5 DDE M2 DyCENE Diseño Carga Perpendicular-Ejemplos
description
Transcript of 5 DDE M2 DyCENE Diseño Carga Perpendicular-Ejemplos
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 1
Diseo y Construccin de Elementos No Estructurales
Prof.: Wilson Silva B.
5. Diseo por Carga
Perpendicular al Plano
DISEO POR CARGA
PERPENDICULAR AL PLANO
CARGA
SSMICA (E.030): w = 0.8 Z U C1 g t (en kg/m
2)
El factor 0.8 es para transformar a Carga de Servicio
Ante cargas
perpendiculares al
plano, los muros
(portantes y no
portantes) se
comportan como
losas simplemente
Apoyadas en
sus arriostres
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 2
Valores del Coeficiente Ssmico C1 NTE-E030
Valores de C1 segn NTE E.030 (2003) :
C1 (Cercos) 0.6
C1 (Parapetos y Tabique externos) 1.3
C1 (Tabiques internos y Muros portantes) 0.9
PESO VOLUMTRICO DE LA ALBAILERA :
Arcilla o Si-Ca : 1800 kg/m3
Ladrillos de Concreto : 2000 kg/m3
Placa P-7 : 2000 kg/m3
Bloques de Co parcialmente llenos : 2000 kg/m3
Bloques de Co totalmente llenos : 2300 kg/m3
Los muros portantes estn arriostrados al menos por la losa de techo;
en cambio, un tabique externo podra carecer de arriostres.
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 3
Se disean slo los elementos que se deforman por flexin
La solera conectada a la losa, no se deforma x flexin No se disea
La LOSA arriostra al
Muro y a la Solera
Diseo de Arriostres de Muros Portantes
Columna de Confinamiento Actuando como Arriostre
(No sumar Ac, As con los valores obtenidos como confinamiento)
Por simplicidad puede obviarse la continuidad de la Columna:
Amplificar por 1.25 As
As
0.8 Z U C1 gc Ac
V
M
Cerco
Tmpano
de una
nave
industrial
El cortante coplanar es mnimo en comparacin con la
resistencia correspondiente.
Slo se disean para acciones perpendiculares al plano.
Diseo de Arriostres de Muros NO Portantes
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 4
R
R
Columna
Procedimiento
simplificado Parrilla
Diseo de Arriostres en Cercos y Parapetos
Anlisis por E.F. de Muro
No Portante :
Elementos tipo Shell
Analizar a los Arriostres como si fuesen elementos de una Parrilla
VC dado
Tmpano : F F = 0.8 Z U C1Pt
Pt
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 5
Momento Flector (Ms)
y Carga Axial (P) en la
Albailera, por unidad
de longitud (B = 1)
w = 0.8 Z U C1 g t
s
s
P = 0 en Muros
No Portantes Diseo de la
Albailera en
Muros
Portantes y
NO Portantes
VALORES DE m SEGN E-070
losa
losa
CASO 5 Caso 2 rotado 90 CASO 6
F
M
F = L h w
M = F z
Ms = M / D
L
h a
b
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 6
Casos en que la carga vertical (P) es excntrica
(e) respecto al eje del muro.
Se trabaja con una longitud unitaria de muro y se
asume que ste se comporta como una barra
vertical simplemente apoyada sobre sus arriostres
horizontales, sujeta a un momento flector (P e)
aplicado en el extremo superior.
Puesto que el momento flector ssmico Ms, (Ms =
m w a) es crtico en la parte central de la albailera, habr que adicionar en ambos casos
un momento flector Mg = P e, para hallar el
momento flector total:
M = Ms + Mg
A. Caso Especial:
Carga Vertical Excntrica en Muros Portantes
Compresin:
Flexin:
DISEO:
Espesor
Muro
El objetivo de disear
elsticamente el muro
portante, es evitar que las
acciones transversales lo
debiliten, ya que actan
en simultneo las
acciones coplanares.
