ESTRUCTURAS Y CARGASESTRUCTURAS Y CARGAS

Charles Robert Balboa Alarcon, ING, PMPCharles Robert Balboa Alarcon, ING, PMPCharles.balboa@upn.edu.pecharles_balboa@yahoo.es

UNIDAD 2 E t t d lb ñil íUNIDAD 2: Estructuras de albañilería

A) CONSTRUCCIONES DE ALBAÑILERIA

Es todo sistema donde se

)

Es todo sistema donde seha empleado básicamenteelementos de albañilería.Estos elementos a su vezEstos elementos a su vezestán compuestos porunidades de arcilla, sílice-cal o de concreto adheridascal o de concreto, adheridascon mortero de cemento oconcreto fluido.

ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL

Son las construcciones deSon las construcciones dealbañilería que han sidodiseñadas racionalmente,de tal manera que lasde tal manera que lascargas actuantes durante suvida útil se trasmitanadecuadamente a través deadecuadamente a través delos elementos de albañileríahasta el suelo decimentacióncimentación.

A.1) UNIDADES DE ALBAÑILERIA

Son piezas de formasi áti lprismáticas regulares, que

pueden ser de arcilla, silico-cal y de concreto

CLASIFICACIÓN POR TAMAÑO

Ladrillos:Ladrillos:

S i lSe manipula con una manoy tienen un peso que oscilaentre 3 a 6kg

CLASIFICACIÓN POR TAMAÑO

Bloques:

Se manipulan con las dosmanos y tienen un peso queoscila entre 12 a 20kgoscila entre 12 a 20kg.

CLASIFICACIÓN POR SU MATERIA PRIMAMATERIA PRIMA

ARCILLA:ARCILLA:

CLASIFICACIÓN POR SU MATERIA PRIMAMATERIA PRIMA

SILICE - CAL:SILICE CAL:Arena y cal

CLASIFICACIÓN POR SU MATERIA PRIMAMATERIA PRIMA

CONCRETO:CONCRETO:Cemento-arena-confitillo

Las unidades serán utilizadas después de lograr suLas unidades serán utilizadas después de lograr suresistencia especificada y su estabilidad volumétrica

CLASIFICACIÓN POR SU PROCESO DE FABRICACIÓNPROCESO DE FABRICACIÓN

ARTESANALES:ARTESANALES:

SecadoQuemado a SecadoQuemado ahorno abierto

CLASIFICACIÓN POR SU PROCESO DE FABRICACIÓNPROCESO DE FABRICACIÓN

INDUSTRIALES:INDUSTRIALES:

CLASIFICACIÓN POR SU PROCESO DE FABRICACIÓNPROCESO DE FABRICACIÓN

INDUSTRIALES:INDUSTRIALES:

CLASIFICACIÓN POR SU PROCESO DE FABRICACIÓNPROCESO DE FABRICACIÓN

INDUSTRIALES:INDUSTRIALES:

CLASIFICACIÓN POR SU PROCESO DE FABRICACIÓNPROCESO DE FABRICACIÓN

INDUSTRIALES:INDUSTRIALES:

CLASIFICACIÓN PARA FINES ESTRUCTURALESESTRUCTURALES

Para la unidad de albañileríaM t i d b t 10 id d dMuestra a pie de obra, compuesta por 10 unidades por cada50 millares (Ver E.070 Albañilería)

CLASIFICACIÓN PARA FINES ESTRUCTURALESESTRUCTURALES

Variación de dimensiones:

A una mayor variación se tiene un grosor de la juntade mortero, a su vez, reduce la resistencia acompresión y a corte de la albañileríacompresión y a corte de la albañilería.

CLASIFICACIÓN PARA FINES ESTRUCTURALESESTRUCTURALES

Alabeo:

CLASIFICACIÓN PARA FINES ESTRUCTURALESESTRUCTURALES

Compresión axial (f’b):

Se obtendrá restando una desviación estándar al valorpromedio de la muestra.A mayor altura de la unidad se tiene una menor deA mayor altura de la unidad se tiene una menor deresistenciaLa resistencia se calcula dividiendo a la carga máximaentre el área bruta sea la unidad hueca o solidaentre el área bruta, sea la unidad hueca o solida.

