Taller de Alba Confinada CIP

CURSO TALLER DE ACTUALIZACION :

DISEÑO INTEGRAL DE UNA EDIFICACION DE ALBAÑILERIA CONFINADA ING. RICHARD H. CRUZ GODOY

Lima, Abril 2011

OBJETIVO DEL CURSO El objetivo del presente curso taller es que el participante realice el diseño completo de una edificación de albañilería confinada, esto implica el diseño de los Muros de Albañilería y sus elementos de confinamiento, diseño de la losa de piso, diseño de cimentación corrida.

METODOLOGIA El curso esta dividido en 4 sesiones de taller en el cual los participantes desarrollaran en cada sesión ejemplos prácticos aplicando las consideraciones y/o recomendaciones dadas por las normas E070, E030, E060. Con ese fin se dan las pautas básicas de las normas aplicables en cada etapa del desarrollo de un proyecto estructural. El curso es netamente practico de modo que el participante deberá desarrollar en aula un ejemplo practico con la tutoría del expositor logrando el alcance programado para cada sesión.

CONSIDERACIONES PREVIAS En el Perú el mayor porcentaje de viviendas en zonas urbanas como rurales es construida con el sistema de albañilería sea confinada o armada. Se estima que entre el 60% y 70% de la construcción urbana es de albañilería. Entre el 90% al 100% de la construcción rural es de albañilería. En cuanto a la construcción informal gran proporción es de albañilería. En este contexto en el año 2006 se promulga la vigente norma E - 070 que rige el diseño de edificaciones de albañilería.

La actual Norma E070 incluye un cambio sustancial en el procedimiento de diseño de las edificaciones de albañilería y es que acorde con las tendencias actuales en el análisis y diseño Sismo resistente se incluye Niveles de Sismo de Diseño para evaluar el desempeño de las edificaciones, en particular 02 niveles, Sismo Moderado y Sismo Severo.

CONSIDERACIONES PREVIAS

Albañilería La Albañilería es también conocida como Mamposter ía, una definición simple de la albañilería es aquella en la que se considera como un conjunto de unidades trabadas o unidas entre si con algún material, como el mortero de barro o de cemento. Las unidades pueden ser piedras(naturales) o también adobe, tapias, ladr illos de arcillay bloques de concreto(artificiales).

Fuente: Ing. Ángel San Bartolomé

DEFINICIONES PREVIAS • Constr uccionesde albañiler ía • Todo aquel sistema donde se ha empleado básicamente elementos de albañilería (muros, vigas, pilastras, etc.) estos elementos a su vez están compuestos por unidades de arcilla, sílice-cal o de concreto, adheridas con mortero de cemento o concreto fluido (“grout”). • ALBAÑILERIAESTRUCTURAL • Existe un consenso en la mayoría de las referencias revisadas en cuanto a una definición para la albañilería estructural y ésta es aquella que la define como construcciones de albañilería que han sido diseñadas r acionalmente, de tal manera que las cargas actuantes (cargas de gravedad, y cargas sísmicas, etc.) durante su vida útil se transmitan adecuadamente a través de los elementos de albañilería (convenientemente reforzadas) hasta el suelo de cimentación.

• •

CLASIFICACION DE LA ALBAÑILERIA A efectos de obtener una mejor descripción de los diferentes tipos de albañilería las clasificaremos de dos maneras: • Por su Función Estr uctur al .– Los muros se clasifican en Portantes y No Portantes. • Por la distr ibución del Refuer zo – Muros de albañilería simple – Muros reforzados (armados, laminares y confinados).

•

PRETENSADO EN LA ALBAÑILERIA

• Hotel Excalibur de la Vegas (EE.UU) - Albañilería Preesforzada.

•

AISLAMIENTO EN LA ALBAÑILERIA

Efectos del Aislamiento de base en edificaciones .

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070




Unidades de Albañilería.



Foto: Ing. Ángel San Bartolomé



COMPORTAMIENTO SISMICO Y CRITERIOS DE ESTRUCTURACION EN EDIFICACIONES DE ALBAÑILERIA COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA El comportamiento de estructuras de albañilería sometidas a sismos no siempre ha sido exitoso. Las principales razones de las fallas ocurridas, algunas de ellas de magnitud catastrófica se vienen sucediendo en cada evento sísmico. Estudiaremos a continuación varios tipos de fallas ocurridos en las construcciones de albañilería muchos de los cuales se han puesto de manifiesto en los recientes sismos, las lecciones que estas fallas nos dejan se remarcan y se muestran para mejorar el comportamiento de estas edificaciones, así como también se muestra aquellas que tuvieron un buen comportamiento lo cual implica la validez de las recomendaciones de nuestras normas.

