norma e-070-diseño a la rotura ing angel albañileria confinada y armada
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efgofepgnev noengofdnlkbv psofdgormbrobm owfrornornovnoefvTRANSCRIPT
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Por: ANGEL SAN BARTOLOMProfesor Principal [email protected]
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Carlos Casabonne (Presidente, SENCICO)
Pablo Medina (Secretario, SENCICO)
Marcos Rider (UNF Villarreal-Arquitectura)
Julio Arango (Universidad Ricardo Palma)
Luis Vargas (UNI-Ingeniera Civil)
Gerardo Juregui (CAPECO)
Daniel Torrealva (CIP)
Carlos Zavala (CISMID)
Daniel Quiun (PUCP)
Alex Chaparro (UNI-Arquitectura)
Alejandro Garland (CAPECO)
Angel San Bartolom (PUCP)
MIEMBROS
DEL
COMIT
TCNICO:
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Lecciones dejadas por los sismos Resultados experimentales
EstudiostericosJapn
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OBJETIVOS:
S VR = V
Irreparable
suelo duro 210 gal suelo duro 400 galsismo moderado sismo severo
1/800 1/200
disear al refuerzo para
que soporte VR
V = ZUSCP / R
R = 3VR
MTODO: diseo a la rotura con criterios de desempeo ssmico
g
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PROGRAMA DE ANLISIS INELSTICOPASO A PASO
V-D. PRIMER PISO
1/200
SVR = V
alta densidad
baja densidad
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Norma E-030, c = ZUSC / R = 0.16 a = 0.12 g(para R = 6, Z = 0.4, U = 1, S = 1, C = 2.5)
SI OCURRIESE EN EL PER UN SISMO COMOEL DE 1985 EN CHILE, CON a = 0.65 g
0.65g / 0.12g = 5.4 > FS = 2
LOS MUROS FALLARAN POR CORTE
La norma vigente emplea un mtodo de diseo elsticoadmitiendo que el cortante actuante, para c = 0.16, nodebe ser mayor que el cortante admisible, con FS = 2.
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ALBAILERA CONFINADA - FALLA POR CORTE
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Albailera confinada adecuadamentediseada, puede soportar distorsioneshasta de 1/200 (0.005) equivalente asu lmite de reparacin.
C
0.005
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Espcimen Japons
1988
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1/200(0.005)
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PODRA PENSARSE QUE REDUCIENDO EL
REFUERZO VERTICAL, LA RESISTENCIA A
FLEXIN DISMINUYE POR DEBAJO DE LA
RESISTENCIA A FUERZA CORTANTE, Y, POR
LO TANTO, TERICAMENTE, SE INDUCIRA
A UNA FALLA POR FLEXIN.
SIN EMBARGO, ...
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ALBAILERA NO REFORZADA, FALLA POR CORTE
Chile
Per
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En un estadode cortepuro, elrefuerzovertical notrabaja.
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Albailera NoReforzada conalta densidadde muros
En estos casos se requierecolumnas de arriostrepara soportar las accionesssmicas perpendicularesal plano de la albailera
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POSTE
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ALBAILERA ARMADA - FALLA POR FLEXIN
Ref.Hor.
