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ALBAÑILERÍA EN CHILE

Augusto Holmberg Fuenzalida 1 y Miguel Araneda Reyes2

RESUMEN En este trabajo se presenta una descripción general de las albañilerías en Chile y se realiza una comparación de las normas chilenas de diseño de albañilerías armadas y albañilerías confinadas con normas similares del resto de los países de la región. De la comparación se puede apreciar que existe una gran dispersión tanto en las características de los materiales como en las disposiciones de diseño empleadas.

ABSTRACT In this paper a general description of masonry in Chile is presented and a comparison between the Chilean standards for reinforced masonry and confined masonry and similar standards from other counties in the region is made. From the comparison it can be shown great differences in material properties and design criteria for masonry construction.

INTRODUCCIÓN La construcción de viviendas en Chile representa, de acuerdo a cifras del año 2000, un 63% de la superficie total edificada, comparada con un 27% destinada a industria, comercio y establecimientos financieros y un 10% destinada a servicios, lo cual refleja su gran importancia relativa (fig. 1)

Superficies de Edificaciones aprobadas e iniciadas, sectores privados y públicos por

destino en el año 2000 (INE, 2000)

vivienda63%

ind, com y est. fin27%

servicio10%

Figura 1. Superficie total de edificaciones según destino en el año 2000. (INE, 2000) En la actualidad la albañilería es el material más usado en la construcción de viviendas en Chile. Esto se debe a los menores costos que representa construir con este material y la rapidez que se puede lograr en la construcción de viviendas al estar la mano de obra familiarizada con la ejecución de este tipo de construcciones. Para destacar la importancia de la albañilería en la edificación de uso habitacional, en la figura 2 se presentan un cuadro comparativo donde se aprecia que la albañilería es usada como material predominante de muro en un 53% de la superficie edificada habitacional.

1 Ingeniero Civil, Gerente General Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile 2 Ingeniero Civil

V Simposio Nacional de Ingeniería Estructural en la Vivienda Queretaro, Qro. 2007

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Materiales utilizados en la confección de muros para la edificación habitacional (INE, 2000)

18%

13% 16%

53%

hormigón armado

albañilería

madera

otros

Figura 2 Materiales predominantes en muros para la edificación habitacional (INE, 2000). Por otra parte, las viviendas de 1 y 2 pisos representan un 68% de la edificación. De este porcentaje un 40% corresponde a las viviendas de un piso y un 60% a las viviendas de 2 pisos, como se indica en la figura 3.

Altura de Edificación Habitacional (INE, 2000)

1 piso27%

2 pisos41%

3 y 4 pisos8%

5 y más pisos24%

Figura 3. Importancia de las viviendas de 1 y 2 pisos en la edificación habitacional.(INE, 2000).

LA ALBAÑILERÍA Y SUS MODALIDADES DE REFUERZO A continuación se resumen las características de las modalidades de refuerzo de la albañilería utilizada en las viviendas de 1 y 2 pisos. ALBAÑILERIA ARMADA En este tipo de albañilería se integran como un todo el acero y las unidades. Para incorporar la armadura se dispone acero vertical distribuido en los huecos de las unidades y acero horizontal distribuido en las juntas horizontales de mortero. En esta modalidad, los huecos al interior de las unidades donde se instalan las armaduras verticales son llenados con hormigón de gravilla o con mortero para lograr adherencia entre la armadura y la unidad permitiendo así la integración del acero y la albañilería. (Fig 4)

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Figura 4. Albañilería Armada La albañilería armada aparece en Chile en los años 70 aproximadamente como una alternativa a la albañilería confinada, buscándose eliminar lo más posible el uso de hormigón armado en la estructuración. Aparece el concepto de tensor, el que corresponde a barras de acero que se colocan verticalmente en huecos de ladrillos y cuya función es reemplazar al pilar de hormigón armado en cuanto a resistir la fuerza de la tracción producido por las cargas laterales. Para caracterizar las viviendas estructuradas con muros de albañilería armada, en primer lugar se considera información hasta el año 1986 (Astroza y Delfín, 1986), la que permite identificar los elementos más comunes en la estructuración de estas viviendas. Estas características se detallan en la tabla 1. TABLA 1 CARACTERÍSTICAS DE VIVIENDAS DE ALBAÑILERÍA ARMADA. Tipo de unidad Ladrillo cerámico hecho a máquina o bloque hueco de hormigón Mortero de junta Morteros mixtos de cemento y cal hidráulica Aparejo De soga Altura de piso 2.4 m Estructuración Muros de 15 y 20 cm de espesor . Refuerzos con armaduras verticales de 8 mm de

diámetro colocadas en el interior de los huecos de las unidades (10 a 12 mm en bordes de muro) y armadura horizontal normalmente escalerilla de acero electrosoldado de 4.2 mm de diámetro en las juntas horizontales de mortero.

Pisos Losa de hormigón armado de 10 cm de espesor mínimo en entrepisos y en algunos casos a nivel de techo.

Techumbre Cerchas de madera y cubierta de plancha asbesto – cemento Posteriormente, con la aparición de la norma chilena de albañilería armada NCh 1928 en 1986 se adoptan criterios similares a los establecidos en el código UBC de esa época. ALBAÑILERÍA CONFINADA La otra forma de reforzar los muros de albañilería es enmarcar el paño con elementos esbeltos de hormigón armado produciendo su confinamiento. El elemento de confinamiento vertical es el pilar y el elemento de confinamiento horizontal es la cadena. Esta modalidad de refuerzo se muestra en la figura 5.


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Figura 5. Albañilería Confinada Los pilares y cadenas no aumentan la capacidad resistente al corte de los muros de albañilería sólo sirven para aumentar la capacidad de deformación inelástica cuando ocurre la falla por corte una vez que se produce el agrietamiento diagonal del muro (INN, 1997). Los pilares y cadenas además de contribuir a la capacidad de deformación inelástica, contribuyen a aumentar la capacidad de disipar energía siempre y cuando el paño esté totalmente enmarcado por estos elementos. La albañilería confinada comenzó a utilizarse en Chile a partir de los años 40, luego del terremoto de Chillán del año 1939 en la VIII región con las limitaciones de diseño que se establecieron en la Ordenanza General de Construcción de 1949, la albañilería más usada empezó a ser la albañilería confinada. La Ordenanza comenzó a exigir que los muros de albañilería de ladrillos se construyan entre pilares y cadenas de hormigón armado para construcciones 1 y 2 pisos (Gómez, 2000). La características de esta modalidad de refuerzo de la albañilería en viviendas hasta el año 1986 (Astroza y Delfín, 1986) se indican en la tabla 2. TABLA 2. CARACTERÍSTICAS DE VIVIENDAS DE ALBAÑILERÍA CONFINADA. Tipo de unidad Ladrillo macizo hecho a mano, tipo muralla o fiscal Mortero de junta Morteros de cemento y morteros mixtos de cemento y cal hidráulica Hormigón Resistencia cúbica mínima de 160 kg/cm2

Aparejo De soga y cabeza Altura de piso 2.4 a 3 m Estructuración Muros de 20 y 30 cm de espesor reforzados y dinteles de hormigón armado. Pisos Entrepisos de madera o losa de hormigón armado Techumbre Cerchas de madera y cubierta de asbesto – cemento, tejas o plancha de acero zincada

Actualmente estas albañilerías se rigen por la norma NCh 2123 of 1997 y los materiales utilizados, unidades de albañilería y mortero de junta son similares a los empleados en albañilería armada. ALBAÑILERIA HIBRIDA La albañilería híbrida posee características de refuerzo de las dos modalidades anteriores. Nueve de los trece tipos de estructuras estudiadas por Giadalah (Giadalah 2000) poseen muros de albañilería armada en una dirección, muros de albañilería confinada en la otra dirección, muros de albañilería semi-confinada (muros con sólo un pilar) en alguna dirección y muros con un pilar en un extremo y armadura en el interior de las unidades en el otro extremo, en alguna dirección.

