ANCLAJES Y AMARRES PARA MAMPOSTERÍA

Transcripción

1 ANCLAJES Y AMARRES PARA MAMPOSTERÍA INTRODUCCIÓN Los anclajes y los amarres son tipos de conectores los cuales sujetan la mampostería a un sistema estructural de soporte, o los que conectan entre si dos o más hojas de mampostería. El diseño de conectores está cubierto por los estándares nacionales (ref. 2,4) y en los reglamentos modelo de construcción (ref. 1,5,6). Las estipulaciones de estos reglamentos y estándares requieren que los conectores sean diseñados para resistir las cargas aplicadas y que el tipo, tamaño y ubicación de los conectores sea mostrado o indicado en los dibujos del proyecto. Los criterios de diseño, ilustraciones y tablas proporcionadas en este documento TEK, se presentan como una guía para asistir al diseñador en la determinación de las capacidades de los anclajes y amarres de acuerdo con los requisitos aplicables de los estándares y de los reglamentos de construcción. CRITERIOS DE DISEÑO Independientemente de si los conectores son usados para unir entre si hojas de mampostería, muros que se intersectan o muros de mampostería a marcos estructurales; ellos juegan un papel muy importante al suministrar integridad estructural y una buena condición de servicio. Como consecuencia, cuando se están seleccionando conectores para un proyecto los diseñadores deben tomar en cuenta varios criterios de diseño. Los conectores deben: 1. Transmitir cargas normales a su plano de una hoja de mampostería a otra o de la mampostería a su soporte lateral con deformaciones mínimas. Es importante el potencial de agrietamiento en la mampostería debido a deflexiones. No existen criterios específicos en cuanto a la rigidez de los conectores, pero algunos expertos sugieren que una rigidez de 375,5 kg/cm es un objetivo razonable. 2. Permitir movimientos diferenciales paralelos al plano entre la hoja que se está uniendo y el respaldo de la mampostería. Este criterio de diseño es especialmente importante a medida que se use más aislante entre las hojas interior y exterior de un muro con cámara de aire. Aparentemente este criterio contradice al anterior, pero simplemente quiere decir que los conectores deben ser rígidos en una dirección y flexibles en la otra. Ya que la mayoría de las juntas de control están diseñadas para permitir un movimiento de 4,8 mm, un diseñador puede basar la flexibilidad de un conector en esta dimensión. Algunos conectores permiten movimientos mucho mayores a los que la mampostería sin refuerzo puede tolerar, por lo tanto, los diseñadores no deben suponer que los muros realmente pudieran moverse sin agrietar la mampostería tanto como lo permiten los conectores. Cámaras de aire de 5 cm de ancho realmente incrementan la flexibilidad de los conectores al incrementar sus claros. 3. Resistencia a la corrosión. Esta es una de las consideraciones más importantes, ya que la corrosión en el conector representa una de las principales causas potenciales de deterioro en muros exteriores de mampostería. Las Especificaciones para Estructuras de Mampostería (Specification for Masonry Structures, ref. 4) requieren que los conectores en muros exteriores sean hechos ya sea de acero al carbón con un recubrimiento de 0,46 kg/m2 de zinc aplicando después de su fabricación o de acero inoxidable de níquel-cromo de la serie AISI Facilitar la construcción siendo de un diseño sencillo y de fácil instalación. Los conectores no deben ser tan grandes ni difíciles de manejar como para no dejar espacio suficiente para el mortero en las juntas. Los conectores que ocupan considerable espacio en juntas horizontales darán por resultado una tendencia mayor a permitir el flujo de agua a través del muro. De la misma manera, los conectores deben permitir la instalación fácil de los tableros rígidos de aislamiento en las cámaras de aire de los muros. MODOS DE FALLA Los ensayos para conectores deben aceptar el hecho de que los conectores pueden fallar de diferentes maneras. Los conectores que unen hojas entre si para resistir cargas de viento, pueden fallar, por ejemplo; por extracción de o por penetración en las juntas de mortero; por tensión en el conector debido a la succión del viento o por pandeo por compresión debido a la presión del viento. Algunos conectores pueden incluso fallar por cargas de corte.