El 84% de los especímenestendra fb>f’btendra fb>f b

Porcentaje de huecos:

% de huecos = 100(Área de huecos/ Área bruta)

Unid solida Unid hueca Unid tubular Unid AlveolarUnid. solida Unid. hueca Unid. tubular Unid. Alveolar% huecos<30% % huecos>30%

A.2) MORTERO

Definición:

Constituido por una mezcla de aglomerantes y agregado fino a loscuales se añadirá la máxima cantidad de agua que proporcioneuna mezcla trabajable adhesiva y sin segregación del agregadouna mezcla trabajable, adhesiva y sin segregación del agregado.Se recomienda un slump de 6pulgs

A.3) CONCRETO LIQUIDO

Definición:

Material de consistencia fluida que resulta de mezclar cemento,agregados y agua, pudiéndose adicionar cal hidratadanormalizada El concreto liquido se emplea para rellenar losnormalizada. El concreto liquido se emplea para rellenar losalveolos de las unidades de albañilería de los muros armados.La resistencia mínima a compresión es 140 kg/cm2.El slump estará comprendido entre 9pulg y 11pulgEl slump estará comprendido entre 9pulg y 11pulg.

A.4) PRISMAS DE ALBAÑILERIA

Especificaciones generales:

La resistencia característica de la albañilería a compresión axial(f’m) y a corte (v’m) se determinara de manera empírica omediante ensayos de prismasmediante ensayos de prismas.

A.4) PRISMAS DE ALBAÑILERIA

PILAS:

Para evaluar:•Em•f’mf m

Compresión

Muretes:

Compresión diagonal

Para evaluar:•Gm•v’m•v m

A.4) PRISMAS DE ALBAÑILERIA

Los prismas serán almacenados a una temperatura no menor de10°C durante 28 días. Si son ensayados a menor edad, pero no10 C durante 28 días. Si son ensayados a menor edad, pero nomenor de 14 días; la resistencia característica se obtendráincrementándola por los siguientes factores:

Corrección por esbeltezCorrección por esbeltez

A.4) PRISMAS DE ALBAÑILERIA

A.5) CONCRETO

El concreto en las columnas de confinamiento tendrá unaresistencia a la compresión mayor o igual a 175kg/cm2resistencia a la compresión mayor o igual a 175kg/cm2

A.6) ACERO DE REFUERZO

El acero debe ser corrugado y con escalón de fluencia definido,permitiendo el uso de acero liso (pero no trefilado) para lospermitiendo el uso de acero liso (pero no trefilado) para losestribos.

Solo se permite el uso de barras lisas en estribos y armadurasSolo se permite el uso de barras lisas en estribos y armaduraselectro soldadas usadas como refuerzo horizontal.

B) TIPOS DE ALBAÑILERIA

B.1) POR SU FUNCIÓN ESTRUCTURAL:

)

Muros no portantes:Muro diseñado y construido en forma tal que solo lleva cargasprovenientes de su peso propio y cargas transversales a sup p p p y gplano. Son, por ejemplo, los parapetos, cercos y tabiques

B) TIPOS DE ALBAÑILERIA

B.1) POR SU FUNCIÓN ESTRUCTURAL:

)

Muros portantes:Muro diseñado y construido en forma tal que pueda transmitircargas horizontales y verticales de un nivel al nivel inferior o ag yla cimentación. Estos muros componen la estructura de unedificio de albañilería y deberán tener continuidad vertical.

B.2) POR LA DISTRIBUCIÓN DEL REFUERZO:

Muros no reforzados o de albañilería simple:Albañilería sin refuerzo o con refuerzo que no cumple con losrequisitos mínimos de la norma E.070.q

B.2) POR LA DISTRIBUCIÓN DEL REFUERZO:

Muros reforzados:De acuerdo a la disposición del refuerzo, se clasifican en:•Muros armados•Muros laminares•Muros confinados

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIA

Ausencia de diafragma rígido

C.1) ALBAÑILERIA NO REFORZADA

GeneraciónGeneración de tracciones

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.1) ALBAÑILERIA NO REFORZADA

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.1) ALBAÑILERIA NO REFORZADA

Aparecen a veces por contracción del concreto

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.1) ALBAÑILERIA NO REFORZADA

Grieta en tracción por flexión

Punzonamiento

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.2) ALBAÑILERIA CONFINADA

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.2) ALBAÑILERIA CONFINADA

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.2) ALBAÑILERIA CONFINADA

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.2) ALBAÑILERIA CONFINADA

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.2) ALBAÑILERIA CONFINADA

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.2) ALBAÑILERIA CONFINADA

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.3) ALBAÑILERIA ARMADA

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.3) ALBAÑILERIA ARMADA Donde terminan

las espigas

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.3) ALBAÑILERIA ARMADA

Zona de huecos

C) COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA ALBAÑILERIAALBAÑILERIAC.3) ALBAÑILERIA ARMADA

Falla por fuerza cortante

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.1) DIAFRAGMA RIGIDO

Empleo de diafragmas rígidos, solo se permite diafragmaflexible en el ultimo piso (usar vigas soleras)

El techo metálico

Viga soleraNo tiene viga solera

El techo metálico no genera un diafragma rígido

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.1) DIAFRAGMA RIGIDO

Podrá considerarse que el diafragma es rígido cuando larelación entre sus lados no excede de 4. Se deberá considerary evaluar el efecto que sobre la rigidez del diafragma tienen lasy q g gaberturas y discontinuidades en la losa.

