DISEÑO DE MUROS ESTRUCTURALES CON ALETAS 1. Diseño de muros a flexo-compresión:
La norma NSR-10 y el ACI-318-08, numeral numeral C.21.9.5, permite diseñar los muros con aletas según las suposiciones tradicionales del diseño a flexo-compresión de las columnas regulares y establecen las longitudes de aleta que deben suponerse para tales diseños.
Otro asunto diferente es la resistencia a cortante y también también existen limitaciones para para muros bajos.
Las “Seismic Design Recommendations” Structural Engineers Association of California), entidad Recommendations ” de la SEAOC ( Structural que siempre ha estado a la vanguardia en temas de reglamentación sismo resistente, son similares y van más allá, al recomendar que los muros con aletas se diseñen como unidades integrales y citan como ejemplo los muros con sección en L:
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Extractos de SEAOC – Seismic Design Recommendations – Compilation 2009
Existen evidencias experimentales en que prácticamente todo el refuerzo de las aletas de muros sometidas a tracción llega a fluencia para desplazamientos inelásticos grandes:
Extracto de Bulletin of IISEE, 47, 2013 – “Experimental study of effective flange width on symmetrical cross-section walls, Bahtiar, Kusunoki ” – Para derivas de 1/100, ≈ 100% de la aleta es efectiva a tracción.
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E x t r a c t
E x t r a c t o d e “ L e s s o n s L e a r n t f r o m
t Extracto de ” UCSD UCSD Full-scale Shake Table Testing on a 7 -Story Residential Building Slice” Panagiotou, Restrepo, 2007
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2. Diseño a cortante:
El sobre-diseño a flexo-compresión puede generar efectos desfavorables sobre los cortantes sísmicos que deben resistir los muros para evitar fallas frágiles, en un diseño moderno por capacidad.
La Norma NSR-10 usa un factor de reducción de capacidad para cortante φ=0.6 , pero ello no es garantía suficiente de buen comportamiento por capacidad, porque el diseño a flexo-compresión usa también φ=0.65 a 0.90, que ya implica una sobre -resistencia, además de los efectos, cuando se sobre-diseña a hardening ” del acero y de los efectos dinámicos de los modos superiores. Ver “NEHRP flexión, del “strain “ strain hardening” Seismic Design Technical Brief No. 6” , página 9, donde se reproducen algunas recomendaciones de SEAOC2008 sobre este tema. Aunque la Norma no cubre cubre todavía específicamente el diseño de los muros por capacidad, el estado actual del conocimiento indica que este aspecto debe cuidarse para evitar fallas frágiles. El uso de refuerzo de confinamiento en toda la sección y hasta alturas importantes puede mejorar la resistencia a cortante, pero no es una solución racional, porque se trata de refuerzos con funciones diferentes y además puede tener efectos económicos económicos desfavorables.
3. Elementos de borde confinados:
La NSR-10 permite dos metodologías metodologías (C.21.9.6.2, por desplazamientos desplazamientos o C.21.9.6.3, por esfuerzos) para definir la necesidad y la extensión en altura de los elementos de borde de los muros. Según la misma NSR-10, C.21.9.6.4, la extensión en planta de los elementos de borde confinados debe ser una misma, independientemente independientemente de la metodología usada: usada:
Cuando se analiza la sección integral de un muro con aletas, la necesidad de confinamiento es diferente para cada dirección del sismo:
Extracto de Paulay-Priestley - “Seismic Design of RC and Masonry Buildings”
Frecuentemente las aletas comprimidas no requieren confinamiento, porque la longitud “c” es pequeña y la deformación unitaria del concreto, ε CU = φU.c1 también resulta pequeña.
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En cambio, con la aleta a tracción, la zona comprimida es r elativamente extensa y las deformaciones unitarias del concreto, ε CU = φU.c2, pueden ser altas (εCU > 0.003) y exigir confinamiento. El diseño de un alma de muro como sección recta única, con elementos de borde iguales en cada extremo, puede subestimar la longitud requerida de confinamiento de las patas, cuando existen aletas a tracción. El diseño por esfuerzos, C.21.9.6.3, lleva generalmente a la necesidad de confinar los muros hasta los niveles superiores de los edificios. Esto no parece muy racional, porque lo más común es que las rótulas plásticas se presenten en los primeros niveles de los muros, excepto cuando existen cambios bruscos de sección o cuando se presentan detalles deficientes de refuerzo, tales como estribos muy espaciados y sin ganchos adecuados, que pueden llevar a fallas por pandeo del refuerzo vertical.
NSR-10 establece las longitudes de confinamiento requeridas, de manera semi-empírica, pero dicha longitud puede calcularse fácilmente, de forma r acional:
θP ≈ U/Hn φU ≈ θP/0.5Lw
Figura 2.8 – Deformaciones unitarias de la sección de un muro εC máxima = εCUC = c.φU
Para εC > 0.003 debe confinarse
Determinación racional de la longitud de confinamiento necesaria en un muro
Francisco Javier Pérez V. Medellín, agosto de 2015 Mall Complex Los Balsos (Medellín) - Ofi cina 9719 - PBX: 3172057 -
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