MUROS DE CORTANTE

MUROS DE CORTANTE concreto armado ii

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DOCENTE:Ing. Ovidio Serrano Zelada

LAMBAYEQUE-MARZO DEL 2015INTEGRANTES: CHILCON MONTALVO CRISTIAN RAMIREZ ARIAS JORGE VASQUEZ RIMACHI OSCAR SILVA TARRILLO WILLIAM

MUROS DE CORTE O PLACAS1.- DEFINICIONES:Los muros de corte, tambin conocidos como placas, son paredes de concreto armado que dada su mayor dimensin en una direccin, mucho mayor que su ancho, proporcionan en dicha direccin una gran resistencia y rigidez lateral ante movimientos laterales.Son en efecto vigas en voladizo vertical de gran peralte que proporcional estabilidad lateral a las estructuras al resistir las fuerzas cortantes y momento flexionante en sus planos causados por las fuerzas laterales, la resistencia de los muros cortantes es casi siempre controlada por sus resistencias a flexin, sin embargo en algunas ocasiones pueden requerir algn refuerzo cortante para prevenir las fallas por tensin diagonal.La eficiencia de los muros de corte para restringir las deformaciones laterales disminuye con la altura. Se puede controlar mediante una combinacin adecuada de muros y prticos, al combinar los prticos con los muros, el muro toma una parte importante del cortante en los primeros pisos y el prtico lo toma en los pisos superiores.

Como se puede ver en los grficos anteriores tiene mayores ventajas usar sistemas prtico muro los cuales ayudan a la estructura a no sufrir grandes deformaciones que podran exceder su resistencia a la cual fue diseada.

2.- CLASIFICACION DE LOS MUROS DE CORTE:

A) Por su esbeltez:

La esbeltez de un muro se cuantifica por la relacin K = H / L, llamada relacin de esbeltez; cuando esta relacin es mayor a 2 el muro se clasifica como largo o esbelto; por el contrario cuando K 2 el muro se clasifica como corto o bajo. En los muros esbeltos la resistencia a la flexin controla el comportamiento del muro, mientras que en los bajos el cortante controla las deformaciones de flexin y la resistencia. Los muros esbeltos pueden disearse como muros dctiles para darles buenas caractersticas de disipacin de energa ante cargas cclicas reversibles.

B) Forma de seccin transversal:

Los muros pueden ser de forma rectangulares, seccin T, L o U, y otras formas ms elaboradas, en algunas ocasiones el muro tiene ensanchamiento en sus extremos los cuales se construyen para permitir el anclaje de vigas transversales, para colocar su refuerzo a flexin

C) Por su forma en elevacin:La mayora de los muros de corte no sufren cambios en las dimensiones en su elevacin, la dimensin que cambia con frecuencia es el espesor, cuando los muros de corte deben tener en su interior ventanas o puertas se les llama muros con aberturas.

3.- TIPOS DE REFUERSO DE MURO: Los muros tienen tres tipos de refuerzo: longitudinal, vertical y horizontal. El refuerzo longitudinal, ubicado en los extremos del muro, toma traccin o compresin debido a la flexin, puede incluir el refuerzo de confinamiento y colabora en tomar el corte en la base que tiende a generar deslizamiento. El refuerzo horizontal toma el corte en el alma y el refuerzo vertical puede tomar carga axial, toma deslizamiento por corte y corte en el alma

LONGITUDINAL HORIZONTAL VERTICAL

4.- TIPOS DE FALLA EN EL MURO: Empleando cargas cclicas estticas, los muros portantes pueden fallar de diversas maneras y se han identificado distintas respuestas en muros de concreto armado. Estas incluyen estados de lmite de flexin, traccin diagonal, compresin diagonal (aplastamiento del alma), compresin en los talones y pandeo del refuerzo, corte-deslizamiento y pandeo fuera del plano del muro.