Perdida de compatibilidad de desplazamientos laterales en los muros

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.1) DIAFRAGMA RIGIDO

Los diafragmas deben tener una conexión firme y permanentecon todos los muros para asegurar que cumplan con la funciónde distribuir las fuerzas laterales en proporción a la rigidez dep p glos muros y servirles, además, como arriostres horizontales

Vaciado en conjuntoj

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.1) DIAFRAGMA RIGIDO

Estos deben distribuir la carga de gravedad sobre todos losmuros que componen a la edificación, con los objetivosprincipales de incrementarles su ductilidad y su resistencia alp p ycorte, en consecuencia, es recomendable el uso de losasmacizas o aligeradas armadas en dos direcciones. O se puedeusar losas unidireccionales si cumple σm ≤ 0.15*f’musar losas unidireccionales si cumple σm 0.15 f m

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.2) CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

Plantas regulares y simples.

Dividir en formas simples

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.2) CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

Simetría en la distribución de masas y en la disposición de losmuros. Concentración de masa hacia un

lado, generando corrimiento del , gcentro de masas hacia esa zona

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.2) CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

Continuidad vertical de los muros

Taponar para evitar cambio brusco de rigidezCambio brusco de brusco de rigidezCambio brusco de

rigidez, efecto de látigo

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.2) CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

Proporciones entre las dimensiones mayor y menor, que enplanta estén comprendidas entre 1 a 4, y en elevación seamenor que 4.q

Si la relación es mayor a 4, se incrementa la flexo compresión en los talones

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.2) CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

Evitarse irregularidades en elevación. Caso contrario, realizaranálisis dinámico y disminuir RMáximo 5 pisos o 16m de altura en alb. Confinada, en la armadap ,depende solo de su resistencia.

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.2) CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

Densidad de muros similares en las dos direcciones principalesde la edificación. Cuando en cualquiera de las direcciones noexista el área suficiente de muros para satisfacer los requisitos,p q ,se deberá suplir la deficiencia mediante pórticos, muros deconcreto armado o la combinación de ambos

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.2) CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

Vigas dinteles preferentemente peraltadas (hasta 60 cm) para elcaso en que el edificio se encuentre estructurado por murosconfinados, y con un peralte igual al espesor de la losa del piso, y p g p ppara el caso en que el edificio esté estructurado por murosarmados

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.2) CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

Cercos y alféizares de ventanas aislados de la estructura principal, debiéndoseles diseñar ante acciones perpendiculares a su planop

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.2) CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

En plantas muy alargadas (cuando L/B>4), atravesando el techo•Unidades de concreto cada 8.0m, sin que atraviese el techo•Unidades de arcilla o de sílice-cal cada 25m, atravesando el,techo.

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.3) REQUISITOS ESTRUCTURALES MÍNIMOS

El espesor efectivo del muro:t ≥ h/20 Para las zonas sísmicas 2 y 3t ≥ h/25 Para la zona sísmica 1

Muro muy esbeltoDesplome máximo 1/500

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.3) REQUISITOS ESTRUCTURALES MÍNIMOS

El esfuerzo axial máximo (σm) producido por la carga degravedad mas el 100% de la sobrecarga. Aplica para albañileríaarmada y confinada.y

Reducción por esbeltez

Carga totalg

Si no pasa, mejorar el f’m, aumentar el espesor, o cambiar amuro de concreto armadomuro de concreto armado.

D) ESTRUCTURACIÓN)D.3) REQUISITOS ESTRUCTURALES MÍNIMOS

Los bordes libres de los muros armados deben ser verificadospor aplastamiento local producido por las reacciones de lasvigas sobre muros

Distribución a 45°

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.4) ESTRUCTURACIÓN EN PLANTA

En las Zonas Sísmicas 2 y 3 (ver la NTE E.030 Diseño(Sismorresistente) se reforzará cualquier muro portante que lleveel 10% ó más de la fuerza sísmica, y a los muros perimetrales, y pde cierre. En la Zona Sísmica 1 se reforzarán como mínimo losmuros perimetrales de cierre.

Un muro que absorba mas del 10% de la fuerza sísmica esimportante, por que de agrietarse perdería gran parte de surigidez lateralrigidez lateral.

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.4) ESTRUCTURACIÓN EN PLANTA

La densidad mínima de muros portantes a reforzar en cadadirección del edificio es:

Solo se contabiliza losmuros con L>1.20m

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.5) ALBAÑILERIA CONFINADA

•Enmarcado en sus cuatro lados por elementos de concreto.