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EDIFICIOS DE 4Y 5 PISOS,ESTRUCTURADOSCON PLACAS DECONCRETO ARMADO
POBLACINCANAL BEAGLE,CHILE, 1985
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fisuras por corteen las placas
FALLA PORFLEXOCOMPRESINCON TRITURACINDE TALONES YPANDEO DELREF. VERTICAL
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FALLA POR FLEXIN QUE DEGENER ENDESLIZAMIENTO CIZALLANDO ALREFUERZO VERTICAL
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PLACAS
NorthridgeAlaska
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segregacin
empaste
cangrejera
junta lisa
DEFECTOS EN LACONSTRUCCINDEFECTOS EN EL DISEO
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FALLA POR DESLIZAMIENTOEN ALBAILERAARMADA,CON DISLOQUE POR SISMOORTOGONAL
PChile
FALLA POR DESLIZAMIENTOEN ALBAILERAARMADA,CON TRITURACINEN LOS BORDESLONGITUDINALESPOR SISMOORTOGONAL
Northridge
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ENSAYOS ENMUROSARMADOSCON REF. VERT.DISTRIBUIDO
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CONCENTRACINDEL REF. VERT. ENEXTREMOS, SINREFUERZO EN ELINTERIOR
deslizamiento
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MURO CONFINADO, FALLA POR CORTE QUE DEGENERA EN DESLIZAMIENTO
deslizamiento
corte
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Corte-Friccin
Para este tipo de fallalos estribos no trabajan
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POTENCIAR LAS COLUMNAS EXTREMAS PARA IMPEDIR EL DESLIZAMIENTO DE LA ALBAILERA FRAGMENTADA PARA QUE ELLA CONTINUE APORTANDO RESISTENCIA
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EXAGERACIN!
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PORQUFALLA ELPRIMER PISOSI: VR1 > VR2?
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Vh = M/V
= h / L
M = V h
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Cuadrado
Alargados
ESTUDIO EXPERIMENTALDE LA ESBELTEZ
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ESBELTO
V
V
M1 > M2
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Esbelto
Cuadrado o Alargado
DISTORSIN ANGULAR
Esf.Cort.
(kg/cm2)
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ANLISIS POR ELEMENTOS FINITOSDE 15 MUROS CONFINADOS, SUPONIENDO
EL MISMO ESFUERZO CORTANTEEN EL PRIMER PISO (t)
V = t t L Fi = V (i /Si)
5 PISOS y 1 PAO 3 PISOS y 3 PAOS
V
Fi
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Esbeltos
Cuadrado o Alargado
ESFUERZO DE TRACCIN DIAGONAL vs V L / M
Primer Piso cont = V / L t = constante
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Aplastamientodel Taln
ENSAYO EN MESAVIBRADORA (PUCP)
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Los estribos deben disearse para evitar la fallapor compresin del ncleo de concreto.
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Trituracin delBorde Librede un muroarmado.
borde libre
bordeconfinadopor el murotransversal
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Chile, 1985
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CONFINAR LAZONA DONDE
su > 0.3 fm
su = Pu /A + Mu y / I
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espiraldiscreta
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Japn
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An con planchas,para evitar el pandeode la barra verticalextrema en losBordes Libres:
Db > s / 13 s
s = 20 cm -> Db = 5/8s = 15 cm -> Db =
Slo cuando:su > 0.3 fm
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1) Congestin de las celdas2) Dificultad en la
compactacin del grout
cangrejera
Tcnica constructiva tradicional
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34
5
El problema 3, puede resolverse recortando las tapas transversales del bloque, sin grifar al refuerzo.
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RefuerzoverticalCONTINUOsolo en elprimer piso,donde seformar lartulaplstica.
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Refuerzoverticalcontinuoen elprimer piso
JapnH
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Traslapes Alternados (60Db y 90Db) y Espigas de 3/8de 30 y 50 cm, donde no exista refuerzo vertical.
traslapes
70 cm
20 cm
25 cm
2 f 1/2"
2 f 3/8"
bloque invertidoen 1ra. hilada
Muro M3
60Db
30Db
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Talntriturado
FLUJO DE CARGAS
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Emplear una cuanta de Ref. Hor. = 0.1% cuando s > 0.05 fm
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Cuanta = 0.1%
= As / (s t)
s
As
t
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D = 15 mm, s = 0.09 fm
SIN REF. HOR.. CON REF. HOR.
MV4MV3
r = 0.1%
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V (ton)
D (mm)
CON REF.HOR.
SIN REF.HOR.
MV4
MV3
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1: r = 0% 2: r = 0.1%
Refuerzo Horizontalen Muros Armados,incluso sin cargavertical
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1: r = 0%
2: r = 0.1%rotura diagonal
en el rango elsticoel ref. hor. no trabaja
Carga Axial = 0
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REDUCIR LA CARGA VERTICAL CON LOSAS ARMADAS EN 2 SENTIDOS(ALIGERADA O MACIZA)
X Y
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Esfuerzo Cortante Admisible Norma E-070 vigente:
va = 1.2 + 0.18 fd < 2.7 kg/cm2
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Esf.Cort.
