Por: ANGEL SAN BARTOLOMProfesor Principal PUCPaasanbar@pucp.edu.pe

Carlos Casabonne (Presidente, SENCICO)

Pablo Medina (Secretario, SENCICO)

Marcos Rider (UNF Villarreal-Arquitectura)

Julio Arango (Universidad Ricardo Palma)

Luis Vargas (UNI-Ingeniera Civil)

Gerardo Juregui (CAPECO)

Daniel Torrealva (CIP)

Carlos Zavala (CISMID)

Daniel Quiun (PUCP)

Alex Chaparro (UNI-Arquitectura)

Alejandro Garland (CAPECO)

Angel San Bartolom (PUCP)

MIEMBROS

DEL

COMIT

TCNICO:

Lecciones dejadas por los sismos Resultados experimentales

EstudiostericosJapn

OBJETIVOS:

S VR = V

Irreparable

suelo duro 210 gal suelo duro 400 galsismo moderado sismo severo

1/800 1/200

disear al refuerzo para

que soporte VR

V = ZUSCP / R

R = 3VR

MTODO: diseo a la rotura con criterios de desempeo ssmico

g

PROGRAMA DE ANLISIS INELSTICOPASO A PASO

V-D. PRIMER PISO

1/200

SVR = V

alta densidad

baja densidad

Norma E-030, c = ZUSC / R = 0.16 a = 0.12 g(para R = 6, Z = 0.4, U = 1, S = 1, C = 2.5)

SI OCURRIESE EN EL PER UN SISMO COMOEL DE 1985 EN CHILE, CON a = 0.65 g

0.65g / 0.12g = 5.4 > FS = 2

LOS MUROS FALLARAN POR CORTE

La norma vigente emplea un mtodo de diseo elsticoadmitiendo que el cortante actuante, para c = 0.16, nodebe ser mayor que el cortante admisible, con FS = 2.

ALBAILERA CONFINADA - FALLA POR CORTE

Albailera confinada adecuadamentediseada, puede soportar distorsioneshasta de 1/200 (0.005) equivalente asu lmite de reparacin.

C

0.005

Espcimen Japons

1988

1/200(0.005)

PODRA PENSARSE QUE REDUCIENDO EL

REFUERZO VERTICAL, LA RESISTENCIA A

FLEXIN DISMINUYE POR DEBAJO DE LA

RESISTENCIA A FUERZA CORTANTE, Y, POR

LO TANTO, TERICAMENTE, SE INDUCIRA

A UNA FALLA POR FLEXIN.

SIN EMBARGO, ...

ALBAILERA NO REFORZADA, FALLA POR CORTE

Chile

Per

En un estadode cortepuro, elrefuerzovertical notrabaja.

Albailera NoReforzada conalta densidadde muros

En estos casos se requierecolumnas de arriostrepara soportar las accionesssmicas perpendicularesal plano de la albailera

POSTE

ALBAILERA ARMADA - FALLA POR FLEXIN

Ref.Hor.