En la siguiente figura se pueden apreciar diversos tipos de falla donde las acciones sobre el muro, (a), generan diversas fallas: (b) flexin, (c) traccin diagonal, (d) corte-deslizamiento y (e) deslizamiento en la base. Cuando la respuesta es frgil los mecanismos de disipacin son diferentes, son por deslizamiento en la base y por degradacin en el concreto, esto implica menor capacidades de ductilidad pero tambin menores importantes disminuciones de rigidez y, por lo tanto, para respuestas basadas, en resistencia, importantes reducciones en la demanda. 5.- MUROS ESTRUCTURALES ESBELTOS:

a) Tipos de Fallas y Criterios de Diseo:

Estos tienen relacin de esbeltez mayor a 2, lo que permite que su mayor fuente de disipacin de energa.Como el rea transversal del muro es demasiado grande, tiene alta capacidad para soportar cargas axiales y por consiguiente las cargas que actan sobre el estarn muy

Por debajo de la capacidad en condiciones balanceadas, debido a lo anterior se obtiene una adecuada ductilidad si:

Se coloca el refuerzo por flexin en los extremos de los muros. Se confinan los extremos de muros con estribos con bajas separaciones, para aumentar as el confinamiento de la albailera y reducir la posibilidad del pandeo del fuerzo a flexin.Para que no ocurra una falla por cortante: El agrietamiento por tensin diagonal no se presente antes que se presente los momentos mximos que puede soportar el muro y que generan la falla por flexin. Las tensiones mximas de trabajo de los muros a cortante debe mantenerse bajas para evitar las fallas por aplastamiento y deslizamiento del muro.

I. Resistencia a la flexin:

Para este tipo de muro que se disea como los esbeltos se coloca el refuerzo vertical a flexin en las partes extremas de la seccin transversal que le da una mayor resistencia y mayor ductilidad.

II. Resistencia al Corte:La resistencia que se agrega es considerable a la que se puede obtener de las vigas con la diferencia es que la altura efectiva de la seccin d para el caso de muros se toma 0.80L.

El refuerzo debe colocarse en el alma del muro y el refuerzo debe ser de dimetro pequeo y separaciones cortas, para asegurar la resistencia al agrietamiento diagonal del concreto es necesario colocar una cuanta mnima de refuerzo horizontal para acero confy = 4200 Kg/cm2 la cual ser del 25% de la mnima la cual es suficiente para controlar los efectos de temperatura y fraguado.Para el desplazamiento por cortante en muros esbeltos es menos crtico que el caso de vigas debido a la carga axial que tiene y a la distribucin uniforme del refuerzo vertical que ayuda a evitar el agrietamiento horizontal.

Aunque el muro se confine es posible que falle por inestabilidad lateral para evitar el pandeo fuera del plano se usa para los casos en que la relacin de esbeltez es H libre/b 14 o 10.

6.- MUROS ESTRUCTURALES CORTOS O BAJOS:

a) Clase de Muros Cortos:Se considera para la relacin de esbeltez H/L 2 y de acuerdo a su comportamiento se puede clasificar en:

Muros Elsticos: Como la resistencia de los muros cortos es tan alta es normal que respondan aun ante sismos intensos, dentro de un intervalo elstico por lo cual su uso es el ms frecuente. Muros que Cabecean: Son los que soportan la mayor carga lateral y una carga vertical relativamente baja, en este caso su resistencia esta dado para no poder voltearse si se disea para este tipo el comportamiento del muro ser elstico. Muros Dctiles: Diseados para que trabajen bien en el estado inelstico en el que puedan producir alguna carga.Para este tipo de muro la flexin es ms alta ya que es difcil desarrollarlas sin que antes falle por cortante que es dada por la ductilidad es mucho menor que la requerida para muros esbeltos los cuales son de ductilidad restringida.

b) Resistencia a la Flexin:Para que soporten el momento flector se usa el refuerzo vertical mnimo, el problema que tiene es como resistir las fuerzas cortantes, al igual que para muros esbeltos, la distribucin del acero uniformemente ayuda a resistir los deslizamientos cortantes que pueda presentarse.