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ÁREA, ALTURAS DE PISO Y DENSIDAD DE MUROS DE LAS VIVIENDAS DE ALBAÑILERÍA

ÁREA Para viviendas de un piso el área promedio es 40.6 m2 y para las viviendas de dos pisos esta área aumenta a 41.61 m2 según los proyectos revisados por Giadalah. Los proyectos estudiados por Faulhaber (Faulhaber, 1987) poseen una superficie en planta entre 28 y 47 m2. ALTURA La altura promedio de estas viviendas según los datos de Giadalah son 2.24 m para casas de un piso y 4.42 m para casas de 2 pisos. La altura libre promedio de entrepiso para las viviendas de un piso es 2.24 m y para las casas de 2 pisos es de 2.21 m. DENSIDAD DE MUROS En general las estructuras de un piso poseen una densidad de muros bastante alta, mayor que 1.15 %. Las viviendas de 2 pisos poseen en la mayoría de los casos una densidad de muros por piso del orden de 1.15%. Otros datos disponibles (Faulhaber, 1987) indican que viviendas de un piso poseen una densidad de muros, entre 1.7 y 4.7% en cada dirección.

ALGUNOS ASPECTOS DE INTERÉS DE LAS VIVIENDAS DE ALBAÑILERÍA DE 1 Y 2 PISOS

Considerando todas las modalidades de refuerzo, Giadalah entrega información sobre la evolución en el tiempo de ellas, con lo cual se puede extraer para las viviendas de 1 y 2 pisos la información siguiente: VIVIENDAS DE 1 PISO Las viviendas de albañilería sin refuerzo se usan hasta 1979, luego y hasta antes de 1985 se construyen viviendas de albañilería semi-confinadas y viviendas de albañilería con armadura vertical distribuida y de borde A partir del año 1985 se observa un cambio, las viviendas pasan de ser semi-confinadas a confinadas y siguen apareciendo viviendas de albañilería armada pero que en general no cumplen con la norma NCh 1928 (INN, 1993). VIVIENDAS DE 2 PISOS Antes de 1985 se usan estructuras con muros confinados en las dos direcciones de la planta y estructuras con muros con armaduras vertical en los bordes de aberturas. Lo anterior revela una mayor exigencia respecto de las viviendas de 1 piso. A partir de 1985 se presentan estructuras que utilizan muros de albañilería confinada en una dirección y muros de albañilería armada en la otra.

COMPARACION NORMAS CHILENAS Y EXTRANJERAS INTRODUCCIÓN En este capítulo se entregan los resultados obtenidos de la revisión de las normas chilenas y extranjeras sobre el diseño y el cálculo de estructuras de albañilería y sobre el diseño sísmico de edificios. La información reunida y resumida de las normas revisadas corresponde a : 1. Las exigencias que deben cumplir los materiales componentes de la albañilería. 2. Las limitaciones de diseño que deben cumplir los muros de albañilería reforzada. 3. La resistencia al corte de los muros de albañilería reforzada.


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NORMAS REVISADAS A continuación se presentan las normas de diseño y cálculo de albañilería estructural y las normas de cálculo sísmico de edificios revisadas, destacando en forma especial los alcances de ellas. 1. NCh 1928 Of93. Albañilería Armada. Requisitos de Diseño y Cálculo (INN, 1993). 2. NCh 2123 Of97. Albañilería Confinada. Requisitos de Diseño y Cálculo (INN, 1997). 3. NSR - 98. Título D - Mampostería Estructural. Colombia (AIS, 1998). 4. NSR - 98. Título E - Casas de 1 y 2 pisos. Colombia (AIS, 1998). 5. Norma Peruana de Estructuras . Cap. 06. Norma Técnica de Edificación de Albañilería (ACI Perú, 1998). 6. Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería. México (Gaceta Oficial DF, 1995). 7. Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería. México (SMIE, 2001). 8. IBC 2000. International Building Code. Chapter 21. Masonry (IBC, 2000). 9. NCh 433. Of 96. Diseño Sísmico de edificios (INN, 1996). 10. NSR - 98. Título A. Requisitos Generales de Diseño y Construcción Sismorresistente. Colombia (AIS, 1998). 11. Norma Peruana de Estructuras. Capítulo 03. Diseño Sismorresistente. ACI. Capítulo Peruano (ACI Perú, 1998). 12. Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo. México (SMIE, 2001). 13. International Building Code. IBC. 2000. Chapter 16. Structural Design. Section 1614. Earthquake loads. USA (IBC, 2000). CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Las normas de diseño revisadas establecen requisitos geométricos a las unidades y requisitos de comportamiento mecánico (resistencia a la compresión) que deben cumplir todos los materiales componentes de una albañilería estructural. Unidades Normalmente las propiedades geométricas que se controlan cuando las unidades tienen un uso estructural son: el área neta de las unidades, las dimensiones de los huecos donde se ubican las armaduras y los espesores de los tabiques que conforman la unidad. También se establecen requisitos sobre la absorción de agua que posea la unidad y la resistencia mínima a la compresión que debe cumplir.

Resistencia mínima a la compresión Todas las normas revisadas recomiendan el uso de por lo menos dos tipos de unidades: unidad de arcilla y bloque de hormigón. La resistencia mínima a la compresión de las unidades recomendadas por las normas revisadas se detallan en la tabla 3. La norma chilena para albañilería armada (NCh 1928) y la norma colombiana para albañilería confinada exigen un valor mínimo para la resistencia a la compresión de las unidades de arcilla (110 kg/cm2, caso nacional y 150 kg/cm2 caso colombiano) y de las unidades de concreto (50 kg/cm2, ambas normas). La resistencia en el caso de la norma chilena se mide sobre el área bruta y en el caso de la norma colombiana se mide sobre el área neta. Los datos de la resistencia mínima a la compresión de las unidades para albañilería confinada en el caso de la norma chilena son los recomendados por las normas NCh169 of 2001 para las unidades cerámicas (grado 1, clases MqM, MqP y MqH ) y NCh 181 of 1965 para bloques de hormigón (bloque tipo A). En este último caso los 45 kg/cm2 que aparecen en la tabla 3.1 son considerando el promedio de 5 unidades. Esta resistencia debe medirse sobre el área bruta.

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TABLA 3. RESISTENCIA MÍNIMA A LA COMPRESIÓN DE LAS UNIDADES

Norma Unidad Resistencia kg/cm2

Ladrillo cerámico 110 NCh 1928 Bloque de hormigón 50

Ladrillo cerámico 140 NCh 2123 Bloque de hormigón 45

Tolete de arcilla 150 NSR-98 título D Bloque de perforación vertical de concreto o arcilla 50

NSR-98 título E Según NSR-98 título D Ladrillo I Ladrillo II Ladrillo III Ladrillo IV Ladrillo V

60 70 95 130 180

Norma Peruana

Bloque I Bloque II

140 60

Norma Mexicana (V) No especifica Bloques Tabicón

60 100

Norma Mexicana (P) NMX-C-404-1997-ONNCCE Ladrillo

Ladrillo perforación vertical 60 100

Unidad de arcilla(ASTM C62) y (ASTM C652) Grado SW Grado MW Grado NW

207(5) 172(5) 103(5)

172 152 86

IBC 2000

Bloque de hormigón(ASTM C90) 131(3) 117 (5) Promedio de 5 unidades (3) Promedio de 3 unidades

Para visualizar las exigencias relacionadas con la resistencia mínima a la compresión de las unidades, en las figuras 6 y 7 se grafican los resultados para unidades de arcilla y bloques de hormigón respectivamente.

Figura 6. Resistencia mínima a la compresión de las unidades cerámicas según las normas revisadas.


