Albañileria 2010ucv

ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.

I.- Historia de la albañilería.

II.- La unidad de albañilería.

III.- Procedimiento de construcción (consideraciones).

IV.- Resistencia de Prismas de albañilería.

V.- Criterios de Estructuración Sismorresistentes.

VI.- Estructuración de la Albañilería.

VII.- Análisis en Albañilería.

VIII.- Diseño en Albañilería.

IX.- Planos de Detalle.

N.F = ( 3.0∗𝑃1+3.0𝑃2+2∗𝐸𝐹+𝑇𝐷)

9

2 ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.

• La clase empieza a la hora programada, y se dará una prorroga de 10 min,

después de esto se considerara inasistencia al alumno.

• Los alumnos que tenga como N.F < 10.5, tendrán opción a un examen de

aplazados y los temas de dicho examen será todo el curso, solo tendrán

opción al examen de aplazados los que tengan inasistencias por debajo del

30%.

• Los alumnos que a la fecha del examen final presenten por escrito el 90%

de su trabajo escalonado terminado quedaran exonerados del examen

final, colocándose como nota del examen final la nota que saquen en su

trabajo escalonado.

• En el caso que se presenten trabajo iguales en el curso, se considerara la

nota del trabajo que saquen entre el numero de copias.


El presente trabajo escalonado consiste en estructurar, analizar y diseñar

una edificación de albañilería confinada para la cual se deberán desarrollar

los siguientes puntos:

a) Estructuración de la edificación de albañilería, determinando espesor de

muros de albañilería así como el calculo de densidad de muros en ambas

direcciones .

b) Analizar la edificación de albañilería, para esto usted analizara la

edificación usando una hoja de Excel en la cual calculara, rigidez de muros,

centro de masa, centro de rigidez, excentricidad, cortantes en muros entre

otros.

c) Modelar la edificación utilizando el programa Etabs o Sap-2000 y

comparar los resultados del items (b).

d) Diseñar los elementos estructurales del proyecto – Planos de detalle.

IN TRODUCCION

Es probable que la albañilería haya sido inventada por un

nómada recolector de alimentos, antepasado nuestro, hace unos 15,000 años.

En la actualidad el conocimiento racional de la albañilería es importante no sólo porque una considerable porción del inventario de edificios existentes, ya sean ellos históricos o utilitarios, están construidos con este material, sino porque la albañilería es hoy y será sin duda por mucho tiempo, el principal material estructural para resolver las crecientes demandas urbanas, a un bajo costo con respecto a estructuras de concreto armado o de acero.


HISTORIA DE LA ALBAÑILERIA PRE-HISTORIA

Después de la creación de la albañilería por un Nómada hace

unos 15000 años, el paso siguiente en el proceso de desarrollo de la albañilería debió ser la utilización del mortero de barro.

Existen vestigios de poblados prehistóricos construidos con piedra asentada con barro desde las islas Aran, en Irlanda, hasta Catal Hüyük, en Anatolia también en otro lugar distante y en otro momento, unos 10000 años después, el mismo sistema constructivo fue empleado por los incas en Ollantaytambo, en el valle de Urubamba, cerca del Cusco, donde quedan construcciones importantes, con muros de piedra natural asentada con mortero de barro y techos de rollizos de madera cubiertos con una gruesa capa de paja, muchas de las cuales son habitadas hasta hoy.


Ollantaytambo. Cusco, Perú (siglo XIV)


INICIO DE LA HISTORIA - SUMERIA

Las unidades de barro formadas a mano y secadas al sol y el

mortero de barro constituyen el estado del arte de la construcción con

albañilería en la aurora de la historia. Esta comienza a escribirse en el

cuarto milenio antes de Cristo. Lo hacen los sumerios, habitantes de una

vasta comarca pantanosa entre los cauces principales de los ríos Tigris y

Éufrates. Allí está la cuna de la civilización y de la ingeniería. Allí se creo

un molde de madera elemental y rustico que aun se emplea en la

actualidad en países como Irak e Irán.

El molde es un avance sustantivo, pues posibilita la producción

rápida de unidades prácticamente iguales.


El adobe era y es, fundamentalmente una masa de barro mezclada

con paja a la cual se da forma de paralelepípedo recto colocándola a presión

dentro de un molde de madera, para luego dejarla secar al sol. Su invención

hizo posible la libertad de construcción y la arquitectura monumental. Con

esta unidad el hombre, pudo expresarse con libertad, sin restringirse a la

forma o dimensión.

El primer gran templo de forma sumeria fue edificado en la Ciudad

de Uruk (2900 a.C.). En las excavaciones arqueológicas practicadas allí

aparecen los cimientos de construcciones verdaderamente monumentales y

una colina artificial el prototipo del zigurat o torre escalonada, el cual era

parte indispensables de un templo sumerio. Este zigurat está enteramente

construido con adobes unidos con capas de betún. Aún así se elevaba más

de 10m sobre la superficie del suelo y medía en su cúspide, más de 800m.


El adobe fue llevado al horno a principios del tercer milenio antes de

Cristo, para hacer ladrillos cerámicos. Para hacer albañilería, el ladrillo era

asentado con mortero de betún o alquitaran, el cual se le añadía arena. Esta

albañilería posibilitó alturas crecientes de los zigurats. El de la Ciudad de Ur

(2125 a.C.), con una base de 62m por 43m y una altura de 21m, tenía el núcleo

de adobe y un forro de albañilería de 2.4m de espesor, hecho de ladrillos

cerámicos asentados con mortero de betún, en el que se incorporó tejidos de

caña.


El zigurat – Ur.

Es aspecto de estos zigurats debió ser espectacular, el génesis relata así la historia de uno de ellos, llamado la Torre de babel.


El zigurat y La Torre de Babel

En babilonia, una de las grandes ciudades asirias,

construida en el siglo VII antes de Cristo, los ladrillos cerámicos

tenían inscripciones en bajo relieve que relatan la construcción de

la obra y nombraban a sus autores, en obras más suntuosas, los

ladrillos eran esmaltados, formando en alto relieve y en colores,

celeste y amarillo, principalmente, el león, el toro y el dragón,

que pues actuaban de guardianes y protectores. En algunos

lugares de las construcciones elevadas, donde ocurrían grandes

esfuerzos, el mortero era reforzado con caña, lo que procuraba a

la albañilería una considerable resistencia a la tracción.


Babilonia, Puerta de Ishtar,


Muros de unidades de arcilla decorativas


EGIPTO Y GRECIA

En Egipto, mientras tanto, se prefirió para las grandes obras la roca

traída de las montañas a lo largo del río Nilo. Calizas, areniscas granitos

basaltos y alabastro fueron explotados en la canteras estatales; allí los

bloques eran desprendidos perforando agujeros en los que luego introducían

cuñas metálicas. Una vez separados, estos bloques eran devastados con

ayuda de bolas y martillos de diorita para formar grandes monolitos que

pesaban cientos de toneladas, como los usados en el núcleo de las pirámides,

o incluso tallados directamente en forma de columnas, vigas y losas, como

en los templos de Luxor. Estas unidades de albañilería ciclópea eran

asentadas con morteros de yeso y sus paramentos generalmente revestidos

con enlucidos de mezclas de yeso y cal.


EL conjunto de los templos Luxor - Karnak forma uno de los complejos más impresionantes del Antiguo

Egipto


TEMPLOS LUXOR


Grecia adoptó una arquitectura de lujo y de exteriores, y si bien carecía de las ricas canteras egipcias, poseía los mejores mármoles para llevarla a cabo. Ellos sirvieron para revestir su gruesa albañilería de piedra caliza asentada con morteros de cal.

TEMPLOS GRIEGOS


ROMA

En algunas obras utilizaron piedra importada de las mejores

canteras egipcias y mármol griego; sin embargo, en la mayoría de los

casos emplearon la piedra de sus depósitos de caliza travertino y trufa

volcánica (abundante en las colinas de Roma) y la tecnología sumeria de

la albañilería de ladrillos de arcilla. A ésta tecnología aportaron una

nueva racionalidad constructiva y la invención del mortero de cemento y

del concreto.


Las invenciones e innovaciones romanas tuvieron los siguientes efectos :

a.- Posibilitar la construcción de cimentaciones más competentes.

b.-Simplificar la construcción de los muros.

c.- Proveer libertad para el desarrollo de la tecnología del arco, la bóveda

y la cúpula, que si bien eran formas estructurales conocidas desde los

sumerios, estaban aprisionadas por las ajustadas restricciones impuestas

al constructor por la piedra y el ladrillo.

d.- Posibilitar aberturas totales o parciales en los muros usando arcos o

bóvedas, proveyendo así una herramienta de gran potencial en el diseño

de interiores.


Muchas grandes obras romanas son fruto de la revolución del

mortero y del concreto. Notables son los Baños de Caracalla y la Basílica

Nueva en el Foro Romano, pero solo es además exquisito y excepcional el

Panteón, porque reúne de manera coherente la totalidad de la creatividad

arquitectónica y estructural y la aplicación sofisticada de la nueva tecnología

constructiva.