2 TIPOS DE CONECTORES Existen tres tipos de conectores: amarres para muros, anclajes y sujetadores. Los amarres para muros conectan una hoja de mampostería a otra adyacente. Los anclajes conectan la mampostería a una estructura o a un marco. Los sujetadores conectan accesorios a la mampostería. Este documento TEK cubre los amarres para muros y los anclajes. Los sujetadores deben usarse estrictamente de acuerdo con las recomendaciones de los fabricantes. Amarres para muros El Reglamento para Construcción de Estructuras de Mampostería (Building Code Requirements for Masonry Structures, ref. 2) contiene varios requerimientos mandatorios para amarres de alambre para muros y amarres tipo solera para muros que se intersectan. Amarres de lámina metálica corrugada para muros son permitidos en hojas de recubrimiento. Los amarres de alambre para muros pueden ser: unidades de una sola pieza; ajustables de dos piezas; refuerzo de junta o ensambles prefabricados hechos de refuerzo de junta y amarres ajustables. La Figura Nro. 1 muestra amarres típicos de muros. Los amarres de muros no tienen que ser calculados a menos que el ancho nominal de la cámara de aire del muro sea mayor de 10 cm. Se supone que el tamaño y el espaciamiento especificados proporcionan conexiones que serán adecuadas para las condiciones de carga cubiertas en los estándares. El refuerzo de junta tipo Armadura no se recomienda para amarrar entre si hojas de un muro con cámaras de aire con aislamiento. Además, el refuerzo de junta tipo armadura no deberá usarse cuando el muro con cámara de aire se construye usando un respaldo de mampostería de concreto y una hoja exterior de ladrillo de arcilla. Estas dos condiciones pueden dar por resultado restricciones a los movimientos diferenciales. El refuerzo tipo armadura es relativamente rígido en el plano del muro y por lo tanto restringe los movimientos diferenciales. El refuerzo de junta tipo escalera es menos rígido y se recomienda cuando ocurren cualquiera de estas condiciones o cuando se utilicen refuerzo vertical. Cuando el refuerzo de junta se utiliza para amarrar entre si las hojas de muros de varias hojas, debe haber por lo menos un alambre longitudinal por cada junta de mortero. La Tabla 1 resume los requerimientos prescritos por el reglamento para los amarres individuales para muros y para refuerzo de junta. Además, la Figura 2 muestra los requerimientos adicionales para amarres ajustables para muros. Anclajes El Reglamento para Construcción de Mampostería (Building Code Requirements for Masonry Structures, ref. 2) no contiene requerimientos mandatorios para anclajes para muros e implica que deben diseñarse con un sistema estructural para resistir cargas de viento y de sismos y para ajustar los efectos de la deformación. Anclajes típicos son mostrados en la Figura 3. Las formas y tamaños de estos anclajes típicos han evolucionado a través de muchos años y satisfacen el criterio de factibilidad de construcción. La industria está en proceso de reducir el número de anclajes disponibles para simplificar el proceso de selección. Todos los anclajes mostrados han sido probados de modo que se conocen sus capacidades, como se indica en la Tabla 2. Puede verse que los anclajes de dos piezas tipo articulación tienen resistencia a la compresión y rigidez relativamente bajas. Tabla 1. Resquisitos para espaciamiento de amarres Area del muro Máximo por amarre o espaciamiento Tipo de amarre por alambre cm transversal m2 horizontal vertical Alambre W2.8 de Sin goterón mm (3/16 in) Con goterón Alambre W1.7 Sin goterón (cal. 9) Con goterón RMM* tipo armadura Sin goterón W1.7 (cal. 9) Con goterón RMM* tipo escalera Sin goterón W1.7 (cal. 9) Con goterón Amarre tipo Solera N/A N/A 121.9