(kg/cm2)
AB
C
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Tacna
En la Zona 3, no debeemplearse unidadeshuecas en la construccinde los muros confinados.
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Ensayo en Filipinas
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Para el caso de losladrillos de arcilla, elporcentaje de huecosdebe ser menor 30%del rea bruta.
Las perforaciones favorecen:
coccin internaengrape mortero-ladrilloacstica y termicidad
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No usar ladrillos panderetasen los muros portantes
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VR = 0.35
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Adherencia ptimaladrillo-mortero
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Falla Escalonadaescasa adherencialadrillo-mortero
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PARA MUROS ARMADOS Y CONFINADOS)
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1.- REVISIN DE LA DENSIDAD MNIMA DE MUROS X, Y
placa: t = tp (Ep/Ea)
Tacna
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ESPESOR EFECTIVO t
en la Zona 3
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Muro muyesbelto sevuelveinestabledurante laconstruccin
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Desprendimientodel tarrajeo
malla conectadaal muro
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2. ANLISIS POR CARGA VERTICAL
dintel
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< 0.15 fm
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F / (B t) < 0.375 fm
FB
B = b + 2t + 2t
muro
viga
APLASTAMIENTO LOCAL
b
t
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CASO DE MUROS ARMADOSRevisar el borde libre ms solicitado por concentracin
de esfuerzos, usar la carga no acumuladas = F / Am = F / (t x 3 t) < 0.375 fm
t3t
F
F
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3.- ANLISIS SSMICO ELSTICO (SISMO MODERADO R=6)
Aislamientode alfizar
Modelaje Estructural
Pp = 0
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discontinuidad
Aislamiento deTabiques condiscontinuidadvertical.
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Considerar la influenciadel proceso constructivoen el modelaje
SECCIN REAL
SECCINTRANSFORMADAEN ALBAILERA
12
3
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PLANTA
Influencia de lasparedes transversalesen la seccin transversal
sismo
o 6t
X
X
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ELEMENTOS FINITOS
viga
col.
B.R.
conf.
albai.
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Verificar: 0.75 R Dr/ h < 1 / 200
Vei < 0.55 VRi
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Objetivo:
Los dinteles debenservir como disipadoresde energa ssmica antesque fallen los muros.
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Dintel de albailerano reforzada
zona deseguridad
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0.85 fm
As fy
bloque U
a
d Mu
Dinteles de albaileraarmada. Disearloscomo una viga de C.A.pero variando fc fmy la disposicin delrefuerzo.
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Peraltada
Chata
1/800
Chata
Peraltada
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PeraltadaChata
chataperaltada
Chata: d = 20 cmPeraltada: d = 40 cm
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Beneficios de Emplear Dintel Peraltado:
Se reduce el tamao de la cimentaciny el refuerzo respectivo.
Se reduce el refuerzo vertical enlos extremos del muro.
Se incrementa la resistencia al corte al disminuir losefectos de esbeltez (M / V L) para acciones coplanares.
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Disminuyen los esfuerzosde flexocompresin en lostalones.
Aumentan la resistenciade la losa contra elpunzonamiento.
Losa C.A.: t = 15 cm
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4.-RESISTENCIA A FUERZA CORTANTE VR = Vm
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a.- Verificar Resistencia Mnima Global en X-X y Y-Y
S VRi > VEi
5.- DISEO ANTE EL SISMO SEVERO (R = 3)
placa
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b.- S S VRi > 3 VEi, usar refuerzo mnimoy finalizar el diseo por carga coplanar.
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5.1. Albailera Confinada
Ante el sismo severo, se supone que todos los murosdel primer piso se agrietan diagonalmente, con locual, la fuerza cortante Ve1 se amplifica hastaalcanzar la resistencia VR1.
