FACULTAD DE INGENIERA / ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

Anlisis y diseo de muros estructurales de concreto, considerando las experiencias de los terremotos de

Chile 2010 y Nueva Zelanda 2011

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

Presentado ante la

UNIVERSIDAD CATLICA ANDRS BELLO

Como parte de los requisitos para optar al ttulo de

INGENIERO CIVIL

Realizado por Briceo Z., Adriana P.

Carreras G., Nelson H.

Profesor Gua Ing. Arnaldo Gutirrez

Fecha Octubre de 2013

i

Agradecimientos

A nuestros padres: Mara, Eduardo, Adriana, Jorge y Marco; quienes con su esfuerzo y amor nos guiaron y nos apoyaron en cada momento de nuestra carrera. Este logro tambin es de ustedes.

A nuestro tutor, el Ing. Arnaldo Gutirrez, y al Ing. Patricio Bonelli. Por su tiempo, por todo el material ofrecido, por todas las dudas aclaradas y por la confianza depositada en nosotros. Sin ustedes no habra sido posible.

Agradecemos a los profesionales que aportaron su experiencia y sus conocimientos, aadiendo valor a este trabajo: Ing. Jos Manuel Velsquez, Ing. Denis Rodrguez, Dr. Ing. Luis Fargier G., Ing. Eduardo Lpez, Ing. Alfonso Malaver.

Al Ing. Ricardo Rivas, por sus consejos y su tutela a lo largo de esta experiencia.

Gracias a Brbara y a Walter, por toda la comprensin y el apoyo, cuando el tiempo nunca era suficiente.

Por ltimo, gracias a Dios, por todas las oportunidades que hemos tenido en la vida. Y por todo aquello que no sabemos.

ii

ndice General

Introduccin ............................................................................................................................ vii

Sinopsis ................................................................................................................................. vii

Abstract ................................................................................................................................ viii

Planteamiento del problema .................................................................................................. ix

Alcance .................................................................................................................................. ix

Objetivo general ..................................................................................................................... x

Objetivos especficos .............................................................................................................. x

Captulo 1.- Muros estructurales de concreto reforzado ..................................................... 1

Caractersticas generales ......................................................................................................... 1

Clasificacin segn su geometra ........................................................................................... 3

Clasificacin segn sus modos de falla .................................................................................. 4

Sistemas de muros estructurales ............................................................................................. 8

Captulo 2.- Desempeo de los muros estructurales en terremotos recientes .................. 13

Caractersticas del movimiento ssmico en Chile ................................................................. 13

Terremoto de Maule, Chile 27 de febrero de 2010 .............................................................. 13

Caractersticas de las edificaciones con muros y tipificacin de los daos .......................... 14

Lecciones aprendidas ............................................................................................................ 17

Caractersticas del movimiento ssmico en Nueva Zelanda ................................................. 18

Terremoto de Christchurch, Nueva Zelanda 22 de febrero de 2011 .................................... 19

Caractersticas de las edificaciones con muros y tipificacin de los daos .......................... 20

Caractersticas ssmicas de Venezuela ................................................................................. 21

Captulo 3.- Comparacin de normativas ........................................................................... 23

Cambios en el ACI 318-08: Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural y Comentario ........................................................................................................................... 24

Nuevas disposiciones generales al Decreto Supremo DS. 60 que fija los requisitos de diseo y clculo para el hormign armado ..................................................................................... 32

iii

Nuevas disposiciones generales al Decreto Supremo DS. 61 que fija los requisitos del diseo ssmico de edificios. .................................................................................................. 40

Diferencias entre las distintas normativas, incorporando algunas especificaciones de la Norma Neozelandesa NZS 3101:2006 Concrete Structures Standard ................................. 41

Captulo 4.- Discusin sobre los criterios de diseo para muros estructurales ............... 45

Mtodo de Crdenas y Magura para muros tpicos de los sistemas tipo tnel ..................... 46

Discusin sobre la utilizacin de sistemas tipo tnel en zonas de alto riesgo ssmico ......... 49

El uso de ETABS en el diseo de muros estructurales ......................................................... 50

Otras discusiones vigentes sobre los criterios adoptados por ACI 318 ................................ 51

Captulo 5.- Ejemplos ilustrativos ........................................................................................ 53

Simplificaciones adoptadas para los datos iniciales ............................................................. 54

Criterios del Dr. Luis Fargier ............................................................................................... 57

Criterios del Ing. Denis Rodrguez ....................................................................................... 69

Comparacin entre criterios .................................................................................................. 76

Discusin sobre estimacin de "c" y disposicin del acero vertical ..................................... 77

Criterios del Decreto Chileno DS. 60 ................................................................................... 83

Criterios de la Norma Neozelandesa NZS 3101:2006 sobre la resistencia al corte en muros estructurales .......................................................................................................................... 88

Propuesta para la determinacin de la necesidad de miembros de borde a partir de la carga axial crtica, incorporando criterios de ACI 318-11 ............................................................. 90

Longitud de los miembros de borde ..................................................................................... 94

Captulo 6.- Recomendaciones para una futura revisin de la Norma Venezolana Fondonorma 1753....................... ............................................................................................ 97

Sistemas tipo tnel en Venezuela ......................................................................................... 97

Investigaciones pertinentes para llevar a cabo modificaciones en Fondonorma 1753 ......... 98

Captulo 7.- Conclusiones ................................................................................................... 102

Captulo 8.- Recomendaciones ........................................................................................... 104

Referencias bibliogrficas .................................................................................................... 105

iv

APNDICE A COMENTARIOS ADICIONALES ACERCA DE LAS MODIFICACIONES EN LAS NORMATIVAS INTERNACIONALES APNDICE B VERIFICACIN DE LOS EJEMPLOS ILUSTRATIVOS Y SIMPLIFICACIONES RECOMENDADAS APNDICE C VERIFICACIN EN EJEMPLOS ILUSTRATIVOS DE LA NECESIDAD DE MIEMBROS DE BORDE A PARTIR DE LA CARGA AXIAL APNDICE D CONVERSACIN CON LOS PROFESIONALES APNDICE E REFERENCIAS EN MATERIAL DIGITAL

ndice de Figuras

Figura 1-1: Partes de un muro rectangular simple ..................................................................... 2 Figura 1-2: Clasificacin de los muros segn su relacin de aspecto. ....................................... 3 Figura 1-3: Clasificacin de los tipos de muros segn su proyeccin en planta. ....................... 4 Figura 1-4: Modos de falla de muros en voladizos .................................................................... 4 Figura 1-5: Respuesta histertica de un muro controlado por corte ........................................... 5 Figura 1-6: Respuesta histertica de un muro dctil .................................................................. 6 Figura 1-7: Efecto de la distribucin del refuerzo y de la cuanta en la resistencia a flexin y en la curvatura. ........................................................................................................................... 7 Figura 1-8: Distribucin del acero de refuerzo longitudinal en la seccin transversal de un muro ......................................................