5 DDE M2 DyCENE Diseño Carga Perpendicular-Ejemplos

Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014

DDE DyCENE M-2 Pg. 1

Diseo y Construccin de Elementos No Estructurales

Prof.: Wilson Silva B.

5. Diseo por Carga

Perpendicular al Plano

DISEO POR CARGA

PERPENDICULAR AL PLANO

CARGA

SSMICA (E.030): w = 0.8 Z U C1 g t (en kg/m

2)

El factor 0.8 es para transformar a Carga de Servicio

Ante cargas

perpendiculares al

plano, los muros

(portantes y no

portantes) se

comportan como

losas simplemente

Apoyadas en

sus arriostres



Valores del Coeficiente Ssmico C1 NTE-E030

Valores de C1 segn NTE E.030 (2003) :

C1 (Cercos) 0.6

C1 (Parapetos y Tabique externos) 1.3

C1 (Tabiques internos y Muros portantes) 0.9

PESO VOLUMTRICO DE LA ALBAILERA :

Arcilla o Si-Ca : 1800 kg/m3

Ladrillos de Concreto : 2000 kg/m3

Placa P-7 : 2000 kg/m3

Bloques de Co parcialmente llenos : 2000 kg/m3

Bloques de Co totalmente llenos : 2300 kg/m3

Los muros portantes estn arriostrados al menos por la losa de techo;

en cambio, un tabique externo podra carecer de arriostres.



Se disean slo los elementos que se deforman por flexin

La solera conectada a la losa, no se deforma x flexin No se disea

La LOSA arriostra al

Muro y a la Solera

Diseo de Arriostres de Muros Portantes

Columna de Confinamiento Actuando como Arriostre

(No sumar Ac, As con los valores obtenidos como confinamiento)

Por simplicidad puede obviarse la continuidad de la Columna:

Amplificar por 1.25 As

As

0.8 Z U C1 gc Ac

V

M

Cerco

Tmpano

de una

nave

industrial

El cortante coplanar es mnimo en comparacin con la

resistencia correspondiente.

Slo se disean para acciones perpendiculares al plano.

Diseo de Arriostres de Muros NO Portantes



R

R

Columna

Procedimiento

simplificado Parrilla

Diseo de Arriostres en Cercos y Parapetos

Anlisis por E.F. de Muro

No Portante :

Elementos tipo Shell

Analizar a los Arriostres como si fuesen elementos de una Parrilla

VC dado

Tmpano : F F = 0.8 Z U C1Pt

Pt



Momento Flector (Ms)

y Carga Axial (P) en la

Albailera, por unidad

de longitud (B = 1)

w = 0.8 Z U C1 g t

s

s

P = 0 en Muros

No Portantes Diseo de la

Albailera en

Muros

Portantes y

NO Portantes

VALORES DE m SEGN E-070

losa

losa

CASO 5 Caso 2 rotado 90 CASO 6

F

M

F = L h w

M = F z

Ms = M / D

L

h a

b



Casos en que la carga vertical (P) es excntrica

(e) respecto al eje del muro.

Se trabaja con una longitud unitaria de muro y se

asume que ste se comporta como una barra

vertical simplemente apoyada sobre sus arriostres

horizontales, sujeta a un momento flector (P e)

aplicado en el extremo superior.

Puesto que el momento flector ssmico Ms, (Ms =

m w a) es crtico en la parte central de la albailera, habr que adicionar en ambos casos

un momento flector Mg = P e, para hallar el

momento flector total:

M = Ms + Mg

A. Caso Especial:

Carga Vertical Excntrica en Muros Portantes

Compresin:

Flexin:

DISEO:

Espesor

Muro

El objetivo de disear

elsticamente el muro

portante, es evitar que las

acciones transversales lo

debiliten, ya que actan

en simultneo las

acciones coplanares.

fm fa < 1.5 kg/cm2 (Albailera Simple)

fm fa < 3.0 kg/cm2 (Alb. Armada Rellena con Grout)