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Figura7. Resistencia mínima a la compresión de las unidades de bloque de hormigón según las normas revisadas. Mortero de junta El mortero de junta está compuesto por arena, cemento, cal, agua y aditivos. Las normas controlan entre otras, la dosificación de estos componentes y la resistencia a la compresión del mortero endurecido. Dosificación de los componentes Las normas de Colombia y México reconocen el uso de 3 tipos de mortero, los que difieren en su dosificación, según se indica en la tabla 4. A estos morteros se les exige una resistencia mínima a la compresión que depende de la dosificación utilizada. Esta resistencia mínima es mayor a medida que disminuye la cantidad de cal y que aumenta la cantidad de cemento de albañilería en la dosificación. El código IBC 2000 recomienda el uso de la norma ASTM C270 para morteros de junta en albañilería reforzada o no reforzada. Esta norma considera el uso de tres tipos de morteros, estos son: morteros de cemento y cal, morteros de cemento y morteros con cemento de albañilería. A su vez estos morteros se clasifican en 4 tipos (M, S, N y O) los que se diferencian por su dosificación según lo indicado en la tabla 4. Con la dosificación recomendada en la norma chilena no es necesario someter el mortero a ensayos para cumplir las exigencias de la resistencia mínima. Las dosificaciones presentadas en la tabla 4 están especificadas en volumen para los casos de Colombia, Perú, México y del código IBC 2000 y en peso en el caso de la norma chilena. La norma mexicana no diferencia el mortero según su uso, es decir si este es usado para pegar las unidades o para rellenar huecos. La dosificación presentada en este punto es para morteros de uso general. Sin embargo existe en esta norma un par de exigencias presentadas en el punto siguiente (relacionado con los hormigones de relleno) para que este mortero o un concreto de alto revenimiento pueda ser usado en el colado de los huecos donde se aloje armadura de refuerzo en albañilería armada.

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TABLA 4. DOSIFICACIÓN DE MORTERO DE JUNTA

Dosificación Norma Mortero

Cemento Cemento alb

Cal hidratada

Arena

NCh 1928 (en peso) 1 tipo 1 0.22 4 NCh 2123 1 tipo NCh 2256

1 0.25 2.25 a 3.00 M 1 1 2.25 a 2.50

1 0.25 a 0.50 2.50 a 3.50 S 0.5 1 2.50 a 3.00 1 0.50 a 1.25 3.00 a 4.50

NSR-98 título D (en vol)

N 0 1 3.00 a 4.00

P1-C 1 1 4 P1 1 4

P2-C 1 1 5 P2 1 5

NP-C 1 1 6

Norma Peruana (en vol)

NP 1 6

1 0 a 0.25 I 1 0 a 0.5 1 0.25 a

0.50 II

1 0.5 a 1.00

Norma Mexicana (V y P) (en vol)

III 1 0.5 a 1.25

2.25 a 3 veces la suma de los

cementantes en volumen

Mortero Cemento Cemento

alb Cal

hidratada Cemento mortero

Arena

M 1 ¼ S 1 ¼ a ½ N 1 ½ a 1 ¼

Cemento-cal

O 1 1 ¼ a 2 ½ M 1 1 M 1 S 0.5 1 S 1 N 1

Mortero de

cemento

O 1 M 1 1 M 1 S 0.5 1 S 1 N 1

IBC 2000 ASTM C270 (en vol)

Cemento de

albañilería

O 1

2.25 a 3 veces la suma de

los cementant

es en volumen

Resistencia mínima a la compresión del mortero Los valores de estas resistencias varían entre 24 y 175 kg/cm2 según el mortero utilizado en el caso de las normas de Colombia, México y el IBC 2000, como se detalla en la tabla 5 y en la figura 8. En el caso de las normas de Colombia, México y EEUU (IBC 2000), los valores de las resistencias a la compresión de los morteros, destacadas en la tabla 3.3, son valores que dependen de la dosificación recomendada. La norma mexicana recomienda explícitamente, como valor mínimo para la resistencia, 40 kg/cm2.

El mortero tipo N recomendado por la norma colombiana sólo debe usarse en albañilería no reforzada (sistema que no cumple con las cuantías establecidas para albañilería armada y parcialmente armada que se presentan más adelante.)


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TABLA 5. RESISTENCIA MÍNIMA A LA COMPRESIÓN DE MORTEROS DE JUNTA

Norma Mortero Resistencia kg/cm2

NCh 1928 1 tipo 100 NCh 2123 1 tipo 50 para unidades hechas a mano

100 para unidades hechas a máquina M 175 S 125

NSR-98 título D

N 75 NSR-98 título E 75 Norma Peruana No especifica

I 125 II 75

Norma Mexicana (V) y (P)

III 40 M 172 S 124 N 52

IBC 2000

O 24

Figura 8. Resistencia a la compresión que deben cumplir los morteros de junta según las normas revisadas. Estas resistencias son medidas en viguetas Rilem (largo 160 mm con una sección transversal de 40 x40 mm)con un 4% aceptable de fracción defectuosa para el caso chileno. La norma colombiana exige que la resistencia se mida con probetas cúbicas de 50 mm de arista y puede hacerse la conversión utilizando cilindros de 75 mm de diámetro por 150 mm de alto. En el caso mexicano, en la nueva versión de la norma se exige obtener al menos tres muestras de mortero, cada una compuesta de al menos tres probetas cúbicas. La resistencia se determina como el valor que es alcanzado por el 98% de las muestras. Las dimensiones de las probetas no están especificadas en esta norma. El código IBC 2000 establece que la resistencia a la compresión de los morteros de junta debe calcularse a los 28 días considerando el promedio de la resistencia a la compresión de 3 probetas cúbicas de 2” de arista preparadas en laboratorio. La norma peruana (ACI Perú, 1998) no indica recomendaciones sobre resistencia mínima para los morteros de junta. Hormigón de Relleno

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El hormigón de relleno se compone de arena, cemento, cal, agua, aditivos y gravilla. Las normas controlan entre otras, la dosificación de sus componentes y la resistencia mínima a la compresión. Dosificación Las normas colombiana y mexicana aceptan el uso de dos tipos de hormigón de relleno, los que se diferencian por la presencia de agregado grueso en la dosificación, de igual manera, el código IBC 2000 (ASTM C 476) recomienda el uso de 2 tipos de hormigón de relleno (grout). Detalle de las dosificaciones de éstos se indican en la tabla 6. La nueva versión de la norma mexicana incorpora el uso de morteros y hormigones para relleno con la dosificación presentada en la tabla 6. La versión actual recomienda el uso del mismo mortero que se emplea para pegar las unidades o un hormigón de alto revenimiento con agregado máximo de 1 cm y de resistencia mínima a la compresión de 75 kg/cm2 para ser utilizado en el relleno de huecos de las unidades en las construcciones de albañilería armada.

TABLA 6. DOSIFICACIÓN PARA HORMIGÓN DE RELLENO

Dosificación

Agregado

Norma Tipos

Cemento Cal Arena

Fino Grueso

Fino 1 2.25 a 3.50

NSR-98 título D

Grueso 1 2.25 a 3.00

1.00 a 2.00

Norma Peruana 1 1.5 3

Mortero 1 0 a 0.25

2.25 a 3.0

Norma Mexicana (P)

Hormigón 1 0 a 0.1 2.25 a 3.0

1 a 2 (grava)

Fino 1 0 a 0.1 2.25 a 3.0 IBC 2000

Grueso 1 0 a 0.1 2.25 a 3.0 1.00 a 2.00 La norma chilena no indica una dosificación, recomienda que en caso de usar cal en la dosificación del hormigón de relleno, su peso no puede superar el 5% del peso del cemento. La norma peruana, tal como se indica en la tabla 6, recomienda que el hormigón de relleno, debe estar constituido por una mezcla en volumen de 1 parte de cemento Portland, 1 ½ partes de cal hidratada y 3 partes de agregado fino, arena natural, mezclados con agua hasta la consistencia de un líquido uniforme. Resistencia mínima a la compresión Los valores exigidos para la resistencia mínima a la compresión del hormigón de relleno van desde los 75 a 175 kg/cm2. La norma chilena presenta la exigencia mayor para esta resistencia, recomendando un valor de 175 kg/cm2, y la norma mexicana presenta el menor valor, 75 kg/cm2. La norma peruana no recomienda un valor mínimo para la resistencia del hormigón de relleno. Además del valor recomendado para la resistencia mínima a la compresión del hormigón de relleno presentado en la tabla 7, la norma colombiana indica que la resistencia a la compresión del hormigón de relleno, medida a los 28 días, debe tener un valor máximo de 1.5 f’m y un valor mínimo de 1.2 f’m pero en ningún caso debe ser menor a los 10 MPa. Si se considera un valor de f’m igual a 10 MPa (mínimo recomendado por la norma colombiana para albañilería armada), los valores máximo y mínimo de la resistencia a la compresión del hormigón de relleno son 150 y 120 kg/cm2 respectivamente.


