Reporte 1 diseño de mamposteria

CENTRO DE CIENCIAS DEL DISEO Y DE LA CONSTRUCCIN

REA ACADMICA: ESTRUCTURAS

MAESTRA EN INGENIERA CIVIL

TERCER SEMESTRE

CURSO: DISEO DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

PROFESOR: DR. JOS NGEL ORTIZ LOZANO

ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE MAMPOSTERIA

INTEGRANTES:

LEGORRETA TACHIQUN, ALFREDO

VALERIO MUOZ, JOSHUA

VELASCO GONZLEZ, JOS DE JESS

MUOZ RENTERA, DAVID

MARZO 2015

DISEO DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL DE EDIFICIO DE MAMPOSTERIA

INTRODUCCIN:

La mampostera es la unin de bloques o ladrillos de arcilla o de concreto con un mortero para conformar sistemas monolticos tipo muro, que pueden resistir acciones producidas por las cargas de gravedad o las acciones de sismo o viento

Inicialmente la mampostera se hizo con piedra labrada que se una mediante una argamasa de cal o an al tope. Este material fue ampliamente usado en la antigedad por los romanos para construir sus puentes y acueductos. En el conocido acueducto de Segovia en Espaa, los bloques de piedra, cortados al detalle se unen sin argamasa.

Modernamente, se aprovechan los ladrillos de arcilla y los bloques de concreto de gran resistencia, unidos mediante morteros de cemento. El muro as ensamblado se considera un elemento monoltico, siempre y cuando las uniones de las juntas puedan garantizar la transmisin de esfuerzos entre las piezas individuales, sin fallas o deformaciones considerables.

IMAGEN 1. Edificio habitacional a base de mamposteria

TIPOS DE MAMPOSTERA

La mampostera puede tener refuerzo en forma de varillas y entonces se denominar mampostera reforzada, cuando las varillas se introducen por los huecos de los ladrillos y se anclan con concreto de relleno; y mampostera confinada, en la que el refuerzo se coloca en elementos de concreto (vigas y columnas de amarre), situados en la periferia del muro. La norma NSR-98 autoriza la mampostera de cavidad reforzada, an no usada en el pas, aunque s muy conocida en la literatura tcnica.

Mampostera reforzada. Es la mampostera con refuerzo embebido en celdas rellenas, conformando un sistema monoltico. Tambin tiene refuerzo horizontal cada cierto nmero de hiladas. El refuerzo se usa para resistir la totalidad de las fuerzas de tensin y ocasionalmente, para resistir los esfuerzos de compresin y cortante que no pueda resistir la mampostera simple.



Mampostera confinada. Es la mampostera con elementos de concreto reforzado (vigas y columnas de amarre), en su permetro, vaciados despus de construir el muro de mampostera simple. En nuestro medio, la mampostera confinada es la ms comn y con ella se construyen la mayor parte de las viviendas de 1 y dos pisos; se hace con bloques de arcilla cocidos de huecos horizontales, de resistencia mediana o con bloques de mortero, construidos artesanalmente, de baja resistencia y poca estabilidad dimensional. Ya se usan bloques de concreto, fabricados con tecnologa adecuada y que permiten obtener buenas resistencias y durabilidad.

La mampostera de cavidad reforzada. Es la construccin realizada con dos paredes de piezas de mampostera, separadas por un espacio continuo de concreto reforzado en funcionamiento compuesto.

JUSTIFICACION: Para poder resolver el problema antes mencionado se ha implementado la tecnologa para elaborar un

programa que ahorre en tiempo y forma la elaboracin de las memorias de clculo dando la facilidad al

ingeniero civil para elaborar una construccin segura y de calidad, y como en la ingeniera civil ahorrar tiempo

en la construccin es ahorrar dinero est tambin sera una ventaja para el programa. Se pretende elaborar

memorias en hojas de clculo como Excel desarrollando el mtodo de diseo de una estructura hecha a base

de mampostera referencindolos a los lineamientos de las Normas Tcnicas Complementarias de Diseo del

Distrito Federal (NTC-DF-2004).

