CAPÍTULO 9. DISEÑO DE LA MAMPOSTERÍA
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- María José Romero San Segundo
- hace 7 años
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1 CAPÍTULO 9. DISEÑO DE LA MAMPOSTERÍA 9.1. REQUISITOS GENERALES ALCANCE Este Capítulo provee los requisitos íios para el diseño por resistecia de estructuras de apostería. El requisito básico para el diseño por resistecia de estructuras de apostería, puede expresarse de la siguiete fora: Re sistecia de Diseño Re sistecia Re querida φs U La resistecia de diseño φ S de u eleeto estructural se obtiee ultiplicado la resistecia oial S por u factor de reducció de resistecia φ. La resistecia requerida U proviee de las cobiacioes de estados de cargas ayoradas afectadas por los correspodietes factores de carga RESISTENCIA REQUERIDA La resistecia requerida se obtedrá de las siguietes cobiacioes de cargas ayoradas: = 1,4( D F ) ( 9 1) U + U = 1,( D + F + T ) + 1,6 ( L + H) + 0,5( L ó S ó R) ( 9 ) = 1,D + 1,6 ( L ó S ó R) ( 1,0 Ló 0,8W ) ( 9 3) U r + U = 1,D + 1,6W + 0,5L + 1,0( L ós ó R) ( 9 4) U 0,9D + 1,6W + 1,6H r = ( 9 5) = 1,D ± 1,0E + f L f S ( 9 6) * U 1 + U 0,9D ± 1,0E = ( 9 7 ) * Las cobiacioes de estados de carga que icluye la acció sísica E, debe aplicarse juto co los requisitos del Reglaeto Argetio para Costruccioes Sisorresistetes, INPRES-CIRSOC 103, Parte III, Costruccioes de Mapostería (e preparació). r * 9
2 RESISTENCIA DE DISEÑO Los eleetos de apostería deberá diesioarse de aera que la resistecia de diseño sea ayor o igual que la resistecia requerida. La resistecia de diseño es la resistecia oial ultiplicada por el factor de reducció de resistecia φ, especificado e el artículo La resistecia de diseño al corte φ V, deberá ser ayor que 1,5 veces el corte correspodiete al desarrollo de la resistecia oial a flexió del eleeto M, o ecesitado ser ayor que,5 veces la resistecia requerida al corte. V u FACTORES DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA Cobiacioes de flexió y carga axial e apostería reforzada co aradura distribuida. El valor de φ deberá toarse igual a 0,90 para apostería arada soetida a flexió siple o copuesta Cobiacioes de flexió y carga axial e apostería siple (si arar). El valor de φ deberá toarse igual a 0,60 para apostería siple (si arar) soetida a flexió siple o copuesta Corte El valor de φ deberá toarse igual a 0,80 para apostería soetida a esfuerzos de corte Aclajes y epales de la aradura 0,80. Para aclajes y epales de la aradura φ deberá toarse igual a Buloes de aclaje Para los casos dode la resistecia oial de u buló de aclaje esté cotrolada por la rotura de la apostería φ deberá toarse igual a 0,50. Para los casos dode la resistecia oial de u buló de aclaje esté cotrolada por el acero del buló φ deberá toarse igual a 0,90. Para los casos dode la resistecia oial del buló de aclaje esté cotrolada por el arracaieto del buló φ deberá toarse igual a 0, MAMPOSTERÍA REFORZADA CON ARMADURA DISTRIBUIDA Alcace Los requisitos de esta secció se aplica al diseño de apostería e la cual se usa aradura para resistir los esfuerzos de tracció. 30
3 Deforacioes Los cálculos de las deforacioes de eleetos de apostería reforzada co aradura distribuida, deberá basarse e las propiedades de la secció fisurada. Las rigideces supuestas a flexió y corte o deberá ser ayores que la itad de las rigideces basadas e la secció bruta, a eos que se lleve a cabo u aálisis específico de secció fisurada Hipótesis de diseño Las siguietes hipótesis se aplica al diseño de la apostería reforzada co aradura distribuida: (a) Existe ua copatibilidad total etre las deforacioes de la aradura, el horigó de gravilla y la apostería, de aera que las cargas se resista e fora cojuta. (b) La resistecia oial de las seccioes