3 Figura 1. Amarres típicos de muros Figura 2. Requisitos adicionales para amarres ajustables Figura 3. Anclajes típicos en columnas

4 Se necesitan ensayos adicionales para anclajes ajustables de diferentes configuraciones y para anclajes de una pieza. Anclajes patentados también están disponibles. Los fabricantes de anclajes patentados deben proporcionar datos de pruebas para documentar la compatibilidad con anclajes probados por la industria. La tabla 2 muestra los resultados del programa de prueba proporcionado por la industria (ref. 3) para los anclajes indicados. Los anclajes se diseñan en base a su área tributaria. Este es el enfoque tradicional, pero algunos modelos computacionales sugieren que este enfoque no siempre refleja el comportamiento real del sistema de anclaje. Sin embargo actualmente no existe un programa computacional aceptado para solucionar este punto, así que la mayoría de los diseñadores aún usan el enfoque del área tributaria con un factor de seguridad de 3. El uso de anclajes adicionales cerca de los bordes de los tableros de muros también es recomendado. CONSTRUCCIÓN Cuando los amarres y anclajes típicos son ahogados correctamente en el mortero o en el concreto fluido, la extracción de o penetración en el mortero generalmente no será el modo de falla que controle. Los estándares requieren que los conectores sean embebidos al menos 3,8 cm en el mortero de asiento en unidades sólidas. La longitud embebida requerida en el caso de amarres individuales en mampostería hueca es tal que el amarre debe extenderse completamente a través de las unidades huecas (Figura 4). La longitud embebida adecuada puede lograrse fácilmente con el uso de ensambles prefabricados de refuerzo de junta y unidades de amarres. Debido a la longitud de las cargas en los anclajes, se recomienda que éstos se ahoguen en los huecos rellenos de las unidades. Para ahorrar mortero, se pueden colocar mallas metálicas debajo del anclaje y posteriormente colocar de 2,5 a 5,1 cm de mortero que ahogue el anclaje en el espacio que Figura 4. Embebido mínimo del refuerzo de junta y de los amarres de alambre Tabla 2. Capacidad de los anclajes (ref. 3) Descripción del anclaje Tensión Compresión Cortante Cavidad 1 Cavidad 2 Patín de columna Carga prom. kg 1, pzas. Desviación estándard cavidad 1 = 25 mm (1 in) Rigidez prom. kg/m cavidad 2 = 102 mm (4 in) Desviación estándard Triángulo con soldadura Carga prom. kg cavidad 1 = 25 mm (1 in) Desviación estándard cavidad 2 = 51 mm (2 in) Rigidez prom. kg/m Deviación estándard Triángulo con cola de milano Carga prom. kg cavidad 1 = 25 mm (1 in) Desviación estándard cavidad 2 = 102 mm (4 in) Rigidez prom. kg/m Desviación estándard Canal ranudado Carga prom kg cavidad 1 = 25 mm (1 in) Desviación estándard cavidad 2 = 102 mm (4 in) Rigidez prom. kg/m

5 será ocupado por la cavidad del bloque de arriba (Figura 5). Referencias Figura 5. Uso de malla metálica para facilitar el embebido del anclajes en el mortero 1. BOCA National Building Cod. Country Club Hills, IL: Building Officials and Code Administrators International, Inc. (BOCA), Building Code Requeriments for Masonry Structures, ACI /ASCE 5/95/TMS 402/95, Reported by the Masonry Standards Joint Committee, Porter, Max L: Lehr, Bradley R.; Barnes, Bruce A.; Attachments for Masonry Structures Engineering Research Institute, Iowa State University, February Specification for Masonry Structures, ACI /ASCE 6-95/TMS Reported by the Masonry Standards Joint Committee, Standard Building Code. Birmingham, AL: Southern Building Code Congress International, Inc (SBCCI), Uniform Building Code, Whittier, CA: International Conference of Building Officials (UCBO), 1994.