albanilerias confinadas

7/31/2019 ALBANILERIAS CONFINADAS

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TALLER DE ESTRUCTURASDISEÑO DE ALBAÑILERIA CONFINADAPROFESOR: ALFREDO VERGARA CH.

ALBANILERIAS CONFINADASNch 2123 Of. 97

ANEXO A.12A.12.1 Generalidades

• El diseño de los muros de albañilería confinada considera que loselementos de confinamiento de hormigón armado, cadenas y pilares, nocontribuyen a aumentar la resistencia al corte del muro. La función deestos elementos es evitar la falla frágil luego de producido elagrietamiento diagonal de la albañilería.

• De acuerdo con los requisitos establecidos en la NCh 433, se debenconfinar todos los muros en zonas sísmicas 2 y 3. En zona sísmica 1 sedeben cumplir las siguientes tres condiciones:

• Deben estar confinados todos los muros perimetrales.• Debe estar confinado un conjunto de muros que resistan por lo menos el 70%del corte del piso.• Debe estar confinado cualquier muro que resista 10% ó más del corte sísmicodel piso donde se ubica.

• Los elementos de refuerzo de hormigón armado deben cumplir, en formaindependiente, la función de confinamiento en el plano del muro y deapoyo del paño de albañilería ante fuerzas horizontales perpendicularesal plano.

• Para distribuir fuerzas sísmicas entre muros de albañilería confinada ymuros de hormigón armado se debe considerar la diferencia entre laspropiedades mecánicas de ambos materiales.

• El sistema de albañilería confinada ó reforzada por elementos dehormigón armado, ha sido históricamente uno de los sistemasconstructivos y estructurales más utilizados en chile, obteniendo engeneral buenos resultados ante eventos sísmicos. La norma vigente, laNCh 2123 Of.97 (modificada en 2003) permitirá mejorar el estado delarte, confiriendo aún mayor confianza en su uso.

A.12.2 Cargas de diseño.

• Todas las estructuras deben proyectarse para el total del peso propio ysobrecargas establecidas en la NCh 1537.

• A los esfuerzos provenientes del peso propio y sobrecargas debenagregarse los esfuerzos originados por las acciones eventuales (sismo,

viento, nieve, impacto, etc.)




A.12.3 Tensiones de diseño.

• El término fm' corresponde a la resistencia básica a la compresión de laalbañilería.

• Los esfuerzos admisibles pueden aumentarse en un 33% para lacombinación de la acción sísmica u otra acción eventual con accionespermanentes. No se permite este aumento de los esfuerzos admisiblesen aquellos muros que en cualquier piso reciben un 45% ó más de lasolicitación del piso (esta solicitación puede ser el corte total del piso) ycuando se utilizan como refuerzos de los elementos de confinamientoarmaduras electrosoldadas fabricadas con acero de alta resistencia degrado AT-56-50- H ó similares.

• En el diseño de estructuras de albañilería confinada el valor fm', definidoen el punto 5.7.1, corresponde a la resistencia básica a la compresión dela albañilería.

• El término fm' se puede obtener a través del término fp , quecorresponde a la resistencia a la compresión de la unidad de albañilería.Este término depende del tipo de unidad que se va a utilizar. En cuantoa esto, la NCh 2123 Of. 97 señala:

• fm'=0.25*fp, pero < 6,0 MPa, para unidades cerámicas. (***)

• fm'=0.30*fp, pero <4,5 MPa, para unidades de bloque de hormigón.(***)

• En estas expresiones, tanto fm' como fp están referidas al área bruta delprisma y de la unidad de albañilería, respectivamente.

• El término fp puede obtenerse dependiendo del tipo de unidad que seutilice en la confección del muro de albañilería confinada. A continuaciónse presenta una tabla en donde es posible obtener el término fpdependiendo del tipo de unidad.




La resistencia básica al cortem

τ debe especificarse a la edad de 28 días ó a

una edad menor si se espera que la albañilería pueda recibir antes la totalidadde las cargas. Al igual que fp la resistencia básica al corte también se puededeterminar dependiendo del tipo de unidad con la que se construye el muro dealbañilería confinada (ver tabla 1A.12).