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En el código IBC 2000 no aparece en forma explícita el valor de la resistencia mínima a la compresión del hormigón de relleno. Sin embargo recomienda la especificación ASTM C476 la que recomienda como valor mínimo los 140 kg/cm2. Esta especificación cita la norma ASTM C1019 la que recomienda la confección de probetas moldeadas con unidades dispuestas de tal manera de formar un prisma al igual que la norma colombiana (La norma Colombiana también recomienda la norma ASTM C1019).

TABLA 7. RESISTENCIA MÍNIMA A LA COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN DE RELLENO

Norma Resistencia kg/cm2

NCh 1928 175 NCh 2123 175

NSR-98 título D 100 Norma Peruana No especifica

Norma Mexicana (V) 75 Norma Mexicana (P) 125

IBC 2000 (ASTMC476) 140

Figura 9. Resistencia mínima a la compresión para los hormigones de relleno según las normas revisadas. Estas resistencias son medidas para el caso chileno en una probeta cúbica de 20 cm de arista aceptando una fracción defectuosa del 4%. La norma colombiana utiliza probetas moldeadas en las celdas de las unidades huecas o entre unidades dispuestas convenientemente de modo de formar un prisma, usando para ello un papel permeable que permite el paso de agua entre el mortero de relleno y las unidades, también puede medirse esta resistencia con probetas cilíndricas de 75 mm de diámetro y 150 mm de altura. La norma mexicana, utiliza al menos tres probetas cilíndricas para medir la resistencia a la compresión del hormigón de relleno cuando se utiliza este material como relleno. Si se usa mortero para el relleno de huecos, se utilizan al menos tres muestras, cada una de al menos tres probetas cúbicas para medir la resistencia a la compresión. El valor de la resistencia, en el caso de la norma mexicana, acepta una fracción defectuosa del 2%. Las dimensiones de la probeta no se especifican en la nueva versión de la norma y la versión actual no especifica el tipo de probeta que se debe utilizar. En la norma peruana (ACI Perú, 1998) no establece requisitos para este material.

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Acero Todas las normas recomiendan el uso de barras con resaltes para las barras de refuerzo colocadas en el interior de los huecos de las unidades de los muros de albañilería. La norma mexicana permite además reforzar interiormente los muros utilizando malla de acero y alambres corrugados laminados en frío. En la tabla 8 se entregan las tensiones admisibles del acero para los casos de las normas chilena, colombiana y peruana.

TABLA 8. TENSIÓN ADMISIBLE EN EL ACERO. MPA

Norma Tensión admisible Tipo de acero Con inspección

especializada Sin inspección especializada

A44-28H Estático Sísmico

140 185

140 185


170 220

No usar No usar

NCh 1928. Chile


170 220

170 220

Modalidad del acero Tracción (por flexión o corte)

Compresión

Barras corrugadas 0.5fy < 170 0.5fy < 170 Barras lisas 0.4fy < 140 0.4fy < 140

NSR - 98. Título D. Colombia

Alambres 0.5fy < 210 Norma Peruana 0.5fy < 210

El mayor valor encontrado para la tensión de fluencia del acero, fy, es 420 MPa en los casos de las normas chilena, colombiana y mexicana. Sin embargo todas estas normas permiten el uso de aceros de fluencia mayor. La norma colombiana permite el uso de acero con valores por sobre los 420 MPa siempre y cuando la tensión de fluencia sea menor o igual a los 560 MPa. El valor del módulo de elasticidad Es, recomendado por las normas colombiana y mexicana es de 200000 MPa mientras que en la norma chilena se utiliza un valor de 210000 MPa. Albañilería Fundamentalmente la propiedad de la albañilería que se controla es la resistencia a la compresión, f’m. A través de ella se caracterizan las propiedades mecánicas de la albañilería como son el módulo de elasticidad y el módulo de corte y se establecen las resistencias ante cargas de compresión, corte y flexión para muros de albañilería armada. Generalmente, el valor de f’m se obtiene por tres métodos alternativos que se detallan a continuación. Resistencia a la compresión o resistencia prismática f’m En todas las normas revisadas se indica la forma de determinar esta resistencia considerando la calidad de materiales, ensayos y datos estadísticos. Sólo la norma colombiana acota el valor de la resistencia entre los 100 kg/cm2 como mínimo y los 280 kg/cm2 como máximo cuando se trata de albañilería armada. Los métodos recomendados para obtener el valor de la resistencia a la compresión de la albañilería se indican en las tablas 9a, 9b y 9c y se detallan a continuación: i. A través de valores indicativos o registro histórico de datos.

Estos corresponden a valores numéricos recomendados para f’m. Tal es el caso de la normativa chilenal, que para unidades cerámicas hechas a mano utilizadas en albañilería confinada establece 1,5 MPa como valor indicativo. En el caso de la normativa mexicana los valores recomendados dependen de la clase de mortero (I, II y III) y del tipo de unidad. La norma colombiana presenta la opción de contar con registros históricos de datos desde donde se obtiene


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el valor de f’m en forma estadística como un porcentaje del valor promedio del total de los registros. La norma peruana no hace uso de esta opción.

TABLA 3.7.A. RESISTENCIA A LA COMPRESIÒN DE LA ALBAÑILERÌA SEGÚN

VALORES INDICATIVOS Norma f’m

NCh 2123 f’m=1.5 MPa, Albañilería con espesores de junta entre 15 y 20 mm. Unidades cerámicas mnM (NCh 2123) Registros históricos con coeficiente de variación <30% Más de 30 ensayos históricos - f’m es el 75% del valor promedio Entre 10 y 30 ensayos históricos - f’m es el 70% del valor promedio

NSR-98 D

Menos de 10 ensayos históricos - no usar f*m kg/cm2

(P) agrega: Para espesores de junta horizontal entre 10 y 12 mm (fáb mec) 15 mm (fáb man)

Tipo de pieza Mortero I

Mortero II

Mortero III

Tabique de barro recocido (P)agrega: (f*p>60 kg/cm2) Bloque de concreto tipo A (pesado) (P)agrega: (f*p>100 kg/cm2)1P

Tabique de concreto2 (f*p>80 kg/cm2) (P)agrega: tabicón (f*p>100 kg/cm2) Tabique con huecos verticales1 (f*p>120 kg/cm2)

15

20

20

40

15

15

15

40

15

15

15

30

1El área neta/área bruta > 0.45 2fabricado con arena sílica y peso vol > 1500 kg/m3 1p (P) agrega peso volumétrico > 2000kg/cm3 Resistencia en compresión de muros con refuerzo interior

f*m = 1.25f*m (mampostería sin refuerzo)< 7 kg/cm2

Norma Mexicana (V) y(P)

Resistencia en compresión de muros confinados

f*m = f*m (mampostería sin refuerzo) incrementado en 4 kg/cm2

ii. A través de ensayos de prismas y muretes.

Las normas establecen requisitos para las muestras a las cuales se les realiza el ensayo de compresión . En el caso chileno se establece la forma de calcular la resistencia a partir de 5 probetas construidas bajo las mismas condiciones de la obra. Se recomienda para las probetas una altura mínima de tres hiladas y una longitud mayor al espesor y a la longitud de la unidad, además se establece que la relación altura/espesor de la probeta debe ser mayor que 3. La resistencia se calcula considerando el promedio de las resistencias y la dispersión de los resultados de los ensayos de 5 prismas. Ver tabla 9b.

