ANÁLISIS Y DISEÑO DE EDIFICACIONES DE ALBAÑILERIA CONFINADA Ing. Erik Jr. Barreto Zavaleta Docente de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil Área de Estructuras – Proyectista y consultor Estructural UNIVERSIDAD PRIVADA DE TRUJILLO PERÚ
Contenido CAPITULO 1 ......................................................................................................................... 3 1.1. Introducción.............................................................................................................. 3 1.1.1. Que es la albañilería ......................................................................................... 3 1.1.2. Que es la albañilería estructural........................................................................ 3 1.1.3. Que es la albañilería confinada ................................................. ......................................................................... ........................ 3 1.1.4. Muro portante ................................................................................................... .................................................................. ................................. 4 1.1.5. Ámbitos de aplicación ...................................................................................... ....................................................... ............................... 4 1.2. Estructuración ................................................ .................................................................................................... ........................................................... ....... 5 1.2.1. Articulo 15 (E070) configuración del edificio ................................................. 5 1.2.2. Articulo 16 (E070) otras configuraciones ........................................................ 5 1.2.3. Articulo 17 (E070) muros portantes .................................................. ................................................................ .............. 5 1.2.4. Articulo 19 (E070) requisitos generales ................................................... .......................................................... ....... 5 1.3. Descripción de la estructura a desarrollar ................................................................ 7 1.4. Datos generales, materiales, cargas ................................................. ......................................................................... ........................ 8 1.5. Requerimiento para el desarrollo del modulo .......................................................... 8 1.6. Cálculos previos ....................................................................................................... ..................................................... .................................................. 9 1.6.1. Predimensionamiento de espesor efectivo ef ectivo ................................................. ........................................................ ....... 9 1.6.2. Calculo de densidad de muro............................................................................ 9 CAPITULO 2 ....................................................................................................................... 11 2.1. Preprocesamiento....................................................................................................... 11 2.2. Procesamiento ................................................... ....................................................................................................... ......................................................... ..... 35 2.3. Posprocesamiento Posprocesamie nto ...................................................... ...................................................................................................... ................................................ 36 CAPITULO 3 ....................................................................................................................... 39 3.1. Diseño estructural en albañilería ............................................................................... 39 3.2. Diseño estructural en concreto .................................................................................. 41
Contenido CAPITULO 1 ......................................................................................................................... 3 1.1. Introducción.............................................................................................................. 3 1.1.1. Que es la albañilería ......................................................................................... 3 1.1.2. Que es la albañilería estructural........................................................................ 3 1.1.3. Que es la albañilería confinada ................................................. ......................................................................... ........................ 3 1.1.4. Muro portante ................................................................................................... .................................................................. ................................. 4 1.1.5. Ámbitos de aplicación ...................................................................................... ....................................................... ............................... 4 1.2. Estructuración ................................................ .................................................................................................... ........................................................... ....... 5 1.2.1. Articulo 15 (E070) configuración del edificio ................................................. 5 1.2.2. Articulo 16 (E070) otras configuraciones ........................................................ 5 1.2.3. Articulo 17 (E070) muros portantes .................................................. ................................................................ .............. 5 1.2.4. Articulo 19 (E070) requisitos generales ................................................... .......................................................... ....... 5 1.3. Descripción de la estructura a desarrollar ................................................................ 7 1.4. Datos generales, materiales, cargas ................................................. ......................................................................... ........................ 8 1.5. Requerimiento para el desarrollo del modulo .......................................................... 8 1.6. Cálculos previos ....................................................................................................... ..................................................... .................................................. 9 1.6.1. Predimensionamiento de espesor efectivo ef ectivo ................................................. ........................................................ ....... 9 1.6.2. Calculo de densidad de muro............................................................................ 9 CAPITULO 2 ....................................................................................................................... 11 2.1. Preprocesamiento....................................................................................................... 11 2.2. Procesamiento ................................................... ....................................................................................................... ......................................................... ..... 35 2.3. Posprocesamiento Posprocesamie nto ...................................................... ...................................................................................................... ................................................ 36 CAPITULO 3 ....................................................................................................................... 39 3.1. Diseño estructural en albañilería ............................................................................... 39 3.2. Diseño estructural en concreto .................................................................................. 41
CAPITULO 1
1.1.
Introducción
1.1.1. Que es la albañilería
Es una estructura construida sobre la base del empleo de ladrillos de cerámica, bloques de concreto o algún otro elemento de forma semiregular, unidos entre sí por una capa de mortero, las . 1.1.2. Que es es la albañilería estructural
Construcciones de albañilería que han sido diseñadas racionalmente de tal manera que las cargas actuantes durante su vida útil se transmiten adecuadamente a través de los elementos de albañilería hasta el suelo de cimentación. 1.1.3. Que es es la albañilería confinada
Albañilería reforzada con confinamientos, que son conjunto de elementos de refuerzo horizontales y verticales, cuyas función es la de proveer ductilidad a un muro portante. Un muro confinado es el que está enmarcado por elementos de refuerzo en sus cuatro lados, por las condiciones indicadas indicada s en la norma E.070 del RNE.