PANTEON ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras.

El Panteón es un edificio circular de albañilería y concreto con

acabado de ladrillo en las paredes exteriores y mármoles de diversos

colores en el interior, que está cubierto con un gran domo de concreto visto

fuera y adentro.

BAÑOS DE CARACALLA


INSULA DE DIANA, ROMA


DEL SIGLO V al SIGLO XIX

Después de Roma, el avance de la tecnología de la albañilería en

Europa se detiene y hasta retrocede por varios siglos. Se deja de fabricar

ladrillos, aunque se usan los de las obras romanas. Los morteros de cemento

y el concreto en particular, desaparecen totalmente, perdiéndose su

tecnología. Esta es rescatada 13 siglos después por Smeaton, el fundador de

la ingeniería civil, quien en el año 1756 reconoció la necesidad de usar una

mezcla de cal y puzolana italiana para la reconstrucción de algunas partes,

que estarían sumergidas por las mareas, del tercer faro de Eddystone, en

Inglaterra.

De otro lado, es solo en el siglo XII que el arco sumerio y romano de

medio punto cede el paso al arco apuntado gótico y a la bóveda de crucería

que posibilitan cubrir grandes luces y trasforman la estructuración

tradicional de la obra de albañilería.


Mientras tanto, la albañilería era aplicada en otras partes del mundo.

La gran muralla China de 9m de alto tiene una gran parte de sus 2400Km de

largo construidos con ladrillos de arcilla y morteros de cal. Los árabes

emplearon la albañilería en sus mezquitas y minaretes desarrollando una

construcción masiva en sus espesores, delicadísima en sus cierres y detallado y

conteniendo muchas veces un increíble alarde geométrico.

El Miranete La Mezquita de Samarra


La albañilería de ladrillo llegó al nuevo mundo traída por los

europeos. En las colonias de la costa atlántica se instalaron grandes

operaciones artesanales, pero muy sistematizadas para fabricar

ladrillo de arcilla empleando prácticamente los mismos moldes que

miles de años atrás inventaron los sumerios. Los ladrillos fueron

utilizados luego para construir con los mejores obreros de la colonia,

los holandeses, edificios de albañilería que han dado formalidad

inglesa a las partes antiguas de muchas ciudades norteamericanas y

particularmente a las del estado de Virginia.


En el Perú el ladrillo no se fabrica localmente: se trae como

lastre en los barcos que en su viaje de vuelta trasladaran el botín a

España. Por ello la construcción es principalmente de adobe y caña

hasta bien entrado el siglo XX. Es excepción la gran Penitenciaría de

Lima, construida entre 1856 y 1862, para la cual se instaló una fábrica

donde se moldearon casi 7 millones de ladrillos de cerámica que fueron

trasladados a pie de obra mediante una línea de ferrocarril de 4km

tendida ex profeso. La albañilería se elaboró con mortero de cal. El

efecto de esta obra fue vulgarizar y posibilitar en alguna medida, en

Lima, la construcción con albañilería.


Entre finales del siglo XVIII y el fin del siglo XIX ocurrieron los siguientes avances:

1796, Gran Bretaña. Parker patenta el “Cemento Romano”, que era una cal hidráulica.

1824, Gran Bretaña. Aspdin inventa y patenta el cemento portland.

182?, Europa. Se inventa la máquina para extruir ladrillos de arcilla.

1825, Gran Bretaña. Brunel usa por primera vez albañilería reforzada.

1839, Dinamarca. Se inventa el horno de producción continua.

1850, Gran Bretaña. Gibbs inventa y patenta el bloque de concreto.

1850, Francia. Lambot inventa el concreto armado.

1866, Gran Bretaña. Se inventa y patenta el ladrillo sílico-calcáreo.

1867, Francia. Monier patenta el concreto armado.

1880, Alemania. Inicio de la producción industrial del ladrillo sílico-calcáreo.

1889, Francia. Cottancin patenta la albañilería reforzada.


ALBAÑILERIA REFORZADA

BRUNEL, el insigne ingeniero británico, propuso en 1813 el refuerzo

de una chimenea en construcción con albañilería reforzada con barras de

hierro forjado. Sin embargo, fue en relación con la construcción del túnel

bajo el Támesis, en 1825, que aplicó por primera vez dicho material. Con él

construyó dos accesos verticales al túnel que tenían 15m de diámetro y

20m de profundidad con paredes de ladrillo de arcilla de 75cm de espesor

reforzado de 25mm de diámetro y zunchos circunferenciales de

platabanda de 200mm de ancho y 12mm de espesor que se iban colocando

conforme avanzaba el proceso de construcción. Los accesos fueron

construidos sobre el suelo hasta una altura de 12m y luego hundidos

excavando la tierra de su interior a manera de caissones. Se cuenta que

durante la construcción hubo importantes asentamientos diferenciales y

severas vibraciones, pero que la construcción no sufrió daños.


Túnel bajo el Támesis


Entre los años 1889 y 1891 se construyó en chicago, el edificio

Monadnock. Su diseñador, D.H. Burnham, empleó los criterios más modernos de la ingeniería alcanzados hasta ese momento, que incluían la aplicación de fuerzas horizontales y rectas empíricas para la determinación del espesor de los muros portantes exteriores de albañilería simple, hoy monumento histórico tiene 16 pisos de altura y sus paredes 1.8m de espesor en la base, dando un área de ocupación de la planta por la estructura de 25% del área total; fue el último edificio alto de su clase en Chicago.


El tipo de unidad de albañilería, el proceso constructivo, el tipo de

albañilería estructural y otras consideraciones en el diseño y construcción

de albañilería en el Perú, están en la Norma E-070 RNE.

Las Normas establecen los requisitos y las exigencias mínimas

para el análisis, el diseño, los materiales, la construcción, el control de

calidad y la inspección de las edificaciones.


El RNE, en el área de estructuras esta compuesto por:

NTE.010 Madera.

NTE.020 Cargas.

NTE.030 Diseño Sismorresistente.

NTE.040 Vidrio.

NTE.050 Suelos y cimentaciones.

NTE.060 Concreto Armado.

NTE.070 Albañilería.

NTE. 080 Adobe.

NTE.090 Estructuras Metálicas.

II.- UNIDAD DE ALBAÑILERIA

La unidad de albañilería es el componente básico para la construcción de edificaciones de albañilería estructural.

Ella se elabora de materias primas diversas; la arcilla, el concreto de cemento portland y la mezcla de sílice y cal son las principales. Se forma mediante moldeo, empleando en combinación con diferentes métodos de compactación, o por extrusión. Finalmente se produce en condiciones extremadamente disimiles: en sofisticadas fábricas, bajo estricto control industrial, o en precarias canchas, muchas veces provisionales, incluso al pie de obra donde será utilizada, mediante procedimientos rudimentarios y sin ningún control de calidad. No debe de extrañar, entonces, que las formas, tipos, dimensiones y pesos sean de variedad prácticamente ilimitada.


Las unidades de albañilería se denominan ladrillo o bloques.

Los ladrillos se caracterizan por tener dimensiones particularmente el ancho y pesos que los hacen manejables con una sola mano en el proceso de asentado. El ladrillo tradicional es una pieza pequeña que usualmente no tiene un ancho mayor de 9 a 13 cm, y cuyo peso no excede los cuatro kilos.


Manejo de la Unidad de albañileria

con una sola mano LADRILLO

Los bloques están hechos para manipularse con las dos manos,

lo que ha determinado que en su elaboración se haya tomado en cuenta el que puedan pesar hasta unos quince kilos (en algunos casos más), que el ancho no sea definido basándose en condiciones ergonómicas y que provean, más bien, alveolos o huecos, que permiten asirlos y manipularlos sin maltratarse los dedos. Estos alveolos, a su vez, han servido para permitir la colocación de armadura, y luego de concreto liquido (albañileria armada)

BLOQUE


TIPOLOGIA

La Norma NTE.070, establece 4 tipos de unidades de albañilería y

estos son:

a) Unidades sólida o macizas. Unidad de albañilería cuya sección transversal

en cualquier plano paralelo a la superficie de asiento tiene un área igual o

mayor que el 75% del área bruta en el mismo plano

Unidad sólida o maciza


Artesanal - Industrial

* )Según su forma

b) Unidad Alveolar.- unidad de albañilería sólida o hueca con alvéolos o celdas de tamaño suficiente como para alojar el refuerzo vertical. Estas unidades son empleadas en la construcción de los muros armados.


c) Unidad Hueca.– unidad de albañilería cuya sección transversal en cualquier plano paralelo a la superficie de asiento tiene un área equivalente menor que el 75% del área bruta en el mismo plano

Unidad Hueca

d) Unidad Tubular (o Pandereta).- unidad de albañilería con huecos

paralelos a la superficie de asiento.