OBJETIVO GENERAL: Elaborar una gua y herramientas como hojas de clculo para el anlisis y diseo estructural de edificios de

mampostera ayudados de softwares para lograr una mejor aproximacin de los resultados del anlisis y lograr

un diseo ptimo. Como se mencion anteriormente, se disear con el mtodo de diseo de una estructura

hecha a base de mampostera referencindolos a los lineamientos de las Normas Tcnicas Complementarias de

Diseo del Distrito Federal (NTC-DF-2004).

OBJETIVOS ESPECFICOS: 1. Hacer ms prctico el anlisis y diseo estructural de una edificacin de mampostera

2. Ir produciendo al mismo tiempo la memoria y el anlisis para posteriormente escoger lo que se

quiera imprimir haciendo as menos laboriosos estos procesos.

3. Realizar un anlisis de la edificacin y muros de mampostera mediante el software ABAQUS y

SAP.

4. Realizar una comparacin entre los resultados del diseo realizado con los modelos el software

ABAQUS y SAP y con las memorias en hojas de clculo.

5. Al final del proyecto el alumno conocer los mtodos de diseo de las NTC y adquirir

conocimiento para el manejo de los software de anlisis



IMAGEN 2. Corte A-A de la casa a analizar

ALCANCES Facilitar una gua que defina los pasos y lineamientos a seguir para el anlisis y diseo estructural de edificios de mampostera. Realizar el anlisis y diseo estructural de un edificio de mampostera, en forma automatizada y con la utilizacin de un programa computacional.

LIMITACIONES La ubicacin de la estructura ser supuesta en la ciudad de Aguascalientes para el anlisis ssmico, por lo que se utilizaran parmetros representativos de la zona. No se realizara el diseo de la cimentacin.

PRESENTACIN DEL PROYECTO. El proyecto que se realizar consta de una casa- habitacin de dos niveles, la cual se analizar para revisar efectos de sismo y gravedad tomando en cuenta las especificaciones de las Normas Tcnicas Complementarias Para Diseo y Construccin de Estructuras de Mampostera (NTCM). El proyecto tiene un rea de terreno de 105.60 2.



IMAGEN 3. Planta baja de la casa a analizar

La casa habitacin consta de lo siguiente: sala, comedor, cocina, medio bao, un patio de servicio y chochera en la planta baja.



IMAGEN 4. Planta alta de la casa a analizar

En la planta alta tres recamaras y dos baos. En la planta de azotea hay La estructura de la azotea y entrepiso est hecha de losa maciza y de tabique de barro recocido en muros de carga. Se ha considerado un recubrimiento de piso de cermica en todos los entrepisos de la casa.



IMAGEN 5. Ejemplificacion de casa de mamposteria

UBICACION

La ubicacin del proyecto se encuentra en Av. La Paz #102-90, fraccionamiento Rancho Santa Mnica en la ciudad de Aguascalientes, Ags.

IMAGEN 6.Ubicacion de la casa habitacin a analizar



TIPO DE SISTEMA DE MAMPOSTERIA Mampostera Confinada: Todos los elementos estructurales de mampostera y concreto reforzado se

analizaron por la teora plstica, basado en las especificaciones del Cdigo Municipal de

Aguascalientes, las Normas Tcnicas Complementarias del Departamento del Distrito Federal, las

Normas Tcnicas Complementarias para Diseo de Estructuras de Mampostera y Sismo, tomando en

cuenta las adecuaciones por parte del Cdigo Municipal de Aguascalientes.

El tipo de mampostera a utilizar en el proyecto ser mampostera confinada de tabique de arcilla recocida. Condiciones de regularidad. Sistemas de piso.

IMAGEN 7. Fachada principal



PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES ESTRUCTURADOS

ESFUERZOS DE DISEO:

Capacidad de carga del terreno

o q = 15 t/m (tomado del cdigo municipal del estado de Aguascalientes)

Concreto reforzado

o fc = 250 kg/cm En losas y trabes

o f'c= 150 kg/cm En Castillos.

Acero de refuerzo G-42

o Fy = 4200 kg/cm (Varillas del # 3 al # 8)

o Fy = 2100 kg/cm (Alambrn)

Mampostera (mortero tipo I)

o f*m = 20kg/cm (De acuerdo al Cdigo Municipal)

ESTRUCTURACIN

A continuacin se menciona la descripcin de los elementos estructurales referentes a muros, losas y

cimentacin:

Muros

Los muros que se analizaran en el software, son nicamente los muros de carga y las mochetas con

funcin estructural, y como se mencion con anterioridad sern de mampostera confinada a base de

tabique de arcilla recocido 7x14x28.

