Procedimiento para Cálculo de Muros Prefabricados

Muro prefabricado

Para carga axial y flexión dentro y fuera del plano: Para los muros de carga, Pn y Mn (dentro y fuera del plano) deben calcularse de acuerdo con 22.4. De manera alternativa, se permite considerar la carga axial y flexión fuera del plano de acuerdo con 11.5.3. En otras palabras, se debe checar como si fuera columna. Pero, si el muro es de sección transversal rectangular maciza, se puede utilizar el método de diseño simplificado:

k lc Pn=0.55 f c A g 1− 32 h '

2

[ ( )]

Donde: lc=longitud del miembro en compresión en un pórtico (marco), medida centro a centro de los nudos del pórtico. El factor de longitud efectiva k para ser utilizado en la ecuación debe cumplir con la siguiente tabla: Condiciones de borde Muros arriostrados en la parte superior e inferior contra desplazamiento lateral, y a) Restringidos contra rotación en uno o ambos extremos (superior, inferior o ambos) b) No restringidos contra la rotación en ambos extremos Muros no arriostrados contra desplazamiento lateral

K 0.8 1.0 2.0

Factor de longitud efectiva K para muros

A la Pn obtenida la multiplicamos por un factor de reducción ø=0.65

Para fuerza cortante en el plano del muro *Para el diseño de fuerzas cortantes horizontales en el plano del muro, h es el espesor del muro y d debe considerarse igual a 0.8 lw. Se puede utilizar un valor mayor de d, igual a la distancia de la fibra extrema en compresión al centroide de la resultante de las fuerzas de todo el refuerzo en tracción, cuando la localización de la resultante se determine por medio de un análisis de compatibilidad de deformaciones. *Vn en cualquier sección horizontal no debe exceder 2.65 √ f ' c h d *Vn debe calcularse mediante:

Vn=V C +V s *A menos que se haga un cálculo más detallado de acuerdo con 11.5.4.6, Vc no se debe exceder 0.53 λ √ f ' c h d para muros sometidos a compresión axial, ni exceder el valor dado en 22.5.7 para muros sometidos a tracción axial. *Se permite calcular Vc de acuerdo con la Tabla 11.5.4.6, donde Nu es positivo para compresión y negativo para tracción.

Opción de cálculo

Simplificado

Fuerza axial

Vc

Compresión

 0.53 λ √ f ' c h d

Tracción

(

0.53 1+

Mayor de:

Nu ' λ √ f c h d  35 A g

)

0  '

0.88 λ √ f c h d+

Detallado

Tracción o compresión

Menor de:

[

Nu d   4 lw

(

l w 0.33 λ √ f ' c + 0.16 λ √ f ' c+

0.2 N u lw h

M u lw − Vu 2

)

]

hd

Esta ecuación no aplica cuando ( M u /V u−l w /2 ) es negativo.

Tabla 11.5.4.6 *Se permite que las secciones situadas cerca de la base del muro menos que una distancia

lw o 2

que la mitad de la altura del muro, la que sea menor, sean diseñadas para el Vc calculado usando las opciones del cálculo detallado de la Tabla 11.5.4.6, a una distancia medida desde la base del muro de

lw o de la mitad de la altura del muro, la que sea menor. 2

*V s debe ser proporcionado por refuerzo transversal de cortante, el cual debe calcularse por medio de:

V s=

A v f yt d s

f yt =resistencia especificada ala fluencia f y del refuerzotransversal Para fuerza cortante fuera del plano *V n debe calcularse de acuerdo con 22.5. Límites del refuerzo (11.6) *Cuando V u ≤0.5 ϕ V c en el plano del muro, ρl mínimo y ρt mínimo deben cumplir con la Tabla 11.6.1. No hay necesidad de cumplir estos límites si se demuestra por medio de análisis estructural que se obtiene resistencia y estabilidad adecuadas.