Unidades Tubulares.

TIPOLOGIA

*) Según la materia prima:

a) De arcilla.

b) De concreto.

c) Silicio-Calcáreo.

*) Según el método de fabricación:

a) Industrial.

b) Artesanal.



CLASIFICACIÓN PARA FINES ESTRUCTURALES.

Para efectos del diseño estructural, las unidades de albañilería

tendrán las siguientes características(art.3.1.2 – E-070) :


LIMITACIONES EN SU APLICACIÓN

El uso o aplicación de las unidades de albañilería estará

condicionado a lo indicado en la Tabla # 2. Las zonas sísmicas son las

indicadas en la NTE – E-030 Diseño Sismorresistente (art.3.1.3 – E-070) :

1619

1678 1725 1746 1940 1966

1974

1942

1868

1833

1784

1715

1687

1604

1582

1586

1665

1687

1600 1700 1800 1900 2000 AÑOS

16° S

14° S

12° S

10° S

8° S

18° S

LA

TIT

UD

ZO

NA

2

ZO

NA

3

ECUADOR

COLOMBIA

BRASIL

BO

LIV

IA

CHILE

ZONA 1


ESENARIO DE TERREMOTOS EN EL CENTRO DEL PERU.



PRUEBAS DE LABORATORIO A LA UNIDAD DE ALBAÑILERIA.

(art. 3.1.4 E-070)

*) Muestreo.- El muestreo será efectuado a pie de obra. Por cada lote

compuesto por hasta 50 millares de unidades se seleccionará al azar una

muestra de 10 unidades, sobre las que se efectuarán las pruebas de

variación de dimensiones y de alabeo. Cinco de estas unidades se

ensayarán a compresión y las otras cinco a absorción.

a) Resistencia a la Compresión.- Para la determinación de la

resistencia a la compresión de las unidades de albañilería(fb), se

efectuará los ensayos de laboratorio correspondientes, de acuerdo a

lo indicado en las Normas NTP 399.613 y 339.604.


Ensayo a Compresión de Unidad de Albañilería


b) Variación Dimensional.- Para la determinación de la variación

dimensional de las unidades de albañilería, se seguirá el

procedimiento indicado en las Normas NTP 399.613 y 399.604.

Variación de Dimensiones


c) Alabeo.- Para la determinación del alabeo de las unidades de

albañilería se seguirá el procedimiento indicada en la Norma NTP.

399.613

Alabeo.


ACEPTACIÓN DE LA UNIDAD

Según el art 3.1.5 E-070 “Albañilería”, la unidad de albañilería será

aceptada siempre y cuando se cumpla con lo siguiente:

a) Si la muestra presentase más del 20% de dispersión en los

resultados(coeficiente de variación), para unidades producidas

industrialmente, o 40% para unidades producidas artesanalmente, se

ensayará otra muestra y de persistir esa dispersión de resultados, se

rechazará el lote.

b) La absorción de las unidades de arcilla y silicio calcáreas no será mayor

que 22%. El bloque de concreto clase P, tendrá una absorción no mayor

que 12% de absorción y para el bloque de concreto NP, no será mayor que

15%.


c) La unidad de albañilería no tendrá materias extrañas en sus superficies o

en su interior, tales como guijarros, conchuelas o nódulos de naturaleza

calcárea.

d) La unidad de albañilería estará bien cocida, tendrá un color uniforme y

no presentará vitrificaciones. Al ser golpeada con un martillo, u objeto

similar, producirá un sonido metálico.

e) La unidad de albañilería no tendrá resquebrajaduras, fracturas,

hendiduras grietas u otros defecto similares que degraden su

durabilidad o resistencia.

f) La unidad de albañilería no tendrá manchas o vetas blanquecinas de

origen salitroso o de otro tipo.

MORTERO

El mortero estará constituido por una mezcla de

aglomerantes y agregado fino a los cuales se añadirá la máxima

cantidad de agua que proporcione una mezcla trabajable,

adhesiva y sin segregación del agregado. Para la elaboración del

mortero destinado a obras de albañilería se tendrá en cuenta lo

indicado en las Normas NTP 399.607 y 399.610.



COMPONENTES-MORTERO

a) Los materiales aglomerantes del mortero pueden ser:

• Cemento Portland tipo I y II, NTP 334.009.

• Cemento Adicionado IP, NTP 334.830.

• Una mezcla de cemento portland o cemento adicionado y cal

hidratada.

b) Agregado fino será arena gruesa natural, libre de materia orgánica y sales

teniendo las siguientes características:


CLASIFICACION-MORTERO

Los morteros se clasifican en:

• Tipo P, empleado en la construcción de muros portantes.

• Tipo NP, utilizado en los muros no portantes.

PR

OP

OR

CIO

N

CONCRETO LIQUIDO O GROUT

El concreto liquido o grout es un material de consistencia

fluida que resulta de mezclar cemento, agregados y agua,

pudiéndose adicionar cal hidratada normalizada en una proporción

que no exceda de 1/10 del volumen de cemento u otros aditivos que

no disminuyan la resistencia o que originen corrosión del acero de

refuerzo. La función del concreto liquido es integrar el refuerzo con

la albañilería en un solo conjunto estructural.


Concreto líquido o grout fino – alveolos menor a 60 mm.

Concreto líquido o grout grueso – alveolos > = 60 mm

CLASIFICACION


COMPONENTES-CONCRETO LÍQUIDO O GROUT

a) Los materiales aglomerantes del mortero pueden ser:

• Cemento Portland tipo I y II, NTP 334.009.

• Cemento Adicionado IP, NTP 334.830.

• Una mezcla de cemento portland o cemento adicionado y cal

hidratada.

b) Agregado grueso será confitillo que cumpla con la siguiente

granulometría:


PREPARACION Y FLUIDEZ-CONCRETO LÍQUIDO O GROUT

Los materiales que componen el grout serán batidos mecánicamente con

agua potable hasta lograr la consistencia de liquido uniforme:

La resistencia mínima a compresión f ’c = 140 kg/cm², y será obtenida del

promedio de 5 probetas a una edad de 28 días.


ACERO DE REFUERZO

• La armadura deberá cumplir con lo establecido en las Norma de

Barras de Acero con Resaltes para Concreto Armado (NTP

341.031).

• Sólo se permite el uso de barras lisas en estribos y armaduras

electrosoldadas usadas como refuerzo horizontal. La armadura

electrosoldada debe cumplir con la norma de Malla de Alambre

de Acero Soldado para Concreto Armado (NTP 350.002).

CONCRETO

• El concreto de los elementos de confinamiento tendrá una

resistencia a la compresión menor o igual a 17.15 Mpa (175 kg/cm²)

y deberá cumplir con lo requisitos establecidos en la N.T.E – 060.

III.- PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCIÓN

3.1.- Especificaciones Generales:

• La mano de obra empleada en las construcciones en albañilería será

calificada.

• Los muros se construirán a plomo y en línea.

• En la albañilería con unidades asentadas con mortero, todas las juntas

horizontales y verticales quedarán completamente llenas de mortero. El

espesor de la junta será ente 10 mm y 15 mm. En las juntas que

contengan refuerzo horizontal, el espesor mínimo de la junta será de 6

mm más el diámetro de la barra.

• Para el asentado de la primera hilada, la superficie de concreto que

servirá de asiento (losa o sobrecimiento), se prepara de tal forma que

quede libre de polvo u otro material suelto.


• El tratamiento de las unidades de albañilería previo al asentado será la

siguiente:

-) Para concreto y silicio-calcáreo: pasar una brocha húmeda

sobre las caras de asentado o rociarlas.

-) Para arcilla: de acuerdo a las condiciones climatológicas

donde se encuentra ubicada la obra, regarlas durante media

hora, entre 10 y 15 horas antes de asentarlas.

• No se asentará más de 1.30 m de altura.

• El procedimiento de colocación y consolidación del concreto líquido

dentro de las celdas de las unidades, como en los elementos de

concreto armado, deberá garantizar la ocupación total del espacio y la

ausencia de cangrejeras. No se permitirá el vibrado de las varillas de

refuerzo.


3.2.- Albañilería Confinada.

• La conexión columna-albañilería podrá ser dentada o a ras:

-) En el caso de emplearse una conexión dentada, la longitud de la

unidad saliente no excederá de 5 cm y deberá limpiarse de los

desperdicios de mortero y partículas sueltas antes de vaciar el

concreto de la columna de confinamiento.

-) En el caso de emplearse una conexión a ras, deberá adicionarse

«chicotes» o «mechas» de anclaje (salvo que exista refuerzo

horizontal continuo) compuesto por varillas de 6 mm de diámetro,

que penetren por lo menos 40 cm al interior de la albañilería y 12.5 cm

al interior de la columna más un doblez vertical a 90° de 10 cm; la

cuantía a utilizar será 0.001.


