Ejemplo 8: Muro de mampostería
Este ejemplo lo guiará paso a paso en la creación de un muro de mampostería. El ejemplo será más efectivo si practica las técnicas ilustradas a medida que son presentadas. La estructura es un ejemplo de un edificio industrial de un piso de muros de mampostería reforzados; esto incluye el diseño de muros de carga, muros de corte y dinteles. Este ejemplo se presenta en “Amrhein J. 1983, “Reinforced Masonry Engineering Handbook”, cuarta edición, Sección 10”.
Empezando una nueva estructura Si el modulo de Muro de Mampostería no esta abierto, seleccione Módulos – Muro de Mampostería en RAM Advanse. Para empezar con una nueva estructura clic en el boton “Nuevo muro de mampostería” y un muro por defecto aparecerá. Si un modeleo existente esta abierto, el módulo preguntara para guardarlo.
Seleccione el botón para crear un Nuevo Muro de Mampostería Una vez que se abre el nuevo archivo, proceda a introducir los datos en la ventana izquierda, siguiendo el orden que se muestra a continuación.
Introduciendo unidades Seleccione la opción Sistema de unidades unidades. Esta acción permitirá habilitar un menú desplegable.
Seleccione las unidades del sistema Inglés. 1
Ejemplo 8: Muro de mampostería
3) Introduciendo geometría Luego vaya a la opción de Geometría. Esta y las demás carpetas pueden desplegarse o cerrarse para comodidad del usuario.
Ingrese las dimensiones del muro mostradas en la figura Nota.- Todos los valores corresponderán a las unidades por defecto. Si desea introducir el mismo dato en diferentes unidades, teclee el valor seguido de la unidad que desea utilizar, como se muestra a continuación.
Haga clic en la celda para resaltar el valor.
Teclee el valor seguido de su unidad y presione “Enter”. Para introducir los claros, seleccione la opción y aparecerá una planilla para definir uno o varios claros al mismo tiempo en el muro. Nro.
Esquina de referencia
Distancia en Distancia en B: ancho H: Alto X Y
1
Inferior izquierda
28
0
16
20
2
Inferior izquierda
104
0
3
7
3
Inferior izquierda
76
0
16
20
Nota – Recuerde que el botón
2
puede ser utilizado para deshacer cambios.
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Ahora, el muro de mampostería tiene tres claros diferentes. Nota: Los valores que aparecen en rojo pueden ser modificados directamente en el gráfico.
Los claros en el ejemplo tienen diferentes formas y están en el mismo nivel. En caso que el usuario necesite introducir claros en varios niveles, es posible utilizar el botón
.
4) Introduciendo materiales Hay cuatro variables para definir en esta opción.
Introducir los valores mostrados en la figura. El primero, Material, define el tipo y la resistencia del material. Selecciones CMU 1.5-40, que se coloca para unidades de ladrillos de mampostería con 1500 psi de resistencia a compresión específica y grado de refuerzo 40. El segundo es el Tipo de mortero según la tabla 2.2.3.2 en MSJC-02. El Tipo de capa de mortero puede ser completo o en la pared exterior, y la Lechada puede ser completa o parcial. Si se elige lechada parcial, sólo se llenarán las celdas con refuerzo.
5) Introduciendo elementos de rigidez Elementos de rigidez se utilizan comúnmente para incrementar la rigidez de los muros de mampostería. El modulo permite elegir entre Ninguno, Columnas, o Alas. Para este ejemplo elegir alas.
3
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Seleccione la variable alas e introduzca los valores que se muestran en la tabla. Nro. Distancia Ancho Z Espesor
Posición en Posición X Z
1
0
55
9.63
Atrás
Derecha
2
144
55
9.63
Atrás
Izquierda
Los valores son definidos por la distancia desde el lado izquierdo del muro, el ancho de las alas, y la posición a lo largo de las direcciones Z y X. El ancho de las alas es el lado de las alas en la dirección Z, el usuario tiene que ingresar el ancho real y el módulo considera sólo el ancho efectivo (6 veces el espesor del ala el ala actual). La posición a lo largo de la dirección Z define si las alas están en atrás o delante de la cara del muro. La posición a lo largo de la dirección X define si las alas son alineadas al lado izquierdo o derecho del punto definido en Distancia.
6) Introduciendo cargas El módulo presenta tres diferente tipos de carga que deben ser aplicados al muro como: 1. Cargas Verticales 2. Cargas laterales en el plano 3. Cargas fuera del plano 4. Fuerzas globales En este ejemplo, tenemos carga muerta distribuida y carga vertical viva con excentricidad, cargas laterales en el plano, y cargas de viento fuera del plano. Antes de ingresar las cargas es necesario crear los estados de carga requeridos. Para ello presione el botón para ingresar al editor de estados de carga e ingrese los estados de carga Carga v iva (LL) y Viento (W) como se observa en la figura.
4
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Condiciones de carga para el ejemplo. Inicialmente, no seleccione la opción incluir peso propio DL porque en este ejemplo las cargas muertas van a ser calculadas juntas. Luego seleccione Cargas Verticales/Distribuida y aparecerá la planilla para cargas distribuidas.
