Manual de Diseño en Mampostería Semi-Reforzada

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ING. EDGAR IVAN CELIS IMBAJOA M.P. 19202-286274 CAU

EDGAR IVAN CELIS IMBAJOA

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INTRODUCCIÓN

El presente Manual se desarrolla para Realizar diseños de edificaciones en mampostería Semi – Reforzada o muros de mampostería parcialmente reforzada construidos con unidades de perforación vertical, utilizando los programas del Ingeniero Juan Manuel Mosquera, docente del programa de Ingeniería Civil de la Universidad del Cauca.

De igual forma el diseño se realiza bajo los requerimientos y especificaciones de la Norma Sismo Resistente Colombiana de 2010, NSR-10.

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PASOS PARA EL DISEÑO

1. Obtener planos arquitectónicos y estudio de suelos respectivos del proyecto a desarrollar. 2. Establecer los parámetros básicos de diseño Sismo Resistente de acuerdo al lugar del

proyecto y al perfil del suelo. Estos parámetros son:

 Zona de amenaza sísmica. (A.2.3 de la NSR-10)

 Perfil de Suelo. (A.2.4.4 de la NSR-10)

 Grupo de Uso de la Edificación. (A.2.5.1 de la NSR-10)

 Coeficiente Aa y Av. (A.2.3 de la NSR-10)

 Coeficiente Fa y Fv. (A.2.4.5.5 y A.2.4.5.6 de la NSR-10)

 Coeficiente de importancia, I. (A.2.5.2)

3. De acuerdo a los planos arquitectónicos, al grupo de uso y zona de amenaza sísmica se define el sistema estructural. Para el caso nuestro, se debe observar muros continuos de cimentación hasta cubierta en ambas direcciones capaz de tener la rigidez necesaria o mínima requerida por la Norma, para el cumplimento de las derivas en cada piso. Además para este sistema se encuentran las siguientes limitaciones de uso, de acuerdo a la zona de amenaza sísmica.

4. Diseñar losa de entrepiso. En este paso se debe tener en cuenta las alturas o espesores mínimos de acuerdo al tipo de losa que se opte por diseñar y teniendo en cuanta las siguientes tablas tomadas de la NSR-10.

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Para losas que NO soporten muros en concreto o arcilla, es decir muros que no se encuentran en la losa. Aplica para muros livianos como panel yeso y otros. Se utiliza para concreto de peso normal y refuerzo grado 420 MPa.

Para losas que SI soporten muros en concreto o arcilla, es decir muros que estén sobre ella, se utiliza para concreto de peso normal y refuerzo grado 420 MPa.

 Definido el espesor y tipo de losa, se calcula la carga muerta (incluyendo peso propio, piso, Cielo Raso, casetón (en caso de incluirlo) y muros (si hay sobre la losa)).

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 Se realiza la combinación Respectiva dada en el titilo B de la NSR-10.

 Bajo el modelo de viga propuesto deducido de los planos arquitectónicos y con los apoyos (muros o vigas) con los cuales se tienen, se corre el programa EJVIGA.exe y se realiza la modelación, arrojando así los momentos y cortantes actuantes debido a la combinación de diseño.

 Con los valores anteriores se realiza el diseño de aceros para todos los componentes de la losa de entrepiso.

NOTA: en caso de que el espesor o la altura de la losa sea menor a la mínima establecida

anteriormente, se debe realizar el chequeo de deflexiones y cumplir con las deflexiones máximas permisibles por la NSR-10. Para este caso se corre el programa EJCENTRAL.exe definiendo todo manualmente, creando puntos intermedios entre los apoyos del modelo de viga respectivo para poder determinar las deflexiones máximas que se presentan.

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5. Diseñar Cubierta. Se Definen carga muerta, carga viva, carga de viento y carga de granizo. El diseño se realiza con el programa ARQIMET de ACESCO.