• Los estribos a emplear en las columnas de confinamiento deberán ser

cerrados a 135°, pudiéndose emplear estribos con ¾ de vuelta adicional,

atando sus extremos con el refuerzo vertical, o también zunchos que

empiecen y terminen con gancho estándar a 180°doblado en el refuerzo

vertical.

• Los traslapes del refuerzo horizontal o vertical tendrán una longitud

igual a 45 veces el mayor diámetro de la barra traslapada. No se

permitirá el traslape del refuerzo vertical en el primer entrepiso.

• El concreto deberá tener una resistencia a compresión (f´c) mayor o

igual a 175 kg/cm². La mezcla deberá ser fluida, con un revenimiento

del orden de 12.7 cm (5 pulgadas).


• El concreto de las columnas de confinamiento se vaciará

posteriormente a la construcción del muro de albañilería, este concreto

empezará desde el borde superior del cimiento, no del sobrecimiento.

• El recubrimiento mínimo de la armadura (medido al estribo) será 2.0

cm cuando los muros son tarrajeados y 3.0 cm cuando son caravistas.

3.3.- Albañilería Armada.

• Los empalmes del refuerzo vertical podrán ser por traslape, por

soldadura o por medios mecánicos.

-) Los empalmes por traslape serán de 60 veces del diámetro de la

barra.

-) Los empalmes por soldadura sólo se permitirán en barras de acero

ASTM A 706.


-) Los empalmes por traslape serán de 60 veces del diámetro de la

barra.

-) Los empalmes por soldadura sólo se permitirán en barras de acero

ASTM A 706.

-) En muros cuyo diseño contemple la formación de rótulas plásticas,

las barras verticales deben ser preferentemente continuas en el primer

piso empalmándose recién en el segundo piso.

• El refuerzo horizontal debe ser continuo y anclado en los extremos con

doblez vertical de 10 cm en la celda extrema.

• Las varillas verticales deberán penetrar, sin doblarlas, en el interior de

los alvéolos de las unidades correspondientes.


• Par asegurar buena adhesión entre el concreto líquido y el concreto de

asiento de la primera hilada, las celdas deben quedar totalmente libres

de polvo o restos de mortero proveniente del proceso de asentado; para

el efecto los bloques de la primera hilada tendrán ventanas de limpieza.

• El concreto líquido o grout se vaciará en dos etapas. En la primera etapa

se vaciará hasta alcanzar una altura igual a la mitad del entrepiso,

compactándolo en diversas capas, transcurrido 5 minutos desde la

compactación de la última capa, la mezcla será recompactada.

• Los alveolos de la unidad de albañilería tendrán un diámetro o

dimensión mínima igual a 5 cm por cada barra vertical que contengan,

o 4 veces el mayor diámetro de la barra por el número de barras

alojadas en el alvéolo lo que sea mayor.


IV.- RESISTENCIA DE PRISMAS DE ALBAÑILERÍA.

4.1.- Especificaciones Generales:

• La resistencia de la albañilería a compresión axial (f ’m) y a corte (v’m) se

determinará de manera empírica o mediante ensayos de prismas, de

acuerdo a la importancia de la edificación y a la zona sísmica donde se

encuentre.


• Cuando se construyan conjuntos de edificios, la resistencia de la albañilería

f ’m y v’m deberá comprobarse mediante ensayos de laboratorio previos a la

obra y durante la obra. Los ensayos previos a la obra se harán sobre cinco

especímenes. Durante la construcción la resistencia será comprobada

mediante ensayos con los criterios siguientes:

-) Cuando se construyan conjuntos de hasta dos pisos en las zonas

sísmicas 3 y 2, f ’m será verificado con ensayos en tres pilas porcada 500

m² de área techada y v’m con tres muretes por cada 1000 m² de área

techada.

-) Cuando se construyan conjuntos de tres o más pisos en las zonas

sísmicas 3 y 2, f ’m será verificado con ensayos de tres pilas por cada 500

m² de área techada y v’m con tres muretes por cada 500 m² de área

techada.



• En el caso de no realizarse ensayos de prismas, podrá emplearse los valores

mostrados en la siguiente tabla.

• Es premisa del diseño en ingeniería el lograr el balance entre seguridad y

economía.

• El primer propósito del diseño sismorresistente en edificaciones, es de

evitar pérdidas de vidas, y luego el de minimizar daños a la propiedad.

• El diseño sismorresistente, debe proveer a la estructura de cualidades

estructurales y dinámicas de manera que tengan niveles de respuesta

adecuados frente a sismos de diversos características. La experiencia ha

demostrado que dichas cualidades tienen que ver con su configuración,

su rigidez, su resistencia y con su ductilidad .

ING° CARLOS EDUARDO RAMOS BRAST Egresado de la Escuela de Post-grado UNI – Msc Estructuras. 66

Esta definida por aspectos de:

• Forma y tamaño de la edificación

• Estructuración

• Masa

• Tipo y ubicación de elementos no estructurales

- a) Forma y Tamaño de la Edificación

a.1) Elegir formas simples, simétricas y compactas a las formas

complejas, asimétricas y esbeltas.

a.2) En planta : evitando las formas abiertas e irregulares, como son

las formas L, T, U, +, y buscando en lo posible, las formas cerradas y

regulares como son la cuadrada, la rectangular, la triangular, la

circular, etc. .


67


68


69


70

a.3) En elevación : debe evitarse los retiros y los crecimientos de la

planta con la altura de la edificación.

a.4) Se debe evitar estructuras muy esbeltas en altura para limitar

las fuerzas que se generan en los elementos verticales extremos,

debido a los momentos de volteo.

Esbelteces máximas recomendadas:

Para edificios, aporticados 1:3

Para edificaciones con muros de corte 1:5

a.5) Se debe limitar la diferencia entre la dimensión de los

lados de plantas rectangulares. Se recomienda una relación

de lados de 1:3, hasta un máximo de 1:4.


71


72


73

Debe Estructurarse definiendo caminos continuos, uniformes y

directos para la transferencia de fuerzas verticales y horizontales a la

cimentación. Son ejms. de discontinuidad, la interrupción de muros antes

de llegar a la cimentación, las aberturas grandes en muros o las aberturas

en elevación del muro, las perforaciones de los diagramas horizontales, los

cambios bruscos de resistencia o de rigidez en los pórticos, muros de

corte.

La disposición y características de los elementos sismo resistentes

deben tender a lograr simetría de rigideces y coincidencia de centro de

rigideces con el centro de masas, para minimizar los efectos torsionales.





Columna – Corta.

• Las fuerzas de inercia producidas por un sismo son proporcionales a la

masa de la edificación, debe buscarse por lo tanto reducirse al mínimo.

• Debe tenderse también a su distribución uniforme, en planta y elevación,

evitando concentraciones de masa, particularmente en los pisos

superiores.


• Los elementos no estructurales, como la tabiquería de albañilería y las escaleras,

pueden interferir en la transmisión fluida de las fuerzas de inercia provocadas por

los sismos y comportarse como elementos resistentes de fuerzas horizontales,

produciendo alteraciones en la distribución de las rigideces que pueden originar

torsiones, discontinuidades en la transmisión de fuerzas finalmente,

concentraciones de esfuerzos que pueden ser origen de fallas estructurales.

• En consecuencia debe estudiarse la disposición de los elementos

rígidos no estructurales, de manera de asegurarse que no producirá

modificaciones en el comportamiento asumido de la estructura.


Considerando Elementos N.E





• Una resistencia excesivamente alta, ciertamente aceptable, puede ser

económicamente imposible. Cualquier resistencia intermedia puede ser

aplicable siempre que los aspectos de la rigidez y ductilidad sean atendidos .

• Debe buscarse una estructuración con más de una línea de resistencia y con

capacidad para redistribuir las fuerzas de sismo en eventualidad de falla de

elementos importantes.

• Esto puede lograrse con sistemas de pórticos hiperestáticos que incluyan

muros de corte y que estén preparados para redistribuir las fuerzas

horizontales después de la fluencia inicial. La resistencia debe distribuirse

uniformemente, es decir que se debe evitar estructuraciones que concentren

la resistencia en pocos elementos, generando desbalance entre el nivel de

esfuerzo de los elementos .


Considerando Análisis “Pushover”

Pabellón de Neonatología – Hospital Las Mercedes


• -Los desplazamientos laterales, de traslación y de rotación,

dependen de la suma de rigideces de los elementos resistentes y de la

rigidez Torsional de la planta, que es función de la ubicación de los

elementos resistentes verticales. Dependen también de la magnitud

de las fuerzas laterales .

• Los desplazamientos deben limitarse tanto por razones estructurales,

por protección de los elementos no estructurales, así como por

confort de los ocupantes. El incremento de rigidez en una edificación

se logra de manera muy eficiente con la incorporación de muros

estructurales.



• La ductilidad puede definir como la capacidad que tiene un elemento de

deformarse sin llegar a la falla.