Losas

Las losas de Entrepiso y Azotea sern a base del sistema de Semi-vigueta de alma abierta y bovedilla

de poli-estireno con espesor total de losa de 20 cm incluida la capa de compresin.

Cimentacin

Como se mencion en el apartado de limitaciones la cimentacin de la estructura a analizar no est

dentro de los alcances de este proyecto.



Se propuso una estructuracin de manera que las cargas permanentes, variables y accidentales sean

transmitidas a travs de columnas, trabes y los muros de carga. Todo este proceso se realiz en el

software AUTOCAD.

IMAGEN 8. Trabes y castillos planta baja



IMAGEN 9. Trabes y castillos planta alta



IMAGEN 10. Configuracin de viguetas planta baja



IMAGEN 11. Configuracin de viguetas planta alta



Posteriormente para realizar el modelo a analizar en el software de anlisis estructural SAP,

primeramente se modelaron todas las cadenas, trabes y castillos de la casa en AUTOCAD, los muros

se modelaron como 3Dface y cadenas y castillos como lneas. A cada elemento se le asign un layer

diferente para al momento de importar el archivo a SAP poder asignarle a cada layer el tipo de

elemento.

IMAGEN 12. Modelo 3D autocad

Despus se procedi importando la geometra a sap2000 donde se defini las propiedades de los

muros de mampostera:

De las normas 2.8.5.2

b) Para mampostera de tabique de barro y otras piezas:

Em = 600 fm* para cargas de corta duracin (2.7)

Em = 350 fm* para cargas sostenidas (2.8)

2.8.6.2 Determinacin a partir del mdulo de elasticidad de la mampostera

Si se opta por usar la seccin 2.8.5.2 para determinar el mdulo de elasticidad de la mampostera, el

mdulo de cortante de la mampostera se puede tomar como Gm = 0.4 Em (2.9) por lo tanto se da

valor poisson de 0.25.



IMAGEN 13. Pantalla para introducir propiedades de materiales en SAP



Se import en forma separada para ser ms fcil el asignar propiedades.

IMAGEN 14. Importacin de elementos por partes

Despus se uni y se procedi a discretizar para discretizar primero se seleccion el elemento SHELL de la

mampostera y se tomo la opcin de discretizar de dimensiones exactas de 0.5 en una direccin y 0.5 en la otra

direccin. En seguida cuando se discretizaron los elementos FRAME se hizo con base a los nodos de la

mampostera para que trabajaran en conjunto.



Despus se asignaron las cargas con base a los pesos especficos de cdigo municipal de Aguascalientes 2007

en el artculo 886 simplemente con la reas que van a ver en un metro cuadrado de losa por su peso especfico

de losa , cargas vivas, cargas viva instantnea y carga viva media del artculo 895 del mismo cdigo.

AZOTEA

ENTREPISO

H=20

H=20

L AZOTEA

L AZOTEA

PETATILLO 60 KG 0 KG

VITROPISO 0 KG 40 KG

MORTERO RELLENO 60 KG 60 KG

CONCRETO 190 KG 190 KG

YESO 40 KG 40 KG

TOTAL= 350 KG 330 KG

CV 100 KG 200 KG cv instantanea 70 kg 90 kg

cvm 15 kg 70 kg

Para asignarle carga de la losa y no modelar la losa dibujamos una rea en donde est la losa y al definirla le

modifica sus propiedades cambiando todo por 0 porque no nos interesan los esfuerzos de la losa, y a esta al

asignar la carga se seleccion la opcin de una carga uniforme to FRAME para asignarla en los FRAME y se puso

en una sola direccin con que las viguetas de alma abierta solo trabajan en una solo direccin que por default

el programa maneja el claro largo.



IMAGEN 15. Proceso de introduccin de cargas



Se tom de las Normas tcnicas complementarias de diseo de mampostera del distrito federal.