trasversales de apostería reforzada co aradura distribuida para la cobiació de flexió co cargas axiales deberá basarse e las codicioes de equilibrio. (c) La áxia deforació específica ε u, de la apostería e la fibra extrea copriida deberá supoerse igual a 0,0035 para apostería de apuestos ceráicos y 0,005 para apostería co apuestos de horigó. (d) Las deforacioes específicas e la aradura y e la apostería deberá supoerse directaete proporcioales a la distacia al eje eutro. (e) Las tesioes e la aradura por debajo de la tesió especificada de fluecia f, deberá toarse coo y E s veces las deforacioes específicas del acero. Para deforacioes ayores que las correspodietes a f, la tesió e el acero deberá toarse igual a f. (f) y La resistecia a tracció de la apostería deberá despreciarse para el cálculo de la resistecia a flexió, pero deberá cosiderarse para el cóputo de las deforacioes. (g) Para el cóputo de la resistecia oial a flexió siple o copuesta se deberá supoer que la distribució de tesioes de copresió e la apostería es uifore (bloque rectagular equivalete) co u valor ' igual a 0,8f y co ua profudidad a = 0,80c, siedo c la distacia de la fibra extrea ás copriida al eje eutro. y 31
4 Bloque rectagular de tesioes equivaletes Requisitos de aradura y detallado Liitacioes e los diáetros de las barras. Las barras usadas e la apostería o deberá ser de u diáetro ayor a 5. El diáetro oial de la barra o deberá ser ayor que u octavo del espesor oial del eleeto y o deberá exceder u cuarto de la eor diesió libre de la celda, hilada o juta dode está dispuesta. El área de las barras ubicadas e ua celda de ua costrucció co apostería hueca o deberá ser ayor al 4% del área de la celda Gachos orales La logitud equivalete ebebida para los gachos orales e tracció, deberá deteriarse por la ecuació (9-8). l e l e = 13d b ( 9 8) Aclaje de la aradura La aradura requerida de tracció o copresió deberá aclarse de acuerdo co las siguietes previsioes: 3
5 La logitud de aclaje requerida de la aradura, deberá deteriarse por la ecuació (9-9), pero o deberá ser eor a 300. dode: l de l d = ( 9 9) φ l de 1,5d b fyγ = K f' ( 9 10) K, o deberá ser ayor que el eor recubriieto de apostería, la separació libre etre barras adyacetes, i que 5 veces d γ = 1,0 γ = 1,5, para barras de diáetros eores que 16., para barras de diáetros ayores que Aclaje de la aradura de corte La aradura de corte deberá extederse e toda la altura del eleeto eos los recubriietos Excepto e las iterseccioes de uros, el extreo de ua barra horizotal ecesario para satisfacer los requeriietos de corte del artículo , deberá doblarse alrededor de la barra vertical extrea co u gacho a 180º. Cada extreo de u estribo siple de ua raa o e fora de U deberá aclarse por uo de los edios siguietes: a) U gacho oral ás ua logitud efectiva ebebida de d. La logitud ebebida efectiva de ua raa de u estribo l d, deberá toarse coo la distacia etre la itad de la altura del eleeto d /, y el coiezo del gacho (puto de tagecia). b) Para barras de diáetros eores o iguales a 16., deberá doblarse alrededor de ua barra logitudial co u gacho de al eos 135º ás ua logitud ebebida de l d 3. La logitud ebebida l d 3 de la raa de u estribo deberá toarse igual a la distacia etre la itad de la altura del eleeto d /, y el coiezo del gacho (puto de tagecia). c) Los requeriietos de aclaje se uestra e la figura b l 33
6 Fig Aclaje de estribos U d) Etre los extreos aclados, cada doblez e la porció cotiua de u estribo trasversal U deberá ecerrar ua barra logitudial E las iterseccioes de uros, las barras horizotales ecesarias para satisfacer los requeriietos de corte establecidos e deberá doblarse alrededor de la barra vertical extrea co u gacho oral a 90º y deberá extederse horizotalete detro del uro itersecado ua distacia íia al eos igual a la logitud de aclaje (ver figura ). l de Celdas horigoadas Barra logitudial Aradura de corte Fig Aclaje de la aradura de corte e la itersecció de uros 34