VR1
Ve1
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i. Verificacin del Agrietamiento Diagonal enlos Muros de Pisos Superiores (i > 1)
En el sismo severo:
Vui = Vei (VR1/Ve1)
S: Vui > VRi el muro se agrieta y susconfinamientos deberndisearse para soportarVRi, en forma similarque el primer piso.
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T = TRACCINC = COMPRESINVc = FUERZA CORTANTE
ii. Determinacin de las Fuerzas Internas en losElementos de Confinamiento
Traccin yCorte-FriccinSimultneo
compresin C = T + P
T
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Corte-Friccin
Traccin
DISEO DE LAS COLUMNAS DE CONFINAMIENTO
Compresin
Extremo superior
Base
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a.- DISEO POR CORTE-FRICCIN y TRACCIN COMBINADA
fc > 175 kg/cm2 f = 0.85
CONCRETO:
ACERO:
15 t
mn 4 f 8 mm
m = 0.8 o 1.0
-
Ast continuas
Asf discontinuas
Asf discontinuas
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b.- DISEO POR COMPRESIN (f = 0.7)
NCLEO DE CONCRETO:
ESTRIBOS:
Ac > Acf
s2 > 5 cm
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DISPOSICINMNIMA DEESTRIBOS
Tsolera = Vc = f As fy= 0.9 As fy
soleradintel
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YMUROS PERPENDICULARES
suma de tracciones
suma decompresiones
Y
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DISEO DELOS PISOSSUPERIORES
NOAGRIETADOS
Vui < VRi
Mui = Mei VR1/Ve1
F FL
> 0
f = 0.9
f = 0.7
4 f 8 mm)
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Plano E-01CIMENTACIN
C2
Sombrear murosportantes eidentificar cols.Ci y placas Pi
P1
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CONEXINCOLUMNA-CIMIENTO
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cerco
muro de contencin
parapetos
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Plano E-02ENCOFRADO
(losa aligerada)
Identificar lasvigassolera Vsi
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Placas
Plano E-03COLUMNASY PLACAS
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ESTRIBOS CON 1 3/4DE VUELTA ENCOLUMNAS DE POCADIMENSIN(aparejo de soga)
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JUNTA A RASALBAILERA-COL.USAR CHICOTES OREF. HORIZONTALCONTINUO
CONEXIN DENTADA
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TRASLAPES 45 f Y FUERADE LA ZONA CONFINADAPOR ESTRIBOS
h/3
h/3
h/3
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EVITAR LACONGESTINDE REFUERZOSEN NUDOS
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PERALTE MNIMO DE LAS COLS. DECONFINAMIENTO CUANDO LA SOLERAPIERDE CONTINUIDAD
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JUNTAS DE CONSTRUCCIN RUGOSAS Y LIMPIAS
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Plano E-04VIGAS
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Plano E-05DETALLES y OTROSELEMENTOS
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AMPLIFICACIN DELOS ESFUERZOSSSMICOS ELSTICOS
5.2. Albailera Armada
1.25 = Mu, Vu
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su = Pu /A + Mu y / I
borde libre
bordeconfinadopor murostransversales
PL incluye al100% de s/c
Pu = 1.25 (PD + PL + Ps)
a.- Verificacin de la Flexocompresin en los Bordes Libres
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CONFINAR LAZONA DONDE:
su > 0.3 fm
0.3fm su
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Pu = 0 f = 0.85
Pu > 0.1 fm t L = Po f = 0.65
Para valores intermedios de Pu, interpolar:
b.- Clculo del Factor de Reduccin de Resistencia f para el diseo por Flexin
f = 0.85 0.2 Pu / Po
0.85
0.65
f
PuPo
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Mn = As fy D + Pu L / 2 > Mu / f
D = 0.8 L
Para hallar As, usar Pu = 0.9 PD f As
Para hallar Mn, usar Pu = 1.25 (PD+PL+Ps)
Mn se calcula slo para el primer piso
c.- Clculo del Refuerzo Vertical a Concentrar en Extremos
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En el caso que exista paredes transversales, puedeaplicarse conservadoramente la frmula anterior,reduciendo Mu por la accin de la carga tributariaPt que baja por la pared transversal:
X PtMu Pt e
e
As1
Mu
As2
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El muro ortogonal Y se disea en forma similar que elmuro X y en la zona de interseccin se utiliza el mayorde los refuerzos. En la zona central se utiliza r = 0.001.