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA

Poca rigidez en la dirección corta

Fuente: Ing. Marcos Tinman

Pisco 2007


Deficiente Estructuración


Planta de arquitectura


Deficiente Estructuración


Planta de estructuras


Fuerzas fuera del plano que se generan en los encuentros de muros sin confinamiento y consecuente colapso de los muros perimétricos de un edificio en Santa Cruz en el sismo de Loma Prieta.



Agrietamiento diagonal de muros por falta de confinamiento, este tipo de falla son de naturaleza frágil.



“Piso Blando” este problema se genera debido a que muchas viviendas típicas tienen el primer piso libre de muros y a partir del segundo nacen los muros.



Vivienda en Chimbote sismo de 1970 licuefacción del suelo, y cimiento armado sobre suelos colapsable.

NORMATECNICADE SUELOSY CIMENTACIONESE -050

NORMATECNICADE SUELOSY CIMENTACIONESE -050

CRITERIOSDE ESTRUCTURACION– NORMAE 070



Bloques con plantas estructurales tipo L o T.

División de bloques en plantas estructurales tipo L o T.



PREDIMENSIONAMIENTODE MUROS– NORMAE 070




EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES En el siguiente ejemplo se muestra la aplicación de las recomendaciones de estructuración, predimensionamiento y verificación de los capítulos 6 y 7 de la E-070. •Características del Edificio •La figura corresponde a la planta típica de un edificio de 4 pisos destinado a oficinas, ubicado en Lima sobre un suelo de buena calidad (grava arenosa densa) . Paso 1.- Espesor mínimo de muros Art 7.1.1 Lima ----Zona Sísmica 3.

Considerando h =2.40m, t = 2.4/20 = 0.12m Muro de soga (mínimo 0.13m) •Vigas soleras en Y-Y: Vigas soleras en X-X:

0.15 x 0.30 m 0.25 x 0.30

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Paso 2.- Estructuración en planta: Muros portantes en dirección xx , dirección yy losa

aligerada •Predimensionamiento de la losa aligerada. •Norma E-060

•Vigas soleras en Y-Y: •Vigas soleras en X-X:

0.15 x 0.30 m, 0.25 x 0.30

•Diafragma rígido •Losa aligerada e = 0.20m

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

•Propiedades de los materiales

Concreto : f’c = 175 kg/cm2 = 0.175 t/cm2 Acero : fy = 4200 kg/cm2 = 4.2 t/cm2 Albañilería : Pilas: f’m =65 kg/cm2 = 650 t/m2 Ladrillo : King Kong Industrial Mortero : 1:4 (cemento: arena gruesa) Cargas Muertas y vivas •Concreto Armado : = 2.40 t/m3 •Losa Aligerada (e=0.20m): 300 kg/m2 = 0.30 t/m2 •Acabados : 0.10 t/m2 •Sobrecarga de azotea : 0.10 t/m2 •Sobrecarga de oficina : 0.25 t/m2 (Norma E -020) •Muros de albañilería : 1.90 t/m3 (para considerar el peso de l tarrajeo)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Nor ma E– 020 CARGAS Capitulo 3 - Carga viva Art. 3.1.1 – Tabla 3.1.1 Cargas vivas mínimas repartidas

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Paso 3.- Estructuración en planta – DENSIDAD MINIMA DE MUROS Art 7.1.2

•De acuerdo a la norma E – 030:

Para nuestra edificación: Z= Factor de zona (Lima está en zona 3) U= Factor de uso (oficinas) S= Factor de suelo (grava arenosa densa) N= Número de piso del edificio Ap=Área de la planta típica L= Longitud total del muro confinado t= Espesor efectivo del muro

= 0.4 = 1.0 = 1.0 = 4.0 = 12.00 x 7.0= 84.00 m2

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Con la ayuda de una hoja de calculo se procede a verificar la densidad mínima de muros para cada dirección.

Con lo que verificamos que en ambas direcciones cumple con lo establecido en la Norma.

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES Paso 4.- Esfuerzo Axial Máximo (

m)-----Art

Con la ayuda de la hoja de calculo se realiza el calculo del esfuerzo axial para cada muro y para cada dirección. Como muestra se presenta el calculo paso a paso para el muro Y7. Para hallar la carga axial sobre cada muro es necesario determinar las áreas tributarias esto se muestra en el grafico de la derecha. Para el muro Y7 el área tributaria es igual a =9.42m2. La máxima carga axial para todos los muros se presenta en los muros del primer nivel, para nuestro ejemplo el numero de pisos es igual a 4, (3 típicos +1azotea).

