CAMBIOS A LAS NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA. 7 o Simposio Nacional SMIE, 2011

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Lucas Murillo Guzmán
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1 CAMBIOS A LAS NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA 7 o Simposio Nacional SMIE, 2011

2 OBJETIVO DE LA PRESENTACIÓN Enfatizar sobre algunos aspectos de nuestra normatividad que están haciendo que las construcciones de mampostería estén siendo diseñadas de manera insegura y que estén dejando de ser económicas.

3 TEMAS A TRATAR l MÉTODO DE LA COLUMNA ANCHA l PLANTA BAJA FLEXIBLE l MÉTODO SIMPLIFICADO l DISTORSIONES DE LA MAMPOSTERÍA l CRITERIO DE DISEÑO A CORTANTE

4 En las normas técnicas se dan criterios generales y específicos de cómo evaluar las diferentes acciones y para diseñar y detallar los distintos elementos estructurales, pero únicamente en la Norma de Mampostería se da con detalle el procedimiento de la Columna Ancha para el modelado de estructuras de mampostería.

Ejemplo: Método de la Columna Ancha (Dibujo fusilado de una presentación del Dr. Amador Terán) 3h h h Sección infinitamente rígida a flexión y a corte.

5 Ejemplo: Método de la Columna Ancha (Dibujo fusilado de una presentación del Dr. Amador Terán) 3h h h Sección infinitamente rígida a flexión y a corte. Sección de viga que considera la contribución de la losa h Sección con las propiedades de los muros. Estructura de mampostería confinada Modelo de la columna ancha

6 Este procedimiento no es más sencillo de ejecutar ni es garantía de que es lo mejor para la modelación de muros de mampostería que otros procedimientos (puntal equivalente, elemento finito placa), pero mete mucho ruido

7 Por lo que su mención dentro del texto de la norma debe restringirse solo a que es una opción mas dentro de los procedimientos que hay para la modelación de muros de mampostería, eliminando el detalle de cómo se llega a la idealización de los muros; o en su defecto, llegar al mismo nivel de detalle con todos los otros procedimientos que se mencionan en la norma.

8 TEMAS A TRATAR l MÉTODO DE LA COLUMNA ANCHA l PLANTA BAJA FLEXIBLE l MÉTODO SIMPLIFICADO l DISTORSIONES DE LA MAMPOSTERÍA l CRITERIO DE DISEÑO A CORTANTE

9 Es urgente que se den lineamientos generales para el análisis y detallado de este tipo de estructuras, ya que en la práctica se está empleando un criterio de análisis que es totalmente del lado de la inseguridad.

10 !!!NO HACER ESTO

11 TEMAS A TRATAR l MÉTODO DE LA COLUMNA ANCHA l PLANTA BAJA FLEXIBLE l MÉTODO SIMPLIFICADO l DISTORSIONES DE LA MAMPOSTERÍA l CRITERIO DE DISEÑO A CORTANTE

12 Método Simplificado Para aplicar el método simplificado se deben cumplir simultáneamente las siguientes condiciones: a) Al menos 75% de la carga baja por muros continuos desde cimentación hasta azotea La losa es un diafragma rígido Muros sensiblemente simétricos con respecto a dos ejes ortogonales La excentricidad torsional < 0.1 B En cada nivel hay cuando menos dos muros paralelos en el perimetro cuya longitud es no menor a 0.5 L Se reduce la resistencia de muros esbeltos

13 Método Simplificado b) L/B en planta menor a 2 c) H/B menor que 1.5 ( niveles d) H menor a 13 m (aprox. cinco

14 Aplicable el método simplificado?

15 Aplicable el método simplificado?

16 Aplicable el método simplificado?

17 El uso indiscriminado del método simplificado de análisis sísmico, es extremadamente peligroso cuando se aplica a construcciones con planta baja flexible o cuando no hay continuidad en elevación de los muros

18 En mi actuación como Corresponsable en Seguridad Estructural he observado que se hace un uso indiscriminado y erróneo del método simplificado, por lo que, en mi opinión, debe eliminarse de la norma, toda vez que existen las herramientas necesarias para hacer análisis más realistas y de manera sencilla.

19 Otra alternativa es dejar las recomendaciones geométricas como parámetros generales para que un proyecto arquitectónico permita tener una construcción de mampostería estructuralmente más eficiente, solo eso.

20 TEMAS A TRATAR l MÉTODO DE LA COLUMNA ANCHA l PLANTA BAJA FLEXIBLE l MÉTODO SIMPLIFICADO l DISTORSIONES DE LA MAMPOSTERÍA l CRITERIO DE DISEÑO A CORTANTE

21 Distorsión de entrepiso en estructuras de mampostería Sistema Estructural Antes Apen. A.1 Muros diafragma Confinada: piezas macizas con refuerzo horizontal Confinada: piezas macizas ó huecas con refuerzo horizontal Con refuerzo interior Marcos de concreto o acero, Q= Marcos de concreto o acero y muros de concreto, Q =

22 Efectos en la práctica de esta limitante l En el caso de construcciones donde los muros se desplantan directamente sobre el terreno, no pasarían construcciones que no tuvieron problemas durante los sismos del 85 l En edificaciones con planta baja flexible, al seguirse los criterios de deformación de la Norma 2004, se encarece la construcción en no menos de un 50% ya que se requiere de más muros de concreto para rigidizar la construcción y cumplir con ese requisito...si es que se logra.