La norma de Colombia, de Perú y de México agregan el efecto de la esbeltez, en forma más detallada, multiplicando la resistencia por un coeficiente o factor correctivo que depende de la relación altura/espesor de la probeta. La norma colombiana recomienda que la probeta sea un murete de altura mayor o igual a 30 cm con una relación altura/espesor entre 1.5 y 5. Si se realizan más de 30 ensayos, el valor de f’m es el 85% del valor promedio, si se realizan entre 10 y 30 ensayos el valor de f’m es el 80% del valor promedio y si se realizan menos de 10 ensayos y más de tres el valor de f’m es el 75% del valor promedio.

TABLA 9b. RESISTENCIA A LA COMPRESIÒN DE LA ALBAÑILERÌA Según ensayos de prismas y muretes

Norma f’m

Características probeta

Altura del prisma mínimo tres hiladas y longitud >(espesor y longitud de la unidad). Altura/espesor>3

NCh 1928 NCh 2123

Nº de probetas 5 probetas

15


f’m f’m=X-0.431(X5- X1) X: resistencia promedio X5 y X1 mayor y menor valor de las resistencias


Altura> 300 mm y altura/ancho entre 1.5 y 5 .

Nº de probetas 3 (una muestra)

f’m=promedio de tres muretes < 125% del menor valor obtenido. Debe medirse sobre el área neta Más de 30 ensayos previos a la obra

- f’m es el 85% del valor promedio

Entre 10 y 30 ensayos previos a la obra


Menos de 10 y más de 3 ensayos previos a la obra


Altura /espesor

1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0

NSR-98 D

f’m

Corrección del valor de f’m por esbeltez (multiplicar por factor de corrección FC)

FC 0.86 1.00 1.04 1.07 1.15 1.22


Altura > 30 cm Relación altura espesor entre 2 y 5

Nº de probetas 5 especìmenes como mínimo Medido sobre el área neta Corregir el resultado multiplicándolo por los coeficientes siguientes

Altura /espesor

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 Corrección de f’m. A los 28 días

Coef 0.73 0.80 0.86 0.91 0.95 0.98 1.00Corrección de f’m. A los 7 días

1.1

Norma Peruana

f’m .

Coeficiente de variaciòn V

Si V excede 0.10, multiplicar el promedio por C=1-1.5(V-0.10).


Pilas de por lo menos 3 piezas sobrepuestas Altura/espesor entre 2 y 5

Nº de probetas Mínimo 9 pilas con piezas de por lo menos 3 lotes diferentes fm: promedio de las resistencias x F.C cm: coef de variación >0.15 f*m=fm/(1+2.5cm)

Esbeltez 2 3 4 4


f’m

Factor correctivo F.C 0.75 0.90 1.00 1.00


ASTM C1314-00 Largo mínimo 10 cm Altura mínima 2 unidades Relación altura/espesor entre 1.3 y 5.0

Nº de probetas 3 prismas por set cada 465 m2 de área de muro y no menos de 1 set por proyecto ASTM C1314-00 f’m de cada set es el promedio de las resistencias de los 3 prismas Calculada sobre área neta Prismas con unidades de arcilla: área neta > 75% área bruta Corregir el valor de f’m multiplicándolo por el siguiente factor de corrección

Altura /espesor

1.3 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0

IBC 2000

f’m

Factor correctivo

FC 0.75 0.86 1.0 1.04 1.07 1.15 1.22 La norma de Perú considera como mínimo 5 especímenes con una altura mínima de 30 cm y una relación altura espesor entre 2 y 5 para el calculo de la resistencia. El valor de f’m obtenido se corrige multiplicándolo por un coeficiente que depende de la relación altura/espesor. Si el coeficiente de variación de las muestras es mayor que 0.10, el valor de f’m obtenido debe multiplicarse por el factor c (ver tabla 9b). Además, si se requiere el valor de f’m a la edad de 7 días, este valor debe considerarse aumentado en un 10%. La norma mexicana también establece una relación altura/espesor de las probetas entre 2 y 5 con un factor de corrección entre 0.75 y 1.05. El mínimo de probetas son tres obtenidas de por lo menos 3 lotes diferentes. Los prismas de albañilería deben ser por lo menos de 3 unidades sobrepuestas. El valor de f’m (f*m) se calcula según la expresión indicada en la tabla 9b.


16

El código IBC 2000 recomienda la confección de un set de tres prismas cada 465 m2 de área de muro con un mínimo de un set por proyecto para calcular el valor de f’m . El valor de f’m debe calcularse como el promedio de las resistencias de cada prisma dentro de cada set y no debe ser mayor que la resistencia de la unidad utilizada en la confección del prisma Este código utiliza la norma ASTM C1314 para definir la geometría del prisma y calcular el valor de f’m .Cada prisma debe tener por lo menos una altura de 2 unidades y un largo mínimo de 10 cm con una relación de esbeltez altura/espesor comprendida entre 1.3 y 5. El valor de la resistencia a la compresión de cada prisma debe corregirse por efectos de esbeltez multiplicando por un factor correctivo (véase tabla 3.7.b) con valores entre 0.75 y 1.22 para razones de esbeltez comprendidas entre 1.3 y 5.

iii. Según las características de las unidades y de los morteros.

Las normas chilenas presentan expresiones empíricas para f’m en función de la resistencia a la compresión de las unidades para espesores de junta entre 10 y 15 mm. Para ladrillos cerámicos se recomienda usar la ecuación f’m = 0.25 fp < 6.0 MPa y para bloques de hormigón f’m = 0.30 fp < 4.5 MPa, donde fp corresponde a la resistencia a la compresión de la unidad. Estas resistencias están referidas al área bruta del prisma de albañilería y de la unidad.

La norma colombiana incorpora la resistencia a la compresión del mortero de pega, f’cp, y del hormigón de relleno ,f’cr. Esta norma recomienda utilizar una correlación entre la resistencia a la compresión de la unidad, f’cu , la resistencia a la compresión del mortero de pega y la absorción de la unidad con la resistencia a la compresión de la albañilería. Esta expresión recomendada se entrega en la tabla 3.7.c. La absorción es incorporada en la expresión por un factor kp que toma el valor 1.4 para unidades de hormigón y 0.8 para unidades de arcilla. Si se utiliza hormigón de relleno para llenar las celdas de las unidades, la norma colombiana recomienda utilizar una correlación entre f’m y la resistencia a la compresión del mortero de relleno, la resistencia a la compresión de la unidad y la relación r, correspondiente al cuociente entre el área neta y el área bruta. Las normas de Perú, México y el código IBC 2000 entregan directamente los valores para f’m clasificados según el tipo de unidad y mortero de junta utilizado. La norma peruana recomienda valores para f’m que van desde 1.5 a 5.5 MPa para ladrillos tipo I a V si se utiliza mortero tipo P1 ó P1C . Si se utiliza mortero tipo P2 ó P2C, los valores de f’m van desde 1.5 a 4.5 MPa para ladrillos tipo I a V. En el caso de usar bloques de hormigón, los valores de f’m son 4.5 y 2.5 MPa si se usan bloques tipo I y II respectivamente con uso de mortero tipo P1 ó P1C. Si se utiliza mortero P2 ó P2C, los valores para f’m son 4.0 y 2.5 MPa para bloques tipo I y II respectivamente. La norma mexicana recomienda valores de f’m entre 1.5 y 10 MPa si se utiliza mortero tipo I, entre 1.0 y 9 MPa si se utiliza mortero tipo II y entre 1.0 y 8 MPa si se utiliza mortero tipo III. En todos estos casos se debe usar bloque de hormigón con una relación altura/espesor > 0.5. La versión de la norma mexicana propuesta recomienda valores de f’m entre 5 y 10 MPa si se utiliza mortero tipo I, entre 4.5 y 9 MPa si se utiliza mortero tipo II y entre 4 y 8 MPa si se utiliza mortero tipo III. Si se utilizan unidades cerámicas con relación altura/espesor > 0.5 la norma mexicana recomienda valores de f’m entre 1.0 y 16 MPa si se utiliza mortero tipo I, entre 1.0 y 13 MPa si se utiliza mortero tipo II y entre 1.0 y 11 MPa si se utiliza mortero tipo III. En la versión propuesta de la norma mexicana se presentan valores de f’m entre 2.0 y 16 MPa si se utiliza mortero tipo I, entre 2.0 y 13 MPa si se utiliza mortero tipo II y entre 2.0 y 11 MPa si se utiliza mortero tipo III.