7 Epales Los epales deberá cuplir co alguo de los siguietes requisitos: (a) La logitud íia de epale por yuxtaposició deberá ser la ayor etre 300 y la logitud deteriada por la ecuació (9-11). l de l d = ( 9 11) φ (b) U epale soldado deberá teer las barras a tope y soldadas para que pueda desarrollar al eos 1,5 veces de la tesió de fluecia f y, de la barra e tracció o copresió. (c) Los epales ecáicos deberá teer las barras coectadas para desarrollar al eos 1,5 veces de la tesió de fluecia f y, de la barra e tracció o copresió Diseño de vigas y coluas Las solicitacioes de diseño de los eleetos deberá basarse e u aálisis que cosidere la rigidez relativa de los eleetos estructurales. El cálculo de la rigidez lateral deberá icluir la cotribució de todas las vigas y coluas. Deberá cosiderarse los efectos de agrietaieto e la rigidez de los eleetos Resistecia oial de la apostería arada Resistecia oial a carga axial y a flexió de la apostería arada La resistecia oial a carga axial P, y la resistecia oial a flexió M, de ua secció trasversal, deberá deteriarse de acuerdo co las hipótesis de diseño del artículo La resistecia oial a carga axial P, deberá odificarse por efecto de la esbeltez ediate los factores de correcció idicados e (9-1): [ 1 ( h / 140r ) ] y e (9-13): ( 70 r h). La resistecia oial a flexió e cualquier secció a lo largo del eleeto o deberá ser eor que u cuarto de la resistecia oial a flexió áxia e la secció crítica. La resistecia oial a carga axial de copresió o deberá ser ayor que la que resulte de la aplicació de las ecuacioes (9-1) y (9-13). (a) Para eleetos que tega ua relació h r eor que 99: [ ( ) ] P = 0,80 0,80f' A As + fy As 1 h ( 9 1) 140r 35
8 (b) Para eleetos que tega ua relació h r ayor que 99 70r = 0,80[ 0,80f' ( A A ) + f A ] ( 9 13) P s y s h Siedo r el radio de giro de la secció Resistecia oial al corte La resistecia oial al corte deberá deteriarse utilizado las ecuacioes (9-14) y (9-15) o (9-16), segú correspoda. V V + V = ( 9 14) s dode V o deberá ser ayor que: M (a) Cuado 0,5 : Vd v ' V 0,5 A f ( 9 15) M (b) Cuado 1, 00 Vd V v ' 0,3A f ( 9 16) (c) El áxio valor de V para iterpolarse liealete. M Vd v etre 0,5 y 1,0 puede Resistecia oial al corte proporcioada por la apostería La resistecia al corte provista por la apostería V, deberá coputarse usado la ecuació (9-17). M V = 0,083 4,0 1,75 A f' + 0,5P Vd v ( 9 17 ) dode: M o deberá toarse ayor que 1,0 Vd v Resistecia oial al corte proporcioada por la aradura aradura V s La resistecia oial al corte proporcioada por la, deberá coputarse coo: V A s v s = 0,5 fyd v ( 9 18) 36
9 Vigas Los eleetos diseñados pricipalete a flexió debe cuplir co las prescripcioes de este artículo. El esfuerzo axial de copresió ayorado e ua viga o deberá ser ayor que 0,05 A f' Aradura logitudial No podrá usarse coo araduras logitudiales barras de diferetes diáetros excepto cuado solo difiera e u diáetro oial detro del rago de diáetros idicados e la Nora IRAM-IAS U Tabla La resistecia oial a flexió de ua viga o deberá ser eor que 1,3 veces la resistecia correspodiete al oeto oial de agrietaieto Mcr. El ódulo de rotura fr, para este cálculo se deteriará de acuerdo co Aradura trasversal Deberá proveerse aradura trasversal cuado sea ayor que φ V. El corte ayorado V u, deberá icluir los efectos de la carga lateral. Cuado se requiera aradura trasversal, se deberá aplicar las siguietes prescripcioes: (a) (b) Cada estribo de la aradura trasversal deberá estar coforado por ua sola barra co u gacho a 180º e cada extreo. La aradura trasversal deberá egacharse alrededor de la aradura logitudial. (c) El área íia de aradura trasversal será 0,0007bd v. (d) (e) La priera barra trasversal deberá dispoerse a o ás de u cuarto de la altura de la viga d v,, edida desde el extreo de la viga. La separació áxia o deberá ser ayor que la itad de la altura de la viga, i de Liitacioes diesioales Las diesioes deberá estar de acuerdo co lo siguiete: (a) La distacia libre etre las ubicacioes de los arriostraietos laterales del lado de la copresió de la viga o deberá ser ayor que 3 veces el íio acho del área de copresió. V u 37