La resistencia a la tracción por flexión perpendicular a la junta horizontal demortero F bt debe especificarse a la edad de 28 días ó a una edad menor si seespera que la albañilería pueda recibir antes la totalidad de las cargas. Enforma alternativa F bt puede determinarse a través de valores indicativosdependiendo del tipo de unidad con la cual esté hecho el muro de albañileríaconfinada. A continuación se presenta una tabla en la cual están tabulados los

valores de F bt en función del tipo de unidad.

• En cuanto al módulos de elasticidad y de corte la NCh 2123 Of.97,señala lo siguiente:

• Para los efectos de calcular las deformaciones producidas por la acciónsísmica, el módulo de elasticidad m E y el módulo de corte m G de laalbañilería se deben determinar con las siguientes expresiones:

• Em = 1000*fm' (***)• G m= 0.3* Em (***)

En la expresión del módulo de elasticidad, el valor de fm' está referido al áreabruta de la albañilería.

(***): Formulas cuya fuente es la NCh 2123 Of.97.




ANEXO A.13El área A que muestra la formula de flexibilidad será el área en donde actúa lacarga lateral V.Con respecto a esto la NCh 2123. Of97 establece que el área donde actúa lafuerza del corte corresponde al área bruta de la sección.

En cuanto al módulo de corte este se puede obtener del punto Tensiones dediseño.En lo que respecta a la deformación admisible la presente norma establece quese debe cumplir lo estipulado en el punto 5.9 de la NCh 433.Of 96. Además siel esfuerzo que provoca la deformación proviene de una combinación de cargaen donde está involucrado el sismo, a esta solicitación no se le debe hacer

ningún tipo de reducción. El punto 5.9 de la NCh 433. Of 96, señala losiguiente:

5.9.2. El desplazamiento relativo máximo entre dos pisos consecutivos,medido en el centro de masas en cada una de las direcciones del análisis,no debe ser mayor que la altura de entrepiso multiplicada por 0.002.

5.9.3. El desplazamiento relativo máximo entre dos pisos consecutivos,medido en cualquier punto de la planta en cada una de las direcciones delanálisis, no debe exceder en más de 0.001h al desplazamiento relativo

correspondiente medido en el centro de masas, en que h es la altura deentrepiso.

De los dos puntos anteriores extraídos de la NCh 433 Of.96, se puede deducir que el desplazamiento admisible es de 0.003h, en donde h es la altura deentrepiso.

ANEXO A.14La NCh 2123 Of.97, señala lo siguiente:Espesor de los muros:• Los paños de albañilería que pertenecen a un muro que forma parte de la

estructura resistente del edificio, deben tener un espesor mayor ó igual a laveinticincoava parte de la menor distancia entre los bordes internos de loselementos de confinamiento del paño (ver fig.1A.14). En todo caso el espesor debe ser mayor ó igual a14cm., cuando se utilicen unidades hechas a máquina,y a 15cm., cuando se utilicen unidades hechas a mano. El espesor del murodebe ser medido en obra gruesa.




• Dimensiones máximas de los paños de albañilería.• Las dimensiones de un paño de albañilería quedan determinadas por ladistancia entre los ejes de sus elementos de confinamiento, pilares y cadenas,ubicados en un mismo plano (ver Fig..2A.14).

• El área y la dimensión horizontal máxima de un paño deben satisfacer lossiguientes requisitos:‐ Área máxima de un paño de albañilería: 12,5m2 ( XX * YY ).‐ Dimensión horizontal máxima del paño: 6m ( XX ).




ANEXO A.15La NCh 2123 Of.97, señala lo siguiente:1.- Deben reforzarse las aberturas de los muros que forman parte de laestructura resistente del edificio con excepción de los casos indicados en lospuntos 3 y 4.2.- Los refuerzos deben ser elementos de hormigón armado, los que debencumplir con lo establecido en la presente norma, ó armaduras incluidas en loshuecos de las unidades y en las juntas horizontales de mortero, las que debencumplir con las siguientes condiciones:

• Sólo se aceptan armaduras incluidas en los huecos de las unidades y enlas juntas horizontales de mortero, cuando el esfuerzo de corte en loselementos de un muro adyacentes a la abertura sea menor que el 50%de su valor admisible.