TABLA 9.c. RESISTENCIA A LA COMPRESIÒN DE LA ALBAÑILERÌA Según las características de las unidades y de los morteros

Norma f’m

NCh 1928 f’m=0.25 fp < 6.0 Mpa, ladrillos cerámicos

17


NCh 2123 f’m=0.30 fp < 4.5 Mpa, bloques de hormigón Para albañilería con espesores de junta entre 10 y 15 mm expresiones referidas al área bruta de la albañilería y la unidad Correlación (debe verificase con el ensayo de 3 muretes c/500 m2)

f’m=0.75Rm Rm=((2h/(75+3h))f’cu+(50kp/(75+3h))f’cp < 0.8f’cu ó otra correlación h: altura de la unidad f’cp: resistencia a la compresión del mortero de pega kp= 1.4, unidades de concreto (absorción) kp= 0.8, unidades de arcilla (absorción) Resistencia de la unidad medida sobre área neta

NSR-98 D

Correlación (huecos con hormigón de relleno)

f’m=0.75(rRm+0.9(1-r)f’cr) < 0.94Rm r= área neta/área bruta f’cr: resistencia a compresión del hormigón de relleno

f’m Unidad Mortero P1 ó P1C Mortero P2 ó P2C

Ladrillo I 15 15 Ladrillo II 25 25 Ladrillo III 35 35 Ladrillo IV 45 40 Ladrillo V 55 45 Bloque I 45 40

Norma Peruana

Bloque II 25 25 (P)agrega: para espesores de junta horizontal entre 10 y 12 mm (fáb mec) y 15 mm (fáb man)

f*m kg/cm2 f*p kg/cm2 Mortero I Mortero II Mortero

III 25 50 75

15 25 40

10 20 35

10 20 30

Bloques y tabiques de concreto con relación altura/espesor>0.5 Con f*pavimento<200 kg/cm2 (p) descarta los 3 primeros valores

100 150 200

50 75

100

45 60 90

40 60 80

f*m kg/cm2 f*p kg/cm2 Mortero I Mortero II Mortero

III


Piezas de barro y otros materiales con relación altura/espesor>0.5 ((p)cambia f*p =50 por f*p =60 y descarta los valores para f*p =25) 25

50 75

100 150 200 300 400 500

10 20 30 40 60 80

120 140 160

10 20 30 40 60 70 90

110 130

10 20 25 30 40 50 70 90 110

El código IBC 2000 propone el cálculo de la resistencia para albañilería con espesores de junta menores o iguales a 15.9 mm e indica además, que si se utiliza hormigón de relleno, este debe tener una resistencia mínima a la compresión igual a f’m pero no menor que 138 kg/cm2. (El código IBC 2000 indica según la norma ASTM C476 una resistencia mínima a la compresión del grout igual a 140 kg/cm2) Si se utilizan bloques de hormigón con resistencias entre los 86 y los 362 kg/cm2, el código IBC 2000 recomienda valores para f’m comprendidos entre 69 y 207 kg/cm2. Si se utilizan bloques de hormigón con una altura menor a 101.6 mm debe usarse el 85% del valor recomendado para f’m.


18

Si se utilizan unidades de arcilla con resistencias entre los 166 y 993 kg/cm2, el código IBC 2000 recomienda valores para f’m entre 69 y 276 kg/cm2 utilizando los morteros tipo M, S ó N según la tabla 9c.

LIMITACIONES DE DISEÑO Las normas establecen recomendaciones sobre los refuerzos mínimos que se deben utilizar en muros de albañilería armada y las dimensiones mínimas que estos muros deben satisfacer. Para muros de albañilería confinada se recomiendan dimensiones y refuerzos de acero mínimo para los elementos de confinamiento y dimensiones mínimas de los muros. La norma colombiana reconoce tres tipos de albañilería de interés para este estudio. Estas son la albañilería armada, albañilería parcialmente armada y la albañilería confinada. La albañilería parcialmente armada posee el 39% de las cuantías mínimas de refuerzo recomendadas para la albañilería armada en esta misma norma. La norma chilena considera dos tipos de albañilería reforzada, la albañilería armada diseñada a través de la norma NCh 1928 of 93 y la albañilería confinada diseñada con la norma NCh 2123 of 97. La norma peruana y mexicana también reconocen la albañilería armada y la albañilería confinada como modalidades de albañilería reforzada. La norma mexicana reconoce el diseño de una albañilería no reforzada que en cierta manera tiene refuerzos pero que no cumple con los requisitos de una albañilería armada o confinada según los requisitos de esta misma norma. A continuación se presentan los diámetros mínimos de las barras para reforzar los bordes y los encuentros de muros, las cuantías mínimas de repartición y el espesor mínimo de los muros de albañilería armada así como también las dimensiones mínimas recomendadas para muros de albañilería confinada y limitaciones de diseño para pilares y cadenas recomendados en las normas revisadas. Armaduras en Muros En su mayoría, las normas exigen diámetros mínimos, recubrimientos y espaciamientos para las armaduras verticales y horizontales (Ver fig 10, 11 y 12 ).

En relación con la albañilería armada debe destacarse que sólo la norma colombiana reconoce dos tipos de albañilería: armadas (AA) y parcialmente armadas (APA). Estas se diferencian por las cuantías y por las posibilidades de uso en las distintas zonas en que se divide el territorio colombiano según la amenaza sísmica. Para efectos de esta norma, la albañilería parcialmente armada se definen como un “Sistema con capacidad mínima de disipación de energía en el rango elástico” y su uso se limita a edificaciones de un máximo de 2 pisos en zona sísmica alta. Es importante destacar que la norma mexicana, exige que el refuerzo vertical en los bordes del muro sea de 3/8” de diámetro (9.5 mm) y se ubique además, en dos celdas (huecos) consecutivas en cada borde y encuentro de muros y cada 3 m. De esta manera la norma mexicana establece un requisito más estricto que el resto de las normas al igual que la norma peruana que también recomienda 2 barras de 3/8 Con respecto a los espaciamientos máximos de armaduras de refuerzo vertical, las limitaciones establecidas por las normas revisadas se muestran en la figura 11. Entre estos se destacan la albañilería parcialmente armada de la norma colombiana con un espaciamiento máximo de 240 cm.

19


Diámetro de armadura vertical mínima en bordes y encuentros de muros

8

9,59,510

1212

0

2

4

6

8

10

12

14

NCh 1928 Of93 NSR-98 T. D AA NSR-98 T. D APA Norma Peruana Norma Mexicana(v) y (p) 2 barras

Propuesta de CLuders

documento

mm

(3/8")

(3/8")

Figura 10. Diámetro mínimo de armaduras verticales en bordes y encuentros de

La norma chilena y mexicana restringe el espaciamiento entre armaduras verticales a un máximo de seis veces el espesor del muro. Si se considera el espesor mínimo de muros para el caso chileno de 14 cm y 10 cm en el caso mexicano se obtienen de espaciamiento máximo entre armadura vertical 84 y 60 cm respectivamente. Para el espaciamiento máximo de las armaduras horizontales, la norma chilena recomienda el mismo espaciamiento máximo de las armaduras verticales, esto es 6 veces el espesor del muro y 120 cm. La norma colombiana establece 60 y 80 cm de espaciamiento máximo para albañilería armada y parcialmente armada respectivamente. El caso mexicano se hace presente en la versión propuesta un espaciamiento máximo de 4 hiladas y 60 cm. Los datos anteriores se visualizan el la figura 12.