2.8.5.1 Ensayes de pilas construidas con las piezas y morteros que se emplearn en la obra. Se ensayarn pilas del tipo, a la edad y en la cantidad indicados en la seccin 2.8.1.1. El mdulo de elasticidad para cargas de corta duracin se determinar segn lo especificado en la Norma Mexicana correspondiente. Para obtener el mdulo de elasticidad para cargas sostenidas se debern considerar las deformaciones diferidas debidas al flujo plstico de las piezas y el mortero. Optativamente, el mdulo de elasticidad para cargas de corta duracin obtenida del ensaye de pilas se podr dividir entre 2.3 si se trata de piezas de concreto, o entre 1.7 si se trata de piezas de barro o de otro material diferente del concreto.

2.8.5.2 Determinacin a partir de la resistencia de diseo a compresin de la mampostera Para mampostera de tabiques y bloques de concreto:

Em = 800 fm* para cargas de corta duracin (2.5) Em = 350 fm* para cargas sostenidas (2.6)

o Para mampostera de tabique de barro y otras piezas, excepto las de concreto: Em = 600 fm* para cargas de corta duracin (2.7) Em = 350 fm* para cargas sostenidas (2.8)

2.8.6.2 Determinacin a partir del mdulo de elasticidad de la mampostera. Si se opta por usar la seccin 2.8.5.2 para determinar el mdulo de elasticidad de la mampostera, el mdulo de cortante de la mampostera se puede tomar como

o Gm = 0.4 Em (2.9)

L Azotea

L Azotea

Petatillo 60 Kg 0 Kg

Vitropiso 0 Kg 40 Kg

Mortero Relleno 60 Kg 60 Kg

Concreto 190 Kg 190 Kg

Yeso 40 Kg 40 Kg

TOTAL 350 Kg 330 Kg

Carga Viva 100 Kg 200 Kg

Carga Viva Instantnea 70 Kg 90 Kg

TOTAL 450 Kg 530 Kg

Carga de servicio del 40% 630 kg 742 kg

CM+CVI 462 kg 462 Kg

Tomando en cuenta:

Peso volumtrico del muro de tabique de 1800 kg/m3

Peso volumtrico de muro de concreto de 2400 kg/m3



COMBINACIONES DE CARGA Los elementos de la estructura sern diseados para resistir, en condiciones de seguridad, todas las

combinaciones de carga que sean aplicables al tipo de estructura y a las condiciones particulares del sitio en

donde sta se ubique.

Las combinaciones de cargas que se utilizaron son las siguientes:

IMAGEN 16. Combinaciones de carga utilizadas

Donde: PP= peso propio CM= carga muerta CV= carga viva Sx= sismo en X Sy= sismo en Y CVM=carga viva media Las cargas vivas mxima, media e instantanea fueron tomadas del cdigo municipal de Aguascalientes.



A las cargas por sismo, se le asign un espectro de diseo el cual se menciona a continuacin.

IMAGEN 17. Espectro de diseo utilizado

-

0.0100

0.0200

0.0300

0.0400

0.0500

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49Normas Tecnicas complementarias del df



Los resultados del anlisis modal de la casa son los siguientes:

IMAGEN 18.Resultados del anlisis modal.

RESULTADOS DE REACCIONES EN LA BASE:

IMAGEN 19.Resultados de reacciones en la base

TABLE: Modal Periods And Frequencies

OutputCase StepType StepNum Period Frequency CircFreq Eigenvalue

Text Text Unitless Sec Cyc/sec rad/sec rad2/sec2

MODAL Mode 1 0.096207 10.394 65.309 4265.3

MODAL Mode 2 0.084565 11.825 74.3 5520.5

MODAL Mode 3 0.078609 12.721 79.93 6388.8

MODAL Mode 4 0.074083 13.498 84.813 7193.2

MODAL Mode 5 0.07362 13.583 85.346 7283.9

MODAL Mode 6 0.070395 14.206 89.256 7966.7

MODAL Mode 7 0.069924 14.301 89.857 8074.3

MODAL Mode 8 0.069667 14.354 90.189 8134

MODAL Mode 9 0.066503 15.037 94.48 8926.4

MODAL Mode 10 0.063161 15.833 99.479 9896.1

MODAL Mode 11 0.062121 16.098 101.14 10230

MODAL Mode 12 0.059749 16.737 105.16 11059

TABLE: Base Reactions

OutputCase CaseType StepType GlobalFX GlobalFY GlobalFZ GlobalMX GlobalMY GlobalMZ