Muros Portantes de Albailera Confinada o Armada

M = Ms



La teora vista anteriormente, es aplicable a los Muros No

Portantes, pero ahora se ver un procedimiento ms

sencillo (no aparece en NTE E.070)

Formulacin Sencilla para Diseo en

Albailera de Cercos, Tabiques y Parapetos,

ante Sismos Transversales al Plano

ESPESOR MNIMO para Muros No Portantes Sin Refuerzo Interno

M = m a2 w

w = 0.8 Z U C1 g t

Definiendo:

e igualando M = MR

tf

1CZ6 X

g

t = 0.8 U m X a2

Se procede por tanteos. Se definen los arriostres a, m t

Si t es elevado disminuir la distancia entre arriostres

Si t es pequeo aumentar la distancia entre arriostres

wu = Z U C1 B g t

B = s

As fy = 0.85 fm a B a

MR = 0.9 As fy (t a) / 2 Mu

Se trabaja con un ancho (B)

igual al espaciamiento (s) entre

refuerzos verticales

Para que la

deflexin

no sea excesiva:

st < 8 kg/cm2

Muro de Albailera

Armada, en Voladizo

(Cerco o Parapeto)

Mu = wu h2

h

As fy = 0.85 fm a B a

MR = 0.9 As fy (t a) / 2 Mu

h wu=

1.25w

En este caso los bloques estn

interconectados por el refuerzo,

se puede aplicar Teora de Rotura



CERCOS :

Cimentacin

MR / MVolcante > 2.0

HR / Hdeslizam. > 1.5

Pi = Ai gi Hi = 0.8 Z U C1 Pi

= Ac gc

= Aa ga

Pc

Chile, 2010

Profundizarlas

como postes

para desarrollar

empuje pasivo

Accin Concentrada Ortogonal al Plano

(tomar el empuje de la escalera con columnetas)

escalera



EJEMPLOS SIMPLES

CERCOS

Datos

Disear el espaciamiento L entre los arriostres verticales (columnas

de amarre) para el CERCO de 3m de altura construido con un amarre

de soga empleando ladrillos de 13cm de espesor. El Cerco se

encuentra ubicado en Lima y corresponde a una edificacin comn.

C1 (cerco) = 0.6

U (edificacin comn) = 1

Z (zona 3, Lima) = 0.4

g (peso volumtrico de la albailera) = 1.8 ton/m

ft (resistencia adm. a traccin x flexin de alba.) = 15 ton/m



Primer tanteo:

Coeficientes de momentos para 4 bordes arriostrados (Caso 1 - Tabla 2 de

Norma E-070)

m = 0.0892

S = 6 Z C1 g / ft = 6 x 0.4 x 0.6 x 1.8 / 15 = 0.173 / m

Clculo del espesor :

t = 0.8 U s m a = 0.8 x 1 x 0.173 x 0.0892 x 3 = 0.11 m OK

No se requiere otro tanteo ya que el espesor requerido (11 cm) es

ligeramente menor al utilizado (13 cm), por tanto, el espaciamiento entre

arriostres verticales es 5.0m

M = m a2 w

w = 0.8 Z U C1 g t

Definiendo:

e igualando M = MR

tf

1CZ6 X

g

t = 0.8 U m X a2

(*) Recordatorio :

Diseo por Carga Ssmica Perpendicular al Plano

Todos los muros portantes de un edificio que cumplen con los tres requisitos

para evitar su diseo ante cargas perpendiculares, aparte de no tener

excentricidades de carga vertical:

1. Se encuentran arriostrados en sus 4 bordes.

2. Su espesor efectivo es mayor que h/20

3. El esfuerzo axial producido por la carga de gravedad mxima es menor

que Fa.

