Diseño de Paredes de Mamposteria

4. DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA 4.1. Metodología de diseño para paredes de mampostería a flexo-compresión. 4.2. Metodología de diseño para paredes de mampostería a cortante. 4.3. Consideraciones importantes para el diseño de paredes de mampostería.

Normativa local En El Salvador existe una serie de normativas orientadas al diseño de estructuras de mampostería. Se cuenta con la “Norma de Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería”, la “Norma Especial para el Diseño y Construcción de Viviendas” y el “Reglamento Técnico Salvadoreño para Vivienda Social de Un Nivel”. La “Norma de Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería” es la única de las tres que dicta un método formal de diseño, que en este caso se basa en metodologías de esfuerzos permisibles. Las normas para vivienda son de uso limitado.

Alcances de la Norma • Esta Norma Técnica establece los requisitos mínimos para el

diseño y construcción de estructuras de mampostería y forma parte del "Reglamento para la Seguridad Estructural de las Construcciones". • Esta Norma Técnica tendrá prioridad en todo lo concerniente al

diseño, a la construcción y a las propiedades de los materiales en aquellos casos en que exista discrepancia con los requisitos contenidos en otras disposiciones a las que se hace referencia en esta Norma Técnica. • Los requisitos para el diseño y construcción de estructuras de

mampostería que se dan en esta Norma Técnica deben aplicarse en todo el país

Requisitos para bloque de concreto • El espesor mínimo de la pared debe ser de 14 cm. • La cuantía de refuerzo vertical y horizontal no debe ser

• • • •

menor de 0.0007 y la suma de ambos no debe ser menor de 0.002, evaluados respecto al área bruta. Cuando una pared sea construida con sisa vertical continua, la cuantía mínima del refuerzo horizontal debe ser 0.0015. La relación de h/t de las paredes no debe exceder de 20. El espaciamiento del refuerzo vertical no debe exceder de 80cm. El espaciamiento del refuerzo horizontal no debe exceder de 60cm.

Requisitos para bloque de concreto • Alrededor de toda abertura cuya dimensión exceda de 60cm

en cualquier dirección, se debe colocar refuerzo mínimo consistente en una varilla #4, o un área equivalente. • Se debe colocar 1 varilla #3 como mínimo en cada uno de los dos huecos de las unidades en los extremos de las paredes y las intersecciones. • El diámetro mínimo del refuerzo vertical debe ser varilla #3 y el horizontal varilla #2. • Cuando las paredes transversales lleguen a tope sin traslape de unidades, será necesario unirlos mediante anclajes que aseguren la continuidad de la estructura.

Requisitos para bloque de concreto • La distancia libre mínima entre una varilla de refuerzo y

las caras interiores de las unidades debe ser de 1.0cm. • La distancia libre mínima entre una varilla de refuerzo horizontal y el exterior de la pared debe ser de 1.0cm.

4.1. METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA PAREDES DE MAMPOSTERÍA A FLEXOCOMPRESIÓN.

Generalidades para flexo-compresión • El método de diseño establece los esfuerzos máximos

permisibles como una fracción del esfuerzo máximo a compresión de la mampostería f’m y el esfuerzo de fluencia del acero fy. • La resistencia a la compresión f’m se puede determinar

mediante el ensayo ASTM E447 o utilizando la expresión f’m=0.6fu, donde fu es la resistencia de una unidad de mampostería obtenida mediante el ensayo ASTM C140. Para el caso de bloque de concreto, deberá utilizarse bloque grado N, el promedio de tres unidades será mayor que 133kg/cm2 y la resistencia de cada unidad será mayor a 105kf/cm2.

Esfuerzos permisibles • Esfuerzo permisible en la mampostería ante compresión axial:

ℎ Fa = 0.2𝑓′𝑚 1 − 42𝑡

3

• Esfuerzo permisible en la mampostería ante flexión pura :

Fb = 0.33𝑓 ′ 𝑚

• Esfuerzo permisible en acero de refuerzo corrugado:

Fs = 0.5𝑓𝑦, y 𝑓𝑦 ≤ 1700kg/cm2

Esfuerzos permisibles • Los esfuerzos permisibles pueden ser aumentados en un 33%

cuando en el análisis se consideren cargas de sismo o viento. • Cuando no se tiene una supervisión continua durante la

construcción se deben diseñar los elementos estructurales con los esfuerzos permisibles reducidos en un 50%. • Los elementos sujetos a esfuerzos combinados de compresión

axial y flexión deberán ser diseñados utilizando la expresión:

𝑓𝑎 𝑓𝑏 + ≤ 1.0 Fa Fb

Esfuerzos axiales actuantes Los esfuerzos debidos a fuerzas de compresión 𝑃 aplicadas en el centroide del miembro pueden ser determinados asumiendo una distribución uniforme sobre el área neta.

𝑃 𝑓𝑎 = 𝐴𝑛

Para el cálculo del área neta 𝐴𝑛 puede utilizarse un ancho equivalente 𝑡𝑒 dado por la siguiente tabla. Celdas llenas a cada 20cm 40cm 60cm 80cm

te=15cm 14.22 11.43 10.41 10.16

te=20cm 19.30 14.73 13.21 12.45

Esfuerzos de flexión actuantes Consideraciones para el análisis: • Las deformaciones unitarias son proporcionales a su distancia al eje neutro. • Los esfuerzos son directamente proporcionales a las deformaciones. • Los módulos de elasticidad de las unidades de mampostería, mortero y concreto son constantes dentro del miembro. • La mampostería no tiene resistencia a la tensión. • El acero está completamente adherido al concreto, por lo que la deformación en el acero en cualquier punto es la misma que la del concreto que lo rodea, por lo que el esfuerzo en la sección equivalente de mampostería transformada es 𝑓𝑠/𝑛.

• Los esfuerzos de cortante se consideran uniformemente

distribuidos en la sección. • El elemento es de sección recta prismática.

El asumir que la mampostería no resiste esfuerzos de tensión, que el acero resiste las tensiones generadas por la flexión y que los esfuerzos permanecen en un rango bajo, donde el comportamiento del material es elástico, implica que el análisis se debe abordar mediante una sección elástico-agrietada.

Esfuerzos de flexión actuantes Los efectos de flexión actúan en dos direcciones perpendiculares. La distribución de esfuerzos en una sección elastico-agrietada es tal y como muestran las figuras de abajo.

Esfuerzos debido a flexión actuantes • En caso de elementos cuya zona de compresión sea la

sección rectangular, las siguientes expresiones son aplicables.

𝑓𝑏 =

2𝑀 𝑏.𝑑 2 .𝑗.𝑘

y

𝑓𝑠 =

𝑀 𝐴𝑠.𝑗.𝑑