que se obtiene una mayor resistencia a la flexión en comparación a la posición 2; esto se debe al momento de inercia (I).

Analizando el momento de Inercia para ambas posiciones tenemos:

2

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Ejemplo: si h = 30cm, b= 15cm 2

Caso 2: ✓

Sección Cuadrada: en este caso (h=b), es indiferente si la viga se coloca en la posición 1 o en la posición 2, ya que el momento de inercia será el mismo.

b) Muros y columnas

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b.1 Los elementos estructurales (Muros y columnas), siempre deben colocarse con su mayor dimensión en la dirección que se necesita rigidizar el edificio. b.2 Si analizamos la edificación de la figura anterior tenemos: b.2.1 Si el sismo ataca en la dirección X-X , los elementos estructurales que resistirán la fuerza horizontal que produce este fenómeno natural serán: el muro 1X el Pórtico en el Eje 1-1 Estos mismos elementos en la dirección Y-Y Tienen una resistencia mínima. b.2.2 Si el sismo ataca en la dirección Y-Y, los elementos estructurales que resistirán la fuerza sísmica serán los muros portantes 1Y, 2Y, 3Y, 4Y. Estos mismos elementos en la dirección en el eje X-X tienen una resistencia mínima. b.2.3 Las columnas C-1 que forman el pórtico en el eje 1-1 deben colocarse con su mayor dimensión (b) en la dirección X-X. b.2.4 Las Columnas C-2, deben colocarse con su mayor dimensión en la dirección perpendicular a los muros; ya que estos tienden a fallar al volteo por efectos del sismo (muros no portantes). Todo lo expresado anteriormente tienen su explicación en el calculo del momento de inercia (I), así tenemos, por ejemplo:

PARA EL MURO 1X: Dirección X-X:

3

Dirección Y-Y:

3

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Comparando inercias tenemos: 2

l >> t Ejemplo: 1 Si: l= 4.50m t=0.23m

2

PARA LA COLUMNA C-1:

Dirección X-X: 3

Dirección Y-Y: 3

Comparando inercias tenemos: 2

b >a

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Ejemplo: 2 Si: b= 0.40m a= 0.25m 2

PARA EL MURO 1Y: Dirección X-X: 3

Dirección Y-Y: 3

Comparando inercias tenemos: 2

l >> t ,

Ejemplo: 3 Si: l= 6.50m t=0.13m

2

En igual manera ocurre si analizamos la columna C-2 en la zona sin diafragma rígido (muros no portantes). b.3 Conclusiones: Los cálculos anteriores nos demuestran que debemos disponer de muros y/o pórticos en ambas direcciones para asegurar que la edificación tenga un comportamiento sismorresistente.

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2.5.26 CONVERSION DE UNA VIGA PERALTADA EN CHATA (POR REQUERIMIENTO DE LA ARQUITECTURA).

En ocasiones por requerimiento arquitectónico es necesario utilizar una viga chata (altura igual al espesor de la losa o techo) en lugar de una peraltada. En este caso se puede utilizar la siguiente expresión que relaciona la geometría de ambas vigas:

² =

²

Ejemplo 1: Si deseamos convertir una viga peraltada de 15x35cm en una viga chata de h = 0.20m (espesor del aligerado), entonces aplicando la formula obtenemos:

15 x 30² =

x 20²

= 35 cm Si el aligerado fuese de 17cm. De espesor, obtendríamos:

15 x 30² =

x 17²

= 50 cm

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2.5.27

ESCOGER EL TIPO DE CIMENTACION

a) Cimiento corrido sin reforzar: Los terrenos de cimentación tienen generalmente una resistencia que oscila desde 0.5Kg/cm2 hasta 4kg/cm2 y en el caso de rocas mucho mayor. Cuando la capacidad portante del terreno es igual o mayor a 2.5 Kg/cm2, el sistema de cimentación mas usado para edificaciones de albañilería es el de cimientos corridos de concreto ciclópeo, cuya proporción en volumen es cemento-hormigón: 1:10 + 30% P.G. Ømax 6”. LP= Limite de propiedad

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b) Cimiento corrido con sobrecimiento reforzado: En terrenos blandos y húmedos, así como en terrenos no debidamente consolidados, se sugiere proyectar sobrecimientos armados de una altura de 40cm mínimo con 4Ø3/8” o 4Ø1/2”, dependiendo del análisis estructural.

c) Zapatas: Si una edificación de albañilería se tienen columnas aisladas o formando pórticos; su cimentación estará conformada por zapatas diseñadas según las normas de concreto armado del ACI o E060.

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2.5.28

CONSTRUCCION DE MUROS

Se recomienda asentar en la primera jornada de trabajo una altura de muro de 1.30m como máximo, el espesor de las juntas horizontales y verticales debe estar comprendido entre 1.0 a 1.5 cm. En la última hilada de la parte del muro levantado en la primera jornada de trabajo, se deberá llenar las juntas verticales hasta la mitad de su altura, la otra mitad será rellenada al inicio de la siguiente jornada; con el fin de conseguir una adecuada adherencia. El muro recién levantado no debe servir de apoyo a ningún elemento.

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2.5.29 PESO PROPIO UNIDIRECCIONALES

DE

LOSAS

ALIGERADAS

Para losas aligeradas con viguetas de 10cm de ancho, a 40cm entre ejes y con ladrillos huecos de arcilla de 30x30cm; podemos utilizar la tabla del ANEXO 1 del RNE E020 de pesos propios para diferentes espesores.

Cabe señalar que para obtener el peso específico del concreto para los cálculos de metrados de cargas se deberá añadir al peso del concreto armado (100Kgf/m3) el peso del concreto simple (grava = 2300Kgf/m3)

Doblan 15cm c/extremo a 90°

Ladrillo hueco de arcilla Vigueta