10 (b) La altura oial de ua viga o deberá ser iferior a Coluas Aradura Logitudial La aradura logitudial deberá cosistir e al eos 4 barras, ua e cada esquia de la colua, y deberá cuplir co lo siguiete: (a) (b) (c) El área áxia de la aradura logitudial o deberá ser ayor que. 0,04 A El área íia de la aradura logitudial deberá ser 0,005 A La aradura logitudial deberá estar uiforeete distribuida e el acho de la secció Estribos trasversales Deberá proveerse estribos trasversales cerrados de acuerdo co lo siguiete: (a) La aradura logitudial deberá estar circudada por estribos cerrados laterales de al eos 6 de diáetro. (b) La separació vertical de los estribos trasversales o deberá ser ayor que 16 veces el diáetro de la aradura logitudial, 48 veces el diáetro del estribo, o la eor diesió de la secció trasversal del eleeto. 38
11 (c) Los estribos deberá dispoerse de fora tal que cada barra logitudial de esquia y cada barra alterada, deberá estar soportada lateralete por u codo del estribo co u águlo o ayor a 135º. Nigua barra puede estar separada ás de 150 de la barra soportada lateralete por el codo del estribo. Los estribos deberá dispoerse e ua juta co ortero o e horigó de gracilla. Cuado las barras logitudiales esté dispuestas alrededor del períetro de u círculo, se perite u estribo circular copleto. La logitud de epale para los estribos circulares deberá ser de 48 diáetros del estribo. (d) Los estribos laterales deberá ubicarse verticalete o as de la itad de la separació vertical por ecia de la parte superior de las fudacioes, o losa e cualquier piso, y deberá teer ua separació o ayor que la itad de la separació por debajo la aradura logitudial iferior de la viga, losa o ábaco por ecia. Teriació de los estribos cerrados para el caso de vigas e alguas caras de la colua 39
12 (e) Cuado vigas o ésulas cocurre a ua colua desde 4 direccioes, el últio estribo de la colua se debe dispoer coo áxio a 80 por debajo de la aradura ás baja de la viga o ésula de eor altura. Teriació de los estribos cerrados para el caso de vigas e todas las caras de la colua Liitacioes diesioales (a) (b) (c) Las diesioes de las coluas deberá cuplir co lo siguiete: El acho b de la colua o deberá ser eor a 180. La altura de la secció trasversal h de ua colua o deberá ser eor que 180 i ayor que 3 veces su acho b. (Ver figura ) La distacia etre los cetros de los apoyos horizotales (etrepisos, cubiertas) o etre el cetro de apoyo horizotal superior (etrepisos, cubiertas) y el borde superior de la fudació de las coluas o deberá ser ayor que 30 veces su acho b Diseño de uros para cargas perpediculares a su plao Cálculo de oetos y deforacioes Todos los cálculos de oetos y deforacioes e , está basados cosiderado apoyos siples e las partes superior e iferior del uro. Para otras codicioes de apoyos, los oetos y las deforacioes deberá calcularse utilizado los pricipios de la ecáica. 40
