SEMINARIO DE TESIS

Edificios de concreto reforzado conMuros de mampostera y piso suave

Alumnos: Austria Martnez Sal Rodrguez Snchez Vctor Manuel

Asesor: M. en C. Cutberto Rodrguez lvarez

INTRODUCCINMampostera.

Es probable que la mampostera haya sido inventada por un nmada, hace unos 15,000 aos, cuando, al no encontrar un refugio natural para protegerse de las adversidades de la naturaleza, decidi apilar piedras para formar un lugar donde guarecerse.

El proceso inmediato en el desarrollo de la mampostera debi ser la utilizacin del mortero de barro, el cual permiti no slo apilar, sino acomodar o asentar con ms facilidad, y a mayor altura, las piedras irregulares naturales. Este paso se dio, seguramente, cuando se comenzaron a integrar las primeras aldeas. Existen varios vestigios de poblados prehistricos construidos con piedras asentadas con barro desde las Islas Aran, en Irlanda, hasta Catal Hyk, en Anatolia; tambin, el mismo sistema constructivo, fue empleado en otro lugar distante y unos 10,000 aos despus, por los incas en Ollantaytambo (Fig. 1.1), cerca del Cusco, donde quedan construcciones importantes, con muros de piedra natural asentada con mortero de barro y techos de rollizos de madera cubiertos con una gruesa capa de paja.

Figura 1.1 Ollantaytambo. Cusco, Per (siglo XIV). Los muros son de piedra y han sido asentados con barro y recubiertos luego con enlucido de barro.

Las culturas mesoamericanas lograron desarrollos sorprendentes en la construccin, cuyos vestigios son admirados y estudiados en la actualidad por propios y extraos. Las creencias religiosas y la organizacin poltica y social les llevaron a concebir una arquitectura monumental basada principalmente en las construcciones de mampostera con piezas naturales y artificiales. Progresivamente dominaron nuevas tcnicas constructivas apoyadas en el desarrollo de materiales cada vez ms durables y resistentes. Desarrollaron formas estructurales variadas que aplicaron segn sus necesidades y aspiraciones; se mencionan enseguida algunos casos especficos

a) Muros de contencin. Centros ceremoniales como los de Teotenango y Calixtlahuaca, en el Estado de Mxico, se construyeron sobre terrazas artificiales en lo alto de cerros que requirieron importantes obras de contencin. Para ello emplearon lajas de piedra de forma alargada e irregular para que una vez acomodadas interactuaran por friccin con el peso del terrapln, para as lograr la estabilidad del conjunto. De esta manera, el paramento de los muros poda ser vertical, inclinado o escalonado segn los diseos arquitectnicos.

b) Grandes pirmides. La Pirmide del Sol en Teotihuacn fue construida hacia el ao 500 a.C., y tiene un ncleo masivo de adobes que soporta el revestimiento de piedra. Para levantar el milln de metros cbicos de material de que est hecha la pirmide, se estima que se necesit la fuerza de 20 000 hombres trabajando ininterrumpidamente durante diez aos.

c) Edificios cubiertos. El templo de Quetzal-Mariposa en Teotihuacn es un edificio de planta rectangular que cuenta con un patio interior. La estructuracin es de prticos con pilares que destacan por sus dimensiones, tallado y aparejo. Se han restaurado tres habitaciones con claro de 8 m, y un techo formado por un terrado soportado por un doble entramado de madera rolliza. Se puede agregar que durante el periodo clsico en Teotihuacn se depur la tcnica de construccin de los soportes prismticos (columnas), para lo cual se sobreponan varios sillares tallados en forma especial con unaespiga en la parte superior y un hueco en la inferior; as se formaba la columna con estos elementos machihembrados.

PISO SUAVEEsta irregularidad se presenta por un cambio sbito en la rigidez de algn entrepiso respecto a la rigidez de los entrepisos restantes. En este trabajo de investigacin se tomara como piso suave a la planta baja de la edificacin.

Comnmente este problema se suscita por errores de conceptualizacin del diseador, o ya sea por la falta de una supervisin durante la ejecucin de la construccin, tales como la colocacin de los muros de relleno colocados en los pisos superiores al de planta baja, son ligados a los marcos de la estructura impidindoles sus libres desplazamientos ante cargas laterales (sismo).

Por lo tanto las variaciones del piso suave en planta baja provocan un efecto tal que la fuerza cortante de entrepiso, provocada por una accin accidental (sismo), se incrementa conforme se desciende de nivel, alcanzando su mximo valor en la base (planta baja), donde la rigidez puede ser menor a la de los pisos superiores, dando como resultado deflexiones horizontales, esfuerzos y daos mayores en el piso suave que la de los otros pisos superiores a la planta baja.

Ejemplos de edificaciones con piso suave

ANTECEDENTES

Mampostera.

