ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA – EPIC APLICACIÓN DE LA NORMA E.070 EN EL DISEÑO DE UN EDIFICIO DE ALBAÑILERÍA DOCENTE: $n#. "red! Talace ALUMNO: %osé &uis A. 'orras Apa(a CURSO:
Albañileria Estructural
CICLO:
) TACNA –PERU
APLICACIÓN DE LA NORMA E.070 EN EL DISEÑO DE UN EDIFICIO DE ALBAÑILERÍA Empleando las especificaciones de la Norma Técnica de Edificaciones E.070 “Albañilería”, se trata de diseñar a los muros confinados del edificio de pisos cu!a planta típica se muestra en la "i#.1.
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ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL
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ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL
1. INFORMACIÓN GENERAL DEL EDIFICIO -bicacin del edificio/ Tacna, suelo semiri#ido. -so/ iienda istema de tec2ado/ losa maci(a armada en dos sentidos, espesor t 3 1* cm. A(otea/ no utili(able, sin parapetos, sin tan4ue de a#ua 5sistema 2idroneum6tico Altura de piso a tec2o/ *.0 m Anc2o de puertas/ 1 m ! 0.80 m. 5en entradas principales ! sala de estar, 0.90 ! 0.:; 5en .<., 0.80 ! 1.0 m 5 en dormitorios Altura de alféi(ares/ 2 3 1.00 m 5e=cepto en .<. donde 2 3 1.90 m &on#itud de entanas en dormitorios ! liin#/ & 3 0.90 m, en la ala & 3 1.0 m, en .<. & 3 0.;; m ! 1.10 principal en dormitorios principales & 3 1.90 m. 'eralte de i#as soleras/ 0.1* m 5i#ual al espesor del tec2o 'eralte de i#as dinteles/ 0.+0 m.
2. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Alba!l"#$a
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&adrillos clase $> slidos 5+0? de 2uecos, tipo @in# @on# de arcilla, t 3 1+ cm, fb 3 1; B#Ccm Dortero tipo '*/ cementoarena 1 / * * 'ilas/ resistencia característica a compresin 3 fm 3 :; B#Ccm 3 :;0 tonCm * * Duretes/ resistencia característica a corte puro 3 m 3 9.1 B#Ccm 3 91 tonCm * * Ddulo de elasticidad 3 Em 3 ;00 fm 3 +*,;00 B#Ccm 3 +*;,000 tonCm * Ddulo de corte 3 m 3 0. Em 3 1+,000 B#Ccm Ddulo de 'oisson 3 3 0.*;
C%&'#"(% *
Fesistencia nominal a compresin 3 fc 3 17; B#Ccm * * Ddulo de elasticidad 3 Ec 3 *00,000 B#Ccm 3 *000,000 tonCm Ddulo de 'oisson 3 0.1;
A'"#% )" R"*+"#,%
*
*
Gorru#ado, #rado :0, esfuer(o de fluencia 3 f! 3 *00 B#Ccm 3 .* tonCcm
-. CARGAS UNITARIAS P"% /%l+01(#!'%
+
'eso olumétrico del concreto armado/ *. tonCm + 'eso olumétrico de la albañilería/ 1.9 tonCm + 'eso olumétrico del tarraHeo/ *.0 tonCm
T"'2% 'eso propio de la losa de tec2o/ *.=0.1* 3 0.*99 tonCm * * obrecar#a/ 0.* tonCm , e=cepto en a(otea/ 0.1 tonCm UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA -EPIC
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+
ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL Acabados/ 0.1 tonCm
*
M+#%
*
'eso de los muros de albañilería con 1 cm de tarraHeo/ 1.9=0.1+ I *.0=0.0* 3 0.*7 tonCm * 'eso de los muros de concreto con 1 cm de tarraHeo/ *.=0.1+ I *.0=0.0* 3 0.+;* tonCm * >entanas/ 0.0* tonCm
3. ESTRUCTURACIÓN M+#% &a estructura est6 compuesta en sus * direcciones principalmente por muros confinados. Jptamos en esta estructuracin un sistema de albañilería confinada pura.