fm fa < 1.5 kg/cm2 (Albailera Simple)
fm fa < 3.0 kg/cm2 (Alb. Armada Rellena con Grout)
Muros Portantes de Albailera Confinada o Armada
M = Ms
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 7
La teora vista anteriormente, es aplicable a los Muros No
Portantes, pero ahora se ver un procedimiento ms
sencillo (no aparece en NTE E.070)
Formulacin Sencilla para Diseo en
Albailera de Cercos, Tabiques y Parapetos,
ante Sismos Transversales al Plano
ESPESOR MNIMO para Muros No Portantes Sin Refuerzo Interno
M = m a2 w
w = 0.8 Z U C1 g t
Definiendo:
e igualando M = MR
tf
1CZ6 X
g
t = 0.8 U m X a2
Se procede por tanteos. Se definen los arriostres a, m t
Si t es elevado disminuir la distancia entre arriostres
Si t es pequeo aumentar la distancia entre arriostres
wu = Z U C1 B g t
B = s
As fy = 0.85 fm a B a
MR = 0.9 As fy (t a) / 2 Mu
Se trabaja con un ancho (B)
igual al espaciamiento (s) entre
refuerzos verticales
Para que la
deflexin
no sea excesiva:
st < 8 kg/cm2
Muro de Albailera
Armada, en Voladizo
(Cerco o Parapeto)
Mu = wu h2
h
As fy = 0.85 fm a B a
MR = 0.9 As fy (t a) / 2 Mu
h wu=
1.25w
En este caso los bloques estn
interconectados por el refuerzo,
se puede aplicar Teora de Rotura
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 8
CERCOS :
Cimentacin
MR / MVolcante > 2.0
HR / Hdeslizam. > 1.5
Pi = Ai gi Hi = 0.8 Z U C1 Pi
= Ac gc
= Aa ga
Pc
Chile, 2010
Profundizarlas
como postes
para desarrollar
empuje pasivo
Accin Concentrada Ortogonal al Plano
(tomar el empuje de la escalera con columnetas)
escalera
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 9
EJEMPLOS SIMPLES
CERCOS
Datos
Disear el espaciamiento L entre los arriostres verticales (columnas
de amarre) para el CERCO de 3m de altura construido con un amarre
de soga empleando ladrillos de 13cm de espesor. El Cerco se
encuentra ubicado en Lima y corresponde a una edificacin comn.
C1 (cerco) = 0.6
U (edificacin comn) = 1
Z (zona 3, Lima) = 0.4
g (peso volumtrico de la albailera) = 1.8 ton/m
ft (resistencia adm. a traccin x flexin de alba.) = 15 ton/m
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 10
Primer tanteo:
Coeficientes de momentos para 4 bordes arriostrados (Caso 1 - Tabla 2 de
Norma E-070)
m = 0.0892
S = 6 Z C1 g / ft = 6 x 0.4 x 0.6 x 1.8 / 15 = 0.173 / m
Clculo del espesor :
t = 0.8 U s m a = 0.8 x 1 x 0.173 x 0.0892 x 3 = 0.11 m OK
No se requiere otro tanteo ya que el espesor requerido (11 cm) es
ligeramente menor al utilizado (13 cm), por tanto, el espaciamiento entre
arriostres verticales es 5.0m
M = m a2 w
w = 0.8 Z U C1 g t
Definiendo:
e igualando M = MR
tf
1CZ6 X
g
t = 0.8 U m X a2
(*) Recordatorio :
Diseo por Carga Ssmica Perpendicular al Plano
Todos los muros portantes de un edificio que cumplen con los tres requisitos
para evitar su diseo ante cargas perpendiculares, aparte de no tener
excentricidades de carga vertical:
1. Se encuentran arriostrados en sus 4 bordes.
2. Su espesor efectivo es mayor que h/20
3. El esfuerzo axial producido por la carga de gravedad mxima es menor
que Fa.