13 Muros co tesioes axiales ayoradas eores o iguales a 0,05f' Los procediietos establecidos e este artículo deberá usarse cuado la tesió axial ayorada e la secció de oeto áxio satisface el requeriieto expresado por la ecuació (9-19). P A u g 0.05f' ( 9 19) El esfuerzo axial y el oeto ayorados deberá deteriarse a la itad de la altura del uro y deberá usarse para el diseño. El oeto ayorado a itad de altura del uro deberá calcularse coo. M u M u w uh = 8 + P uf e u + P δ u u ( 9 0) dode P P + P u = ( 9 1) uw uf La resistecia de diseño para cargas perpediculares al uro deberá estar de acuerdo co la ecuació (9-). dode M φ ( 9 ) u M a ( A f + P ) d M = s y u ( 9 3) a = ( P + A f ) u 0,80f' s y b ( 9 4) La resistecia oial al corte deberá deteriarse segú Muros co tesioes axiales ayoradas ayores a 0,05f' Los procediietos establecidos e este artículo deberá usarse para el diseño de uros de apostería cuado la tesió axial ayorada e la ubicació del oeto áxio exceda 0,05f'. Estas prescripcioes o deberá aplicarse a uros co tesioes axiales ayoradas iguales o ayores a 0,0f' o relacioes de esbeltez superiores a 30. Tales uros 41
14 deberá diseñarse de acuerdo co las prescripcioes de y deberá teer u espesor oial íio de 150. La resistecia oial al corte deberá deteriarse de acuerdo co Cotrol de las deforacioes La deforació horizotal a itad de altura del uro δ s bajo cargas de servicio orales al uro y cargas de servicio axial (si factores de ayoració) deberá liitarse por la relació: δ s 0,007h ( 9 5) Deberá icluirse los efectos P-delta e los cálculos de la deforació. Las deforacioes a itad de altura deberá coputarse usado las ecuacioes (9-6) o (9-7), segú correspoda. (a) Cuado M < M ser cr δ s 5M = 48E ser h I g ( 9 6) (b) Cuado M cr < M < M ser 5 Mcrh 5( M ser Mcr ) h δ ( 9 7 ) s = 48E I g + 48E I cr El oeto de agrietaieto del uro deberá coputarse usado la ecuació (9-8). M = S f ( 9 8) cr r El ódulo de rotura f r, deberá toarse de la Tabla MAMPOSTERÍA SIMPLE (NO REFORZADA) Alcace Las prescripcioes que se detalla a cotiuació se aplicará para el diseño de apostería dode la apostería se utiliza para resistir esfuerzos de tracció. 4
15 Deforacioes Los cálculos de las deforacioes de los eleetos de apostería siple deberá basarse e las propiedades de la secció o fisurada Resistecia para resistir las cargas Los eleetos de apostería siple deberá diseñarse usado la resistecia de los apuestos, ortero y horigó de gravilla para resistir las cargas de diseño Cotribució de la aradura a la resistecia No deberá cosiderarse efectivas las tesioes e la aradura para resistir las cargas de diseño Criterios de diseño La apostería siple deberá diseñarse para peraecer e estado o fisurado Resistecia flexioal de los eleetos de apostería siple Las siguietes prescripcioes se deberá aplicar para la deteriació de la resistecia flexioal de los eleetos de apostería siple: (a) (b) (c) (d) La resistecia de diseño de los eleetos para los oetos y las cargas axiales ayoradas, deberá deteriarse de acuerdo co los pricipios de la ecáica. Las deforacioes específicas de la apostería deberá ser directaete proporcioales a la distacia al eje eutro. La tesió de copresió por flexió e cobiació co la tesió de copresió axial e la apostería deberá supoerse directaete proporcioales a las deforacioes específicas. La resistecia a copresió oial o será ayor que la correspodiete a ua tesió de 0,80f' La resistecia oial a tracció por flexió, deberá deteriarse de acuerdo co Resistecia axial oial de los eleetos de apostería siple. La resistecia axial oial ecuacioes (9-9) o (9-30). P, deberá calcularse usado las (a) Para eleetos que tiee ua relació h r eor o igual que 99: 43
16 = 0,80 0,80Af' h 1 140r P ( 9 9) (b) Para eleetos que tiee ua relació h r ayor que 99 P 0,80 0,80A f' = 70r h ( 9 30) Resistecia oial al corte La resistecia oial al corte siguietes: V, deberá ser la eor de las (a) 0,3A ' f (b) (c) A Para apostería trabada parcialete horigoada 0,4A + 0,45 N v (d) Para apostería trabada totalete horigoada 0,6A + 0,45 N v 44
P en su plano, siendo C las correspondientes
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