UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL HORMIGÓN III
MUROS DE CORTE INTEGRANTES: o
CAIZA ÁNGEL
o
JIMENEZ GABRIELA
o
TIXE EDISON
o
YANSAPANTA CESAR
SEMESTRE: NOVENO “B” DOCENTE: ING. JORGE CEVALLOS FECHA DE ENTREGA: 27-04-2017
AMBATO - ECUADOR MARZO - SEPTIEMBRE 2017
MUROS DE CORTE
El muro de corte es un elemento que se comporta de una manera muy rígida lo que evita excesivos desplazamientos en su dirección más larga, “un muro de cortante es un muro estructural.”. Los muros de corte son elementos que soportan cargas verticales como la de su peso propio, y absorben esfuerzos cortantes originados por cargas horizontales. Un muro de cortante se define como un muro, de carga o no de carga, diseñado para resistir fuerzas laterales que actúan en el plano del muro. [1]
REQUISITOS DE RESISTENCIA Y RIGIDEZ
Los muros de corte deben tener la rigidez necesaria para:
Limitar los desplazamientos laterales, evitando daños a otros elementos no estructurales.
Reducir significativamente las derivas de piso de la estructura.
Mejorar la rigidez tridimensional de la estructura la cual se la puede verificar en los modos de vibración.
Reducir la amplitud de las vibraciones en muros y pisos a límites aceptables.
Proporcionar arriostramiento a otros elementos para impedir su pandeo lateral o torsional.
UBICACIÓN DE MUROS EN LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO
La ubicación depende en gran medida del diseño arquitectónico del edificio, se debe tomar en cuenta para la ubicación de los muros que el centro de masas del edifico coincida con el centro de rigidez de la estructura, para que no se produzcan falla por torsión del edificio.
La principal consideración debe ser la simetría de las rigideces, la estabilidad torsional y la capacidad disponible de volcamiento de la fundación, también es deseable que la deformación inelástica se distribuya razonablemente uniforme. Para escoger la mejor ubicación de los muros estructurales se requiere un planteamiento cuidadoso para evitar fuertes torsiones, por lo que se debe realizar lo siguiente:
Hacer una distribución regular de los muros estableciendo simetría.
Procurar que los centros de masa y rigideces estén lo más cerca posible.
Mejorar la resistencia torsional colocando muros de corte en la periferia.
Las plantas deben coincidir de un nivel a otro. [2]
CLASIFICACIÓN DE LOS MUROS ESTRUCTURALES
Según su esbeltez
La esbeltez de un muro se cuantifica por la relación:
=
Cuando la relación altura-longitud del muro es mayor o igual a 3 estos muros se los conoce como muros de corte esbeltos. Estos muros, a diferencia de los muros cortos, abarcan longitudes a lo largo de 3 o 4 pisos en altura y las fuerzas laterales son resistidas
principalmente por la flexión del muro vertical como si se tratara de una viga en voladizo empotrada en la base. En los muros esbeltos la resistencia a la flexión controla el comportamiento del muro. ≥3 =
Cuando es menor o igual a 2 el muro se clasifica como corto o bajo. Estos muros generalmente por su tamaño (uno o dos pisos) son controlados por el esfuerzo cortante. En los muros bajos el cortante controla las deformaciones de flexión y la resistencia. ≤2 =
Si el muro se encuentra en 2≤ flexión. [3]
≤3 se
espera un comportamiento combinado de corte y
Según la forma de su sección transversal
Las secciones más comunes en los muros son las rectangulares, sección T, L o U, hay algunas formas más elaboradas, como la Y y las secciones conformadas por varias secciones rectangulares. En algunas ocasiones los muros poseen ensanchamiento de sus extremos, los cuales se construyen para permitir el anclaje de vigas transversales, para colocar su refuerzo a flexión, para dar estabilidad a los muros delgados y para confinar mejor el hormigón en la zona de articulación plástica. [4]
Según su forma en elevación:
La mayoría de los muros estructurales no sufren cambios en las dimensiones en su elevación, la dimensión que cambia con mayor frecuencia es el espesor. Aquellos muros en los que existen puertas, ventanas u otros elementos arquitectónicos se los denomina muros con aberturas. [4] De acuerdo con las variaciones en la altura los muros se pueden clasificar en: -
Muros sin Aberturas.
Se construye de este modo para que desarrolle su mayor resistencia y rigidez. -
Muros con Aberturas.