• Cuando mayor sea la ductilidad que desarrolle la estructura, mayor será

la energía disipada y mayor podrá ser la reducción de las fuerzas de

diseño. Debe verificarse que los elementos de la estructura columnas,

muros y vigas desarrollen ductilidades tales, que permitan a la estructura

como un todo, tener un comportamiento dúctil compatible con el factor

de reducción de ductilidad Rd, asumido en la determinación de las

fuerzas laterales de diseño.

• El diseño debe orientarse a que sean los elementos horizontales que

ingresen primero en el rango inelástico con la formación de rotulas

plásticas en sus extremos, mientras los elementos verticales

permanecerán en el rango elástico.




• El uso de muros de cortante se hace imperativo en edificios altos con el

fin de poder controlar las deflexiones de entrepiso provocadas por las

fuerzas laterales, proporcionando seguridad estructural adecuada en

caso de sismos severos y protección contra el daño de elementos no

estructurales (que puede ser muy costoso) en caso de sismos

moderados .

• Dada la gran rigidez lateral de los muros de cortante en relación con la

rigidez lateral de las columnas, estos elementos absorben grandes

cortantes que a su vez producen grandes momentos, concentrándose

los mayores valores en los pisos bajos.


• Reducen las deflexiones relativas entre pisos y por lo tanto del riesgo de daño en

elementos no estructurales fijados a la estructura, ofreciendo protección casi

total contra daños durante sismos de bajas intensidades.

• Reducen el daño estructural en sismos menos frecuentes y de mayor intensidad.

• Mantienen suficiente rigidez para proteger de daños a los elementos no

estructurales, aun después de sufrir extensa fisuraciones por flexión y corte

cuando son exigidas a su máxima resistencia.

• Son susceptibles de comportamiento dúctil y capaces de comportarse como

elementos disipadores de la energía sísmica, cuando incursionan en el rango

inelástico en sismos muy fuertes. Para hacer esto posible deben cumplirse ciertas

condiciones de diseño y detallado.


• Debe tenderse a lograr simetría de rigideces en planta y a minimizar

las excentricidad entre el centro de masas y el centro de rigideces.

• El lograr simetría no es suficiente, los muros deben disponerse de

manera de lograr arreglos que tengan estabilidad Torsional, con ello

se minimiza los desplazamientos torsionales y se evita concentración

de esfuerzos en elementos que son mas débiles, por ejemplo las

columnas.

• La mejor opción para ello es disponer los muros en el perímetro de la

edificación, de forma tal que generen partes torsionales en

cualquiera de sus ejes principales.



• No es conveniente la concentración de la resistencia a fuerzas

laterales en pocos muros; las grandes fuerzas de volteo que dicha

concentración produce, pueden hacer inviable la cimentación. Es

preferible distribuir la fuerzas laterales en varios muros.

PROPORCIONES

• Las proporciones de los muros en elevación definen en primera

instancia el tipo de comportamiento que potencialmente tendrá el

muro.

• Muros con relación de esbeltez H/L>2, tienen grandes

posibilidades de comportarse dúctilmente.


• Muros con relación de esbeltez H/L<1, tendrán un comportamiento

marcadamente frágil

• En los muros con relaciones de esbeltez intermedias es posible

mediante el diseño, orientar su comportamiento hacia una falla

dúctil por fluencia del refuerzo por flexión.


• Los muros estructurales en una edificación están sujetos básicamente a

fuerzas coplanares: Cargas verticales de gravedad y cargas horizontales

de sismo.

Las fuerzas coplanares producen en el muro fuerzas internas:

-) Tracciones y compresiones en los extremos de la sección, que son

producto del momento de volteo

-) Compresiones, debidas a cargas verticales

• Tracciones diagonales y cizallamiento, debidas a la

fuerza cortante.



Muros Esbeltos

• El comportamiento de un muro alto de sección transversal rectangular

puede asimilarse al de una viga en voladizo, teniendo presente sin embargo

que en este caso siempre se tiene una carga axial actuante, aun cuando

generalmente es pequeña.

• Al existir en los pisos bajos, momentos y cortantes muy importantes, se

presentaran esfuerzos de compresión y tracción también muy importantes

en las zonas cercanas a los extremos o bordes del muro, pudiendo ocurrir

una falla por inestabilidad del borde, teniendo presente que el ancho

generalmente no es importante. Para disminuir este efecto son muy

convenientes las salientes colocadas en los extremos del muro a manera de

columnas o contrafuertes.



• De la observación del comportamiento de muros a cargas coplanares, y en

ensayos en laboratorio, se establecen dos tipos de fallas: fallas dúctil y fallas

frágil. Las primeras están asociadas a la fluencia del acero por flexión y las

segundas generalmente asociadas a fuerzas de corte y compresión.

Fallas Dúctiles o Fallas por Flexión.- Por falla de tipo dúctil entendemos

aquella que permite al muro incursionar en el rango inelástico y

disipar parte de la energía sísmica en deformación por flexión.

Fallas Frágiles.- En el comportamiento a flexo-compresión, la falla del talón

comprimido es una falla frágil que puede ocurrir por aplastamiento

del concreto, por pandeo o por inestabilidad de la sección.


Las fallas por deslizamiento o de corte – fricción: La falla por

deslizamiento se produce generalmente en las juntas de llenado

horizontalmente cuando se vence la resistencia a fricción entre las

superficies de concreto. La resistencia a fricción es función de las

cargas verticales; las debidas a las cargas de gravedad y las generadas

por el refuerzo vertical por medio del mecanismo de corte - fricción.

Todas ellas llevan a la degradación prematura de la rigidez y de la

resistencia y por lo tanto disminuyen su capacidad para disipar

energía .


En edificios de pocos pisos es común encontrar muros donde la

altura es menor a la longitud. En estos casos se reconoce que no se cumplen

las hipótesis de flexión y que el comportamiento es parecido a lo que ocurre

con las vigas de gran peralte.

En un muro bajo puede presentarse la falla por deslizamiento, dada

la mínima carga axial existente, y la falla por cortante o tracción diagonal. La

falla por flexión es muy rara que pueda presentarse pues es difícil que el

muro pueda tomar momentos muy importantes, dado que antes que esto

pueda ocurrir, la cimentación habrá girado controlando el momento que

realmente puede llegar al muro.


CONFIGURACION ESTRUCTURAL - RNE

Según el art. 9 RNE – E -030












Categoría de las edificaciones.


Peso de la edificación




Objetivo de la Edificación






Para esto se cumplirá con los establecido en la Norma E-070

R.N.E.








Se considerará como muro portante confinado, aquél que cumpla las siguientes

condiciones:

• Que quede enmarcado en sus cuatro lados por elementos de concreto armado

verticales (columnas) y horizontales (vigas soleras), aceptándose la cimentación

de concreto como elemento de confinamiento horizontal para el caso de los

muros ubicados en el primer piso.

• Que la distancia máxima centro a centro entre las columnas de confinamiento sea

dos veces la distancia entre los elementos horizontales de refuerzo y no mayor

que 5 mts. De cumplirse esta condición, así como de emplearse el espesor

mínimo especificado para albañilería estructural no necesitará ser diseñada ante

acciones sísmicas ortogonales a su plano, excepto cuando exista excentricidad de

la carga vertical.

• Que se utilice unidades de acuerdo a lo especificado en la norma E-050.

• Que se utilice en los elementos de confinamiento, concreto con f ’c >= 175 kg/cm².


• Se asumirá que el paño de albañilería simple (sin armadura interior) no

soporta acciones de punzonamiento causadas por cargas concentradas.

• El espesor mínimo de las columnas y solera será igua al espesor efectivo del

muro.

• El peralte mínimo de la columna de confinamiento será de 15cm. En el caso

que se discontinúen las vigas soleras, por la presencia de ductos en la losa del

techo o porque el muro llega a un limite de propiedad, el peralte mínimo de

la columna de confinamiento respectiva deberá ser suficiente como para

permitir el anclaje de la parte recta del refuerzo horizontal existente en la

viga solera más el recubrimiento respectivo.

• Cuando se utilice refuerzo horizontal en los muros confinados, las varillas de

refuerzo penetrarán en las columnas de confinamiento por lo menos 12.50

cm y terminarán en gancho a 90°, vertical de 10 cm de longitud.


Se deberá cumplir:

• Los muros reforzados deberán ser rellenados con grout total o

parcialmente en sus alvéolos, de acuerdo a lo especificado en 3.1.3 –

E070. El concreto líquido debe cumplir con los requisitos de esta

Norma, con resistencia a compresión mínima de (140 kg/cm²).

• Todos los empalmes y anclajes de la armadura desarrollaran plena

capacidad a la tracción.



ANALISIS.

- ESTATICO.

- LINEAL - ELASTICO.

- NOLINEAL - INELASTICO. (PUSHOVER).

- DINAMICO

- LINEAL - ELASTICO.