Text Text Text Tonf Tonf Tonf Tonf-m Tonf-m Tonf-m

C1=1.4PP Combination 3.247E-11 -1.782E-12 190.8656 1187.03496 -613.43927 -1.399E-10

C2=1.4(PP+CM) Combination 3.247E-11 -1.782E-12 190.8656 1187.03496 -613.43927 -1.399E-10

C3=1.4(PP+CM+CV) Combination 4.134E-11 -2.094E-12 222.463 1362.4429 -722.92247 -1.789E-10

C4=1.1(PP+CM+SX+.3SY) Combination Max 7.527 0.8362 161.9216 1002.96632 -493.44268 55.83251

C4=1.1(PP+CM+SX+.3SY) Combination Min -7.527 -0.8362 161.8836 996.23419 -552.93572 -55.83251

C5=1.1(PP+CM-SX-.33SY) Combination Max 7.527 0.8362 161.9216 1002.96632 -493.44268 55.83251

C5=1.1(PP+CM-SX-.33SY) Combination Min -7.527 -0.8362 161.8836 996.23419 -552.93572 -55.83251

C6=1.1(PP+CM+SX-.3SY) Combination Max 7.527 0.8362 161.9216 1002.96632 -493.44268 55.83251

C6=1.1(PP+CM+SX-.3SY) Combination Min -7.527 -0.8362 161.8836 996.23419 -552.93572 -55.83251

C7=1.1(PP+CM-SX+.3SY) Combination Max 7.527 0.8362 161.9216 1002.96632 -493.44268 55.83251

C7=1.1(PP+CM-SX+.3SY) Combination Min -7.527 -0.8362 161.8836 996.23419 -552.93572 -55.83251

C8=1.1(PP+CM+.3SX+SY) Combination Max 2.3698 2.4152 161.915 1009.29743 -513.29786 24.85891

C8=1.1(PP+CM+.3SX+SY) Combination Min -2.3698 -2.4152 161.8902 989.90307 -533.08053 -24.85891

C9=1.1(PP+CM+.3SX-SY) Combination Max 2.3698 2.4152 161.915 1009.29743 -513.29786 24.85891

C9=1.1(PP+CM+.3SX-SY) Combination Min -2.3698 -2.4152 161.8902 989.90307 -533.08053 -24.85891

C10=1.1(PP+CM-.3SX-SY) Combination Max 2.3698 2.4152 161.915 1009.29743 -513.29786 24.85891

C10=1.1(PP+CM-.3SX-SY) Combination Min -2.3698 -2.4152 161.8902 989.90307 -533.08053 -24.85891

C11=1.1(PP+CM-.3SX+SY) Combination Max 2.3698 2.4152 161.915 1009.29743 -513.29786 24.85891

C11=1.1(PP+CM-.3SX+SY) Combination Min -2.3698 -2.4152 161.8902 989.90307 -533.08053 -24.85891

C12=PP+CM+CVM Combination 2.319E-11 -1.273E-12 136.3326 847.88211 -438.1709 -9.995E-11

C13=PP+CM Combination 2.319E-11 -1.273E-12 136.3326 847.88211 -438.1709 -9.995E-11

C14=PP+CM+CV Combination 2.953E-11 -1.495E-12 158.9022 973.1735 -516.37319 -1.278E-10

7.527 2.4152 222.463 1362.4429 -438.1709 55.83251



Compresion maxima con la combinacion de carga C3

Muro 4 planta alta

El esfuerzo mximo que se presenta en este muro es de 3.2 /2



Muro A 4 6 planta alta

El esfuerzo mximo que se presenta en este muro es de 3 /2

Muro H 9 11 planta baja




Muro 1 planta baja


Muro H 4 6 planta alta




Cortante maximo con la combinacion de carga C4






El esfuerzo mximo que se presenta en este muro es de 4 /2

Muro E 2 4 planta alta




Muro C 6 7 planta alta


Muro C 5 9 planta alta


Reporte 1 diseño de mamposteria

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