Por tanto, slo se disearn los alfeizares de ventana aislados de la

estructura principal



T = As fy = 0.32 x 4200 = 1344

Igualando T y C:

T = 1344 = C = 0.85 fc B a = 0.85 fc B a = 0.85 x 175 x 10 a a = 0.90 cm

Peralte efectivo d = 13 3 = 10 cm

Capacidad Resistente de los Arriostres

Se adoptar como arriostres verticales de los Alfizares a Columnetas (CL

en la Fig.) de Concreto Armado en Voladizo

Analisis de la Columneta CL1 (reforzada con 2 ) :

Momento flector resistente : MR = T (d a/2) =

= 0.9 x 1344 x (10 0.9/2) = 11550 kg-cm

Resistencia a Corte del Concreto : Vc = 0.53 fc B d =

= 0.85x0.53 175 x10x10 = 596 kg


Procedimiento en forma similar para Columneta CL2, se tiene :

Momento flector Resistente : MR = 17567 kg-cm

Resistencia a Corte del Concreto : Vc = 596 kg




Diseo de Alfeizares (h = 1.00 m)

El caso ms crtico es el Alfeizar de 1.0m de altura, donde se requieren 3

columnetas de arriostre (en la Sala-comedor, de un plano de Arquitectura).

No es posible colocar slo 2 columnetas por que la porcin central de la

albailera quedara sin arriostrar.

De estas 3 columnetas, la central es la que recibe ms carga proveniente

de la albailera, por lo que ser la nica que se revisar.

Arriostres en el Alfeizar analizado

Peso propio de la Albailera tarrajeada = g e = 0.274 tn/m = 0.0274 kg/cm

Peso propio del Concreto tarrajeado = g e = 0.352 tn/m = 0.0352 kg/cm

Carga Ssmica de Servicio (E-070) = w = 0.8 Z U C1 g e

w = 0.8 x 0.4 x 1 x 1.3 g e = 0.416 g e = 0.274 tn/m = 0.0274 kg/cm

De acuerdo a la Norma E.030 :

Z = 0.4 (zona ssmica 3)

U = 1.0 (edificio de uso comn)

C1 = 1.3 (elemento que puede precipitarse al exterior)

Revisin de la Albailera (Norma E-070) :

w = 0.416 g e = 0.416 x 0.0274 = 0.0114 kg/cm

Momento Ssmico Ms = m w a

Ms = 0.106 x 0.0114 x 110 = 14.62 kg-cm/cm

a = 110 cm = longitud del borde libre

b = 100 cm = longitud del borde arriostrado

b/a = 100/110 = 0.91 m = 0.106 (Coeficiente de Mto. Tabla 12 de E-070)

Esfuerzo de Traccin actuante fm :

fm = 6 Ms / t = 6 x 14.62 / 132 = 0.52 kg/cm < ft = 1.5 kg/cm . OK



Diseo de Arriostres (Norma E-060) :

wu1 = 1.25 (0.011 x 55 x 2) = 1.567 kg/cm = carga ltima proveniente de la

albailera

wu2 = 1.25 (0.416 x 0.0352 x 10) = 0.183 kg/cm = carga ltima proveniente

de la columna

Mu = 1.567 x 45 (45/2 + 55) + x 1.567 x 55 x 2/3x55 + 0.183 x 100 x 50 =

7960 kg-cm Usar CL1.

Vu = 1.567 x 45 + x 1.567 x 55 + 0.183 x 100 = 132 kg < Vc = 596 kg

No necesita estribos.

Por tanto, se emplear en todos los Slfeizares de las Ventanas de los XX

ambientes (p.e. dormitorios, cocina y sala-comedor), Columnetas del tipo

CL1.

Grosor de Juntas Ssmicas (g)

Para el caso ms crtico (Zona de S.H.), el grosor de la junta ssmica entre

los alfeizares y los muros portantes, puede obtenerse multiplicando la

mxima distorsin inelstica por la altura del alfizar:

g = 0.005 x 1.80 = 0.90cm Usar tecnopor de 3/8 de espesor

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