7.1.1b


m)-----Art

7.1.1b

Considerando muro de soga: Peso Muro (Pm) : 0.13 x 2.28 x 2.40 x 1.90 x 4 = 5.408 t Peso Viga solera : 0.15 x 0.30 x 2.28 x 2.40 x 4 = 0.984 t Peso Losa : 0.30 x 9.42 x 4 = 11.304 t Peso Acabados : 0.10 x 9.42 x 4 = 3.768 t Peso Sobrecarga : 0.25 x 9.42 x 3 + 0.1 x 9.42 = 8.007 t Pm = 29.47 t Ahora verificamos que la máxima carga axial (esto es en el muro del primer nivel) encontrada en el muro Y7 es menor al 15%f’m como lo exige la Norma E.070. 2 2 2 m=29.47/(0.13x2.28)=99.426 t/m ≤0.2x650[1-(2.4/ (35x0.13) ] =93.83 t/m ≤0.15f’m=97.50 t/m2 Como se puede observar el máximo esfuerzo axial para este muro es mayor que el limite establecido por la norma E070, a fin de reducir los esfuerzos se puede incrementar el espesor del muro o en su defecto aumentar la calidad de la albañilería es decir f´m. En este ejemplo se ha considerado aumentar el espesor a muro de cabeza.


m)-----Art

7.1.1b

Considerando muro de cabeza: Peso Muro (Pm) : 0.23 x 2.28 x 2.40 x 1.90 x 4 = 9.565 t Peso Viga solera : 0.25 x 0.30 x 2.28 x 2.40 x 4 = 1.642 t Peso Losa : 0.30 x 9.42 x 4 = 11.304 t Peso Acabados : 0.10 x 9.42 x 4 = 3.768 t Peso Sobrecarga : 0.25 x 9.42 x 3 + 0.1 x 9.42 = 8.007 t Pm = 34.286 t Ahora verificamos que la máxima carga axial (esto es en el muro del primer nivel) encontrada en el muro Y7 es menor al 15%f’m como lo exige la Norma E.070. 2 2 2 m=34.286/(0.23x2.28)=65.35 t/m ≤0.2x650[1-(2.4/ (35x0.23) ] =118.44 t/m ≤0.15f’m=97.50 t/m2 Como se puede observar el máximo esfuerzo axial para este muro considerando un aparejo de cabeza se logra reducir los efectos de confinamiento. Este es un proceso iterativo que se puede trabajar de manera practica con la hoja de excel tal como se muestra a continuación.


m)-----Art

7.1.1b


m)-----Art

7.1.1b

Límites de Norma E070 Esfuerzo de Compresión

0.2*f'm*(1-(h/35e)^2)

0.15*f'm

σ (Ton/m2)

(Ton/m2)

(Ton/m2)

45.15

93.83

97.50

conforme

60.24

93.83

97.50

conforme

44.52

93.83

97.50

conforme

62.79

93.83

97.50

conforme

79.75

93.83

97.50

conforme

62.79

93.83

97.50

conforme

64.13

118.44

97.50

conforme

53.63

93.83

97.50

conforme

33.56

93.83

97.50

conforme

44.47

93.83

97.50

conforme

Esfuerzo Máximo

σ máx.

Repetir el procedimiento para los muros en la dirección xx. Algunos autores recomiendan considerar un ancho tributario para los muros en esta dirección igual a 4 veces el espesor de la losa para cuantificar el área tributaria.

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIARDE 04 NIVELES Considerando las mismas condiciones del ejemplo desarrollado y empleando la hoja de calculo trabajada. Realizar la estructuración en planta de la edificación multifamiliar de 04 niveles mostrada a continuación, verifique espesor mínimo de muros, densidad mínima de muros, esfuerzo axial máximo en cada muro de cada dirección.



Lima, Abril 2011

NORMA PERUANA E-030

Diseño Sísmico Convencional Norma Técnica de Edificación E- 030


¿¿Estructura reforzada??





V = ZUCS * P R

Acorde con lo indicado en la norma E-030 y en la mayoría de los códigos de diseño sismo resistente del mundo, se reconoce que diseñar para el 100% de la fuerza sísmica no es técnica ni económicamente factible. Por ello la fuerza sísmica real es REDUCIDA por el factor “R” el cual varia según al sistema estructural y que es función de la ductilidad e hiperestatismo de cada sistema. Esto implica que la estructura tenga capacidad suficiente para DISIPAR ENERGIA. En términos mas concisos esto significa DAÑO Estructural y no estructural. Este daño es controlado ciertamente mediante los limites de desplazamientos y distorsiones que permitan la reparación de la estructura.

COMPORTAMIENTO DUCTIL vs FRAGIL

Fuente: Ing. Ángel San Bartolomé

COMPORTAMIENTO DUCTIL vs FRAGIL Ensayo de carga lateral típico en muros de albañilería (CISMID)

COMPORTAMIENTO DUCTIL vs FRAGIL Ensayo de carga lateral típico en muros de albañilería (CISMID)

Curvas de histéresis y de comportamiento, Corte vs Desplazamiento – Note la degradación de la rigidez y el incremento de desplazamiento.


