Diseño de Muro Por Corte y Flexión

“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL INFORME ACADÉMICO TÍTULO: “DISEÑO DE MUROS POR CORTE Y FLEXIÓN” Autor(es): Alvarado Melgarejo Joshelin Anayka Barreto Ramírez Jeancarlo Castro Araujo Brenda Hilary De La Cruz Rios Cynthia Elizabeth Valverde Valenzuela Luis Junior Asesor: Ing. Díaz Beteta Daniel Alberth Asignatura: Diseño de Concreto Armado II Huaraz – Perú 2017 ÍNDICE

DISEÑO DE MUROS POR CORTE Y FLEXIÓN

I.

RESUMEN............................................................................................... 3

II. INTRODUCCIÓN..................................................................................... 4 III.

OBJETIVOS.......................................................................................... 5

IV.

MARCO TEÓRICO................................................................................ 6

1. REQUISITOS GENERALES..................................................................6 2. IMPORTANCIA FUNCIONAL...............................................................6 3. CONEXIONES VIGA COLUMNA..........................................................7 3.1. TIPOS DE CONEXIONES..............................................................7 3.2. FUERZAS EN EL NUDO................................................................8 3.3. REFUERZO TRANSVERSAL HORIZONTAL..................................9 3.4. REFUERZO TRANSVERSAL VERTICAL.......................................9 3.5. RESISTENCIA AL CORTE............................................................10 A. RESISTENCIA AL CORTANTE HORIZONTAL APLICADO AL NUDO.................................................................................................... 10 B. RESISTENCIA AL CORTANTE HORIZONTAL RESISTIDO POR EL NUDO

Vn .......................................................................................... 13

C. RESISTENCIA AL CORTANTE VERTICAL APLICADO AL NUDO

Vjv ..................................................................................................... 14 D. RESISTENCIA A LA CORTANTE VERTICAL RESISTIDO POR EL NUDO

Vnv ........................................................................................ 14

3.6. LONGITUD DE DESARROLLO DE BARRAS A TRACCIÓN........15 V. CONCLUSIONES................................................................................... 18 VI.

I.

BIBLIOGRAFÍA.................................................................................. 19

RESUMEN.

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DISEÑO DE MUROS POR CORTE Y FLEXIÓN En el presente informe académico se presenta las recomendaciones del Comité ACI 318SR-05, considerando lo que sucede internamente en un nudo y sus problemas potenciales relacionados con el cortante tanto horizontal como vertical, refuerzo de confinamiento, deterioro de adherencia y longitud de anclaje, para mejorar la resistencia de un nudo sometido a cargas durante un evento sísmico. Para entender cómo afecta el mal diseño de un nudo en una estructura se exponen imágenes reales tomadas luego del sismo, en diferentes lugares y en diferentes situaciones pero con un solo resultado, el colapso de la estructura. En el análisis se ha tomado en cuenta los principios de diseño establecidos por el comité ACI 352RS-02 reaprobada en el 2010, con el que se realiza el estudio de tres diferentes tipos de nudos de entrepiso, internos, externos y esquineros, para concretos de peso normal. Finalmente se presenta un ejemplo de la vida práctica en el que se aplica las recomendaciones del ACI, el ejemplo se desarrolla paso a paso para cada uno de los tres tipos de nudos.

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II.

INTRODUCCIÓN. El diseño de las conexiones viga- columna es considerado el aspecto más crítico dentro del diseño de un edificio de hormigón armado situado en zonas de alto riesgo sísmico, sobre todo en aquellas estructuras que carecen de diafragmas u elementos similares capaces de disipar la fuerza sísmica. En las estructuras aporticadas de concreto reforzado los nodos viga columna deben garantizar el cabal desempeño global ante las solicitaciones a las que sean sometidas. Deben asegurar la continuidad de la estructura, lo que se traduce fundamentalmente en estar capacitados para resistir tensiones de origen gravitacional, eólico, sísmico y de cualquier otra índole y transmitir estas mismas tensiones adecuadamente de la losa a las vigas, de vigas a columnas, y de columnas hasta la infraestructura o sistema de fundación. La ocurrencia de sismos recientes evidenció que muchas de las estructuras que

colapsaron

durante

estos

eventos

lo

hicieron

por

problemas

constructivos o por deficiencias en el detallado de los nodos viga columna. El deterioro de la rigidez en los nodos viga–columna conducen a grandes desplazamientos en la estructura impiden que se desarrollen mecanismos de disipación de energía, poniendo en peligro la integridad de la misma. En estructuras no colapsadas pero que presentaban fallas en los nodos, éstas son muy difíciles de reparar, lo que en la práctica podría considerarse equivalente al colapso, en las siguientes imágenes se presentan algunos ejemplos reales de fallas en los nodos.

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III.

OBJETIVOS. 1. OBJETIVO PRINCIPAL. a. 2. OBJETIVOS SECUNDARIOS. a.

I.1.

OBJETIVO GENERAL. Conocer los conceptos básicos y cálculos necesarios para diseño de muros de corte y flexión, como estos

I.2.

aportan resistencia a una estructura. OBJETIVOS ESPECIFICOS  Conocer los conceptos, los tipos de falla que se 

encuentran en los diseños de muros. Conocer el desarrollo de refuerzos y que tipos de cargas son aplicadas en los muros estructurales



de corte o flexión. Conocer los criterios para el diseño de muros por corte y flexión, que diferencias se encuentran en ellas.