Por tanto, slo se disearn los alfeizares de ventana aislados de la
estructura principal
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 11
T = As fy = 0.32 x 4200 = 1344
Igualando T y C:
T = 1344 = C = 0.85 fc B a = 0.85 fc B a = 0.85 x 175 x 10 a a = 0.90 cm
Peralte efectivo d = 13 3 = 10 cm
Capacidad Resistente de los Arriostres
Se adoptar como arriostres verticales de los Alfizares a Columnetas (CL
en la Fig.) de Concreto Armado en Voladizo
Analisis de la Columneta CL1 (reforzada con 2 ) :
Momento flector resistente : MR = T (d a/2) =
= 0.9 x 1344 x (10 0.9/2) = 11550 kg-cm
Resistencia a Corte del Concreto : Vc = 0.53 fc B d =
= 0.85x0.53 175 x10x10 = 596 kg
Capacidad Resistente de los Arriostres
Procedimiento en forma similar para Columneta CL2, se tiene :
Momento flector Resistente : MR = 17567 kg-cm
Resistencia a Corte del Concreto : Vc = 596 kg
Capacidad Resistente de los Arriostres
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 12
Diseo de Alfeizares (h = 1.00 m)
El caso ms crtico es el Alfeizar de 1.0m de altura, donde se requieren 3
columnetas de arriostre (en la Sala-comedor, de un plano de Arquitectura).
No es posible colocar slo 2 columnetas por que la porcin central de la
albailera quedara sin arriostrar.
De estas 3 columnetas, la central es la que recibe ms carga proveniente
de la albailera, por lo que ser la nica que se revisar.
Arriostres en el Alfeizar analizado
Peso propio de la Albailera tarrajeada = g e = 0.274 tn/m = 0.0274 kg/cm
Peso propio del Concreto tarrajeado = g e = 0.352 tn/m = 0.0352 kg/cm
Carga Ssmica de Servicio (E-070) = w = 0.8 Z U C1 g e
w = 0.8 x 0.4 x 1 x 1.3 g e = 0.416 g e = 0.274 tn/m = 0.0274 kg/cm
De acuerdo a la Norma E.030 :
Z = 0.4 (zona ssmica 3)
U = 1.0 (edificio de uso comn)
C1 = 1.3 (elemento que puede precipitarse al exterior)
Revisin de la Albailera (Norma E-070) :
w = 0.416 g e = 0.416 x 0.0274 = 0.0114 kg/cm
Momento Ssmico Ms = m w a
Ms = 0.106 x 0.0114 x 110 = 14.62 kg-cm/cm
a = 110 cm = longitud del borde libre
b = 100 cm = longitud del borde arriostrado
b/a = 100/110 = 0.91 m = 0.106 (Coeficiente de Mto. Tabla 12 de E-070)
Esfuerzo de Traccin actuante fm :
fm = 6 Ms / t = 6 x 14.62 / 132 = 0.52 kg/cm < ft = 1.5 kg/cm . OK
-
Diseo para Carga Perpendicular al Plano de Tabique 28/05/2014
DDE DyCENE M-2 Pg. 13
Diseo de Arriostres (Norma E-060) :
wu1 = 1.25 (0.011 x 55 x 2) = 1.567 kg/cm = carga ltima proveniente de la
albailera
wu2 = 1.25 (0.416 x 0.0352 x 10) = 0.183 kg/cm = carga ltima proveniente
de la columna
Mu = 1.567 x 45 (45/2 + 55) + x 1.567 x 55 x 2/3x55 + 0.183 x 100 x 50 =
7960 kg-cm Usar CL1.
Vu = 1.567 x 45 + x 1.567 x 55 + 0.183 x 100 = 132 kg < Vc = 596 kg
No necesita estribos.
Por tanto, se emplear en todos los Slfeizares de las Ventanas de los XX
ambientes (p.e. dormitorios, cocina y sala-comedor), Columnetas del tipo
CL1.
Grosor de Juntas Ssmicas (g)
Para el caso ms crtico (Zona de S.H.), el grosor de la junta ssmica entre
los alfeizares y los muros portantes, puede obtenerse multiplicando la
mxima distorsin inelstica por la altura del alfizar:
g = 0.005 x 1.80 = 0.90cm Usar tecnopor de 3/8 de espesor