6. Se realiza el dibujo de las plantas de entrepiso y cubierta con sus respectivos ejes y muros estructurales, de los cuales se obtiene las dimensiones de muros y los puntos con sus respectivas coordenadas que definen el perímetro de la losa o cubierta.( las coordenadas se definen en el sentido del reloj).

7. Con los datos anteriores en el programa MAMPOS.exe (se ubica en la carpeta fuentes y se corre el QB.EXE) se realiza el cálculo de derivas en cada piso, el cual debe cumplir con las máximas permitidas por la NSR-10.

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8. DISEÑO DE MUROS

El diseño de muros de mampostería Semi-Reforzada o muros de mampostería parcialmente reforzada construidos con unidades de perforación vertical, debe cumplir con los requerimientos y especificaciones dados en los numerales D1, D2, D3, D4, D5 y D8 del Titulo D, de la NSR-10.

En el presente documento de encuentran unos apartes tomados de la NSR-10, que se deben tener en cuenta al momento del diseño.

Parámetros a tener en cuenta en el diseño.

De la tabla anterior, tomando un mortero tipo M, la resistencia mínima a la compresión, f´cp, es de 17.5 MPa, valor que se requiere para el cálculo de la resistencia a la mampostería a la compresión, f`m.

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Barra Nº fy Longitud del gancho a 90º Longitud de desarrollo Diámetro mínimo de doblez 3 420 MPa 12 cm 34 cm 6 cm 4 420 MPa 16 cm 60 cm 8 cm

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Determinación de la Resistencia de la Mampostería a la compresión, f´m

(D.3.7-1)

(D.3.7-3) Parámetro definido por medio de la ecuación (D.3.7-1)

Resistencia especificada a la compresión de la unidad de mampostería medida sobre área neta, Mpa

Altura de la unidad de mampostería, en mm, para ser empleada en la ecuación (D.3.7-1) Resistencia especificada a la compresión del mortero de pega, MPa.

Resistencia especificada a la compresión de la mampostería, MPa.

Factor de corrección por la absorción de la unidad, adimensional, en la determinación de la resistencia a la compresión de la mampostería inyectada.

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Determinación del modulo de elasticidad de la Mampostería, Em

Por lo tanto,

DISEÑO POR FLEXO-COMPRESIÓN

Para diseño se debe garantizar que la interacción entre Momento último, Mu, y Carga axial ultima, Pu, sean menores a la interaccione entre momento nominal, ФMn, y Carga axial nominal, ФVn, para cada muro con las combinaciones respectivas dadas en el titulo B de la NSR-10.

Por lo tanto se debe realizar un diagrama de interacción por muro, que se realiza con el programa INTMURO.EXE, en el cual se define el espesor, la longitud, el total de acero a compresión y tensión como el intermedio y las propiedades de los materiales, obteniendo así los valores de, ФMn y ФV. Dentro de la carpeta MAMPOS donde se realizo el análisis sísmico y control de derivas se encuentra un documento llamado FZAS.DOC, del cual se toman los valores del momento ultimo, Mu. (Se debe tener en cuenta que para generar este documento al momento de imprimir los resultados del ejecutable QB.EX de MAMPOS se debe dar el valor del coeficiente de disipación de energía, que corresponda a la estructura que se esté analizando).

La carga axial última de diseño, Pu, se obtiene con los anchos aferentes correspondientes a cada muro y las cargas (muerta y viva) de la losa de entrepiso y cubierta, como también al peso propio de cada muro. La carga axial va aumentando a medida que el nivel de piso es inferior, esto, porque las cargas verticales se trasmiten de la losa hasta el muro de su nivel y siguen a los muros de los niveles inferiores a este, hasta llegar a la cimentación.

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DISEÑO POR CORTANTE

El cortante de diseño, Vu, de igual forma se encuentra en el documento FZAS.DOC para cada nivel y se debe cumplir que dicho cortante sea menor al cortante resistido por la mampostería, ФVm. En caso de que sea mayor, entonces el cortante lo debe tomar el refuerzo horizontal del muro. El coeficiente de reducción Ф para diseño de cortante corresponde a 0.60.