Espaciamiento máximo armadura vertical

120 120

240

80

0

50

100

150

200

250

300

NCh 1928 Of93 NSR-98 T. D (AA) NSR-98 T. D (APA) Norma Mexicana (v) y (p)

documento

cm

84

60

Figura 11. Espaciamiento máximo de la armadura vertical según las normas revisadas.


20

Espaciamiento máximo armadura horizontal

120

60

80

60

0

20

40

60

80

100

120

140

NCh 1928 Of93 NSR-98 T. D (AA) NSR-98 T. D (APA) Norma Mexicana (p)

documento

cm

84

Figura 12. Espaciamiento máximo de la armadura horizontal según las normas revisadas.

Cuantías mínimas de armadura de repartición vertical y horizontal En este punto se entrega información sobre las cuantías mínimas del refuerzo distribuido tanto vertical como horizontalmente. En las figuras 13, 14 y 15 se grafican las cuantías mínimas recomendadas por las normas revisadas. Es importante destacar la albañilería parcialmente armada recomendada por la norma colombiana, pues esta presenta el menor valor para las cuantías de refuerzo. La albañilería parcialmente armada recomendada por la norma colombiana NSR-98 título D, no restringe explícitamente la cuantía mínima en lo relacionado con la suma de la armadura vertical y horizontal. El valor que se muestra en la figura 15 es resultado de la suma de la cuantía mínima vertical más la cuantía mínima horizontal. Lo mismo ocurre con el IBC 2000, categoría C donde se estima el valor de 0.06%. La norma peruana recomienda una cuantía mínima considerando tanto la armadura vertical como la horizontal igual a 0.15 tal como se aprecia en la figura 15. Para la cuantía mínima horizontal recomienda los 2/3 de la cuantía anterior, esto es 0.10 tal como se muestra en la figura 14. La cuantía mínima vertical no aparece explícitamente en la norma peruana pero fue considerada para efectos de este estudio, igual al tercio restante de la cuantía mínima vertical más horizontal con un valor de 0.05 % tal como se muestra en la figura 13.

21


Cuantía mínima vertical

0,06

0,07

0,027

0,05

0,07 0,07

0,03

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

NCh 1928Of93

NSR-98 T. D(AA)

NSR-98 T. D(APA)

NormaPeruana

NormaMexicana (v)

NormaMexicana (p)

Propuesta deC Luders

documento

%

Figura 13. Cuantía mínima vertical en muros de albañilería armada según las normas revisadas.

Cuantía mínima horizontal

0,060,07

0,027

0,1

0,07 0,07

0,03

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

NCh 1928Of93

NSR-98 T. D(AA)

NSR-98 T. D(APA)

NormaPeruana

NormaMexicana (v)

NormaMexicana (p)


documento

%

Figura 14. Cuantía mínima horizontal en muros de albañilería armada según las normas revisadas


22

Cuantía mínima (vertical+horizontal)

0,15

0,2

0,054

0,15

0,2 0,2

0,08

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

NCh 1928Of93

NSR-98 T. D(AA)

NSR-98 T. D(APA)

NormaPeruana

NormaMexicana (v)

NormaMexicana (p)


documento

%

Figura 15. Cuantía mínima vertical + horizontal en muros de albañilería armada según las normas revisadas.

Geometría de muros albañilería armada Desde el punto de vista de la geometría de los muros, la dimensión que se controla por las normas es el espesor mínimo que deben tener los muros y la relación altura libre/espesor. Los límites establecidos se indican en la figura 16. La norma peruana establece para muros portantes, un espesor t mínimo de t=h/26 con lo cual, considerando una altura de muro de unos 230 cm, se obtiene el espesor de 9 cm en la figura 16. La norma mexicana recomienda que la relación altura espesor del muro no debe exceder de 30 por lo tanto, con esta relación se obtiene un espesor mínimo de 8 cm para una altura de 230 cm.

Espesor mínimo de muros de albañilería armada

12 12

98

1011

14

0

2

4

6

8

10

12

14

16

NCh 1928 Of93 NSR-98 T. D(AA)

NSR-98 T. D(APA)

Norma Peruanah=230 cm

NormaMexicana (v)

h=230 cm

NormaMexicana (p)

Propuesta de CLuders

documento

cm

Figura 16. Espesor mínimo de muros de albañilería armada según las normas revisadas.

23


Dimensiones del paño de albañilería confinada La relación altura/espesor (h/t) está controlada por las normas de México Colombia y Perú. La norma colombiana recomienda que la relación sea menor o igual a 25 mientras que la norma mexicana recomienda un valor máximo de 30. La norma peruana recomienda que el espesor mínimo de los muros debe se t=h/26 de donde se puede inferir que la relación altura/espesor toma un máximo de 26. La norma chilena recomienda que el espesor mínimo para los muros de albañilería sea la veinticincoava parte de la menor distancia entre los bordes internos de los elementos de confinamiento, agrega además que en todo caso el espesor debe ser mayor o igual a 14 cm si se utilizan en la construcción del muro unidades hechas a máquina o 15 cm si se utilizan unidades hechas a mano. La norma colombiana indica que los muros deben poseer como mínimo un espesor nominal de 11 cm y la norma mexicana, en su versión propuesta, recomienda un espesor mínimo de 10 cm. La norma mexicana no especifica un límite inferior para el espesor de muros. Otra propiedad geométrica de los muros que se controla, es el área del paño del muro confinado. La norma chilena recomienda que esta área debe ser 12.5m2 como máximo. Pilares en albañilería confinada i. Dimensiones de la sección transversal Los pilares deben tener un espesor mínimo igual al espesor del muro que confinan. Esta recomendación se encuentra en todas las normas revisadas y además la norma chilena agrega que deben tener un ancho mayor o igual a 20 cm. La norma colombiana por su parte, recomienda que el pilar debe tener una sección transversal mínima de 200 cm2 con lo cual podría tenerse un ancho mínimo de 18 cm si se considera el espesor mínimo de muro igual a 11 cm. La norma peruana recomienda que el área de la sección transversal, Ac, debe ser Ac=0.9V/f’c>20t, con V, el esfuerzo de corte en el muro, con lo cual se deduce que el ancho del pilar debe ser mayor o igual a 20 cm. ii. Calidad del hormigón La calidad del hormigón utilizado en la construcción de los pilares es recomendado por las normas de México que establece una resistencia f’c>150 kg/cm2 y de Colombia que indica que el hormigón debe cumplir con una resistencia mínima a la compresión de 175 kg/cm2. iii. Ubicación Los pilares deben ubicarse en todos los bordes libres e intersecciones de muros. La norma chilena recomienda también que deben ubicarse en el interior de un paño de albañilería para cumplir con un área máxima de paño de muro confinado de 12.5m2 y en distancias menores o iguales a 6m. La norma colombiana indica que la separación máxima entre pilares debe ser la menor de 35 veces el espesor efectivo del muro, 1,5 veces la distancia vertical entre cadenas y 4m. Las últimas dos distancias máximas recomendadas por la norma colombiana coinciden con lo indicado por la norma mexicana. Finalmente, la norma peruana recomienda que la distancia máxima entre pilares, medida de eje a eje de pilar, sea 2 veces la altura (distancia entre los ejes de las cadenas). iv. Refuerzo longitudinal Con respecto al refuerzo longitudinal, la norma chilena recomienda un mínimo de 4 barras de 10 mm de diámetro, que pueden disminuir a 4 barras de 8 mm de diámetro si se utiliza un acero con tensión de fluencia de 500 MPa (AT 56-50-H) y la tensión de tracción en el acero no supere el 25% de la tensión de fluencia. Las normas de México y Colombia recomiendan un mínimo de 3 barras longitudinales que en el caso de Colombia son de diámetro 10 mm y en el caso mexicano todas las barras deben cumplir con un área mínima igual a 0.2 f’c/fyt2. Si se considera para este último caso f’c=150kg/cm2, fy=4200 kg/cm2 y un espesor de muro igual a 14 cm se tiene un área mínima de 1.4 cm2 que se puede satisfacer con 3 barras de 8 mm (1.5 cm2). A lo anterior se adiciona que la norma colombiana también recomienda una cuantía mínima de 0.0075% de acero de refuerzo longitudinal calculada sobre la sección transversal bruta del pilar, lo que corresponde, con una sección transversal mínima de 200 cm2, a un área de 1.5 cm2 de acero (3 barras de 8 mm). La norma peruana, al igual que la norma mexicana entrega una expresión para la armadura longitudinal mínima, está es 0.1(f’c/fy)Ac. Si se considera en este último caso f’c=150kg/cm2, fy=4200 kg/cm2 y una sección transversal de 14 cm de espesor y 20cm de ancho (datos según la norma chilena) se