Muros no enmarcados

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.5) ALBAÑILERIA CONFINADA

•Que se cumpla L<2h ó L<5.0m

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.5) ALBAÑILERIA CONFINADA

•Utilizar unidades de acuerdo a lo indicado en la tabla 2 de lanorma E0.70

Unidades huecas trituradas

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.5) ALBAÑILERIA CONFINADA

•Que todos los empalmes y anclajes de la armadura desarrollenplena capacidad a la tracción.

longitud de anclaje?

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.5) ALBAÑILERIA CONFINADA

•Que los elementos de confinamiento funcionen íntegramentecon la albañilería.•En el caso de mechas se debe tener una cuantia de 0.1%

Dentada, mínimo 5cm

12.5 mín

mínimo 5cm10 mín

A rasMechas de anclaje

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.5) ALBAÑILERIA CONFINADA

•Uso de estribos cerrados a 135°, estribos de ¾" de vueltaadicional ó zunchos.

Útiles en muros aparejos

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.5) ALBAÑILERIA CONFINADA

•Concreto igual a 175kg/cm2 en los elementos de confinamiento.•El espesor mínimo de las columnas y viga solera será igual alespesor efectivo del muro.p•El peralte mínimo de la viga solera será igual al espesor de lalosa de techo.

La solera no se deforma por flexión ni por corte

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.5) ALBAÑILERIA CONFINADA

•Peralte mínimo de las columnas de confinamiento será de 15cmo suficiente para permitir el anclaje de la parte recta del refuerzolongitudinal.g

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.6) ALBAÑILERIA ARMADA

•Los muros deberán ser rellenados con grout total oparcialmente en sus alveolos, ver tabla 2 de la norma E0.70.

No lleva grout

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.6) ALBAÑILERIA ARMADA

•Los muros portantes en edificaciones de la zona sísmica 1,tabiques y parapetos, podrán ser hechos de albañileríaparcialmente rellena en sus alveolos.p

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.6) ALBAÑILERIA ARMADA

•Todos los empalmes y anclajes de la armadura desarrollaranplena capacidad a la tracción.

No doblarBarras verticales continuas en el 1 piso ó utilizar traslapes

D) ESTRUCTURACIÓN)

D.6) ALBAÑILERIA ARMADA

•La cimentación será hecha de concreto simple o reforzado, conun peralte tal que permita anclar la parte recta del refuerzovertical en tracción mas el recubrimiento respectivo.p

En concreto ciclópeo puede desplazar al refuerzo vertical

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.1) ALCANCE

•Los tabiques de albañilería se caracterizan por ser construidosdespués de desencofrar a la estructura aporticada. Con lo cualla interface pórtico-tabique es débil.p q•Utilizados también como separadores de ambiente.

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.2) EFECTOS GENERADOS

•Torsión en el edificio: por ejemplo en edificios ubicados enesquinas.

Corrimiento del C.R.

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.2) EFECTOS GENERADOS

•Concentración de esfuerzos en las esquinas del pórtico.

Reacción del tabique como puntal

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.2) EFECTOS GENERADOS

•Fractura del tabique.La carga en la albañilería supera su resistencia

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.2) EFECTOS GENERADOS

•Piso blando.

Piso muy flexible con relaciónPiso muy flexible con relación a los pisos superiores

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.2) EFECTOS GENERADOS

•Columnas cortas

Falla por corte Gran distorsión angular

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.2) EFECTOS GENERADOS

•Incremento de las fuerzas sísmicas en el edificio: se disminuyeel periodo de la estructura, lo cual genera que aumente la fuerzasísmica.

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.3) TIPOS DE FALLA POR ACCIÓN COPLANAR

•Aplastamiento: se presenta en las esquinas del tabique,triturando los ladrillos

Resistencia ultima del puntal:

D

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.3) TIPOS DE FALLA POR ACCIÓN COPLANAR

•Tracción diagonal: se presenta una grieta diagonal en el tabique

Resistencia ultima del puntal:

D

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.3) TIPOS DE FALLA POR ACCIÓN COPLANAR

•Cizalle: se produce a la mitad de la altura del tabique y es unagrieta horizontal

Resistencia ultima del puntal:

D

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.3) TIPOS DE FALLA POR ACCIÓN COPLANAR

•La fuerza de compresión actuante, de un análisis sísmicoelástico ante sismo severo deberá ser menor que el menor valorde la resistencia ultima del puntalp

•D=√(L2+h2)

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.4) SOLUCIONES CUANDO C>R

•Agregar placas de concreto armado: Para aliviar el trabajo delos tabiques al disminuir los desplazamientos laterales

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.4) SOLUCIONES CUANDO C>R

•Ductilizar los tabiques con refuerzo:

E) INTERACCIÓN TABIQUE - PORTICO)

E.4) SOLUCIONES CUANDO C>R

•Aislar los tabiques:

GRACIASGRACIAS