Las aberturas de los muros deben colocarse de forma que no disminuyan las resistencias a la flexión cortante. Si las aberturas se colocan de manera alternada en elevación, es recomendable la colocación de refuerzo diagonal para ayudar en la formación de campos diagonales a compresión y a tensión. Si las aberturas se colocan en forma regular se obtiene un tipo de muros llamados acoplados que poseen excelentes características de comportamiento sísmico. Para colocar ventanas, puertas etc. [5]
(a) Este tipo de diseño no es recomendable debido a que la distribución de las aberturas producen concentración de esfuerzos, haciéndolos propensos a fallas por corte.
(b) Cuando existen grandes separaciones entre las aberturas el cortante se puede transmitir mediante vigas de conexión que soportan tracción y compresión permitiendo la ductilidad a flexión.
(c) Si las aberturas se distribuyen regularmente se puede obtener sistemas estructurales muy eficientes con excelentes capacidad de disipación de energía.
TIPOS DE FALLA EN EL MURO -
Falla por flexión
Este tipo de falla se presenta cuando la capacidad de resistencia a la fuerza cortante (proporcionada por el refuerzo horizontal y el concreto) supera a la de flexión (generada por el refuerzo vertical y la carga axial). El agrietamiento se da en forma vertical, en el centro y esquinas.
La falla por flexión trata de concentrarse en la zona más débil del muro, por ejemplo, donde hay una reducción significativa de su longitud. ¿Qué se debe hacer para evitar?
Confinar los bordes libres de los muros con estribos a corto espaciamiento.
Chequear que en el diseño no existas concentración excesiva de esfuerzos
-
Falla por deslizamiento
Este tipo de falla es una derivación de la falla por flexión, producida al conectarse las dos grietas formadas por flexión en ambos extremos del muro. Esta falla se produce generalmente en las juntas de construcción del muro, se agrava cuando existe segregación del concreto, cuando las juntas son lisas o cuando los traslapes del refuerzo vertical son realizados en la misma sección transversal. [6]
¿Qué se debe hacer para evitar?
Buen anclaje a la cimentación
-
Falla por corte
La falla por corte se produce en los muros de concreto armado cuando su capacidad resistente a fuerza cortante es inferior a la de flexión. Esta falla se caracteriza por la presencia de grietas diagonales, al igual que en una falla por flexión, los talones del muro pueden triturarse con el subsiguiente pandeo del refuerzo vertical, si es que el extremo carece de estribos de confinamiento. [6]
Cuando el refuerzo horizontal por corte es insuficiente, puede desarrollarse un plano de falla diagonal como se muestra en la Figura. Este modo de falla está controlado casi exclusivamente por la resistencia del refuerzo horizontal en el muro. [7]
¿Qué se debe hacer para evitar?
Refuerzo transversal adecuado
-
Falla por confinamiento
Cuando existe mucha separación entre las barras horizontales se produce un insuficiente confinamiento del hormigón y da lugar pandeo del refuerzo a flexión. [7] ¿Qué se debe hacer para evitar?
Correcta separación entre las barras horizontales
REQUISITOS DEL CODIGO ACI 318-2014
REFUERZO
Las cuantías de refuerzo distribuido en el alma tanto ρl, ρt para muros estructurales no deben ser menores que 0.0025 Excepto que Vu no excede, . λ√ ′ (18.10.2.1) ρl, ρt , se pueden reducir a los valores de la tabla.
El espaciamiento del refuerzo en cada dirección en muros estructurales no debe exceder de 18 pulg (45.72cm) NEC-SE-HM Espaciamiento máximo entre refuerzos: 250 mm.
Debe usarse dos capas de refuerzo si una o las dos opciones siguientes se cumple:
> . λ √ ′
(18.10.2.2) ò hw / lw ≥2.0
El refuerzo en muros estructurales debe desarrollarse o empalmarse para fy en tracción El refuerzo longitudinal debe extenderse al menos una distancia 0.8lw más allá del punto en el que ya no sea necesario para resistir flexión, excepto en la parte superior del muro. En lugares donde es probable que se produzca fluencia del refuerzo longitudinal como resultado de los desplazamientos laterales, las longitudes de desarrollo del refuerzo longitudinal debe ser 1.25 veces los valores calculados para f y en tracción.
11.7.2 ESPACIAMIENTO DEL REFUERZO LONGITUDINAL Y TRANSVERSAL
-
Cuando se requiere refuerzo para resistencia a cortante en el plano del muro, el espaciamiento del refuerzo longitudinal no debe ser mayor que el menor de 3h , 45cm ,lw/ 3 .