1.1.4. Muro portante
Son los que se emplean como elementos estructurales de un edificio. Estos muros están sujetos a todo de fuerzas y esfuerzos, tanto contenida en su plano perpendicular tanto vertical como lateral y tanto como permanente como eventual 1.1.5.
Ámbitos de aplicación
Edificios de viviendas de carácter público y privado Edificios escolares Edificios industriales y depósitos Viviendas Unifamiliares Centros comerciales Edificios públicos, bibliotecas centros de salud, etc.
1.2.
Estructuración
1.2.1. Articulo 15 (E070) configuración del edificio
Las plantas serán simples y regulares evitando las formas Te y L. Proporciones entre la dimensión mayor y menor, que en planta estén comprendidas entre 1 y 4 y en elevación que sea menor que 4
1.2.2. Articulo 16 (E070) otras configuraciones
Las edificaciones sin diafragma rígido deben limitarse a un piso. De no aislarse adecuadamente los alfeizar y tabiques de la estructura principal se deberá contemplar sus efectos en el análisis y diseño estructural.
1.2.3. Articulo 17 (E070) muros portantes
Continuidad vertical hasta la cimentación Una longitud mayor o igual a 1.20m para ser considerados como contribuyentes en la resistencia a las fuerzas horizontales.
1.2.4. Articulo 19 (E070) requisitos generales Muro portante
Estructuración en planta
1.3.
Descripción de la estructura a desarrollar
Para el desarrollo del modelo estructural del módulo uno se ha tomado como referencia un proyecto destinado a departamentos el edificio tiene cinco niveles
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1.4.
Datos generales, materiales, cargas
El edificio cuenta con las siguientes características -
Concreto en elementos estructurales f´c=210kg/cm2 o o o o o o
-
Losa aligerada Columnas Vigas Placas Ec= 15000(f´c)^0.5 V(poisson) = 0.15
Resistencias características de la albañilería (arcilla King Kong industrial tipo IV) o
f ’´b= 145 kg/cm2
o
f’m= 65 kg/cm2 v’m= 8.1 kg/cm2 Em= 500f’m
o
V(poisson)= 0.25
o o
-
Losas aligeradas en una y dos direcciones de 20cm de espesor. Altura del 1º nivel= 2.80 Altura del 2º al 5º piso = 2.80m
-
Las cargas a considerar para el edificio son: Carga muerta o o o
Losa aligerada unidireccional e=20cm Losa aligerada bidireccional e=20 cm Piso terminado
Carga Viva: -Primer nivel al 4 nivel o o Azotea 1.5.
300 kg/m2 350 kg/ m2 100 kg/m2 200 kg/m2 100 kg/m2
El edificio se encuentra ubicado en la costa, en suelo intermedio, destinado a viviendas. Requerimiento para el desarrollo del modulo
-
Realizar el análisis por cargas de gravedad. Realizar el análisis estático y espectral de acuerdo con los lineamientos de la norma NTE. E030. - Realizar el diseño en albañilería confinada para un muro. –
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1.6.
Cálculos previos
1.6.1. Predimensionamiento de espesor efectivo h
2.45
t= h/20
Zona sísmica 2,3
0.120
t (m) 0.13 espesor final
t= h/25
Zona sísmica 1
0.100
0.13 espesor final
1.6.2. Calculo de densidad de muro
CALCULO DENSIDAD DE MUROS EN XX Z U S N AP
0.4 1 1.2 5 148.44
3 C S2
COSTA E. COMUNES SUELOS INTERMEDIOS N MERO DE PISOS
Calculo de factor sección transformada n=
Ec Em
Descripción Material MX1 MX2 MX3 MX4 MX5 MX6 MX7 MX8 MX9 MX10 MX11 MX12 MX13 MX14 MX15
Conc Conc Alb Alb Alb Alb Alb Alb Alb Alb Alb Alb Alb Alb Alb
2173706.51 325000 Longitud (m) 3.000 2.100 3.000 3.700 3.000 3.700 1.550 2.650 5.150 2.250 2.250 2.250 2.250 2.250 2.250
n=
n (m) 6.690 6.690 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
6.69 Espesor (m) 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130
2.609 1.826 0.390 0.481 0.390 0.481 0.202 0.345 0.670 0.293 0.293 0.293 0.293 0.293 0.293
∑ Lx* t
9.148
l*t
–
[email protected]
DENSIDAD CALCULADA
> DENSIDAD REQUERIDA
0.061627392 ≥ 0.04285714
OK
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CALCULO DENSIDAD DE MUROS EN YY Z U S N AP
0.4 1 1.2 5 148.44
3 C S2
COSTA E. COMUNES SUELOS INTERMEDIOS NÚMERO DE PISOS
Calculo de factor sección transformada n=
Ec Em
Descripción Material MY1 MY2 MY3 MY4 MY5 MY6 MY7 MY8
Alb Alb Alb Alb Alb Conc Conc Conc
2173706.51 325000 Longitud (m) 5.200 4.800 4.800 2.610 2.850 1.250 1.450 2.500
n=
n (m) 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 6.690 6.690 6.690
6.69 Espesor (m) 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130 0.130
0.676 0.624 0.624 0.339 0.371 1.087 1.261 2.174
∑ Lx* t
7.156
–
[email protected]
l*t DENSIDAD CALCULADA
> DENSIDAD REQUERIDA
0.048209647 ≥ 0.04285714 OK
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CAPITULO 2
2.1. Preprocesamiento
Pasos a seguir en el modelamiento o
Configuración de unidades.