V = ZUCS * P R

Norma Técnica de Edificación E- 030

Fuente: Dr. Ing. Javier Piqué








Fuente: Dr. Ing. Javier Piqué


















APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Considerando las mismas condiciones del ejemplo desarrollado y empleando la hoja de calculo trabajada. Realizar la estructuración en planta de la edificación multifamiliar de 04 niveles mostrada a continuación, verifique espesor mínimo de muros, densidad mínima de muros, esfuerzo axial máximo en cada muro de cada dirección.

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES 6.00 1.30

1.20

.60

1.20

3.50

2.55

1.70

1.20 1.95

1.20

1.20

1.78

1.40

6.50

1.95

1.95

Estructuración y Áreas tributarias

10.80

9.85

1.88

1.20

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES


APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Con la ayuda de la hoja de Excel se procede a realizar el calculo del peso de la edificación en este caso considerando solo el 25% de la carga viva.


Calculo del cortante basal.


Calculo del cortante directo sobre cada muro en función de su rigidez lateral. Esto en cada piso y en cada dirección.

Rigidez lateral de muros




USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

Los programas de computo aplicados son una herramienta muy potente para el análisis y diseño de estructuras en general, sin embargo estos no reemplazan el criterio del ingeniero quien es responsable de lo mas importante en todo proyecto estructural la Concepción Estructural.

Es frecuente, en la práctica que la mayoría del tiempo que se dedica al diseño estructural de un edificio se invierta en los procesos de análisis y diseño, y que se examinen con brevedad los aspectos de diseño conceptual y de estructuración. Desde el punto de vista del diseño sismo resistente, esta costumbre es particularmente peligrosa, puesto que no se puede lograr que un edificio mal estructurado se comporte satisfactoriamente ante sismos, por mucho que se refinen los procedimientos de análisis y dimensionamiento. Por el contrario, la experiencia obtenida en varios sismos muestra que los edificios bien concebidos estructuralmente y bien detallados han tenido un comportamiento adecuado, aunque no hayan sido objeto de cálculos elaborados, y en ocasiones, aunque no hayan satisfecho rigurosamente las normas y/o reglamentos.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

El programa ETABS es un programa desarrollado por CSI, familia del programa SAP2000, en nuestro medio se podría decir que son los programas mas usados. Ambos poseen un interface grafica de ingreso y salida de datos, este ambiente grafico permite generar con rapidez y sencillez los modelos estructurales para el análisis. En particular el ETABS es indicado para edificaciones.

Paso1 .- Previo a la creación del modelo en el programa ETABS es necesario definir los ejes de los respectivos elementos estructurales ya sean muros, columnas, vigas etc. Aun cuando el programa tiene la opción de importar la geometría del modelo desde un archivo con extensión *.dxf, data de hoja de calculo con extensión *.xls, con la ayuda de los ejes definido y la versatilidad del programa es suficiente para generar el modelo en el mismo entorno del programa con la ayuda de los iconos de dibujo.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso1 .- Ejes (grilla) de muros.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso2 .- Iniciar el programa al igual que cualquier programa de uso común. Aceptar “OK” y cambiar unidades en la parte inferior derecha a Ton-m. Seguidamente en el menú File escoger la opción New Model y escoja la opción No.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso3 .- En la ventana mostrada escoger Grid Only y presionar “OK”. Se ha aceptado los ejes por defecto del programa tal como se muestra. En el menú Edit escoger Edit Grid Data / Edit Grid.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso 4 .- En la ventana mostrada escoger Modify/Show System. En la ventana siguiente modificar las coordenadas por defecto mostradas tanto en “x” como en “y” de acuerdo a las coordenadas de los ejes de nuestra edificación previamente trazada, al finalizar presión “OK”

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso 5 .- En la ventana mostrada escoger Modify/Show System. En la ventana siguiente modificar las coordenadas por defecto mostradas tanto en “x” como en “y” de acuerdo a las coordenadas de los ejes de nuestra edificación previamente trazada, al finalizar presión “OK” y otra vez Ok. Seguidamente en el menú File escoger Save As , ubicar el directorio donde se desea grabar el archivo colocar el nombre al proyecto y presionar Guardar.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso6 .- En el menú Edit escoger Edit Story Data/. En Label editar los nombres de cada piso y en Height cambiar las alturas de cada piso, en Master Story escoger para el Piso 1 Yes y los otros piso mantener No, en Similar Story escoger Piso 1 para los pisos 2 a 4. Finalmente “OK”.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso7 .- Ahora procederemos a dibujar los elementos del modelo muros y losas, luego definiremos las secciones y las asignaremos según corresponda. Para dibujar cambiar en la parte inferior derecha la opción One Story a Similar Story