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DIAGRAMA DE INTERACCIN(opcional)
Obtencin de unpunto del diagramade interaccin
a = 0.85 c
S es < ey fs = Es esS es > ey fs = fy
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Primer Piso:Vn1 = 1.25 Vu1 (Mn1 / Mu1) ...mnimo VR1
Pisos Superiores:Vni = 1.25 Vui (Mn1 / Mu1) ...mximo VRi
D = 0.8 L cuando Me / (Ve L) >1D = L cuando Me / (Ve L) < 1s < 45 cm
d.- Diseo por Corte
Vn
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AISLAMIENTO DEL ALFIZAR
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CARGASSMICA E-030: w = 0.8 Z U C1 g t
El factor 0.8 es para transformar a carga de servicio
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VALORES DE C1 SEGN LA NORMA E-030:
C1 (cercos) = 0.6C1 (parapetos y tabique externos) = 1.3C1 (tabiques internos y muros portantes) = 0.9
PESOS VOLUMTRICOS DE LA ALBAILERA:
Arcilla o Si-Ca: 1800 kg/m3Bloques de concreto parcialmente llenos: 2000 kg/m3Bloques de concreto totalmente llenos: 2300 kg/m3
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CARGAS SOBRE LOS ARRIOSTRES
solera
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COLUMNA DE CONFINAMIENTO ACTUANDO COMO ARRIOSTRE(no sumar Ac, As con los valores obtenidos como confinamiento)
Amplificar por 1.25
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MOMENTOFLECTOR YCARGA AXIALEN LAALBAILERAPOR UNIDADDE LONGITUD
w = 0.8 Z U C1 g t
s
s
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VALORES DE m SEGN LA NORMA E-070
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Caso 2 Caso 5
F
M
F = L h wM = F zMs = M / D
L
ha
b
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CARGA AXIAL EXCNTRICA POR CAMBIO DE ESPESOR DEL MURO
e
fachada
M1
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EFECTOS DE LA ROTACIN DE LA LOSA SOBRE LALTIMA HILADA EN MUROS DEL PERMETRO
LOSA
giro pequeogran giromuro externo muro interno
peso propio + acabados + sobrecarga
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La carga proveniente de los muros superiores no es excntricaporque el mortero aploma al muro.
M2
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Compresin:
Flexin:
DISEO:
espesor
M = Ms + M1 + M2
El objetivo de disearelsticamente al muroportante, es evitar quelas acciones transversaleslo debiliten, ya que ensimultneo actan lasacciones coplanares.
fm fa < 1.5 kg/cm2 (albailera simple)fm fa < 3 kg/cm2 (alba. armada rellena con grout)
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Muros Confinadossujetos a cargacoplanar.Distorsin 1/100
Qu ocurre cuando elmuro est agrietado porcorte y sometido a sismoperpendicular al plano?
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Muros anterioressujetos ahora acarga ssmicaperpendicular alplano. Ensayo enmesa vibradora.
arriostre
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LOS MUROS CONFINADOS QUE PRESENTAN:1) h / t < 202) s < 0.15 fm3) L < 2 hNO NECESITAN DISEARSE POR CARGASSMICA PERPENDICULAR AL PLANO
LOS MUROS CONFINADOS EN APAREJO DESOGA, EN ESTADO ELSTICO, TIENEN:f (L = h) = 100 Hzf (L = 2 h) = 20 Hzf (sismos peruanos en suelo duro) = 3 HzY SU AMORTIGUAMIENTO CRECE DESPUSDE AGRIETARSE DE 5% a 12%
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ACCIN CONCENTRADA ORTOGONAL AL PLANO
escalera
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DISEO DE CERCOS, PARAPETOS y TABIQUESANTE SISMOS TRANSVERSALES AL PLANO
cerco
tmpano deuna naveindustrial
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sismo
Analizar a los arriostres como si fuese una parrilla
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MOQUEGUA, 2001
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Estadio Picasso PerataIca. Sismo de Nazca, 1996
platina
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Volcamiento de parapetos en Ica. Sismo de Nazca, 1996.