•

La armadura de los muros debe diseñarse para las acciones contenidasen su plano y para aquellas solicitaciones perpendiculares a su plano.

• El área mínima de la armadura vertical en los bordes debe ser igual a0.8 cm2 . El diámetro mínimo de esta armadura debe ser igual a 8mm.

• El área mínima de la armadura horizontal debe ser igual a 0.5 cm2. Estaarmadura debe colocarse en la primera junta horizontal ó en las dosprimeras juntas horizontales bajo la abertura.

• El diámetro de la armadura colocada en el mortero de junta entre hiladas

debe ser igual ó menor que la mitad del espesor de la junta.

• El recubrimiento mínimo de mortero para la armadura de junta yescalerillas deber ser 16mm.en muros expuestos a la intemperie, y12mm.en muros no expuestos a la intemperie.

• La armadura vertical y horizontal debe anclarse en los elementos deconfinamiento.

3.- Se puede prescindir de los refuerzos de la abertura cuando su área sea

pequeña y esté ubicada en lo zona central superior del paño, tal como sedefine a continuación. Para ello, deben cumplirse simultáneamente lassiguientes condiciones:

• El área de la abertura es igual ó menor que el 5% del área del paño(incluido los pilares).

• La longitud del lado mayor de la abertura es igual ó menor que 60cm.• La distancia entre el pilar vecino a la abertura y el borde vertical de la

abertura es igual ó mayor que el 25% de la longitud del paño dealbañilería.

• La distancia entre el borde horizontal inferior de la abertura y el borde

horizontal inferior del paño de albañilería es igual ó mayor que los dostercios de la altura del paño de albañilería.




Para tener una mejor comprensión del punto 3 se presenta la siguiente figuraexplicativa.

4.- Aberturas con lados de longitud igual ó menor que 20cm. pueden ubicarseen cualquier posición dentro del paño de albañilería. Sólo se aceptan tresaberturas de este tipo por paño de albañilería, separadas entre sí por lo menos1m




Requisitos Mecánicos:• Las unidades de ladrillo cerámico usadas en la construcción de los muros dealbañilería confinada deben satisfacer los requisitos de las unidades tipo I de laclase MqM, MqP y MqHv y del tipo II de la clase mnM especificadas en lanorma NCh 169, en lo que no contradiga las disposiciones de la presentenorma.• Las unidades de bloques de hormigón usadas en la construcción de los murosde albañilería confinada deben satisfacer los requisitos de la clase Aespecificadas en la norma NCh 181, en lo que no contradiga las disposicionesde la presente norma.• La NCh 169 Of.2001, presenta la siguiente tabla en donde se pueden apreciar los requisitos mecánicos que deben cumplir las unidades cerámicas:

La NCh 2123 Of.97, señala lo siguiente:• En un pilar se deben distinguir dos zonas críticas, ubicadas en los

extremos, y una zona intermedia comprendida entre ellas.

• La longitud de una zona crítica en un pilar, medida desde el bordeinterno de los elementos de confinamiento horizontal, debe ser el mayor valor entre dos veces el ancho del pilar y 60cm. (ver figura 1A.17.).

• Los pilares deben tener un espesor (epilar ) igual ó mayor que el espesor del muro y un ancho (t pilar ) igual ó mayor que 20cm.

• En cuanto a la ubicación de los pilares la presente norma establece que:

1.-En los muros que forman parte de la estructura resistente del edificio, lospilares de hormigón armado se deben ubicar en:a) Todos los bordes libres;b) Todas las intersecciones de los muros;c) En el interior de un paño de albañilería para cumplir con lasrestricciones de dimensiones máximas del paño de albañilería.




• El esfuerzo de corte que debe resistir cada pilar en las zonas críticasdebe ser el menor valor entre el esfuerzo de corte admisible del paño dealbañilería confinado por el pilar, sin considerar la amplificación del 33%y 1,33 veces el esfuerzo de corte solicitante en el paño de albañileríaconfinado por el pilar.