- NOLINEAL - INELASTICO.


a) NORMAS:

• R.N.E – 030. «Diseño Sismorresistente».

• R.N.E – 070. «Albañilería».

• R.N.E – 060. «Concreto armado».

b) Rigidez en muros:

c) Centro de Masa:

Debe considerarse para el cálculo real del centro de Masa, los elementos de

entrepiso, incluyendo elementos verticales y elementos que descansan sobre el

diafragma.

Si la distribución de elementos verticales es cercana a la simetría, puede

calcularse el centro de masa como el centro geométrico del diafragma.


𝑋𝑐𝑚: 𝑃𝑖∗𝑋𝑖 𝑃𝑖

En las fórmulas anteriores:

𝑃𝑖 = carga de gravedad que soporta el muro i.

𝐾𝑖𝑥= rigidez lateral del muro i en la dirección X.

𝐾𝑖𝑦= rigidez lateral del muro i en la dirección Y.

𝑥𝑖, 𝑦𝑖 = ubicación de cada muro con respecto a un sistema de ejes de referencia.

𝑌𝑐𝑚: 𝑃𝑖∗𝑌𝑖 𝑃𝑖

d) Centro de Rigidez (C.R).

La determinación del Centro de Rigidez de muros es necesaria para la

evaluación de los efectos torsionales.

Si el Centro de Masa y el Centro de Rigidez no coinciden, la fuerza

sísmica causará rotaciones torsionales alrededor del centro de rigidez.


e) Excentricidad(e).

f ) Momento de torsión (Mt)

𝑴𝒕 = 𝑽𝒏*(e + 𝒆𝒂𝒄𝒄)

𝑴𝒕 = 𝑽𝒏*(e - 𝒆𝒂𝒄𝒄)

1

2


g) Incrementos de fuerza cortante debido al momento torsor 𝑀𝑡:

𝑉𝐼𝑋 = 𝑀𝑡∗

𝐾𝑖𝑥𝐸

∗(𝑌)

𝐽 𝑉𝐼𝑌 =

𝑀𝑡∗𝐾𝑖𝑦

𝐸∗(𝑋)

𝐽

Donde:

𝑀𝑡: Momento torsor.

Y: 𝑌𝑐𝑟 - 𝑌𝑐𝑚

X: 𝑋𝑐𝑟 - 𝑋𝑐𝑚

J: Momento polar de inercia.

J: *𝐾𝑖𝑥/E*Y² + *𝐾𝑖𝑥/E*X²

h) Para cada muro se tendrá:

𝑉𝑚𝑎𝑥= Cortante del muro i por traslación.

𝑉1= Incremento de la fuerza cortante debido a la condición 1.

𝑉2= Incremento de la fuerza cortante debido a la condición 2.


j) Rigidez Torsional (R.T)

k) Distribución de Fuerzas Cortantes en Muros.

i) Incrementos de fuerza cortante debido al momento torsor 𝑀𝑡:

𝑉𝐼𝑋 = 𝑀𝑡∗

𝐾𝑖𝑥𝐸

∗(𝑌)

𝐽 𝑉𝐼𝑌 =

𝑀𝑡∗𝐾𝑖𝑦

𝐸∗(𝑋)

𝐽


k.1) Distribución de Fuerzas Cortantes en Muros (se evalúa).

𝑉𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 𝑉𝑡𝑟𝑎𝑠𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 + 𝑉𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖ó𝑛.

Casos que se presentan:

1.- si 𝑉1>0; 𝑉2>0 ----- Se toma el mayor valor.

2.- si 𝑉1<0; 𝑉2<0 ----- no se consideran y se diseña con 𝑉𝑡𝑟𝑎𝑠.

3.- si 𝑉1>0; 𝑉2<0 ----- o viceversa, se toma el valor positivo.

l) Calculo del esfuerzo admisible, por carga vertical (Fa):


m) Diseño por Corte:

m.1) Esfuerzo actuante.

𝑎 = 𝑉

𝑙∗𝑡

donde:

𝑉: 𝐶𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑢𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑘𝑔.

𝑙: 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑢𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑚.

𝑡: 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑢𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑚.

𝑎: Esfuerzo actuante en kg/cm².

m.2) Esfuerzo cortante admisible.

𝑎 = 1.8 + 0.18*𝑓𝑑 3.3 kg/cm² para morteros con cal.

𝑎 = 1.2 + 0.18*𝑓𝑑 2.7 kg/cm² para morteros sin cal.

t

l


donde:

𝑓𝑑: 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑐𝑎𝑢𝑠𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑚𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎𝑠

𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑒𝑙 𝑚𝑢𝑟𝑜 𝑒𝑛𝑘𝑔

𝑐𝑚2 .

m.2) Esfuerzo cortante admisible.

𝑎 = 1.8 + 0.18*𝑓𝑑 3.3 kg/cm² para morteros con cal.

𝑎 = 1.2 + 0.18*𝑓𝑑 2.7 kg/cm² para morteros sin cal.


EJEMPLO DE APLICACIÓN – ANALISIS ESTATICO.

Se tiene la siguiente edificación de 05 (cinco) niveles, determinar los cortantes

de diseño, la edificación tiene un uso de vivienda, esta ubicada en la ciudad de

Chiclayo.



x = 𝑥𝑓 - 𝑥𝑖 y = 𝑦𝑓 - 𝑦𝑖

x = 𝑥𝑓 + 𝑥𝑖 y = 𝑦𝑓 + 𝑦𝑖

A = y * x/2

Ax = y/8*(x² + x²/3) Ay = -x/8*(y² + y²/3)

Ix = -x∗ y/24*(y²+y²) Iy = y∗ x/24*(x²+x²)

Determinación de las Propiedades Geométricas.

𝑥𝑔 = 𝐴𝑥𝑖𝑛𝑖=1

𝐴𝑖𝑛𝑖=1

𝑦𝑔 = 𝐴𝑦𝑖𝑛𝑖=1

𝐴𝑖𝑛𝑖=1










8.1.- UPIS LAS DELICIAS

INTRODUCCIÓN

La UPIS «Las Delicias» reúne 475 viviendas de un solo nivel

construidas de material noble, sobre un lote de 7x17 mts, teniendo un área

techada de 49.00 m², construidas con el apoyo económico de Habitat para la

Humanidad-Perú, y el aporte de la mano de obra de los propietarios, bajo un

sistema que podría denominarse de auto construcción.

Las primeras viviendas (60) construidas de albañileria de arcilla

confinada con un techo de losa maciza de 0.10 m. de espesos fueron

entregados en el año 1995, y posteriormente se han construido 415

viviendas más, utilizando muros a base de bloques huecos de concreto

preparados en obra.


Las edificaciones antes mencionadas se encuentran asentadas en

una zona en pendiente (entre 4% y 10% aprox.), y se inició su construcción,

sin haber efectuado un estudio geotécnico de la zona; necesario por la

magnitud del proyecto y por que así lo determina la Norma E-050 – Suelos y

Cimentaciones (art. 1.3.1.b); además debe agregarse que a la actualidad la zona

carece de un sistema de alcantarillado, hacen uso de pozos sépticos; no tienen

pistas ni veredas, no hay sistemas de drenaje de agua pluviales y tampoco se

utilizó elementos de contención de los suelos en las terrazas utilizadas.

A consecuencia de lo antes mencionado gran parte de las viviendas

presentan fisuras y grietas en muros y pisos, de diferentes características que

se vienen generando en el tiempo provocando malestar y en algunos casos

temor de los propietarios por la magnitud del daño; por lo que se ha hecho

necesario efectuar una evaluación, el diagnóstico probable del daño

presentado y planteamiento de una reparación para devolverle a las viviendas

sus características de resistencia.


UBICACIÓN

La UPIS «LAS

DELICIAS» se encuentra al sur del

Distrito de Reque,

Provincia de chiclayo, en la Región

Lambayeque; sobre el lado

izquierdo de la carretera

Reque-Puerto de Eten, asentada

sobre un terreno en pendiente con

desniveles que van desde la cota

37.00 a la cota mas alta de 67.00

mts, y con una extensión

de 15.0 Ha.

LAS DELICIAS

LOCALIZACIÓNEten

UPIS

Monsefu

LA CAPILLA


DEL ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS

Los Estudios de Mecánica de Suelos realizados por la Universidad

Nacional «Pedro Ruiz Gallo» muestran que la UPIS «LAS DELICIAS», esta

asentada sobre diferentes tipos de suelos desde una arcilla inorgánica de baja

plasticidad (CL), una arena arcillosa (SC) con índices plásticos que varían

desde 7.10% a 22.50%, hasta arenas bien (SW), y mal graduadas (SP).

La heterogeneidad de los tipos de suelos, el uso de pozos sépticos y

el arrojar el agua al exterior por carácter de Sistemas de alcantarillado, ha

cambiado las características físico-mecánicas de los suelos, habiéndose

producido en algunos casos asentamientos y en otros hinchamientos que ha

causado fisuramiento y grietas en muros y pisos de muchas viviendas.