*Cuando V u ≥0.5 ϕV c en el plano del muro se deben cumplir (a) y (b):, ρl mínimo y ρt mínimo deben cumplir con la Tabla 11.6.1. No hay necesidad de cumplir estos límites si se demuestra por medio de análisis estructural que se obtiene resistencia y estabilidad adecuadas. (a) ρl debe ser al menos el mayor valor entre el valor calculado mediante la ecuación 11.6.2 y 0.0025, pero no necesita exceder al ρt requerido por la Tabla 11.6.1:

(

ρl ≥ 0.0025+ 0.5 2.5−

hw ( ρt −0.0025 ) lw

)

Ecuación 11.6.2

(b) ρt debe ser al menos 0.0025 *R: R11.6.2 Para muros cargados monotónicamente con relaciones alto-ancho bajas, los datos de ensayos (Barda et al. 1977) indican que el refuerzo horizontal para cortante se vuelve menos efectivo para resistencia a cortante que el refuerzo vertical. La ecuación (11.6.2) reconoce este cambio de efectividad del refuerzo horizontal con respecto al vertical; si h w /l w es menor que 0.5 la cantidad de refuerzo vertical es igual a la cantidad de refuerzo horizontal. Cuando h w /l w es mayor que 2.5, sólo se requiere una cantidad mínima de refuerzo vertical (0.0025sh)

Detallado del refuerzo *El recubrimiento de concreto para el refuerzo debe cumplir con 20.6.1. *Las longitudes de desarrollo del refuerzo corrugado y preesforzado deben calcularse de acuerdo con 25.4. *La longitud de empalme del refuerzo corrugado debe calcularse de acuerdo con 25.5.

Espaciamiento máximo del refuerzo longitudinal y transversal en muros prefabricados:

smáx ≤

{45 cm para muros exteriores5óh75 cm para muros interiores

Cuando se requiere refuerzo para resistencia a cortante en el plano del muro:

3h smáx ≤ 45 cm l w /3

{

Espaciamiento del refuerzo longitudinal *Los muros con un h mayor de 25 cm, excepto los muros de sótanos y muros de contención en voladizo, deben tener refuerzo distribuido en cada dirección colocado en dos capas paralelas a las caras del muro de acuerdo con (a) y (b): (a) Una capa consistente en no menos de un medio y no más de dos tercios del refuerzo total requerido para cada dirección debe colocarse a no menos de 5 cm ni a más de h/3 medidos a partir de la superficie exterior. (b) La otra capa, consistente en el resto del refuerzo requerido en esa dirección, debe colocarse a no menos de 2 cm ni a más de h/3 del espesor del muro medidos a partir de la superficie interior. *El refuerzo en tracción por flexión debe distribuirse adecuadamente y colocarse tan cerca como sea posible de la cara en tracción. Apoyo lateral del refuerzo longitudinal Cuando se requiere refuerzo longitudinal como refuerzo para resistencia axial o cuando A st es mayor que 0.01 A g , el refuerzo longitudinal debe estar apoyado lateralmente por estribos transversales. Refuerzo alrededor de aberturas Adicionalmente al refuerzo mínimo requerido por 11.6, alrededor de vanos de ventanas, puertas y aberturas de similar tamaño, deben colocarse por lo menos dos barras No. 16 en ambas direcciones en todos los muros que tengan dos capas de refuerzo y una barra No. 16 en ambas direcciones en los muros que tengan una sola capa de refuerzo. Estas barras deben anclarse para desarrollar f y en tracción en las esquinas de las aberturas. R22.5.1.7 Las aberturas en el alma de un miembro pueden reducir su resistencia al cortante. Los efectos de las aberturas se discuten en la Sección 4.7 de Joint ACI-ASCE Committee 426 (1973), en Barney et al. (1977) y en Schlaich et al. (1987). Los modelos puntal-tensor que se tratan en el Capítulo 23 pueden ser usados para diseñar miembros con aberturas. (p. 374) 22.5.3.3 Los valores de f y y f yt usados para calcular Vs no deben exceder los límites dados en 20.2.2.4.