EDIFICIOS DE 4Y 5 PISOS,ESTRUCTURADOSCON PLACAS DECONCRETO ARMADO

POBLACINCANAL BEAGLE,CHILE, 1985

fisuras por corteen las placas

FALLA PORFLEXOCOMPRESINCON TRITURACINDE TALONES YPANDEO DELREF. VERTICAL

FALLA POR FLEXIN QUE DEGENER ENDESLIZAMIENTO CIZALLANDO ALREFUERZO VERTICAL

PLACAS

NorthridgeAlaska

segregacin

empaste

cangrejera

junta lisa

DEFECTOS EN LACONSTRUCCINDEFECTOS EN EL DISEO

FALLA POR DESLIZAMIENTOEN ALBAILERAARMADA,CON DISLOQUE POR SISMOORTOGONAL

PChile

FALLA POR DESLIZAMIENTOEN ALBAILERAARMADA,CON TRITURACINEN LOS BORDESLONGITUDINALESPOR SISMOORTOGONAL

Northridge

ENSAYOS ENMUROSARMADOSCON REF. VERT.DISTRIBUIDO

CONCENTRACINDEL REF. VERT. ENEXTREMOS, SINREFUERZO EN ELINTERIOR

deslizamiento

MURO CONFINADO, FALLA POR CORTE QUE DEGENERA EN DESLIZAMIENTO

deslizamiento

corte

Corte-Friccin

Para este tipo de fallalos estribos no trabajan

POTENCIAR LAS COLUMNAS EXTREMAS PARA IMPEDIR EL DESLIZAMIENTO DE LA ALBAILERA FRAGMENTADA PARA QUE ELLA CONTINUE APORTANDO RESISTENCIA

EXAGERACIN!

PORQUFALLA ELPRIMER PISOSI: VR1 > VR2?

Vh = M/V

= h / L

M = V h

Cuadrado

Alargados

ESTUDIO EXPERIMENTALDE LA ESBELTEZ

ESBELTO

V

V

M1 > M2

Esbelto

Cuadrado o Alargado

DISTORSIN ANGULAR

Esf.Cort.

(kg/cm2)

ANLISIS POR ELEMENTOS FINITOSDE 15 MUROS CONFINADOS, SUPONIENDO

EL MISMO ESFUERZO CORTANTEEN EL PRIMER PISO (t)

V = t t L Fi = V (i /Si)

5 PISOS y 1 PAO 3 PISOS y 3 PAOS

V

Fi

Esbeltos

Cuadrado o Alargado

ESFUERZO DE TRACCIN DIAGONAL vs V L / M

Primer Piso cont = V / L t = constante

Aplastamientodel Taln

ENSAYO EN MESAVIBRADORA (PUCP)

Los estribos deben disearse para evitar la fallapor compresin del ncleo de concreto.

Trituracin delBorde Librede un muroarmado.

borde libre

bordeconfinadopor el murotransversal

Chile, 1985

CONFINAR LAZONA DONDE

su > 0.3 fm

su = Pu /A + Mu y / I

espiraldiscreta

Japn

An con planchas,para evitar el pandeode la barra verticalextrema en losBordes Libres:

Db > s / 13 s

s = 20 cm -> Db = 5/8s = 15 cm -> Db =

Slo cuando:su > 0.3 fm

1) Congestin de las celdas2) Dificultad en la

compactacin del grout

cangrejera

Tcnica constructiva tradicional

34

5

El problema 3, puede resolverse recortando las tapas transversales del bloque, sin grifar al refuerzo.

RefuerzoverticalCONTINUOsolo en elprimer piso,donde seformar lartulaplstica.

Refuerzoverticalcontinuoen elprimer piso

JapnH

Traslapes Alternados (60Db y 90Db) y Espigas de 3/8de 30 y 50 cm, donde no exista refuerzo vertical.

traslapes

70 cm

20 cm

25 cm

2 f 1/2"

2 f 3/8"

bloque invertidoen 1ra. hilada

Muro M3

60Db

30Db

Talntriturado

FLUJO DE CARGAS

Emplear una cuanta de Ref. Hor. = 0.1% cuando s > 0.05 fm

Cuanta = 0.1%

= As / (s t)

s

As

t

D = 15 mm, s = 0.09 fm

SIN REF. HOR.. CON REF. HOR.

MV4MV3

r = 0.1%

V (ton)

D (mm)

CON REF.HOR.

SIN REF.HOR.

MV4

MV3

1: r = 0% 2: r = 0.1%

Refuerzo Horizontalen Muros Armados,incluso sin cargavertical

1: r = 0%

2: r = 0.1%rotura diagonal

en el rango elsticoel ref. hor. no trabaja

Carga Axial = 0

REDUCIR LA CARGA VERTICAL CON LOSAS ARMADAS EN 2 SENTIDOS(ALIGERADA O MACIZA)

X Y

Esfuerzo Cortante Admisible Norma E-070 vigente:

va = 1.2 + 0.18 fd < 2.7 kg/cm2

Esf.Cort.