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso8 .- En la barra vertical izquierda escoger el icono de dibujo Draw Walls (Plan), seleccionar el punto inicial del muro Y1 haciendo click en el mouse, arrastrar el mouse hasta la coordenada final del muro Y1, Continuar dibujando todos los muros de la edificación en X e Y hasta completar el modelo, para salir del modo dibujo presionar la tecla ESC del teclado.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso9 .- En la barra vertical izquierda escoger el icono de dibujo Draw Rectangular Áreas(Plan), seleccionar el punto inicial de la esquina inferior del paño de losa y arrastrar el mouse hasta la esquina opuesta del paño de losa. Completar el modelo con todas las losas de la planta típica, para salir del modo dibujo presionar la tecla ESC del teclado. En la barra de menú buscar el icono Set Building Wiew Options que tiene forma de un check, en la ventana Special Effects activar la opción Extrusion.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso10 .- Ahora procederemos a definir las propiedades de los materiales y las secciones transversales de muros y losas. En el menú Define escoger Material Properties / seleccionar Conc y de ser el caso modificar las propiedades del concreto por defecto para f´c=280kg/cm2.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso11 .- Repetir el procedimiento ahora seleccionar Other y en Material Name modificar el nombre a Albañilería y seguidamente las otras propiedades considerar Mass per unit Volume (densidad ) 0.18 t/m3, Weight per unit Volume (P.E.) 1.8 t/m3 y Modulus of Elasticity 32,500 t/m2 (aprox 500f´m , f´m =650t/m2), finalmente aceptar Ok, nuevamente Ok..

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso12 .- En el menú Define escoger Wall/Slab/DeckSection seleccionar WALL1 y escoger Modify/ShowSection luego en Section Name editar nombre a Soga (muro de soga). En Membrana y Bending colocar 0.13 (espesor del muro), finalmente aceptar Ok, nuevamente Ok..

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso13 .- En el menú Define escoger Wall/Slab/DeckSection seleccionar SLAB1 y escoger Modify/ShowSection luego en Section Name editar nombre a ALIGH20 (aligerado). En Membrana y Bending colocar 0.125 (espesor equivalente para un aligerado de 0.20m), en Type escoger Membrana y en Load Distribution activar Use Special One –Way Load Distribution, finalmente aceptar Ok, nuevamente Ok..

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso14 .- Hacer click en el icono Set Building Wiew Option que tiene forma de check, en Object Present in View desactivar Floor (Area), finalmente aceptar Ok.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso15 .- En la vista en planta seleccionar todos los muros de la edificación, luego ir al menú Assign, escoger Shell/Area escoger Wall/Slab/DeckSection luego en Sections seleccionar SOGA finalmente aceptar Ok.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso16 .- Hacer click en el icono Set Building Wiew Option que tiene forma de check, en Object Present in View activar Floor (Area), y desactivar Wall(Area) finalmente aceptar Ok.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso17 .- En la vista en planta seleccionar todos las losas de la edificación, luego ir al menú Assign, escoger Shell/Area escoger Wall/Slab/DeckSection luego en Sections seleccionar ALIGH20 finalmente aceptar Ok.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso18 .- Hacer click en el icono Set Building Wiew Option que tiene forma de check, en Object Present in View activar Floor (Area), y activar Wall(Area) finalmente aceptar Ok.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso19 .- En el icono inferior derecho cambiar a One Story. En la vista en planta seleccionar todos los muros y losas de la edificación, luego ir al menú Assign, escoger Joint /Point luego escoger Diaphragms seleccionar D1, finalmente aceptar Ok.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso20 .- Hacer click en el icono Move Up in List que tiene forma de flecha hacia arriba. Seleccionar todos los elementos de ese piso2 y repetir el procedimiento es decir ir al menú Assign, escoger Joint /Point luego escoger Diaphragms seleccionar Add New Diaphragm luego OK. Repetir hasta completar los 4 pisos.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso21 .- Hacer click en el icono Set Building Wiew Option que tiene forma de check, en Object Present in View desactivar Floor (Area), y activar Wall(Area) finalmente aceptar Ok.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso22 .- En la vista en planta seleccionar el muro X1, luego ir al menú Assign, escoger Shell/Area escoger Pier Label luego en Wall Piers cambiar P1 (por defecto) a X1 luego hacer click en Change Name y finalmente Ok.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso23 .- Repetir el procedimiento en la vista en planta seleccionar el muro X2, luego ir al menú Assign, escoger Shell/Area escoger Pier Label luego en Wall Piers colocar X2 luego hacer click en Add New Name y finalmente Ok. Repetir el procedimiento para todos los muros en la dirección X e Y.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso24 .- Finalmente se tiene el modelo conforme los muros portantes según la estructuración previa hecha en CAD.