Cargas distribuidas pueden ser introducidas directamente en esta ventana o utilizando el botón asignar cargas distribuidas . Para el ejemplo se utilizará este botón e introduzca los siguientes datos: Nro.
Nivel Estado Magnitud Excentricida d
1
1
DL
1.008
6.5
2
1
LL
0.04
6.5
Seleccione el botón
para ingresar cargas distribuidas a través de la ventana de diálogo. Elija Cargas iguales en todos los niveles, Excentricidad; y se muestran la magnitud de la carga y la excentricidad para Carga Muerta (DL) y para Carga Viva (LL) respectivamente.
5
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Carga muerta y viva distribuida. Ahora, seleccione Cargas laterales en el plano/Distribuida ; introduzca una carga distribuida de viento (W) de 0.041 kip/ft y presione OK. Introduzca la carga fuera del plano Cargas laterales fuera del plano/Carga de presión de viento de 0.012 kip/ft y presione OK.
7) Generando combinaciones de carga El programa proporciona diferentes archivos de combinaciones de carga para cada código (extensión .mwg). El usuario podrá generar estas combinaciones de carga automáticamente o definirlas manualmente.
Presione el botón
6
para generar combinaciones de carga.
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Seleccione el botón para abrir el archivo y elija el LoadCombos_AllowableStressDesign.mwg”. Luego presione Aceptar.
archivo
“ACI
530-02
Seleccione las combinaciones deseadas y presione Aceptar. Finalmente, el administrador de estados de carga muestra
7
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Combinaciones de carga generadas
8) Introduciendo datos de diseño Para primera variable en las opciones de Datos de diseño es Elementos a diseñar . Esta variable permite seleccionar que elementos del muro completo de mampostería se van a diseñar.
Seleccione todos los elementos a diseñar y presione Aceptar. A pesar de que se selecciono la opción de columnas, el módulo no diseñará columnas porque no existen columnas en el ejemplo actual. De la misma manera, el módulo identifica que elementos se tienen que diseñar en el modelo. El modulo tiene la opción para diseñar muros de carga y/o muros de corte reforzados o no reforzado. Si la variable muros reforzados no es seleccionada la otra variable desaparece y el módulo solo realiza la validación del muro bajo cargas aplicadas. Solo una capa de refuerzo será utilizado.
8
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Hay tres criterios para diseñar muros: Espaciamiento, Tamaño de barra y Área de acero . Seleccione Espaciamiento. Los valores de espaciamiento se proporcionan por el espaciamiento entre las celdas de los bloques. Se consideraran espaciamientos de 8, 16 y 24 in.
Ingresar 16, 24, 32 in como espaciamiento. Nota: Si Espaciamiento es seleccionada como Criterio de diseño , el modulo verificará cada valor de espaciamiento en orden descendente con el rango complete de tamaños de barras hasta que encuentre un resultado óptimo. Si el tamaño de barras es seleccionado como criterio de diseño , el modulo verificará cada tamaño de barra seleccionada en orden ascendente con diferentes valores de espaciamientos hasta encontrar el resultado óptimo. Finalmente, si área de acero es seleccionado el modulo determinara el área de acero optimo para casa tamaño de barra y seleccionara el mínimo como optimo.
También es necesario ingresar los tamaños de barras para el diseño de columnas y dinteles.
Ingrese el tamaño de las barras longitudinales # 2,3,… , 18 para el diseño de columnas. Para el diseño de columnas, el modulo verificará un resultado óptimo de tamaño de barra para los estribos y de espaciamiento según los requerimientos de refuerzo del código de diseño. De la misma manera, el modulo utilizará tamaños de barras longitudinales para encontrar una cantidad de barras óptima. Para el diseño de dinteles es necesario introducir la profundidad de los dinteles, en el caso de que la profundidad de todos los dinteles sea la misma existe la opción para seleccionar profundidad de dinteles iguales. Además, es necesario ingresar los tamaños de barras longitudinales.
Para el diseño de dinteles, ingrese la profundidad de dintel y la lista de tamaños de barras longitudinales.
9) Introduciendo valores de configuración Después de ingresar todos los datos generales, el usuario debe verificar si todos los valores por defecto de la Pantalla de Configuración son correctos para el modelo y los requerimientos de diseño. 9
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Presione el botón que se muestra en la figura.
Verifique que todos los valores por defecto son correctos para el modelo y el diseño. Para el ejemplo, cambiar el tamaño de malla (Método FEM) a manual y aparecerá una nueva variable, colocar 24 in para el Tamaño de malla manual y presione Aceptar.
10) Viendo resultados gráficamente Una vez que todos los datos han sido ingresados, el modulo esta listo para analizar y diseñar.
Seleccione el botón diagramas FEM Nota: Cuando uno de los botones
diseño 10
para ver los resultados de análisis.
diagramas FEM , Detallamiento
, Reporte
u Optimizar
es seleccionado por primera vez, el modulo analiza el modelo, realiza una optimización
Ejemplo 8: Muro de mampostería
de refuerzo y verifica el refuerzo según el código de diseño; por tanto puede tomar varios minutos dependiendo el tamaño del modelo.