(kg/cm2)

AB

C

Tacna

En la Zona 3, no debeemplearse unidadeshuecas en la construccinde los muros confinados.

Ensayo en Filipinas

Para el caso de losladrillos de arcilla, elporcentaje de huecosdebe ser menor 30%del rea bruta.

Las perforaciones favorecen:

coccin internaengrape mortero-ladrilloacstica y termicidad

No usar ladrillos panderetasen los muros portantes

VR = 0.35

Adherencia ptimaladrillo-mortero

Falla Escalonadaescasa adherencialadrillo-mortero

PARA MUROS ARMADOS Y CONFINADOS)

1.- REVISIN DE LA DENSIDAD MNIMA DE MUROS X, Y

placa: t = tp (Ep/Ea)

Tacna

ESPESOR EFECTIVO t

en la Zona 3

Muro muyesbelto sevuelveinestabledurante laconstruccin

Desprendimientodel tarrajeo

malla conectadaal muro

2. ANLISIS POR CARGA VERTICAL

dintel

< 0.15 fm

F / (B t) < 0.375 fm

FB

B = b + 2t + 2t

muro

viga

APLASTAMIENTO LOCAL

b

t

CASO DE MUROS ARMADOSRevisar el borde libre ms solicitado por concentracin

de esfuerzos, usar la carga no acumuladas = F / Am = F / (t x 3 t) < 0.375 fm

t3t

F

F

3.- ANLISIS SSMICO ELSTICO (SISMO MODERADO R=6)

Aislamientode alfizar

Modelaje Estructural

Pp = 0

discontinuidad

Aislamiento deTabiques condiscontinuidadvertical.

Considerar la influenciadel proceso constructivoen el modelaje

SECCIN REAL

SECCINTRANSFORMADAEN ALBAILERA

12

3

PLANTA

Influencia de lasparedes transversalesen la seccin transversal

sismo

o 6t

X

X

ELEMENTOS FINITOS

viga

col.

B.R.

conf.

albai.

Verificar: 0.75 R Dr/ h < 1 / 200

Vei < 0.55 VRi

Objetivo:

Los dinteles debenservir como disipadoresde energa ssmica antesque fallen los muros.

Dintel de albailerano reforzada

zona deseguridad

0.85 fm

As fy

bloque U

a

d Mu

Dinteles de albaileraarmada. Disearloscomo una viga de C.A.pero variando fc fmy la disposicin delrefuerzo.

Peraltada

Chata

1/800

Chata

Peraltada

PeraltadaChata

chataperaltada

Chata: d = 20 cmPeraltada: d = 40 cm

Beneficios de Emplear Dintel Peraltado:

Se reduce el tamao de la cimentaciny el refuerzo respectivo.

Se reduce el refuerzo vertical enlos extremos del muro.

Se incrementa la resistencia al corte al disminuir losefectos de esbeltez (M / V L) para acciones coplanares.

Disminuyen los esfuerzosde flexocompresin en lostalones.

Aumentan la resistenciade la losa contra elpunzonamiento.

Losa C.A.: t = 15 cm

4.-RESISTENCIA A FUERZA CORTANTE VR = Vm

a.- Verificar Resistencia Mnima Global en X-X y Y-Y

S VRi > VEi

5.- DISEO ANTE EL SISMO SEVERO (R = 3)

placa

b.- S S VRi > 3 VEi, usar refuerzo mnimoy finalizar el diseo por carga coplanar.

5.1. Albailera Confinada

Ante el sismo severo, se supone que todos los murosdel primer piso se agrietan diagonalmente, con locual, la fuerza cortante Ve1 se amplifica hastaalcanzar la resistencia VR1.