La capacidad portante de los suelos recomendado en el estudio es de

0.75 kg/cm², a una profundidad de Df=0.50 mts, que es la profundidad de

desplante de las cimentaciones; la salinidad máxima es de 0.841% y con un

potencial de expansión medio de las arcillas.



EVALUACION Y DIAGNOSTICO ESTRUCTURAL

1.- Evaluación Estructural de Viviendas con Muros de Albañilería de Arcilla.

La primera Etapa en la UPIS «Las Delicias» se construyeron 60

viviendas, empleando un sistema estructural a base de muros portantes de

albañilería de arcilla con columnas y vigas peraltadas como elementos

confinantes, las secciones de estos elementos son:

- Columnas de 0.13x0.25: con 4f3/8» y estribos f ¼»

- Vigas de 0.20 x 0.25: con 4f3/8» y estribos f ¼»

La losa de techo es maciza de 10 cm, de espesor con refuerzo en

ambas direcciones de f 3/8» y f ¼», empleándose concreto de f ’c = 140 kg/cm²

y fy =4200 kg/cm². La cimentación es de concreto ciclópeo con mezcla : 1:10 +

25% PG, con anchos b = 0.40 mts, en los muros interiores y b = 0.60 mts en

los muros colindantes; el sobrecimiento es de 0.13x0.30 mts, y la profundidad

de cimentación de acuerdo a los planos es de Df = 0.50 mts,


De la evaluación estructural se deduce que la profundidad de

desplante de la cimentación ha sido insuficiente y debió ser Df = 0.80 mts,

que es la mínima que establece la Norma E-050; la capacidad portante del

suelo es de 7.5 Tn/m², y su capacidad neta es de 6.35 Tn/m²; los muros

colindantes trasmiten una carga de gravedad uniformemente distribuida de

3.74 Tn/m, que hacen necesario un ancho de cimentación de b = 0.59 mts,

menor al ancho de 0.60 mts especificado en los planos; el muro central

transmite una carga de 3.28 Tn/m con un ancho necesario de b = 0.49 m, que

es mayor a b=0.40 especificado; esta diferencia NO ES DETERMINANTE

para el daño observado.

En lo que respecta al comportamiento estructural del sistema de

muros confinados, se ha realizado un análisis por cargas de gravedad y sismo,

considerando los parámetros para la zona de Lambayeque establecidos en la

norma sismorresistente E-030 (RNE).


- Factor de zona: Z = 0.40

- Factor de suelo: S = 1.40

- Factor de Uso (U): U = 1.0

- Factor de amplificación sismica: C = 2.50

- Coeficiente de Reducción: R = 6.00

Valores que han permitido obtener una fuerza cortante basal de V =

6.51 Tn en las dos direcciones y un momento torsionante por excentricidad

accidental de Mt = 2.28 Tn-m, que actuando en el centro de masas y

combinados con las cargas de gravedad; generan esfuerzos de corte, tracción y

compresión que deben ser tomados por los muros y sus elementos

confinantes en las dos direcciones, y que deben ser menores a los valores

admisibles establecidos en la Norma de Albañilería.

Los valores obtenidos y sus comparaciones se muestran en el cuadro

adjunto:



Adicionalmente al análisis anterior, la vivienda ha sido modelada en

el Programa de Elementos Finitos ETABS, representando los muros de

albañilería con elementos Shell; para determinar los desplazamiento y

distorsiones generado por las fuerzas sísmicas, así como para identificar la

concentración de esfuerzos que nos ayude a explicar los daños observados.

Modelamiento de la Vivienda

Planta de Losas, vigas y columnas



Los modelos han sido bastante

ampliados para observar las deformaciones

que sufren por efecto de las fuerzas

actuantes; se puede apreciar claramente que

en el caso de sismo las vigas y columnas

trabajan a flexión, permitiendo que la

estructura tenga un comportamiento dúctil

que la induce a disipar energía en el rango

inelástico. Las deformaciones máximas

obtenidas son de 4.25 mm; en la dirección X-

X con una distorsión de piso del orden del

0.002 por debajo del valor permitido por la

Norma E-030-2003 (0.005).


Del resultado de los análisis, y no habiéndose producido en los

últimos 50 años un sismo de características moderadas, las fisuras y grietas

que se observan en las viviendas tiene que concluirse, que necesariamente se

deben a asentamientos diferenciales causados por el cambio de las

condiciones físico-mecánicas de los suelos por efecto de la presencia de los

pozos sépticos y el arrojo de las aguas al exterior, por vicios de construcción y

por un mal proceso constructivo; conforme se muestran en las vistas

siguientes:

Grietas debido a asentamientos diferenciales,

causados por el ingreso de aguas subterránea

rellenos heterogéneos no compactaos, cimentación

sobre terreno en pendiente que se ha modificado

conformando terrazas, por lo que parcialmente

apoyan en relleno insuficientemente compactado;

llenado de juntas deficientes, juntas de espesores

irregulares, falta de adherencia del mortero con la

unidad, ladrillo artesanal de baja resistencia al

cortante y de formas irregulares.


Refuerzo sin el mínimo recubrimiento y en proceso de oxidación, cangrejeras

por un deficiente vibrado.


Viga que se apoya excéntricamente a la columna, falta de recubrimiento en el

acero, cangrejeras por deficiente vibrado.


Profundidad de cimentación insuficiente.


Fisuras por un deficiente proceso constructivo.


2.- Evaluación Estructural de Viviendas con Muros de bloques huecos.

En Etapas sucesivas en la UPIS «Las Delicias» se han construido

415 viviendas más pero con otro sistema estructural; con muros de ladrillos de

concreto preparados en obra sin un buen control de calidad, los huecos de

los alvéolos no han sido rellenadas para conformar un elemento sólido con

capacidad de muro portante; no tiene elementos confinantes definidos

que encuadren al muro, y sólo se ha colocado refuerzo de f 3/8» en los

alvéolos de esquina y centrales con un deficiente llenado; tiene vigas

peraltadas en la fachada, parte trasera y en la parte media de la vivienda

con 4 f 3/8» y estribos de f 1/4»; una losa maciza de 9cms, de espesor con

refuerzo de f 1/4» en ambas direcciones.



Para este caso, también la vivienda ha sido modelada y corrida en el

Programa Etabs para determinar la concentración de esfuerzos, sus

desplazamiento y las distorsiones de piso.

Modelamiento de la Vivienda

Planta de Losas, vigas y columnas


DEFORMACION DE LA ESTRUCTURA POR PESO PROPIO



Del análisis realizado se puede deducir que si bien las cargas de gravedad

y sismo no son importantes para una vivienda de un solo nivel, en que los

esfuerzos a que está sometida están dentro de los rangos admisibles, y la

distorsión de piso tiene valores por debajo del 5/1000 establecido por la Norma

E-030 RNE, está estructura carece de las dimensiones adecuadas de los

elementos confinantes que le den la suficiente ductilidad, para que pueda

redistribuir los esfuerzos concentrado, de ahí que se espera un

comportamiento frágil ante la eventualidad de un sismo; de ahí también se

puede explicar los daños presentados, ya que a la menor vibración, o a un

asentamiento diferencial los muros se han agrietado rápidamente por su poca

capacidad para absolverlos; a esto debemos agregarle un mal proceso de

construcción, falta de control en la calidad de los bloques de concreto, tal cómo

se puede visualizar en las siguientes vistas:





DE LA REPARACION

Ningún tipo de reparación es aconsejable iniciar, si antes no se ha

solucionado la causa principal de la generación de la mayor parte de fisuras y

grietas que se presentan en las viviendas; es decir si no se le ha dado un

tratamiento integral al problema de los pozos sépticos, que

indudablemente pasa por construir un sistema de alcantarillado.

Cuando en un elemento constructivo (muro, tabique), la resistencia a

tracción del mismo es superada por los esfuerzos a tracción a los que se

solicita ese elemento, se produce una rotura. Esta rotura es generalmente un

plano irregular que se visualiza superficialmente como una línea sinuosa más

o menos ancha.


Las fisuras tienen espesores definidos, mayores que 0,2 mm y menores que

2 mm. y pueden tratarse como una junta constructiva. Las grietas son roturas

importantes en los muros, con espesores mayores que 2 mm, que pasan de lado

a lado de los mismos y que generalmente son provocadas por fallas estructurales

del muro. A diferencia de las fisuras, cuyo ancho varía cíclicamente con las

modificaciones de temperatura y humedad, las grietas pueden ensancharse

progresivamente, haciendo necesario en este caso una reparación estructural.

