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NUEVOS SISTEMAS Y MATERIALES PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MUROS DIVISORIOS Y DE FACHADA EN EDIFICACIONES

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES - COLCIENCIAS - LADRILLERA SANTA FE – SIKA ANDINA

CARTILLA DE NUEVOS SISTEMAS Y MATERIALES PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MUROS DIVISORIOS Y DE FACHADA EN

EDIFICACIONES

JUNTA DE MORTERO DE CEMENTO

DILATACION EN ICOPOR O SIMILAR 2cmCOLUMNA

PAÑETE

VIGA

LÁMINA DE FIBRA DE VIDRIO

BLOQUE No.5

CORTE A-A ISOMETRICO

LAMINA DE FIBRA

DE VIDRIO

JUNTA EN MORTERO DE

CEMENTO

DILATACION EN ICOPOR O

SIMILAR

VIGA

CORTE B-B DETALLE ISOMETRICO

DESARROLLADA POR: PUBLICACION FINANCIADA POR:

Centro de Investigación en Materiales y Obras Civiles

CIMOC

Universidad de Los Andes



CARTILLA DE NUEVOS SISTEMAS Y MATERIALES PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MUROS DIVISORIOS Y DE FACHADA EN

EDIFICACIONES



Esta cartilla ha sido elaborada por la Ladrillera Santafé, Sika Andina de Colombia y la Universidad de los Andes con el apoyo financiero del Instituto Colombiano para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología (COLCIENCIAS). El propósito de este documento es que sirva como una guía técnica idónea para la construcción de muros divisorios y de fachada. Ninguna de las indicaciones y recomendaciones que se presentan en este documento deben ser utilizadas sin la revisión cuidadosa por parte de un Ingeniero Civil con matrícula profesional quien debe ser competente para evaluar el significado y las limitaciones del material presentado, quien debe aceptar la responsabilidad de aplicar este material al diseño de un caso específico. Ninguna de las entidades participantes en la elaboración de este material se hace responsable por los resultados de la aplicación incorrecta de las recomendaciones aquí contenidas; en consecuencia, confía que su utilización se realice por parte de un profesional competente.

Equipo de trabajo:

Universidad de Los Andes

Luis E. YamínCamilo A. PhillipsJuan C. Reyes

Ladrillera Santa Fe

Álvaro LópezMauricio FajardoDaniel Rojas

Sika Andina

German Hermida

Diagramación

Mario BonillaJuan C. Reyes

Bogotá, Colombia. 2004.



CONTENIDO

1. Estimación de la Demanda Sísmica ................................................................................................................. 1

1.1. Fundamentos .................................................................................................................................................. 1-1

1.2. Grados de desempeño ................................................................................................................................. 1-1

1.3. Fuerzas sísmicas fuera del plano del muro ............................................................................................ 1-2

1.4. Fuerzas sísmicas en el plano del muro .................................................................................................... 1-4

2. Sistemas para Muros Divisorios ..................................................................................................................... 2

2.1. Muro Divisorio MD-1..................................................................................................................................... 2-1

2.2. Muro Divisorio MD-2................................................................................................................................... 2-7






i



3. Sistemas para Muros de Fachada................................................................................................................ 3

3.1. Muro de Fachada MF-1............................................................................................................................ 3-1

3.2. Muro de Fachada MF-2........................................................................................................................... 3-4



4. Ensayos de Laboratorio.................................................................................................................................. 4

4.1. Ensayo de caracterización....................................................................................................................... 4-1

4.2. Ensayos sobre muros con carga en su plano....................................................................................... 4-2

4.3. Ensayos sobre muros con carga fuera del plano............................................................................... 4-3

5. Bibliografía....................................................................................................................................................... 5

ii



CAPITULO 1GENERALIDADES Y ESTIMACION DE LA DEMANDA SISMICA



1.1 FUNDAMENTOS

El diseño de los elementos no estructurales debe llevarse a cabo siguiendo los requisitos del capitulo A–9 de la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismorresistente Ley 400 de 1998 Y Decretos 033 de 1999 y 034 de 2000 (NSR-98). El diseñador estructural debe garantizar que los elementos no estructurales presenten por lo menos el tipo de comportamiento o grado de desempeño mínimo especificado en la normativa.

1.2 GRADOS DE DESEMPEÑO

El grado de desempeño califica el comportamiento y nivel de daño esperado en los elementos no estructurales de una edificación ante la ocurrencia del sismo de diseño.

El desempeño se clasifica en los siguientes grados:

Como mínimo el diseño debe cumplir con los grados de desempeño definidos en la Tabla 1

Superior: Ocurren daños mínimos pero no interfieren con la operación de la edificación.

Tabla 1. Grado de desempeño mínimo

Grupo de uso de la edificación

Grado de desempeño mínimo

IV Superior

III Bueno

II Bueno

I Bajo

Bueno: Se presentan daños que son reparables y que implican alguna interferencia con la operación.

Hay daños graves inclusive no reparables, pero sin desprendimiento o colapso.