-
Cuando se requiere refuerzo para resistencia a cortante en el plano del muro, s Transversal no debe exceder el menor de 3h , 45cm ,lw /5 .
-
Los muros deben tener un espesor minino de 19cm
RECUBRIMIENTO
-
Contacto con el suelo :7.5cm
-
Exterior: 5cm
-
Interior:2.5cm
RESISTENCIA AL CORTANTE
La resistencia al cortante Vu , de muros estructurales no debe exceder:
Donde el coeficiente:
αc = 3.0 para hw /lw ≤1.5 αc = 2.0 parahw / lw ≥ 2.0 αc = varía linealmente entre 3.0 y 2.0 para hw/lw entre 1.5 y 2.0.
ELEMENTOS DE BORDE
Las cuantías de acero para machones o cabezales 1% y 6% Las zonas de compresión deben ser reforzadas con elementos especiales de borde cuando
c = corresponde a la mayor profundidad del eje neutro calculada para la fuerza axial mayorada y resistencia nominal a momento congruente con el desplazamiento de diseño
δu. El cociente δu/hw no debe tomarse menor que 0.005.
El elemento de borde se debe extender horizontalmente desde la fibra extrema en compresión hasta una distancia al menos igual al mayor valor entre c - 0.1lw y c /2 En las secciones con alas, los elementos de borde deben incluir el ancho efectivo del ala en compresión y se deben extender por lo menos 30cm. dentro del alma. El refuerzo horizontal del alma del muro debe extenderse hasta dentro de 6 pulg. del extremo del muro. El refuerzo debe anclarse para desarrollar f y dentro del núcleo confinado del elemento de borde utilizando ganchos estándar o cabezas.
Debe tener elementos de borde en sus extremos y en sus aberturas cuando el esfuerzo a compresión máxima en la fibra extrema correspondiente a las cargas factorizadas, con el efecto del sismo exceda 0.20f’c
REFUERZO TRANSVERSAL PARA ELEMENTOS ESPECIALES DE BORDE
g) Cuando la sección crítica está localizada en la base del muro, el refuerzo transversal del elemento de borde en la base del muro debe extenderse dentro del apoyo por lo menos ld , de
acuerdo con 18.10.2.3, del refuerzo longitudinal de mayor diámetro del elemento
especial de borde. Cuando el elemento de especial borde termina en una zapata, losa de cimentación, o cabezal de pilote, el refuerzo trasversal del elemento especial de borde debe extenderse al menos 12 pulg. (30cm) dentro de la zapata, losa de cimentación, o cabezal de pilote, a menos que se requiera una extensión mayor. [1]
BIBLIOGRAFÍA [1] A. 318, «Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural (ACI 318SUS-14) y Comentario (ACI 318SUSR14),» 2014, p. 592. [2] R. A. CUEVA JIMENEZ, «Diseño por desempeño de edificaciones en hormigon armado con muros de corte mediante los codigos fema, utilizando el programa ETABS,» 3 Enero 2013. [En línea]. [Último acceso: 14 Abril 2017]. [3] G. . A. Tapia Rosales, Diseño sismo resistente de edificios co n muros estructurales, período de retorno variable y el impacto en los costos de construcción, considerando el diseño de conexiones viga-muro, Quito, 2014. [4] R. Rochel Awad , Hormigon Reforzado. [5] E. L. Ortiz Naveda, «UNIVERSIDAD T CNICA DE AMBATO,» de “DISE O ESTRUCTURAL SISMORESISTENTE DE LOS EDIFICIOS DE DEPARTAMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO “LIMBURG PLATZ" DE LA CIUDAD DE QUITO, PARA GARANTIZAR LA SEGURIDAD DE LOS OCUPANTES.” , Ambato, 2012, p. 374. [6] . San Bartolomé, D. Quiun y W. Silva, «Comentarios relativos al tipo de falla en los muros de concreto de edificios chilenos en el sismo del 27 de febrero de 2010,» 27 Febrero 2010. [En línea]. Available: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-30112011000200004. [Último acceso: 14 Abril 2017]. [7] E. T. «Modelo Simplificado para la Evaluación del Daño en Muros Estructurales Bajos de Concreto Armado Sujetos a Cargas Laterales,» Junio 2003. [En línea]. Available: http://www.portaldeporticos.ula.ve/PDFs/TDModSimp.pdf. [Último acceso: 15 Abril 2017].