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IV.

MARCO TEÓRICO. 1. MUROS. Los muros son elementos verticales que se usan para separar y cerrar espacios. Aunque son malos aislantes térmicos y acústicos, se usan mucho en la construcción por sus propiedades resistentes. Por las cargas que reciben, pueden clasificarse en muros portantes, muros no portantes y muros estructurales o de corte. Los primeros son aquéllos que soportan cargas verticales y/ o cargas horizontales perpendiculares a él mientras que los segundos sólo resisten su peso propio y eventualmente cargas horizontales. Los muros de sostenimiento y algunos muros de sótano pertenecen a este grupo. 2. TIPOS DE REFUERZO. Los muros tienen tres tipos de refuerzo: longitudinal, vertical y horizontal. a. El refuerzo longitudinal, ubicado en los extremos del muro, toma tracción o compresión debido a la flexión, puede incluir el refuerzo de confinamiento y colabora en tomar el corte en la base que tiende a generar deslizamiento. b. El refuerzo horizontal toma el corte en el alma y el refuerzo vertical puede tomar carga axial, toma deslizamiento por corte y corte en el alma.

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3. TIPOS DE FALLA ESTRUCTURAL. Básicamente los muros sujetos a carga sísmica en su plano muestran dos tipos principales de falla: flexión y corte. 3.1. FALLA POR CORTE. En una falla por corte es posible que primero se originen fisuras por flexión (incluso el refuerzo vertical puede entrar en fluencia) degradando la rigidez, pero no la capacidad de carga. Luego se producen las grietas diagonales y a partir de ese instante, el muro se desplaza manteniendo su capacidad de carga (la curva cortantedesplazamiento se vuelve plana); posteriormente, se trituran la región central de la albañilería y los extremos del muro, produciéndose finalmente una severa degradación de resisten cia. 3.2. FALLAS POR FLEXIÓN. Debe entenderse que la falla principal es aquella donde se acumulan las mayores grietas, originando una fuerte degradación tanto de la resistencia como de la rigidez. Esto es, en una falla por flexión es posible que previamente se hayan formado pequeñas fisuras diagonales por corte (controladas por el refuerzo horizontal), pero las grietas principales se encuentran localizadas en la parte inferior del muro, y la degradación de la resistencia se produce generalmente por los siguientes efectos: a. La trituración de los talones flexocomprimidos. b. El deslizamiento a través de la base del muro. c. La rotura del refuerzo vertical por tracción, pandeo o cizalle. DISEÑO DE CONCRETO ARMADO II

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DISEÑO DE MUROS POR CORTE Y FLEXIÓN 4. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE MUROS. Las consideraciones para el diseño de los muros fueron tomadas del Reglamento Nacional de Edificaciones; en sus acápites correspondientes a diseño en concreto armado (E.060) y diseño sismorresistente (E.030). Se denominan muros de ductilidad limitada debido a que estos no pueden desarrollar desplazamientos inelásticos importantes. Los muros son de 10 cm de espesor, de manera que no es posible tener núcleos debidamente confinados en sus extremos. 5. DISEÑO DE MUROS POR CORTE Y FLEXIÓN. 5.1. DISEÑO DE MUROS POR CORTE. La fuerza cortante última de diseño

(Vu)

debe ser mayor o igual al

cortante último proveniente del análisis estructural

(Vua) , amplificado por el cociente

entre el momento nominal asociado al acero colocado

(Mn)

y el momento último

proveniente del análisis estructural

V u ≥ V ua ×

( Mua) . De lo anterior se deriva la siguiente expresión: Mn M ua

( )

Para el cálculo de efectivo

1.25 fy

Mn

se debe considerar como esfuerzo de fluencia

, es decir:

fy e =5250 kg/cm2

El procedimiento descrito para el cálculo de la fuerza cortante última de diseño (Vu) se obtiene de buscar que el muro falle primero por flexión, de manera que la fuerza sísmica no aumente luego que ocurra esto. Es por esta razón que se le da una sobre resistencia al muro para la acción de la fuerza cortante. El valor máximo del cociente amplificador de la fuerza cortante es

“R”

ya que si se llegase

a amplificar por un factor mayor, estaríamos diseñando el muro para que trabaje en el régimen elástico. El reglamento además indica que para la mitad superior del edificio se podrá usar 1.5 DISEÑO DE CONCRETO ARMADO II

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DISEÑO DE MUROS POR CORTE Y FLEXIÓN como valor máximo del cociente

(Mn/ Mua).

Luego de conocida la fuerza cortante última de diseño se debe calcular la resistencia al corte de los muros. La cual se podrá determinar con la siguiente expresión indicada en la norma de muros de ductilidad limitada:

∅V n=∅ ( V c +V s )=∅ ( A c . α . √ f ' c + A C . ρh . f y ) Donde:

∅=0.85

: Factor de reducción de resistencia para cortante.

A c =0.8 L

: Área de corte en la dirección analizada.

ρh

: Cuantía de refuerzo horizontal del muro.

α =0.80

: Si

α =0. 53

: Si

hm ≤1.5 . lm

( ) ( )

hm ≥ 2.5 . lm

Si:

hm