VR1

Ve1

i. Verificacin del Agrietamiento Diagonal enlos Muros de Pisos Superiores (i > 1)

En el sismo severo:

Vui = Vei (VR1/Ve1)

S: Vui > VRi el muro se agrieta y susconfinamientos deberndisearse para soportarVRi, en forma similarque el primer piso.

T = TRACCINC = COMPRESINVc = FUERZA CORTANTE

ii. Determinacin de las Fuerzas Internas en losElementos de Confinamiento

Traccin yCorte-FriccinSimultneo

compresin C = T + P

T

Corte-Friccin

Traccin

DISEO DE LAS COLUMNAS DE CONFINAMIENTO

Compresin

Extremo superior

Base

a.- DISEO POR CORTE-FRICCIN y TRACCIN COMBINADA

fc > 175 kg/cm2 f = 0.85

CONCRETO:

ACERO:

15 t

mn 4 f 8 mm

m = 0.8 o 1.0

Ast continuas

Asf discontinuas

Asf discontinuas

b.- DISEO POR COMPRESIN (f = 0.7)

NCLEO DE CONCRETO:

ESTRIBOS:

Ac > Acf

s2 > 5 cm

DISPOSICINMNIMA DEESTRIBOS

Tsolera = Vc = f As fy= 0.9 As fy

soleradintel

YMUROS PERPENDICULARES

suma de tracciones

suma decompresiones

Y

DISEO DELOS PISOSSUPERIORES

NOAGRIETADOS

Vui < VRi

Mui = Mei VR1/Ve1

F FL

> 0

f = 0.9

f = 0.7

4 f 8 mm)

Plano E-01CIMENTACIN

C2

Sombrear murosportantes eidentificar cols.Ci y placas Pi

P1

CONEXINCOLUMNA-CIMIENTO

cerco

muro de contencin

parapetos

Plano E-02ENCOFRADO

(losa aligerada)

Identificar lasvigassolera Vsi

Placas

Plano E-03COLUMNASY PLACAS

ESTRIBOS CON 1 3/4DE VUELTA ENCOLUMNAS DE POCADIMENSIN(aparejo de soga)

JUNTA A RASALBAILERA-COL.USAR CHICOTES OREF. HORIZONTALCONTINUO

CONEXIN DENTADA

TRASLAPES 45 f Y FUERADE LA ZONA CONFINADAPOR ESTRIBOS

h/3

h/3

h/3

EVITAR LACONGESTINDE REFUERZOSEN NUDOS

PERALTE MNIMO DE LAS COLS. DECONFINAMIENTO CUANDO LA SOLERAPIERDE CONTINUIDAD

JUNTAS DE CONSTRUCCIN RUGOSAS Y LIMPIAS

Plano E-04VIGAS

Plano E-05DETALLES y OTROSELEMENTOS

AMPLIFICACIN DELOS ESFUERZOSSSMICOS ELSTICOS

5.2. Albailera Armada

1.25 = Mu, Vu

su = Pu /A + Mu y / I

borde libre

bordeconfinadopor murostransversales

PL incluye al100% de s/c

Pu = 1.25 (PD + PL + Ps)

a.- Verificacin de la Flexocompresin en los Bordes Libres

CONFINAR LAZONA DONDE:

su > 0.3 fm

0.3fm su

Pu = 0 f = 0.85

Pu > 0.1 fm t L = Po f = 0.65

Para valores intermedios de Pu, interpolar:

b.- Clculo del Factor de Reduccin de Resistencia f para el diseo por Flexin

f = 0.85 0.2 Pu / Po

0.85

0.65

f

PuPo

Mn = As fy D + Pu L / 2 > Mu / f

D = 0.8 L

Para hallar As, usar Pu = 0.9 PD f As

Para hallar Mn, usar Pu = 1.25 (PD+PL+Ps)

Mn se calcula slo para el primer piso

c.- Clculo del Refuerzo Vertical a Concentrar en Extremos

En el caso que exista paredes transversales, puedeaplicarse conservadoramente la frmula anterior,reduciendo Mu por la accin de la carga tributariaPt que baja por la pared transversal:

X PtMu Pt e

e

As1

Mu

As2

El muro ortogonal Y se disea en forma similar que elmuro X y en la zona de interseccin se utiliza el mayorde los refuerzos. En la zona central se utiliza r = 0.001.