Lima, Abril 2011

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso24 .- Finalmente se tiene el modelo conforme los muros portantes según la estructuración previa hecha en CAD.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso25 .- En el menu Define escoger Static Loas Cases en Load escribir SISMO X en Type escoger QUAKE en Auto Lateral Load escoger User Loads presionar Add New Load luego Modify Latera Load.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso26 .- Ingresar las fuerzas de piso halladas para cada dirección X e Y. Activar Apply Center of Mass

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso27 .- Repetir el procedimiento para la ingresar las fuerzas sísmicas en Y.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso28 .- En el menu Select escoger by Wall/Slab/Deck Sections.. , luego escoger ALIGH20, y finalmente OK.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso29 .- En el menu Assign escoger Shell/Area Loads, luego Uniform y luego en Load Case Name escoger DEAD y en Uniform Load ingresar 0.10t/m2 (peso de acabados) en Options activar Replace Existing Loads y finalmente OK.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso30 .- En el menu Assign escoger Shell/Area Loads, luego Uniform y luego en Load Case Name escoger LIVE y en Uniform Load ingresar 0.20t/m2 (Carga Viva) en Options activar Replace Existing Loads y finalmente OK.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso31 .- Con ayuda del icono Move Up in List o Move Down in List que tiene forma de flecha ubicarse en la planta del piso 4 (azotea), cambiar la opción Similar Story a One Story en el ventana inferior derecha. Repetir el proceso anterior y asignar una carga viva iguala 0.10t/m2.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso32 .- Con ayuda del icono Move Up in List o Move Down in List que tiene forma de flecha ubicarse en la planta BASE del edificio, en el menu Assign seleccionar Joint/Point y luego Restraint(Supports) seleccionar el icono de empotramiento y finalmente OK.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso33 .- Finalmente ejecutar el programa con el icono Run Analisis o con F5.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso34 .- En el Menu Display escoger Show Mode Shape luego en Mode Number escoger la forma de modo que se desea estudiar, finalmente OK.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso35 .-En parte superior izquierda de la ventana activa se puede leer el periodo de vibración asociado a esa forma de modo. Haciendo click sobre el icono Star Animation se puede observar el movimiento de asociado a dicha forma de modo.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso36 .- En el Menu Display escoger Show Deformed Shape luego en Load escoger la carga asociada a la deformación que se desea estudiar, por ejemplo SISMO Y finalmente OK.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso37 .- Haciendo click derecho en cualquier punto se obtienen los valores de los desplazamientos en cada dirección. Presionando en Lateral Drift se puede revisar la distorsión reducida, para obtener la Distorsión real se deberá multiplicar por 0.75R.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso38 .- En el menu Display, escoger Show Member Force/StressDiagram luego escoger Frame/Pier/Spandrel Forces. Seleccionar en Load SISMO Y Static Load en Component escoger Shear 2-2 y en Include activar Piers.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso39 .- En la ventana derecha repetir el procedimiento pero en la opción Component escoger Moment 3-3 en lugar de Shear 2-2 en include activar Piers. Con ayuda del icono Set Elevation View escoger la elevación E.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso40 .- Otra forma de ver los resultados del análisis y exportarlos a formato excel es con ayuda del Menu Display escoger ShowTables

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso41 .- Ahora activar todas los datos que necesitamos Displacement/ Reactions etc y en Select Load Cases escoger SISMO X y SISMO Y.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso42 .- En el menu desplegable escoger por ejemplo Story Drift para revisar las distorsiones de piso.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso43 .- Ahora en el menu Edit seleccionar Copy EntireTable

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso44 .- Abrir el programa Excel y hacer click derecho opción Pegar.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso45 .- Ahora podrá trabajar los datos para verificar las distorsiones. Multiplicando previamente por el factor 0.75R.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso46 .- Nuevamente en la ventana desplegable escoger Pier Force y repetir el procedimiento es decir en el menu Edit seleccionar Copy EntireTable.

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES Paso47 .- Abrir el programa Excel y hacer click derecho opción Pegar. Ahora podrá trabajar los datos de cortante sísmico para verificar las condiciones de sismo moderado y severo de acuerdo a la norma E070.








Sismo Moderado


Sismo Moderado

Norma Técnica de Edificación E- 070 Sismo Severo














Lima, Abril 2011

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO MODERADO - CONTROL DE LA FISURACION Se muestra la revisión de los muros en la dirección Y frente a las fuerzas de sismo moderado. En el ejemplo se ha analizado para un valor de R=3(sismo severo) por ello para no realizar otro análisis y acorde con lo indicado en la norma se considerara como valores para sismo moderado la mitad de los valores obtenidos. Sismo Moderado Ve Me

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO MODERADO - CONTROL DE LA FISURACION



Ve

Es de esperar que los muros ante sismos moderados no sufran daños. …..OK!!

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO SEVERO – RESISTENCIA DEL EDIFICIO

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO SEVERO – RESISTENCIA DEL EDIFICIO

Vm ≥ VE

La resistencia al corte del edificio es mayor que la fuerza de corte ante sismo severo. …..OK!!