De otro lado, se ha podido apreciar que el mayor daño se ha generado en las

viviendas construidas con bloques huecos de concreto, por su poca capacidad a

redistribuir los esfuerzos generados, ya que su ductilidad es muy limitada, por

su propio sistema estructural; por consiguiente el proceso de reparación tiene

que enfocarse de acuerdo a la tipología del material empleado en la

construcción, es decir un tratamiento para viviendas con muros de ladrillo de

arcilla, y otro para las viviendas con bloques huecos de concreto


• Reparación de Viviendas con Muros de Albañilería de Arcilla.-

Estructuralmente estas viviendas están en capacidad de tomar las

cargas impuestas para un solo nivel, las fisuras y grietas que se presentan

en muros y pisos que son menores a los 5 mm., no ponen en riesgo su

estabilidad, y pueden repararse a través de un tratamiento con epóxico del

tipo Sikadur ó similar, de manera que las partes separadas queden

fuertemente adheridas, y con capacidad de tomar esfuerzos por encima de

los valores que toman las unidades de arcilla artesanal establecidas en la

Norma de Albañilería E-070.

El ancho, la dosificación y el procedimiento a utilizar serán aquellas

que especifican los fabricantes, no obstante se recomienda para el caso de

fisuras y grietas, antes de aplicar el epóxico tomar las siguientes medidas:


a) Preparar la grieta picando o utilizando escobilla de fierro, hasta

conseguir una superficie sana y suficientemente rugosa.

b) Limpiar adecuadamente las grietas, eliminando todo el polvo y

material suelto

c) Antes de aplicar el epóxico, las superficies deben estar secas y exentas

de grasas, aceites y pinturas.


Para los casos en que las grietas sea muy profundas, y espesores

mayores a los 5 mm., es preferible reparar el muro con el sistema de

grampas, para la cual debe seguirse el siguiente procedimiento:

a) Picar una hendidura en el muro de 1” de profundidad por 11/2” de

ancho ,en una longitud de 20 cms. perpendicular al desarrollo de la

grieta, y a cada 15 cms.

b) Limpiar y remover todo material suelto

c) Lavar y humedecer la zona picada

d) Colocar grampas de Ø ¼”

e) Llenar las hendiduras con mortero cemento:arena en una proporción

1:3, enrasando y frotachando la superficie.


•Reparación de Viviendas con Muros de ladrillos huecos de concreto.-

A diferencia del caso anterior, los elementos confinantes de éstas

viviendas no cumplen con las dimensiones mínimas establecidas por la Norma

E-070, lo que hacen que tengan un comportamiento frágil, susceptible de sufrir

daño al menor movimiento vibratorio ó asentamiento diferencial,

adicionalmente a ello, se ha comprobado que los alvéolos no han sido llenados

para configurar un muro portante, conforme se recomienda e inclusive

aquellos que llevan refuerzo, están deficientemente vaceados y compactados,

lo que no garantiza un adecuado comportamiento; esta situación hace

necesario la inclusión de elementos confinantes, por lo menos en todo el

perímetro de la edificación, y en donde se asienta la viga central,

proponiéndose 8 columnas de 0.12 x 0.25 con refuerzo de Ø3/8” y estribo de

Ø1/4”, y vigas peraltadas de 0.12 x 0.30, con 4Ø3/8” y estribos de Ø1/4” ; el

concreto a utilizar será de una resistencia f ’c = 175 kg/cm² .




Para la construcción de las columnas , debe seguirse el siguiente

procedimiento :

•Se apuntalara la losa de techo en toda la zona que la comprometa

•Se picará el muro sin causar mucha trepidación en un ancho de 0.25 m.

•Se cortará el sobrecimiento en una altura de 0.30 m, y ancho de 0.50 m.

•Se cortará la losa en un sección similar a la columna

•Se limpiará las zonas cortadas eliminando todo material suelto, y procurando

que las zonas estén totalmente sanas.

•Se izará y fijará el refuerzo de la columna

•Se embeberá todas las zonas cortadas con el puente adherente

•Se encofra debidamente la columna e inmediatamente se procede a su vaceado

con concreto f ’c = 175 kg/cm².

•Debe tenerse en cuenta que el tiempo entre la aplicación del puente adherente

y el vaceado no debe pasar del tiempo fijado por el fabricante del producto.


Para el caso de la viga, ésta debe formar un elemento monolítico con la

losa, por lo que ésta debe picarse en un ancho igual al de la viga, y a través

de toda la longitud, y seguir el mismo procedimiento anterior hasta vacear

la viga y losa con un concreto de f ’c = 175 kg/cm².

Los muros colindantes que presentan grietas escalonadas o en

diagonal, y que comprometen a la mayor parte del área del muro, deben

ser demolidos, y construido un nuevo con columnas y vigas confinantes,

más 2 alambres corridos del N° 8 cada cuatro hiladas, anclados en las

columnas.



Las fisuras y grietas menores a 5 mm., de espesor en muros interiores,

deben ser resanados con resina epóxica Sikadur o similar por ambos lados,

siguiendo el procedimiento descrito para el caso de albañilería de arcilla;

igualmente debe procederse con las grietas y fisuras de piso.


En forma general, las losas de techo deben ser impermeabilizadas con

un riego asfáltico, y espolvoreo de arena fina. Para el caso de las juntas

entre dos viviendas colindantes, deben ser limpiadas de todo material

suelto o mortero, colocar dentro de la junta papel de cemento enrollado de

manera que quede apretado a una profundidad de 1”, luego llenar con

mortero asfáltico hasta ½” por encima de la losa.

En las losas que tienen un recubrimiento insuficiente, debe

limpiarse el refuerzo que presenta signos de oxidación con una escobilla de

acero, limpiar del polvo y todo elemento suelto, humedecer la zona, y

cubrirla de un aguaje de cemento, para posteriormente pañetear con

mortero cemento-arena en una proporción 1:3; similarmente debe

procederse con la presencia de cangrejeras.


Para los casos de los pisos que están bombeados por efecto del

hinchamiento de las arcillas debe procederse de la siguiente manera:

• Romper toda la zona afectada, eliminando los escombros

• Excavar hasta una profundidad de 6” eliminando todo el material

• Apisonar el suelo, y rellenar con material de afirmado debidamente

humedecido

• Compactar el relleno

• Vacear el piso con concreto f´c = 100 kg/cm² en un espesor de 2”

• Inmediatamente al vaceado debe agregársele una capa de desgaste en un

espesor de 1.5 cms., con mortero cemento-arena en proporción 1:4,

debidamente planchado

• El nuevo vaceado debe quedar encuadrado con bruñas de 1 cm., de

espesor.


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Las grietas y fisuras observadas en las viviendas de la UPIS “ LAS DELICIAS “, se

deben exclusivamente a asentamientos diferenciales, a un mal proceso

constructivo, a la falta de de control de calidad; agravados éstos por una

construcción a desnivel con una terracería deficientemente tratada.

• Aquellas viviendas que presentan grietas profundas, y que compromete la

estabilidad del muro portante, la familia debe ser inmediatamente reubicada

para prevenir posibles daños a su integridad física.

• De acuerdo a las dimensiones del cimiento corrido , la totalidad de las viviendas

construidas, sólo pueden soportar un nivel.


• La reparación de las viviendas debe iniciarse en el menor tiempo posible, pero

no antes de haberse solucionado el problema de los pozos sépticos, y el arrojo de

las aguas al exterior, mediante la construcción de un sistema de alcantarillado.

• El terreno donde se asientan las viviendas por su topografía en pendiente, debe

ser estabilizada mediante la construcción de veredas con sardinel profundo a

manera de un elemento de contención de los suelos.

• Se hace necesario la canalización de las aguas pluviales, para evitar la

acumulación de éstas en zonas de material arcilloso, que producirían el

levantamiento de pisos, por el hinchamiento de éstas.

• Las viviendas de albañilería de arcilla, en la cual se espera un comportamiento

dúctil, y que han tenido los menores daños, deben ser reparadas a base de un

tratamiento epóxico.


• Las viviendas de albañilería con ladrillos huecos de concreto, en la cual se espera

un comportamiento frágil, y son las que presentan un mayor daño, deben ser

reforzadas con la inclusión de 8 columnas y vigas peraltadas. Las grietas y fisuras

deben tener el tratamiento descrito.

• Todas las losas de techo deben ser impermeabilizadas con el tratamiento

propuesto.

• Para el caso de la vivienda que presenta el cimiento superficialmente, debe

calzarse en forma de damero hasta una profundidad mínima de 0.50 m., que es

la indicada en el Proyecto, de manera que todo el sistema este al mismo nivel de

desplante.

• La vivienda donde se observa el concreto del sobrecimiento totalmente

disgregado, debe ser reemplazado en forma de damero por otro de una

resistencia mínima de f ’c = 140 kg/cm².
















ESTRUCTURAS DE ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL









MODELO MATEMATICO








MODELO MATEMATICO


PRIMER NIVEL SEGUNDO NIVEL



MODELO MATEMATICO




MODELO MATEMATICO




MODELO MATEMATICO



Documents

Albañileria 2010ucv