DIAGRAMA DE INTERACCIN(opcional)

Obtencin de unpunto del diagramade interaccin

a = 0.85 c

S es < ey fs = Es esS es > ey fs = fy

Primer Piso:Vn1 = 1.25 Vu1 (Mn1 / Mu1) ...mnimo VR1

Pisos Superiores:Vni = 1.25 Vui (Mn1 / Mu1) ...mximo VRi

D = 0.8 L cuando Me / (Ve L) >1D = L cuando Me / (Ve L) < 1s < 45 cm

d.- Diseo por Corte

Vn

AISLAMIENTO DEL ALFIZAR

CARGASSMICA E-030: w = 0.8 Z U C1 g t

El factor 0.8 es para transformar a carga de servicio

VALORES DE C1 SEGN LA NORMA E-030:

C1 (cercos) = 0.6C1 (parapetos y tabique externos) = 1.3C1 (tabiques internos y muros portantes) = 0.9

PESOS VOLUMTRICOS DE LA ALBAILERA:

Arcilla o Si-Ca: 1800 kg/m3Bloques de concreto parcialmente llenos: 2000 kg/m3Bloques de concreto totalmente llenos: 2300 kg/m3

CARGAS SOBRE LOS ARRIOSTRES

solera

COLUMNA DE CONFINAMIENTO ACTUANDO COMO ARRIOSTRE(no sumar Ac, As con los valores obtenidos como confinamiento)

Amplificar por 1.25

MOMENTOFLECTOR YCARGA AXIALEN LAALBAILERAPOR UNIDADDE LONGITUD

w = 0.8 Z U C1 g t

s

s

VALORES DE m SEGN LA NORMA E-070

Caso 2 Caso 5

F

M

F = L h wM = F zMs = M / D

L

ha

b

CARGA AXIAL EXCNTRICA POR CAMBIO DE ESPESOR DEL MURO

e

fachada

M1

EFECTOS DE LA ROTACIN DE LA LOSA SOBRE LALTIMA HILADA EN MUROS DEL PERMETRO

LOSA

giro pequeogran giromuro externo muro interno

peso propio + acabados + sobrecarga

La carga proveniente de los muros superiores no es excntricaporque el mortero aploma al muro.

M2

Compresin:

Flexin:

DISEO:

espesor

M = Ms + M1 + M2

El objetivo de disearelsticamente al muroportante, es evitar quelas acciones transversaleslo debiliten, ya que ensimultneo actan lasacciones coplanares.

fm fa < 1.5 kg/cm2 (albailera simple)fm fa < 3 kg/cm2 (alba. armada rellena con grout)

Muros Confinadossujetos a cargacoplanar.Distorsin 1/100

Qu ocurre cuando elmuro est agrietado porcorte y sometido a sismoperpendicular al plano?

Muros anterioressujetos ahora acarga ssmicaperpendicular alplano. Ensayo enmesa vibradora.

arriostre

LOS MUROS CONFINADOS QUE PRESENTAN:1) h / t < 202) s < 0.15 fm3) L < 2 hNO NECESITAN DISEARSE POR CARGASSMICA PERPENDICULAR AL PLANO

LOS MUROS CONFINADOS EN APAREJO DESOGA, EN ESTADO ELSTICO, TIENEN:f (L = h) = 100 Hzf (L = 2 h) = 20 Hzf (sismos peruanos en suelo duro) = 3 HzY SU AMORTIGUAMIENTO CRECE DESPUSDE AGRIETARSE DE 5% a 12%

ACCIN CONCENTRADA ORTOGONAL AL PLANO

escalera

DISEO DE CERCOS, PARAPETOS y TABIQUESANTE SISMOS TRANSVERSALES AL PLANO

cerco

tmpano deuna naveindustrial

sismo

Analizar a los arriostres como si fuese una parrilla

MOQUEGUA, 2001

Estadio Picasso PerataIca. Sismo de Nazca, 1996

platina

Volcamiento de parapetos en Ica. Sismo de Nazca, 1996.