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ESPESORMNIMO
para muros no portantes que carecen de refuerzo interno
M = m a2 w
w = 0.8 Z U C1 g t
t = 0.8 U m s a2
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CIMENTACINDE CERCOS
profundizarlascomo postespara que sedesarrolleempuje pasivo
MR / Mvolcante > 2
HR / Hdesliz. > 1.5
Pi = gi AiHi = 0.8 Z U C1 Pi
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w = 0.8 Z U C1 B g t
B
As fy = 0.85 fm a B a
wu =1.25 w B
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Los tabiques se utilizan como separadores de ambientes en losedificios aporticados. Son de albailera por sus buenaspropiedades trmicas, acsticas, resistentes e incombustibles.
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LOS TABIQUESSE CONSTRUYENDESPUSDE HABERSE DESENCOFRADOLA ESTRUCTURAAPORTICADA
Incorrecto
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InterfaseConcreto-Albaileraes dbil
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MODELO MATEMTICO
MODELO
= D / 4
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EDIFICIO UBICADO EN ESQUINA: TORSIN
calle
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MXICO-1985
EDIFICIO APORTICADOQUE ERA SIMTRICO
CR
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PISO BLANDOPrimer piso: Cocheras, TiendasPisos superiores: Vivienda
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Piso Blando y Torsin
CR
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PROBLEMAP-D PD
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POPAYN, COLOMBIA, 1983(t = 19 segundos)
1
2
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VOLCAMIENTO DETABIQUES SUELTOS
Popayn, 1983 Tacna, 2001
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dentada
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Reforzamiento de tabiquesexistentes empleandomalla electrosoldada
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POSTE
Lima
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COLUMNAS CORTAS
Mxico-1985 Chile-1985
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NAZCA-1996
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corta larga
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REFORZAMIENTODE LOCALESESCOLARESEXISTENTES.ExperimentoPUCP-SENCICO
resinaepxicacorta larga
larga larga
(95%)
Hacer que todas sean cortasy que c/u tome el 25% de V
alfizar
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MDULO REFORZADO ENSAYADO EN MESA VIBRADORA
Sismo
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Empuje deventana sobreel tabiqueproducido poraplastamientode lacolumna corta.
El problemano fue elarriostramiento
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MXICO-1985
Arriostres Diagonales
Arriostres Convencionales
Muchos edificios nocolapsaron, graciasa los tabiques dealbailera
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PANELES DRYWALL
falla
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EDIFICIO CON TABIQUES DRYWALL
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AISLAMIENTO DE TABIQUES
e = 0.007 h
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guas para evitar elvolcamiento
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Aplastamientodel tecnopor
Las guas deben separse del tabique para permitir el desplazamiento del prtico
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Psimo intento de aislamiento
tabique
vigueta
viga de amarre
tecnopor
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PLACAS DECONCRETOPARAATENUAR LAINTERACCIN
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FIBRABLOCK
serpentn
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Ensayo en Mesa Vibradora:1.-Prtico slo2.-Prtico con Fibrablock3.-Prtico con Albailera
sismo leve
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COEFICIENTE SSMICO vs. DESPLAZAMIENTO LATERAL(ensayo en mesa vibradora)
2050-20 -5
SISMO LEVE ENLOS TRES CASOS
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1.- TRACCINDIAGONAL
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2.- CIZALLE
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3.-APLASTAMIENTO
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Resistencialtima delpuntal(tabique dealbailera))
Compresin Actuante = C < mn (Rc, Rt o Rz)
C