SEMANA 16 - DISEÑO DE MUROS CON CARGAS PERPENDICULARES A SU PLANO

 

DISEÑO DE MUROS CON CARGAS PERPENDICULARES A SU PLANO

Cuando un Muro Portante Confinado tiene sus columnas  separadas una distancia menor al doble de la altura del  entrepiso (L ≤ 2h) y tiene un espesor efectivo (t ≥ h/20), puede afirmarse que el muro no tendrá problemas por cargas perpendiculares a su plano.

De no cumplirse ambas condiciones los problemas que podrían presentarse en los muros y que deben verificarse son:

1º En el Primer Piso: Por efectos de la Flexocompresión.

2º En el Último Piso: Por efectos de Esfuerzos de Tracción  por Flexión. Debido a su baja carga gravitacional. 

Asimismo, las columnas de arriostre de los muros deben diseñarse a flexión y corte, modelando como si fuesen elementos simplemente apoyados en sus extremos. Estos arriostres se consideran como apoyos del muro arriostrado, actuando el muro como losa y sujeto a fuerzas horizontales perpendiculares a él.

Por lo general el acero de refuerzo que así se obtenga resulta inferior al calculado como elemento de 

confinamiento vertical.

MODELO POR CARGA SÍSMICA PERPENDICULAR AL PLANO DE MURO

VERIFICACIÓN DE ESFUERZOS

A. VERIFICACIÓN POR FLEXOCOMPRESION

Como se mencionó anteriormente, el piso crítico a revisar por esfuerzos de Flexocompresión es el

PRIMER PISO, donde para cada muro debe cumplirse la siguiente expresión

IMPORTANTE:

considerando como si toda la sección fuera de albañilería:

EJEMPLO ILUSTRADO: MURO 5X (Primer Piso)

B. VERIFICACIÓN POR TRACCIÓN

El piso crítico a revisar por la Tracción por Flexión es el ÚLTIMO PISO, donde para cada muro debe cumplirse la siguiente expresión:

EJEMPLO ILUSTRATIVO: MURO 5X (CUARTO PISO)

DISEÑO DE LAS COLUMNETAS POR CARGA NORMAL AL MURO

Adicionalmente la carga normal al muro se trasmite hacia las columnas y debe ser considerado para su diseño. Por lo general el acero de refuerzo que así se obtenga resulta inferior al calculado como elemento de confinamiento vertical.

ESPECIFICACIONES GENERALES

Los muros portantes y los no portantes (cercos, tabiques y parapetos) deberán verificarse para las acciones perpendiculares a su plano provenientes de sismo, viento o de fuerzas de inercia de elementos puntuales o lineales que se apoyen en el muro en zonas intermedias entre sus extremos

superior o inferior. 

Ejemplos de falla por volcamiento debido a acciones sísmicas perpendiculares al plano de muros no portantes, se muestran en la Fig.9.1. Las columnas de concreto no reforzado, las mochetas de albañilería simple, la conexión dentada entre muros transversales de albañilería simple, no constituyen elementos de arriostre ante cargas perpendiculares al plano del muro.

Para amarrar los tabiques a la estructura principal y evitar su volcamiento (Fig.9.2), puede recurrirse, por ejemplo, a columnetas de concreto armado o mallas electrosoldadas (Fig.9.3).

Para el caso de fuerzas concentradas perpendiculares al plano de muros de  albañilería simple, los muros deberán reforzarse con elementos de concreto armado que sean capaces de resistir el total de las cargas y trasmitirlas a la cimentación. Tal es el caso, por ejemplo, de una escalera, el empuje causado por una escalera cuyo descanso apoya directamente sobre la albañilería, deberá ser tomado por columnas. 

Para el caso de muros confinados o muros arriostrados por elementos de concreto, las fuerzas deberán trasladarse a los elementos de arriostre o confinamiento por medio de elementos horizontales, vigas o losa. 

La albañilería simple (no reforzada internamente) presenta poca resistencia al punzonamiento, por ello, empujes causados, por ejemplo, por el descanso de una escalera (Fig.9.4), deberán ser absorbidos por columnetas colocadas en los bordes del descanso. En el caso de muros armados, este empuje debe ser absorbido por el refuerzo vertical y horizontal, según se indica en el artículo 29.3.

Los muros o tabiques desconectados de la estructura principal serán diseñados para resistir  una fuerza sísmica asociada a su peso, de acuerdo a lo indicado en el capítulo correspondiente de la NTE E.030. Diseño Sismorresistente.

Incluso los elementos que sujetan al tabique a la estructura principal, tales como malla electrosoldada (Fig.9.3), perfil metálico angular (Fig.9.5), etc., deberán ser diseñados como para transmitir la fuerza sísmica desde la albañilería hacia el pórtico (reacción R en Fig.9.5).

El paño de albañilería se supondrá que actúa como una losa simplemente apoyada en sus arriostres, sujeta a cargas sísmicas uniformemente distribuidas. La magnitud de esta carga (w, en kg/m2) para un metro cuadrado de muro se calculará mediante la siguiente expresión: 

La carga sísmica que se especifica en la Norma E.030 (w = Z U C1 P) es de rotura, debido a las razones indicadas en el comentario al artículo 29.4. En la Norma E.070 se ha preferido trabajar en condiciones de servicio (elásticas), adoptándose un gran margen de seguridad (del orden de 3) en el esfuerzo admisible a tracción por flexión de la albañilería (ver artículo 29.8).

Por ello, en esta Norma se ha dividido a la carga de rotura entre el factor de amplificación de carga 1,25, o lo que es lo mismo, se ha multiplicado a la carga de rotura por el factor 0,8.

El peso volumétrico de la albañilería (γ) puede adoptarse como 1800 kg/m confinada de arcilla o sílico-calcárea y  2000 kg/m3 para la albañilería  para la albañilería hecha con ladrillos de concreto vibrado. Mientras que para la albañilería armada hecha con bloques de concreto vibrado puede emplearse 2300 kg/m3 cuando el muro está completamente relleno con grout y 2000 kg/m3 cuando el muro está parcialmente relleno.