o
Elección de plantilla a utilizar en el modelamiento.
o
Importar ejes desde archivo dxf.
o
Definición de materiales.
o
Definición de secciones de elementos estructurales (columnas, vigas, losas, etc.).
o
Modelamiento de elementos estructurales en un solo piso.
o
Replica de pisos.
o
Asignación de CM y CV en losas.
o
Realizar el chequeo del modelo.
o
Definición y asignación de diafragmas rígidos.
o
Asignación de brazos rígidos.
o
Definición de masas y/o peso de edificio.
o
Definición de espectro de aceleración (SC).
o
Definición de análisis espectral en las dos direcciones ortogonales de análisis.
o
Definición de número de modos.
–
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Página 11
o
Configuración de unidades. Ruta: File – New Model
o
Configuración de unidades.
–
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Página 12
o
Importación de ejes desde archivo dxf. Ruta: File – Import- .DXF File of Architectural Grids . . .
–
[email protected]
Página 13
–
[email protected]
Página 14
o
Definición de materiales.
Ruta: Define – Material properties . . .
–
[email protected]
Página 15
–
[email protected]
Página 16
o
Definición de secciones de elementos estructurales (columnas, vigas, losas, etc.).
Definición de elementos tipo frame (columnas y vigas) Ruta: Define – Section properties – frame sections . . .
–
[email protected]
Página 17
Definición de elementos tipo Slab (Losas aligeradas, losas macizas) Ruta: Define – Section properties – slab sections . . .
–
[email protected]
Página 18
–
[email protected]
Página 19
Definición de elementos tipo Wall (muros de albañilería placas) Ruta: Define – Section properties – wall sections . . .
–
[email protected]
Página 20
o
Modelamiento de elementos estructurales en un solo piso. El orden de modelamiento será:
1.- Elementos verticales (columnas y placas) Ruta modelamiento elementos tipo frame Ruta: Draw Beam/Colum
–
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Página 21
Modelamiento de muros wall Ruta: Draw floor/wall Object / Draw walls (Plan)
2.- Vigas de techos Ruta modelamiento elementos tipo frame Ruta: Draw Beam/Colum
–
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Página 22
3.- Losas aligeradas Modelamiento de losas Slab Ruta: Draw floor/wall Object/Draw floor
o
Replica de pisos. Ruta: Edit – Replicate
–
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o
Asignación de CM y CV Previamente se seleccionaran todas las losas aligeradas en una dirección Ruta: Assing – Uniform
–
[email protected]
Página 24
o
Realizar el chequeo del modelo. Ruta: Analyze – check model
–
[email protected]
Página 25
o
Definición y asignación de diafragmas rígidos Ruta: Define – Diaphragms… (definición de diafragmas rigidos)
Ruta: Assing-Shell-Diaphragms…
(Asignación de diafragmas)
–
[email protected]
Página 26
Asignación de brazos rígidos o
Ruta: Assing – Frame – End Length offsets…
–
[email protected]
Página 27
–
[email protected]
Página 28
Definición de masas y/o peso del edificio o
Ruta: Define – Mass source
–
[email protected]
Página 29
Definición de espectro de pseudo aleceración o
Ruta: Define – Functions – Response espectrum
–
[email protected]
Página 30
o
Definición de análisis espectral en las dos direcciones ortogonales de análisis Ruta: Define – Load Case
–
[email protected]
Página 31
o
Definición de análisis estático Ruta: Define – Load Patterns
–
[email protected]
Página 32
–
[email protected]
Página 33
o
Definición de número de modos Ruta: Define – Modal Case
–
[email protected]
Página 34
2.2. Procesamiento
En esta etapa procedemos a analizar la estructura, en este caso el análisis será por cargas de gravedad y sísmica. Ruta: Analyze – Run Análisis
–
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2.3. Posprocesamiento o
Periodo fundamental.
Ruta: Display – Deformed shape
–
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Página 36
o
Determinación del Valor de R.
o
Control de desplazamientos laterales.
–
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Página 37
o
Junta de separación sísmica.
o
Estabilidad del edificio.
o
Fuerza cortante mínima en la base.
–
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Página 38
CAPITULO 3
3.1. Diseño estructural en albañilería
–
[email protected]
Página 39
–
[email protected]
Página 40