ESPESORMNIMO

para muros no portantes que carecen de refuerzo interno

M = m a2 w

w = 0.8 Z U C1 g t

t = 0.8 U m s a2

CIMENTACINDE CERCOS

profundizarlascomo postespara que sedesarrolleempuje pasivo

MR / Mvolcante > 2

HR / Hdesliz. > 1.5

Pi = gi AiHi = 0.8 Z U C1 Pi

w = 0.8 Z U C1 B g t

B

As fy = 0.85 fm a B a

wu =1.25 w B

Los tabiques se utilizan como separadores de ambientes en losedificios aporticados. Son de albailera por sus buenaspropiedades trmicas, acsticas, resistentes e incombustibles.

LOS TABIQUESSE CONSTRUYENDESPUSDE HABERSE DESENCOFRADOLA ESTRUCTURAAPORTICADA

Incorrecto

InterfaseConcreto-Albaileraes dbil

MODELO MATEMTICO

MODELO

= D / 4

EDIFICIO UBICADO EN ESQUINA: TORSIN

calle

MXICO-1985

EDIFICIO APORTICADOQUE ERA SIMTRICO

CR

PISO BLANDOPrimer piso: Cocheras, TiendasPisos superiores: Vivienda

Piso Blando y Torsin

CR

PROBLEMAP-D PD

POPAYN, COLOMBIA, 1983(t = 19 segundos)

1

2

VOLCAMIENTO DETABIQUES SUELTOS

Popayn, 1983 Tacna, 2001

dentada

Reforzamiento de tabiquesexistentes empleandomalla electrosoldada

POSTE

Lima

COLUMNAS CORTAS

Mxico-1985 Chile-1985

NAZCA-1996

corta larga

REFORZAMIENTODE LOCALESESCOLARESEXISTENTES.ExperimentoPUCP-SENCICO

resinaepxicacorta larga

larga larga

(95%)

Hacer que todas sean cortasy que c/u tome el 25% de V

alfizar

MDULO REFORZADO ENSAYADO EN MESA VIBRADORA

Sismo

Empuje deventana sobreel tabiqueproducido poraplastamientode lacolumna corta.

El problemano fue elarriostramiento

MXICO-1985

Arriostres Diagonales

Arriostres Convencionales

Muchos edificios nocolapsaron, graciasa los tabiques dealbailera

PANELES DRYWALL

falla

EDIFICIO CON TABIQUES DRYWALL

AISLAMIENTO DE TABIQUES

e = 0.007 h

guas para evitar elvolcamiento

Aplastamientodel tecnopor

Las guas deben separse del tabique para permitir el desplazamiento del prtico

Psimo intento de aislamiento

tabique

vigueta

viga de amarre

tecnopor

PLACAS DECONCRETOPARAATENUAR LAINTERACCIN

FIBRABLOCK

serpentn

Ensayo en Mesa Vibradora:1.-Prtico slo2.-Prtico con Fibrablock3.-Prtico con Albailera

sismo leve

COEFICIENTE SSMICO vs. DESPLAZAMIENTO LATERAL(ensayo en mesa vibradora)

2050-20 -5

SISMO LEVE ENLOS TRES CASOS

1.- TRACCINDIAGONAL

2.- CIZALLE

3.-APLASTAMIENTO

Resistencialtima delpuntal(tabique dealbailera))

Compresin Actuante = C < mn (Rc, Rt o Rz)

C