Para determinar la cantidad de acero que se debe distribuir en el diafragma se toma de la siguiente ecuacin:

As = .h.t.H

c) Resistencia al Cortante:Como se vio en los muros de corte esbeltos es indispensable la colocacin de refuerzos horizontales para resistir parte de la fuerza cortante. Sin embargo tambin es necesario colocar el refuerzo vertical para tomar el cortante. Al igual que para los muros esbeltos la cuanta mnima es del 0.25% para refuerzo vertical.

La falla por compresin o tensin diagonal se evita si se limita la tensin cortante y se coloca refuerzo horizontal para evitar fallar por aplastamiento.

Para verificar si la seccin es suficiente para soportar los esfuerzos cortantes.

Vn = ( +) = 0.6Vu = 0.75 (1.4Vd + 1.7 Vi + 1.87 Vs)

Vu = VnVmax = 2.65. Kg/cm2

7.- PROCEDIMIENTO DE DISEO:

CRITERIOS Las placas son los elementos que gobiernan el comportamiento ssmico de la edificacin. Como lo hemos mencionado anteriormente, son las encargadas de rigidizar la estructura y de limitar las deformaciones laterales. Se consideran dos anlisis en las placas: uno que contempla los efectos locales debido a cargas concentradas en zonas especficas de la placa (los encuentros con vigas) y otro que toma en cuenta el comportamiento de toda la placa, sometida a las cargas verticales y a los efectos producidos por el sismo. Durante el sismo la placa absorbe grandes momentos ssmicos y como la fuerza horizontal de sismo puede invertirse muchas veces durante el movimiento ssmico, ser importante confinar el concreto en los extremos de la placas, porque all las fuerzas de compresin sern grandes y adems, estos extremos coinciden con los encuentros con vigas y actan como columnas.

a) CRITERIOS DE CONFINAMIENTO DE LA NORMA PERUANA NTE. E-60

ESPECIFICACIONES SEGN EL REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES

b) DETERMINACIN DEL DIAGRAMA DE ITERACIN:

c) DISEO POR FLEXO-COMPRESIN:

Tenindose la distribucin del acero vertical, se elabora el diagrama de interaccin del muro con la cual verificamos que nuestros valores Mu/ y Pu/ se encuentren dentro de la zona del diagrama de interaccin. En caso contrario ser necesario hacer uso de diagramas hechos para una distribucin dada de acero y calcular nuestra rea de acero necesaria.

Los muros con esfuerzos de flexin debidos a la accin de fuerzas coplanares debern disearse de acuerdo a los siguiente:

a) Para muros esbeltos (Altura total/longitud : H/L 1 ) sern aplicables los lineamientos generales establecidos para flexo compresin. El refuerzo vertical deber distribuirse a lo largo de la longitud del muro, debindose concentrar mayor esfuerzo en los extremos.

b) Para muros de poca esbeltez ( H/L < 1 ) y con cargas axiales no significativas, no son vlidos los lineamientos establecidos para flexocompresin, debindose calcular el rea del refuerzo del extremo en traccin para el caso de secciones rectangulares como sigue:

Mu = As fy ZDnde:Z = 0.4L [ 1 + H / L ] : Si 0.5 < H / L < 1Z = 1.2 H : Si H / L 0.5

Si los muros no son de seccin rectangular o estn sujetos a cargas axiales significativas, se determinarn las reas de los refuerzos mediante un anlisis racional.

Adicionalmente deber colocarse refuerzo uniformemente repartido a lo largo de la longitud el muro cumpliendo ste con el acero mnimo de refuerzo vertical de muros.

El acero de refuerzo concentrado en los extremos de los muros deber confinarse con estribos como el caso de columnas. Los empalmes de refuerzo se disearn como empalmes en traccin.

El refuerzo vertical distribuido no necesita estar confinado por estribos a menos que su cuanta exceda a 0.01 sea necesario por compresin.

En muros y losas, exceptuando las losas nervadas, la separacin del refuerzo principal por flexin ser menor o igual a 3 veces el espesor del muro o de la losa, sin exceder de 45 cm.