La edificacin con elementos de mampostera es una tcnica utilizada desde el inicio mismo de las civilizaciones. Por ejemplo: La gran muralla china, las pirmides Mayas en Mxico y Centroamrica, el Taj Majal en la India, estructuras que dan cuenta de la importancia de esta tcnica de construccin en el mundo.

Tal fue el impacto en el proceso constructivo de la mampostera que se tienen estudios acerca del comportamiento

Meli (1979). analiza los resultados del programa experimental de mampostera en el II-UNAM, incluye el estudio de la variabilidad de los materiales componentes, determinacin de propiedades bsicas de la mampostera en ensayes de especmenes pequeos, y anlisis del comportamiento ante cargas laterales en una direccin y ante cargas alternadas. Con base en los resultados experimentales y en la observacin de los efectos de temblores recientes, propone recomendaciones para el diseo ssmico de estructuras a base de muros de mampostera.

Bazn (1980). Propone un modelo analtico que permite reproducir en forma detallada el comportamiento de muros ante carga lateral y propone procedimientos para su anlisis. Tambin, estudia el comportamiento ante sismos para distintos casos de estructuracin y refuerzo

En 1994, el American Concrete Institute (ACI, por sus siglas en ingls) edita un libro sobre la mampostera en siete pases en el continente americano: Canad, Colombia, Costa Rica, Chile, Estados Unidos, Mxico y Per. Se abordan temas como a) Prcticas constructivas, b) Practicas de diseo, c) Daos debido a sismos, d) Tcnicas de evaluacin y refuerzo, e) Investigacin [Abrams, 1994].

Crisafulli (1997) lleva a cabo una extensa recopilacin bibliogrfica de trabajo experimental realizado en el mundo, con nfasis en Latinoamrica, propone un modelo de comportamiento cclico de la mampostera el cual calibra pruebas de laboratorio y lo incluye como un elemento en el software llamado Ruaumoko [Carr, 1996].

Flores y Alcocer (2001) proponen un modelo de comportamiento histrico para los muros de mampostera, Zepeda y Alcocer (2001) ensayan muros con piezas multi-perforadas de fabricacin industrial

En la UAM-Azcapotzalco, Tena, Jurez y Salinas (2007) ensayan dos muros de mampostera combinada (tabique y block) y confinada a escala natural y encuentran que dicha mampostera presenta similitudes con respecto a los muros confinados de tabique rojo recocido en cuanto a patrones de agrietamiento, distorsin de agrietamiento y distorsin de diseo, aunque su resistencia a cortante mxima, su capacidad de deformacin ltima y sus propiedades ndice son inferiores a la de los muros construidos exclusivamente con tabiques de barro recocido

Holmberg y Araneda (2007) presentan una descripcin general de las mamposteras en Chile y realizan una comparacin de las normas chilenas de diseo con normas similares del resto de los pases de la regin (Colombia, Estados Unidos, Mxico y Per). Del trabajo, se observa que existe una gran dispersin tanto en las caractersticas de los materiales como en las disposiciones de diseo empleadas.

En 2008 Perez-Gaviln et al. (2008 y 2009) ensayan en el II-UNAM y el CENAPRED muros de mampostera multiperforada de arcilla de distintas relaciones de aspecto ante carga lateral cclica en el plano y esfuerzo vertical. Los autores encuentran que la resistencia de los muros normalizada con respecto a la resistencia nominal de las NTC-Mampostera (2004) crece con la longitud y sugieren que debera revisarse la resistencia de los muros para tomar en cuenta esta variable (H/L).

PISO SUAVE.

El diseo sismo-resistente para edificios es relativamente reciente, despus del terremoto de 1906 en San Francisco fue donde todo inicio, y se comenz a analizar la influencia que tienen los sismos en los edificios, luego, en el terremoto de Tokio en 1923 se establecieron los primeros principios del diseosismo-resistente basado en mtodos empricos.

Los sismos, ocurridos en diferentes partes del mundo a lo largo del siglo XX, causaron daos irreparables a muchas edificaciones, y con frecuencia provocaron su colapso ya sea parcial o total. Las investigaciones, acerca de las edificaciones daadas o colapsadas, han permitido una clara identificacin de las causas ms comunes del mal comportamiento en las estructuras. Como por ejemplo:

Entre el 19 y 20 de septiembre de 1986, se conmemoro el terremoto de 1985 en Mxico mediante la realizacin de una Conferencia Internacional, en donde destaca el ingeniero Borja Navarrete, donde hace resaltar que, el piso suave en planta baja, causado por la existencia de muros no estructurales en los niveles superiores de edificios de departamentos, con estacionamientos sin muros en la base, fue tambin la razn de algunos colapsos parciales o totales.