Bajo:

1-1



1.3 FUERZAS SISMICAS FUERA DEL PLANODEL MURO

Durante un movimiento sísmico, los muros divisorios y de fachada se ven sometidos a fuerzas sísmicas fuera de su plano cuya magnitud depende de los siguientes factores:

Los parámetros que intervienen en esta ecuación diferentes al peso (Wp), se definen a continuación:

Aceleración en el punto de soporte del elemento, (ax): Correspondiente a la aceleración horizontal en el punto donde el elemento no estructural está soportado o anclado al sistema estructural y se puede estimar mediante la ecuación A.9-2 de la NSR-98. De acuerdo con los estudios realizados por Reyes y Carrillo en el 2004 la aceleración sísmica ax puede estimarse alternativamente mediante la siguiente expresión:

La aceleración sísmica en el piso donde se encuentra el elemento.

La amplificación sísmica en el piso donde se encuentra el elemento.

La capacidad de disipación de energía en el rango inelástico del elemento en si y de su sistema de anclaje a la estructura.

IAIAhw

wSh

hha aan

i

kii

n

iia

kn

n

xx +

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

−=

∑

∑

=

=

1

1

Por lo anterior, las fuerzas sísmicas sobre cualquier elemento no estructural debe calcularse utilizando la siguiente ecuación:

axa SaA 2

2≤≤

p

pxpp R

aaWF ⋅⋅= )( ax:

hx:hn:n :wi:Aa:I :Sa:

k :

Aceleración en el piso x como fracción de la gravedadAltura del piso xAltura al ultimo pisoNúmero de pisosPeso del piso iAceleración pico efectiva para diseñoCoeficiente de importanciaValor del espectro de aceleración de diseño para un espectro dado.Exponente relacionado con el periodo.T ≤ 0.50 seg K = 1.00.50 seg ‹T ≤ 2.50 seg K = 0.75 + 0.50TT›2.50 seg K = 2.0

1-2



Coeficiente de amplificación del elemento no estructural (ap): Dependiendo de la rigidez, distribución de masa y características de apoyo sobre la estructura, el elemento amplifica las aceleraciones que se presentan en su punto de soporte debido a la respuesta dinámica misma.

Cuando un elemento es rígido (periodo menor de 0.06 seg) su amplificación dinámica es menor y si es flexible las aceleraciones se amplifican notablemente. El factor ap debe ser determinado experimentalmente o mediante análisis dinámicos detallados. Para todos los esquemas de muros presentados en este manual se puede utilizar un ap = 1.00.

Coeficiente de capacidad disipación de energía del elemento en sí y de su sistema de anclaje (Rp): Este coeficiente representa la capacidad de soportar daño sin colapso del sistema muro-anclaje. Utilizar valores altos de Rp implica que el sistema presentará un daño elevado pero no colapsará gracias a su ductilidad.

El uso de valores bajos de Rp puede significar al mismo tiempo dos situaciones diferentes: que el sistema es frágil y por lo tanto no tiene la capacidad para soportar el daño y presentará un colapso temprano, ó que el sistema es dúctil pero se desea limitar la presencia de daño tanto en el anclaje como dentro del elemento.

De acuerdo con investigaciones realizadas se concluye que el comportamiento del anclaje afecta de manera definitiva el comportamiento del muro. Por esta razón, no es totalmente cierto que el daño se concentra solamente en el sistema de anclaje y que el muro permanezca intacto cuando los anclajes son dúctiles.

Teniendo en cuenta lo anterior, si se espera que todos los sistemas presentados en este manual tengan un grado de desempeño superior fuera de su plano se debe realizar el diseño de los elementos no estructurales para un Rp entre 1.00 y 1.50. Este valor bajo de Rp no estáasociado a la fragilidad de los sistemas, sino a la garantía de un grado de desempeño superior.

1-3



1.4 FUERZAS SISMICAS EN EL PLANO DELMURO

La demanda sísmica en la dirección del plano del muro estárepresentada por la fuerza y desplazamientos sísmicos que le transmitan los componentes estructurales. De acuerdo con la NSR-98 el diseñador puede adoptar una de las dos siguientes estrategias en el diseño:

Separar los muros no estructurales de la estructura, proporcionando una separación suficiente para que la estructura al deformarse no los afecte adversamente.

Vincular los muros no estructurales a la estructura y proporcionarles suficiente capacidad de deformación de manera que no presenten un nivel de daño superior a su grado de desempeño.

La opción de separar los muros totalmente, no es práctica por cuando implicaría separaciones excesivamente grandes, ya que las derivas de piso utilizadas para evaluar estas separaciones serían las obtenidas de un modelo con secciones fisuradas y que según los requerimientos de la NSR-98 están del orden de 1.4% de la altura del piso

Muchos diseñadores y/o constructores dejan dilataciones inferiores a los desplazamientos inelásticos de la estructura, en cuyo caso se obtienen una vinculación parcial del muro que exige la verificación del nivel de daño en el muro.

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