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO SEVERO – FUERZAS DE DISEÑO - Vu y Mu

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO SEVERO – DISEÑO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO SEVERO – DISEÑO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO Se muestra el diseño paso a paso del muro Y1. Como el muro tiene una longitud mayor que 2 veces su altura, se va a considerar una columna intermedia, para este ejemplo ubicada en el medio de la longitud del muro.

M= 93.08 -1/2x46.53*2.4 = 37.24 T-m F=M/L = 37.24/6.5= 5.73T. Nc = 3 (2 extremas + 1 interior)

Lm = 6.5/2 =3.25m Pc =Pg1/2+Pg/2 como el muro Y1 lo estamos dividiendo en 2paños entonces la Pg1 = 38.62T también lo dividimos entre 2 entonces Pg1 =38.62/2 =19.31T. Además Pg2 = 17.64T Reemplazando: Pc = 19.31/2+17.64/2=18.48T.

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO SEVERO – DISEÑO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO Diseño del muro Y1. Como el muro tiene 2 columnas extremas y 1 interior se muestra el diseño para la columna extrema. Para ello se determinara las fuerzas internas de acuerdo a la Tabla 11.

Vm1= 46.53 T, F = 5.73T. Nc = 3 , Lm = 3.25m, Pc = 36.95T. Vc= 1.5x46.53*3.25/[6.5x(3+1)] =8.72 T….. (Fuerza de corte) T= 5.73 – 18.48 = -12.75 T. …No existe tracción en este muro (Tracción) C= 5.73+18.48 = 24.21 T (Compresión)

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO SEVERO – DISEÑO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO Diseño del muro Y1. Corte fricción Asf = Vc/(fy ) Vc = 8.72T, fy = 4.2T/cm2. Reemplazando: Asf = 3.05cm2 Tracción Ast= T/(fy ) T = 0T, No existe tracción . Reemplazando: Ast = 0.0cm2 Refuerzo vertical As= 3.05+0.0=3.05cm2 0.1f´cAc/fy =??? Considerando Ac=15x15= 225cm2 0.1*225*175/4200= 0.90cm2 4 8mm < > 4x0.50 =2.0cm2 Entonces As=3.05m2…OK …(4 1/2”)

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO SEVERO – DISEÑO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO Diseño del muro Y1. Compresión As=4x1.27= 5.08cm2 ,C=24.21 T. fy = 4.2T/cm2 An= 5.08+[(24.21/0.70–5.08*4.2) (0.85*1.0*0.175 )] An= cm2 (9x11) (Núcleo) Considerando el recubrimiento Ac=13x15 (195cm2). Corte fricción Acf = Vc/(0.2f’c ) f’c=0.175T/cm2 Acf = 8.72 / (0.2*0.175*0.85) =293.1cm2. Considerando Ac=13x25 (325cm2). Mínimo ….15 t = 15x13 Área columna de confinamiento extrema Ac = 13x25 cm2………………OK!!!

/

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO SEVERO – DISEÑO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO Diseño del muro Y1. Estribos de la columna Av=2x0.31= 0.62cm2 , (Usando 1/4”) fy = 4.2T/cm2, f’c=0.175T/cm2 An=(13 - 4)x(25- 4)=189 cm2 (Núcleo)

tn=

cm

S1 S1=0.62*4.2/(0.3x9x0.175x(325/189-1) S1= 7.65cm. S2 S2=0.62*4.2/(0.12x9x0.175) S2= 13.77cm. S3 S3=21/4=5.25 cm >5cm. S4= 10.0cm. Usar [] 1/4” 1@5,8@5,Rto@25

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES SISMO SEVERO – DISEÑO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO Diseño del muro Y1. Viga solera Vm1=46.53 T., Lm = 3.25m, L=6.5m fy = 4.2T/cm2, f’c=0.175T/cm2 Acs=13x30 =390 cm2 Ts=46.53x3.25/(2x6.5) = 11.63 T As = 11.63/(0.9x4.2) = 3.07cm2 Mínimo 0.1x0.175x13x30 / 4.2 = 1.62cm2 Usar 4

1/2”.