Al*1!,a#" &os alféi(ares de entanas ser6n aislados de la estructura principal.
4. PREDIMENSIONAMIENTO 4.1. E5"%# E*"'(!6% )" M+#% 7(8 'ara la (ona sísmica +, el espesor efectio mínimo, descontando tarraHeos, es t 3 2 C *0 3 *0C*0 3 1* cm, donde “2” es la altura libre de la albañilería. Gon lo cual, se utili(ar6 muros en apareHo de so#a con espesor efectio i#ual a 1 cm 51; cm tarraHeados.
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4.2. D"&!)a) M$&!a )" M+#% R"*%#,a)% &a densidad mínima de muros refor(ados 5confinados en este eHemplo, para cada direccin del edificio, se determina con la e=presin/ L t Ap ;: 3 Z U S N Konde/ & 3 lon#itud total del muro inclu!endo sus columnas 5slo interienen muros con & L 1.* m t 3 espesor efectio 3 0.1 m * Ap 3 6rea de la planta típica 3 11=1;.9; 3 17.+; m M 3 0. el edificio est6 ubicado en la (ona sísmica + 5Norma E.0+0 - 3 1 el edificio es de uso comn, destinado a iienda 5Norma E.0+0 3 1.* el edificio est6 ubicado sobre suelo intermedio 5Norma E.0+0 N 3 3 nmero de pisos del edificio En la Tabla 1 se indica la lon#itud de los muros, su 6rea de corte 5Ac 3 & t, el nmero de muros de i#uales características 5Nm ! adem6s se erifica 4ue la densidad de muros 4ue presenta el edificio en cada direccin e=cede al alor mínimo re#lamentario 50.0*9:.
EJE X N VECES
EJE 1 1 1 1 1 1 1
A B C D E F G
AREA Z
174,35 ZONA 3 SUELO INTER. CLASE C I. 4 PISOS
S U N
6,04 UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA -EPIC
LONGIT ESPESO UD R SUB TOTAL 11,35 0,14 1,59 3,5 0,14 0,49 6,8 0,14 0,95 6,05 0,14 0,85 3,15 0,14 0,44 2,85 0,14 0,40 9,43 0,14 1,32 6,04
>
0,4 1,2 1 4 1,92
5,98 ;
0,034285 71
<
0,034632 64
EJE Y N VECES 1 1 1 1 1 1 1 1
LONGIT ESPESO SUB UD R TOTAL 7,95 0,14 1,113 3,1 0,14 0,434 3,25 0,14 0,455 6,65 0,14 0,931 2,1 0,14 0,294 7,45 0,14 1,043 7,40 0,14 1,036 4,95 0,14 0,693 6,00
EJE G! " "! I I! # $ L
AREA Z
174,35 ZONA 3 SUELO INTER. CLASE C I. 4 PISOS
S U N
6,00
>
0,4 1,2 1 4 1,92
5,98
e puede deducir de las dos tablas respectias 4ue la densidad de muros supera la minima re4uerida mediante el M-N, entonces 4uiere decir 4ue el sistema de albañilería ! la cantidad de muros 4ue se armaran en esta son los adecuados.