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tiene un área mínima de 1cm2. Sin embargo en esta norma (ACI Perú, 1998) no se recomienda una cantidad mínima de barras. v. Refuerzo transversal La armadura de refuerzo transversal de los pilares son estribos que se distribuyen a lo largo del pilar y se densifican en los extremos en las denominadas zonas críticas. La norma chilena recomienda que los estribos deben tener un diámetro mínimo de 6 mm y si se utiliza armadura electrosoldada este diámetro mínimo puede ser 4.2mm. El espaciamiento máximo recomendado es 10 cm en la zona crítica y 20 cm en la zona intermedia. Respecto a esto último esta norma recomienda que en edificaciones de hasta dos pisos la separación máxima de estribos puede ser 20 cm siempre y cuando el esfuerzo de corte solicitante del muro sea menor o igual al 50% del esfuerzo de corte admisible. La norma colombiana también indica que el diámetro mínimo del estribo debe ser 6 mm con un espaciamiento máximo igual al menor valor entre 1,5 veces la menor dimensión del pilar y 20 cm. Se destaca además en esta norma que en zonas de amenaza sísmica alta e intermedia (ver punto 3.4 Solicitación sísmica) deben utilizarse estribos cerrados de diámetro mínimo 6 mm espaciados a 10cm con ramas separadas a distancia menores que 15cm. La norma mexicana recomienda un refuerzo transversal mínimo para los pilares igual a 1000s/(fydc) con s, separación entre estribos y dc, la menor dimensión del pilar. La separación máxima de estribos está dada por el menor valor entre 1.5dc y 20 cm. La versión propuesta de la norma mexicana agrega que cuando la resistencia al corte del muro sea mayor a 6 kg/cm2 se deben suministrar estribos en cada extremo del pilar con una separación menor o igual a 1 hilada. La norma peruana indica que deben colocarse estribos cerrados espaciados a no más de d/2 con d, altura útil de la sección transversal del pilar, sin recomendar un diámetro mínimo para los estribos. vi. Zona crítica La longitud de la zona crítica en cada extremo del pilar recomendada por la norma chilena está definida por el mayor valor entre 2 veces el ancho del pilar y 60 cm. En la norma colombiana esta longitud es el mayor valor entre 1/6 de la luz del pilar, 3 veces la mayor dimensión de la sección transversal y 45cm.

La información contenida en la norma mexicana es que la zona crítica está definida por el mayor valor entre 1/6 de la luz libre del pilar, 2 veces la dimensión horizontal del pilar en el plano del muro y 40 cm. Finalmente la norma peruana recomienda para la longitud crítica el mayor valor entre 2.5 veces la altura útil de la sección transversal del pilar y 50 cm. Cadenas en albañilería confinada Es común encontrar en las normas las mismas limitaciones de diseño que se recomiendan a los pilares, aplicadas a las cadenas en lo que se refiere a dimensiones mínimas de la sección transversal, refuerzos mínimos longitudinal y transversal y calidad del hormigón. A continuación se dan a conocer limitaciones de diseño de aplicación exclusiva para las cadenas según lo recomendado por las normas revisadas. i. Ubicación Las cadenas se ubican al nivel de piso y al nivel de la techumbre, en el arranque y remate de muros. La norma chilena recomienda además que deben ubicarse dentro del paño de albañilería para cumplir con el área máxima del paño de muro confinado de 12.5m2 teniendo en consideración la distancia entre pilares. La norma colombiana indica que las cadenas deben ubicarse en una distancia no mayor a 25 veces el espesor del muro y se puede prescindir de ellas a nivel de cielo (cadena de amarre) si existe una losa de hormigón armado de espesor mayor o igual a 10cm. La separación máxima entre cadenas consecutivas recomendada por la norma mexicana es 3m. La norma peruana no especifica una distancia mínima entre cadenas. ii. Refuerzo longitudinal La norma chilena recomienda que si se utiliza acero AT56-50H la armadura mínima 4 barras de 10 mm de diámetro puede disminuirse a 4 barras de 8 mm de diámetro siempre y cuando la tensión de tracción de las barras sea menor o igual al 40% de la tensión de fluencia.

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En los casos en que el entrepiso de la estructura sea una losa de hormigón armado, el refuerzo mínimo de 3 barras de 10 mm, recomendado por la norma colombiana, puede reducirse a 2 barras de 12 mm según la misma norma. Haciendo la salvedad indicada en los dos párrafos anteriores, el resto de las limitaciones respecto del refuerzo longitudinal de pilares, son aplicables a las cadenas. iii. Zona crítica La única norma que recomienda considerar una zona crítica donde el espaciamiento de estribos es menor en los extremos de la cadena, es la norma chilena. la longitud de la zona es de 60cm. Refuerzos en aberturas La norma mexicana actual recomienda que deben haber elementos de refuerzo con las mismas características de los pilares y cadenas en aberturas cuya dimensión sea mayor a ¼ de la longitud del muro. La norma mexicana propuesta agrega a lo anterior que la abertura debe reforzarse si tiene una dimensión mayor a 60 cm. Según lo recomendado por la norma chilena, los refuerzos deben ser de hormigón armado o armaduras al interior de los huecos de las unidades y en las juntas de mortero. Las armaduras de refuerzo al interior de la albañilería se aceptan donde el esfuerzo de corte en los elementos de un muro adyacente a la abertura sea menor que el 50% del valor admisible. El área mínima de este refuerzo vertical recomendado por la norma chilena es 0.8cm2 con un diámetro mínimo de 8mm. El área mínima de refuerzo horizontal es 0.5cm2 y debe colocarse en la primera junta horizontal o en las primeras juntas bajo la abertura. El diámetro de la armadura horizontal debe ser menor a ½ del espesor de la junta. La norma chilena indica que se puede obviar el refuerzo en aberturas cuya área sea menor al 5% del área del paño de albañilería, la longitud del lado mayor de la abertura sea menor o igual a 60 cm y la distancia entre el pilar vecino a la abertura es mayor o igual al 25% de la longitud del paño de albañilería. Además la norma chilena recomienda que pueden ubicarse en cualquier parte del muro, aberturas con longitud menor a 20cm y acepta 3 aberturas separadas por lo menos 1 m. Las normas de Colombia y Perú no presentan recomendaciones para las aberturas en muros de albañilería confinada.

CONCLUSIONES La albañilería constituye uno de los principales sistemas constructivos empleados en Latinoamérica. Sin embargo existen importantes diferencias entre cada uno de los países respecto a los materiales, tanto en el tipo de unidades como en los morteros y hormigones de relleno. De igual forma las limitaciones de diseño que se establecen en las diferentes normas varían de manera importante. El análisis de estas diferencias y su confrontación con otras normas a nivel internacional puede conducir al desarrollo de una norma modelo para le región que permita incorporar la experiencia de cada uno de nuestros países.

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