23 COMPARATIVO Drift Drift muros 62 muros

24 COMPARATIVO Drift Drift

25 Cumple con resistencia Drify <

26 Drift <

27 Drift <

HECHOS l La práctica de considerar un drift más alto en estructuras de mampostería no se ha demostrado que es inadecuada, entonces, porqué castigar así a la mampostería haciendo que deje de ser un

28 HECHOS l La práctica de considerar un drift más alto en estructuras de mampostería no se ha demostrado que es inadecuada, entonces, porqué castigar así a la mampostería haciendo que deje de ser un sistema constructivo económico l El incrementar la cantidad de muros de concreto no reduce drásticamente la deformabilidad de una construcción de mampostería; entonces, ya no hay que construir estructuras de mampostería porque no tienen la capacidad de deformarse??

29 HECHOS l En sismos recientes ha habido daños fuertes en construcciones de mampostería, pero estos daños han estado asociados a la poca capacidad resistente de la mampostería debida al empleo de materiales de baja calidad y procedimientos constructivos deficientes, más que a la poca capacidad de deformación de una mampostería bien diseñada

30 HECHOS l Las construcciones de mampostería bien diseñadas anteriores al 85 no tuvieron problema por su deformabilidad, y seguramente algunas incumplen con los valores límite de la norma del 2004; que debemos hacer, derribarlas? (no se pueden reforzar, salvo sustituir todos los muros por concreto), o aceptar que, si bien los límites anteriores eran un poco altos, los actuales son totalmente restrictivos. l En algunos paises (referencia verbal), se limita el drift al valor en construcciones de mampostería

31 PETICIÓN l Revisar las bases sobre las cuales se determinaron los límites de la distorsión en mamposterías, para modificarlos? y/o que en las normas se establezcan los procedimientos a seguir en la práctica para calcular dichas distorsiones con el mismo criterio (ejem: con o sin rotación de cuerpo rígido; considerando o no las deformaciones por flexión; etc.).

32 TEMAS A TRATAR l MÉTODO DE LA COLUMNA ANCHA l PLANTA BAJA FLEXIBLE l MÉTODO SIMPLIFICADO l DISTORSIONES DE LA MAMPOSTERÍA l CRITERIO DE DISEÑO A CORTANTE

33 Contribución del refuerzo de la mampostería l Anterior al Reglamento del 2004 se consideraba un ligero incremento en la resistencia a cortante de la mampostería (25%) cuando se tenía refuerzo horizontal en las juntas

34 l Donde: En la norma del 2004 Vr = Vm + Vs l Vm resistencia a cortante de la mampostería l Vs contribución del refuerzo l El problema es que puede ser muy alta la contribución del refuerzo, que va a dar lugar al fisuramientos de la mampostería para sismos de menor intensidad al de diseño

35 Cortante (Ton) Cortante (Ton) Curvas histeréticas de comportamiento de muros de mampostería (También fusiladas de una presentación del Dr. Amador Terán) DI(mm/mm) a) DI(mm/mm) b)

36 Resistencia a cortante l A manera de ejemplo, en las normas de concreto, tanto en vigas como en muros, se limita la fuerza cortante máxima a que puede estar sujeto el elemento estructural, limitando indirectamente la cuantía máxima de acero; en los muros de mampostería debiera haber una limitante explícita similar, ya que actualmente la contribución del acero en la mampostería puede ser en un porcentaje mucho mayor al que se permite en muros de concreto.

37 l Revisión por cortante V mr = F R (0.5v m * A t + >= 0.3P)1.5 F R v m * A t l Si se requiere refuerzo p h >= V mr / (F R f yh A t ) y h? >= 3 / f yh ( si f yh = 6000 kg/ cm2) <= 0.3 fm* / f yh <= 12 / f yh para piezas macizas <= 9 / f yh para piezas huecas

38 Por ejemplo, si v m * = 3 kg/cm2 y V mr = 1.5 F R v m * A t = 4.5 F R A t l Si se requiere refuerzo p h >= 4.5 / f yh y h? >= 3 / f yh cm2) ( si f yh = 6000 kg/ <= 12 / f yh para piezas macizas <= 9 / f yh para piezas huecas

39 Resistencia a cortante l En muros de concreto: V cr = 0.85 F R raiz(f*c) t L; pero V max < 2.0 F R raiz(f*c) t L Esto es, la contribución del acero es 1.35 veces la del concreto l En muros de mampostería: Como se vio anteriormente, la contribución del acero puede ser 3 o más veces mayor a la de la mampostería

40 Soy un entusiasta y promotor del buen diseño de las mamposterías, pero no un fanático como para considerar que en estas estructuras puede aceptarse una contribución del acero, en porcentaje, mayor al que se permite en los muros de concreto.

41 Por otra parte, V sr = F R h p h f A yh t ; donde h = 0.6 si p h f yh <= 6 kg/cm2 h = 0.2 si p h f yh >= 9 kg/cm2 Hay que interpolar linealmente cuando p h f yh está entre 6 y 9 kg/cm2 Pero, como h es inversamente proporcional a p h f yh, al aumentar este valor, disminuye h, al hacerlo, de la ecuación se ve que hay que aumentar p h,, por lo que disminuye h, y así sucesivamente; conclusión, h solo puede tener el valor de 0.2 si p h f yh > 6 kg/cm2

42 Por todo lo que se ha indicado, considero necesario que el procedimiento de diseño a cortante de elementos de mampostería que se presenta en la norma técnica del año 2004, sea revisado con detenimiento, ya que puede dar lugar a diseños inseguros y comportamiento inadecuado aún antes de presentarse la acción de diseño.

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