4.-. /"#!*!'a'!9& )"l E*+"#,% A!al 5%# Ca#;a )" G#a6")a) &a resistencia admisible 5"a a compresin en los muros de albañilería est6 dada por la e=presin/ * * 0.* x:;0 1 * . 8+.9 ton C m 0.1; f Am h * F a 0.* f m 1 +; x0.1+ +; t
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:
>alor 4ue no debe superar a/ 0.1; fm 3 0.1;=:;0 3 87.; tonCm
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#obierna "a 3 8+.9 tonCm
7
Feisando la (ona central del muro m6s esfor(ado 5 <7 ! contemplando al 100? de sobrecar#a, se tiene sobre una lon#itud unitaria de muro/ Anc2o tributario de losa3 1.:7;m 5cocina I *.0;m 5comedor 3 +.7*; m Gar#a proeniente de la losa de a(otea 3 50.*99 I 0.1 I 0.1 = +.7*; 3 1.9* tonCm Gar#a proeniente de la losa en pisos típicos 3 50.*99 I0.1I 0.* = +.7*;3 *.18 tonCm 'eso propio del muro en un piso típico 3 0.*7 = *. 3 0.:: tonCm Gar#a a=ial total 3 'm 3 1.9* I +.+;=*.0: I .1=0.:: 3 11.+ tonCm Esta car#a produce un esfuer(o a=ial m6=imo/ * * m 3 'm C t 3 11.+ C 0.1 3 91.: tonCm O "a 3 8+.9 tonCm
JB.
En consecuencia, por car#a ertical, es posible emplear muros en apareHo de so#a 5t 3 1 cm ! una * albañilería de calidad intermedia con fm 3 :; B#Ccm .
7. AN=LISIS ANTE EL SISMO MODERADO Kada la re#ularidad del edificio, se 2ar6 un an6lisis est6tico ante las acciones del sismo moderado, modelando al edificio mediante un sistema de prticos planos conectados a traés de diafra#mas rí#idos 5losas de tec2o, empleando el pro#rama A'*000. Ke acuerdo a la Norma E.070, el sismo moderado se define como a4uél 4ue ori#ina fuer(as de inercia i#uales a la mitad de las correspondientes al sismo seero 5donde F 3 +, se#n la Norma E.0+0, esto si#nifica 4ue para el sismo moderado puede emplearse un factor de reduccin de las fuer(as sísmicas el6sticas F 3 :. Gabe mencionar 4ue de efectuarse el an6lisis ante el sismo seero, podría obtenerse en los muros fuer(as cortantes ltimas 5>u 4ue superen a su resistencia 5>m, esto no si#nifica 4ue el muro colapse, sino 4ue incurri en su ré#imen inel6stico, redistribu!éndose la diferencia de cortantes 5>u >m en el resto de muros conectados por el diafra#ma rí#ido, con lo cual, el an6lisis el6stico ante el sismo seero perdería alide(. 'or ello, es preferible efectuar el an6lisis ante el sismo moderado.
7.1. D"("#!&a'!9& )" la F+"#,a )" I&"#'!a >F!? Ke acuerdo a la Norma E.0+0, las fuer(a cortante en la base del edificio 5< se calcula con la e=presin/
H
Z U S C P R
7.2. Ma("#!al" e consideraron + tipos de material 5er el ac6pite *, determin6ndose n 3 EcCEm 3 :.1;/ Albañilería 5muros/ Goncreto 5placa )* ! dinteles/ Fí#ido 5bra(os rí#idos/
*
Em 3 +*;,000 tonCm * Ec 3 *000,000 tonCm * Er 3 *00000,000 tonCm
3 0.*; 3 0.1; 3 0.1;
7.-. S"''!%&" T#a&6"#al" Ke acuerdo a lo indicado en la Norma E.070, en un modelo de barras pseudo tridimensional, para definir las secciones transersales de los muros confinados, debe aplicarse el criterio de la seccin transformada, transformando las columnas de concreto en elementos e4uialentes de albañilería 5su espesor de 0.1 m se multiplica por n 3 EcCEm 3 :.1;, proporcionando un anc2o e4uialente de 0.9: m. Adem6s, para contemplar la restriccin 4ue ofrecen las paredes transersales al #iro por fle=in ! a la deformacin a=ial del muro en an6lisis, debe a#re#arse un anc2o efectio 5b i#ual a/ b 3 P &t o :t 3 :=0.1 3 0.9 m, sin e=ceder a Q &t Konde “&t” es la lon#itud libre de la pared transersal ! “t” es su espesor. En la "i#.; se ilustra la definicin de las secciones transersales de los muros con sus propiedades 56rea a=ial, 6rea de corte 3 t &, ! momento de inercia en el sentido de los eHes locales 51, *, + 4ue emplea el A'*000, entendiéndose 4ue para el resto de muros, se si#ui el mismo proceso. Gabe mencionar 4ue los prticos planos ofrecen ri#ide( slo para acciones contenidas en su plano, por lo 4ue para acciones perpendiculares al plano se asi#n propiedades nulas 5alores mu! pe4ueños del 6rea de corte ! del momento de inercia. Adicionalmente, se asi#n a los bra(os rí#idos 5barras 4ue 2acen las eces de la seccin plana en los muros R2iptesis de Naier una ri#ide( torsional 5$1 mu! pe4ueña, !a 4ue sobre al#unos de ellos lle#an transersalmente i#as dinteles o el descanso de la escalera. Estos elementos orto#onales tienen la tendencia de estar simplemente apo!ados sobre el muro en an6lisis ! no empotrados.
Albañileria Estructural
En cuanto a las i#as dinteles de concreto, e=isten * tipos, las ubicadas en el perímetro 5i#a e=terior >E ! las locali(adas en la parte interior del edificio 5i#a interior >$. En ambos casos se consider un anc2o tributario de losa, a cada lado del alma, i#ual a eces el espesor de la losa 5=0.1* 3 0.9 m. &as propiedades de estas i#as aparecen en la "i#.7.
"i#.7 Garacterísticas de los dinteles.
Albañileria Estructural
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7.4. D"*!&!'!9& )" l% P9#(!'% Pla&% A traés de los centroides de cada muro 4ue componen a un prtico, dispuesto en cada eHe del edificio, se tra(aron barras erticales 4ue representaban a los muros empotrados en su base. &ue#o, en cada niel del prtico se tra(aron las barras rí#idas desde el centroide del muro 2asta su borde donde nacía la i#a dintel. 'osteriormente, se asi#naron a cada barra las propiedades indicadas 5A1, A*, A+,$*,$+. Gabe indicar 4ue para compatibili(ar despla(amientos erticales en el encuentro entre * muros transersales, es posible conectar sus bra(os rí#idos, pero proporcion6ndoles ri#ide( torsional nula 5$1 3 0, para 4ue estas barras no limiten la deformacin por fle=in de ambos muros, adem6s, en esos muros debería proporcionarse 6reas a=iales i#uales a su 6rea de corte 5Ac 3 & t, para eitar duplicidades de 6reas dadas por los anc2os efectios de los muros transersales. Esta operacin no se reali( en el edificio en an6lisis, por facilidad ! adem6s por4ue en los muros de poca altura predomina la deformacin por corte 5son los #iros por fle=in los 4ue #eneran los despla(amientos erticales indicados.
Brazos Rígidos
"$ 1 E%E S EN 3 1;.7m
Albañileria Estructural
"$ * E%E & EN 3 0m
"$ + E%E & EN )3 0m
"$ E%E & EN )3 11m
@. COMENTARIOS &a Norma E.070 permite esco#er la técnica de modelado mas coneniente. En este eHemplo utili(amos la técnica de prticos planos, la cual permite obtener las fuer(as de seccin en forma directa para cada muro. Esta operacin se dificulta cuando se acoplan arios muros en una sola unidad para anali(arlos tridimensionalmente. &a secuencia de diseño de los confinamientos puede pro#ramarse f6cilmente en una 2oHa E=cel. -tili(amos el softUare etabs para reali(ar el modelamiento ! obtener car#as, fuer(as sísmicas ! cortantes de entre piso adem6s de otros datos 4ue anali(an la funcionabilidad del sistema