Resultados de análisis por el Método de Elementos Finitos (FEM). En la parte superior de la pantalla, las condiciones para estos resultados están disponibles, si se de sea ver otra condición de carga, desplegar una lista y elegir uno:
Elija la condición de carga deseada. En el lado derecho varios tipos de gráficos pueden ser elegidos. Las primeras cuatro opciones muestran los desplazamientos del muro; las siguientes ocho opciones muestran los esfuerzos; y las restantes muestran las fuerzas resultantes en el muro, recuerde que los valores de las fuerzas se muestran como fuerzas por longitud (e.g. kip/ft).
11
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Seleccione el tipo de gráfico que desea. Nota: Fuerzas axiales se muestran con Fy; fuerzas cortantes se muestran con Fxy, momentos fuera del plano se muestran por Mxx y momentos en el plano se obtienen utilizando fuerzas Fy respecto a la porción media del muro en consideración.
En el lado derecho de la pantalla, existen varias opciones para gráficos, como; ver los gráficos de elementos de rigidez , niveles visibles , ver la malla , ver deformaciones , activar ejes de corte , activar contornos llenos y ver la regleta .
11) Detallamiento del muro Una vez que se haya realizado el análisis y diseño del muro, se puede revisar el diseño en la pantalla de detallamiento.
Presione
para ingresar a la pantalla de detallamiento.
Esta pantalla despliega una planilla con los datos de diseño de refuerzo. Durante el diseño, el programa realiza una optimización del refuerzo, eso significa, obtiene el área mínima de acero según los parámetros de diseño el usuario tiene que ingresar a la pantalla de datos. 12
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Recuerde que el usuario puede cambiar, editar o borrar el refuerzo en cualquier momento según los requerimientos. Después de un cambio, elegir el botón
para verificar rápidamente la influencia
de estos cambios. El semáforo, en la parte superior derecha de la pantalla para revisar los resultados de algún cambio.
, es utilizada
La planilla tiene cuatro pestañas: refuerzo de muro Vertical , refuerzo de muro Horizontal , refuerzo de Dintel y refuerzo de columnas . Sin embargo, la pestaña de columnas no se muestra porque no existen columnas en este modelo. El modulo ha asignado diferentes tamaños de barras con 72 pulgadas de espaciamiento para el refuerzo vertical. Supongamos que el usuario necesita valores de 72 pulgadas con barras #5 para todo el refuerzo vertical. Para esto, inicialmente borra todo el refuerzo vertical utilizando el botón .
Seleccione el botón para ingresar refuerzo continuo. Seleccione todas las franjas, barra #5 y 72 pulgadas de espaciamiento, y luego presione Aceptar. Nuevo refuerzo vertical ha sido asignado a todo el muro y el semáforo está deshabilitado debido a estos cambios. Ahora el usuario puede verificar si esos cambios cumplen con los requerimientos y las limitaciones del código presionando el botón . De la misma manera, es posible modificar cualquier refuerzo en las diferentes pestañas; solo realice cualquier cambio y presione el botón para verificar. Si el semáforo no esta verde, esto significa que algunos cambios no están correctos según el código. Nota – Si el usuario quiere retornar a los resultados iniciales del diseño automático, puede utilizar el
botón de O ptimizar diseño
.
12) Viendo el reporte Los datos y resultados pueden observarse en el reporte:
Presione el botón que muestra la figura. El reporte está dividido en 5 partes: información general, diseño de muros de carga, diseño de muros de corte, diseño de columnas, y diseño de dinteles.
General information. This part of the report shows the wall geometry, material, openings, rigidity elements, load conditions, and loads. 13
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Información general
Diseño de muros de carga. Esta segunda parte del reporte muestra los resultados de diseño de los muros considerados como muros de carga. Se subdivide en:
Estatus y gráfica de muros de carga
Geometría del segmento
Refuerzo vertical
Resultados
Diseño de muros de corte. Muestra los resultados de diseño de los muros considerados como muros de corte. Se subdivide en:
14
Estatus y gráfica de muros de corte.
Ejemplo 8: Muro de mampostería
Geometría del segmento
Refuerzo vertical y horizontal
Resultados
Diseño de columnas. Muestra los resultados de diseño de las columnas. Se subdivide en:
Estatus y gráfica de columnas
Geometría de columna
Refuerzo
Resultados
Diseño de dinteles. Muestra los resultados del diseño de dinteles. Se subdivide en:
Estatus y gráfica de dinteles
Geometría de dinteles
Refuerzo
Resultados
13) Estatus de diseño El reporte presenta un estatus general para muros de carga, muros de corte, columnas y dinteles. Hay tres opciones posibles:
“Bien” cuando todos los elementos cumplen con los requerimientos y limitaciones de la norma.
“Existen errores en el diseño” cuando algunos elementos fallas una o mas limitaciones de la norma.
“No cumple” cuando algunos elementos fallan a uno o más requerimientos de la norma.
15