• En las zonas críticas de un pilar, el área de estribos debe calcularse conla expresión:

• V p : Esfuerzo de corte según punto anterior.• V c : Resistencia al corte proporcionada por el hormigón.• d p: Altura útil de la sección transversal del pilar.• s : Separación entre estribos en la dirección paralela al refuerzo longitudinal.

• Vc : 16,66x ``

c f b d p (***)

- fc ': Resistencia cilíndrica a la compresión del hormigón del pilar.- b: Espesor del pilar (en figura 1A.17., el espesor del pilar es epilar ).Nota: Para efectos de aplicar la formula anterior ( e A ), c V debe expresarse

en N , fc ' en MPa , b en cm. y p d en cm.




o La armadura longitudinal mínima de un pilar debe ser cuatro barras de10mm. de diámetro.

o Se puede usar armadura AT-56-50-H ó similares como armaduralongitudinal de pilares en edificaciones de hasta cuatro pisos, cuando latensión de tracción sea igual o menor que el 25% de la tensión defluencia nominal de la armadura de refuerzo. En estos casos laarmadura longitudinal mínima debe ser cuatro barras de 8mm. dediámetro.

o La armadura electrosoldada debe cumplir con las normas NCh 1173 yNCh 1174, en lo que no contradiga las disposiciones de la presente

norma. Con respecto a esto la NCh 1173 Of.77 establece que laenfierradura electrosoldada debe cumplir con los requisitos de lasiguiente tabla.

Además la NCh 1174 Of.77, establece que la armadura electrosoldada debecumplir los siguientes requisitos (tensión admisible en el acero a tracción):a) Acero en hormigones clase C 236MN/m2 (2400 Kgf/cm2).b) Acero en hormigones clases D y E 276MN/m2 (2800 kgf/cm2).Nota: Se deberá elegir la tensión admisible más conservadora entre las

disposiciones de ambas normas (NCh 1173 y NCh 1174).

El diámetro mínimo de los estribos debe ser 6mm. Cuando se usen armaduraselectrosoldadas, el diámetro mínimo de los estribos debe ser 4,2mm.

o La separación máxima entre estribos debe ser igual a: a) Zona crítica: 10cm.

b) Zona intermedia: 20cm.o No obstante en edificios bajos de hasta dos pisos, la separación máxima

entre los estribos de los pilares de confinamiento podrá ser de 20cm.cuando el esfuerzo de corte solicitante del muro del que forman parte los

elementos de confinamiento sea igual ó menor que el 50% del esfuerzode corte admisible del muro.




o Los empalmes de las barras longitudinales deben hacerse fuera de lazona crítica.

CADENASo En una cadena se deben distinguir dos zonas críticas, ubicadas en los

extremos, y una zona intermedia comprendida entre ellas.

o La longitud de una zona crítica en una cadena, medida a partir del bordeinterno del pilar, debe ser 60cm. (ver fig.2A.20).

o Las cadenas deben tener un espesor (ecadena ) igual ó mayor que elespesor del muro y un ancho igual ( tcadena ) ó mayor que 20cm. (ver

fig.2A.20).

o Con respecto a la ubicación de las cadenas la presente norma señala losiguiente:

• En los muros que forman parte de la estructura resistente del edificio, lascadenas de hormigón armado se deben ubicar en:

a) A nivel de la techumbre y de los pisos. Los cimientos y sobrecimientosdesempeñan la función de una cadena;b) En el interior de un paño de albañilería para cumplir con las restricciones dedimensiones máximas del paño de albañilería;

c) En el borde superior de todo piñón, antepecho ó saliente que sobrepase elnivel del cielo del último piso;d) Para completar el triángulo en el caso de una cadena formada por dostramos inclinados, cuando la desviación de cualquiera de los tramos, medidacon respecto a la base del triángulo, es superior a 15ª (ver fig.1A.20).




El desplazamiento transversal máximo de las cadenas ubicadas en los pisosflexibles y a media altura de los entrepisos altos, producido por las cargas queactúan perpendicularmente al plano de los muros sobre los que se ubican lascadenas, debe ser menor ó igual que la altura de entrepiso ó que la altura entrecadenas sucesivas, multiplicada por 0.02.

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