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES DISEÑO DE LA CIMENTACION Cimiento corrido del muro Y1. Recordando

Para una zapata corrida de dimensiones en planta BxL :

qmax/min = P/(B.L) +/- 6M/(B.L2)

Para nuestro caso consideraremos conservadoramente la longitud de la cimentación igual a la del muro. El dimensionamiento en planta se hace teniendo como condición las presiones transmitidas al terreno estas no deben superar el esfuerzo admisible. Para este caso supondremos . adm= 1.5Kg/cm2 < > 15T/m2 Las cargas en servicio sin considerar sismo. Ps = 47.44 T. (PD+PL) Considerando un ancho B= 0.6m y una altura H=0.8m, Peso propio = 2.3x0.6x0.8x6.5=7.17 T Hallando las presiones transmitidas:

qmax/min = (47.44+7.17) / (0.6x6.5)

qmax = 14.00T/m2, < 15.0 T/m2 ………………….OK! Ahora verificaremos considerando sismo

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES DISEÑO DE LA CIMENTACION Cimiento corrido del muro Y1.

adm= 1.5Kg/cm2 < > 15T/m2 . La norma E060 permite incrementar la capacidad admisible hasta un 30% cuando se verifican esfuerzos incluyendo sismo. El momento por sismo. Msismo Y = 31 T-m Considerando un ancho B= 0.6m y una altura H=0.8m, Peso propio = 2.3x0.6x0.8x6.5=7.17 T Hallando las presiones:

qmax/min = P/(BxL) +/- 6M/(BxL2) qmax/min = (47.44+7.17) / (0.6x6.5) +/- 6x31/(0.6x6.52)

qmax = 21.34T/m2, < 1.3x15 = 19.5 T/m2 (con sismo)…..REDIMENSIONAR qmin = 6.66T/m2 > 0 y < 1.3x15 = 19.5 T/m2 (con sismo)…..OK!

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES DISEÑO DE LA CIMENTACION Cimiento corrido del muro Y1. Aumentando el ancho a B= 0.7m y una altura H=0.8m, Peso propio = 2.3x0.7x0.8x6.5=8.37 T Calculamos las presiones nuevamente.

qmax/min = (47.44+8.37) / (0.7x6.5) +/- 6x31/(0.7x6.52)

qmax = 18.55T/m2, < 1.3x15 = 19.5 T/m2 (con sismo)…. OK! qmin = 5.97T/m2 >0 y < 1.3x15 = 19.5 T/m2 (con sismo)…..OK! Usar una cimentación corrida de ancho B=0.7m y altura H = 0.8m. Nivel de fondo de cimentación de acuerdo al estudio de suelos….Df.

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES DISEÑO DE LA CIMENTACION Cimiento corrido del muro Y1. Revisión de la altura por corte y punzonamiento El diseño de zapatas en general se hace con cargas ultimas acorde con la norma E060. Por corte Pu = 69.94 T. Mu=44.52 T-m

qu =(69.94) / (0.7x6.5) +/- 6x44.52/(0.7x6.52) qumax = 24.40T/m2,

qumin = 6.33T/m2

Para efectos de simplificar el calculo supondremos una distribución uniforme igual a 24.4 T/m2 Luego sabemos el corte ocurre a una distancia “d” de la cara del muro en este caso en la dirección X, como d=0.7m cae fuera del ancho de la cimentación luego es conforme por corte. Por Punzonamiento a una sección igual a “d/2” es decir 0.35m también cae fuera del ancho de la cimentación luego es conforme por punzonamiento. Verificando los esfuerzos de tracción por flexión en la base del cimiento para longitud unitaria:

Mu = qu (lv)2 / 2

lv = (0.7-0.13)/2 = 0.285m…….Mu = 24.40x0.285^2 / 2 = 0.99T-m Esfuerzo actuante en la base del cimiento corrido 6M / (1xH2) = 6x0.99 / (1.0x0.8^2) =9.28 T/m2 9.28 T/m2 < > 0.93 Kg/cm2

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES DISEÑO DE LA CIMENTACION Cimiento corrido del muro Y1. Resistencia a la tracción del concreto : Modulo de Ruptura fr = 2√f’c Considerando f’c = 140 kg/cm2; fr = 2* √140 = 23.66 kg/cm2 = 0.92 < 23.66 kg/cm2 ………………Ok!! Considerando inclusive las cargas ultimas el concreto es capaz de soportar los esfuerzos de tracción …………..OK!! USAR Cimentación Corrida B= 0.70 m x H=0.80m

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES DISEÑO DE LA LOSA ALIGERADA Se ha escogido el paño de losa mostrado, el modelo de esta losa se ha considerado como una viga de dos tramos simplemente apoyada en los muros de albañilería.

Cargas y consideraciones de diseño

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES DISEÑO DE LA LOSA ALIGERADA Resultados del análisis. DMF y DFC.

As = 0.39cm2 ………Usar

1 3/8…………. Refuerzo inferior

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES DISEÑO DE LA LOSA ALIGERADA Resultados del análisis. DMF y DFC.

As = 0.40cm2 ………Usar

1 3/8…………. Refuerzo superior

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES DISEÑO DE LA LOSA ALIGERADA

Detalle de armadura

MUCHAS GRACIAS

INGº RICHARD CRUZ GODOY E mail : [email protected] / [email protected]

Taller de Alba Confinada CIP

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