El revestimiento para muros de corte deber ser 2 cm.

D) DISEO POR CORTE SEGN LA NORMA E-060 DE CONCRETO ARMADOAcpite 15.4.3.1 : Los muros con esfuerzo de corte debidos a la accin de fuerzas coplanares se disearn considerando:

Para clculos ms detallados se podr considerar el menor valor de las siguientes expresiones:

Si [ ( Mu / Vu ) - L/2 ] es negativo no deber usarse esta ltima ecuacin. Para los casos en los cuales el muro est sujeto a esfuerzos de traccin axial significativa ( Nu sea traccin ) o cuando los esfuerzos de compresin sean pequeos ( Nu / Ag < 0.1 fc ) deber considerarse Vc = 0. Acpite 15.4.3.2 : La distancia d de la fibra extrema en compresin al centroide de la fuerzas en traccin del refuerzo, se calcular con un anlisis basado en la compatibilidad de deformaciones. En caso de no hacerse este anlisis d debe tomarse igual a 0.8 L. Acpite 15.4.3.3 : Las secciones localizadas entre la base y una altura L/2 o H/2 ( la que sea menor ), podrn disearse con el mismo valor de Vc que el calculado para la seccin ubicada a L/2 o H/2. Acpite 15.4.3.4 : La fuerza cortante de diseo Vu en cualquier seccin deber cumplir con:

Si n > 15 , usar n = 15donde: n = nmero de pisoS

El coeficiente Mur/Mua, se usa para tomar en consideracin la sobreresistencia en flexin producto del diseo, y el coeficiente de amplificacin dinmica, para tomar en cuenta el incremento de demanda de corte por efectos dinmicos que ocurren con la variacin de la distribucin de la fuerza de inercia con los diferentes modos de vibracin de la estructura. En algunos casos el factor [Mur/Mua]*W es superior al factor de Rd, tener un factor mayor a Rd no tendra aparentemente mucho sentido pues no existe, para un anlisis convencional elstico, una fuerza mayor a la obtenida sin considerar reduccin por ductilidad. Para estos casos el comentario de la Norma indica que se puede disear considerando Rd veces el V actuante y un factor de resistencia igual a 1.0 (en lugar de 0.85), debido a que esta situacin representa un caso extremo ( lmitesuperior ). Acpite 15.4.3.5 : Cuando Vu exceda a Vc , deber colocarse refuerzo horizontal por corte. El rea de este refuerzo se calcular con:

La cuanta h del refuerzo horizontal por corte ( referida a la seccin total vertical de concreto del sector en estudio ), ser mayor o igual a 0.0025, y el espaciamiento del refuerzo no exceder de L/5, 3t o 45 cm. debindose anclar en los extremos confinados del muro en forma tal de poder desarrollar su esfuerzo de fluencia. La cuanta v del refuerzo vertical por corte ( referida a la accin total horizontal de concreto ), ser mayor o igual de :

Deber distribuirse el refuerzo por corte horizontal y vertical en las dos caras. Pero no necesitar ser mayor que el refuerzo horizontal requerido. El espaciamiento del refuerzo vertical no deber ser mayor que L/3,3t 45cm. Cuando Vu sea menor que 0.5Vc las cuantas de refuerzo horizontal y vertical pueden reducirse a:h > 0.0020v > 0.0015

El espaciamiento de ambos refuerzos no ser mayor que tres veces el espesor del muro 45 cm. Acpite 15.4.3.6 : Cuando el espesor del muro sea igual o mayor de 25 cm. En resumen los pasos para el diseo de muros de corte son:

a) Diseo por flexo compresin en la direccin del muro. Diagrama deInteraccin.b) Diseo por cortante en la direccin del muro. Obtencin del refuerzoHorizontal y vertical.c) Diseo de carga axial ( efecto local ) en zonas donde hay cargas concentradas.d) Diseo de ncleos confinados como columnas sometidas a flexo compresin, debido a momentos de carga de gravedad y de sismo.

DISTRIBUCION DE ACERO EN m

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