Tambin algunas causas involucradas respecto al mal comportamiento y desempeo de algunas edificaciones se debe a la configuracin geomtrica como las siguientes:

La falta de simetra en la geometra global de la estructura Demasiada longitud respecto al ancho en la planta general de un edificio Demasiada altura respecto a las dimensiones en la base de la construccin La distribucin de las masas en lo alto del inmueble Las variaciones de lo alto de la estructura con las reas de los pisos de la misma Huecos en los sistemas de entrepiso Entrantes y salientes a lo largo de la elevacin como en alguna de las plantas de una edificacin.

En cuanto a la distribucin de elementos tales como resistentes y no resistentes, tenemos solo por mencionar algunos son:

La densidad estructural en planta La localizacin de elevadores y escaleras La discontinuidad de rigidez y resistencia a lo alto de un edificio

A continuacin se muestran algunos ejemplos sobre los efectos y causas principales que sufren algunas edificaciones ante un sismo

Justificacin En muchos de los edificios se puede observar espacios abiertos en la zona de planta baja, donde los requerimientos de lugares para estacionamiento restringen la colocacin de muros que colaboren a la resistencia a la fuerza lateral cortante que se presentara en caso de un sismo de alta intensidad.

En lo relacionado al tema de investigacin se observa que la construccin de estructuras de concreto reforzado con piso blando, es una prctica comn sobre todo en zonas urbanas de grandes ciudades donde los espacios son insuficientes en relacin con la densidad poblacional, a pesar de que en diversos cdigos se estipula como una condicin de irregularidad.

A raz de lo sucedido en sismos como el de 1985 en la ciudad de Mxico, donde una de las causas principales de colapso de las edificaciones fue originada en estructuras que se conformaban con piso suave en alguno de sus niveles.

Hiptesis El piso suave se debe a diferentes factores como la distribucin de los elementos resistentes y no resistentes. Las incertidumbres en la determinacin de las solicitaciones mximas que actan sobre la estructura influyen en el comportamiento global de la estructura.

Los muros cuya funcin principal es delimitar las reas generadas en el proyecto arquitectnico, asumen una funcin estructural para la que no estaban considerados, y por consecuencia incrementa la rigidez y la resistencia ante cargas laterales (sismos), cambiando el periodo fundamental de la estructura.

DAOS Y MUROS CONFINADOS

Objetivo General Analizar el comportamiento de una edificacin estructurada a base de concreto reforzado donde se toman en consideracin las incertidumbres provocadas por factores atribuibles durante el proceso.

Objetivos Especficos

Determinar el diseo arquitectnico de la edificacin, lugar de localizacin, dimensiones (Largo-Ancho de planta), alturas, materiales, para que la estructura pueda resistir las solicitaciones mximas.

Definir los factores tales como la distribucin de los elementos resistentes y no resistentes, as tambin las causas que se relacionan con las incertidumbres en la determinacin de las solicitaciones mximas que pueda soportar la edificacin.

Modelar el comportamiento global de la estructura y analizar cuando est sujeta a acciones accidentales (Sismo). Programa de apoyo: ECOGCW, para determinar las deformaciones que sufre la estructura y ver si estos cumplen con lo establecido al RCDF y las NTC.

Proponer armado de trabes de acuerdo a los resultados obtenidos, para optimizar tanto en lo econmico, como lo sustentable.

Simular dada las caractersticas de concreto armado propuesto, para obtener variables que no es posible su control durante los procedimientos constructivos. Se generaran resultados y de acuerdo a estos se analizara cmo ser el comportamiento de la estructura.

Alcances

Diseo de una edificacin

Calculo estructural de una edificacin.

Simulacin de edificacin

Analizar y estudiar el comportamiento de la estructura.

MARCO TEORICOComo van a disear el edificio, que es el concreto armado cargas vivas muertas accidentales , procedimiento de construccin , Gonzales cuevas, obtener las plantas y dibujar cortes transversales par ver el acero transversal lo reprentaremos en un software de diseo como el autocad,como se va a trabajar con el ecogcw y SIB.Efecto de piso suave

ZONIFICACION SISMICA DE LA REPUBLIC MEXICANA

Metodologa a desarrollar:

De acuerdo a los requerimientos planteados en el diseo y representados en el plano arquitectnico, se modelara el edificio en una primera etapa mediante un programa de computacin para el anlisis y diseo de estructuras, donde sern considerados los marcos ortogonales que conforman los elementos vigas y columnas de concreto reforzado de acuerdo al RCDF Y NTC. (ECOgcW, Corona, G, 2005).

La estructura se analiza y disea de acuerdo al Reglamento de Construcciones del Distrito Federal (RCDF, 2004) y su Normas Tcnicas Complementarias.La consideracin que hace el reglamento a las estructuras irregulares

Con los resultados obtenidos del programa, se propondr el armado de acero longitudinal y transversal de los elementos estructurales.

Introducir al SIB los armados propuestos de acuerdo a los requisitos del cdigo.

Simular con las variables estocsticas propuestas por el propio cdigo para tal efecto se tendr que correr este en lenguaje fortran

Cronograma de Actividades