Diseño De Alfeizar En Albañileria Armada.docx

DISEÑO DE ALFEIZAR EN ALBAÑILERIA ARMADA N°3 Se solicita diseñar los muros alfeizares de albañilería armada correspondientes a la sala comedor de una vivienda de 1 nivel que será construida sobre un terreno blando en el distrito de Ciudad Nueva de la provincia de Tacna, la dimensión de alfeizares es de 0.80 m de altura y 1.60 m de largo; el espesor del muro será de 14 cm. NOTA: se diseñara como una estructura aislada del sistema estructural principal. fy=4200 kg/cm2 f´m = 85kg/cm2 , f´t = 3 kg/cm2 Características técnicas de la unidad de albañilería a utilizar:

𝐸𝑚 = 700 ∗ 85 𝐸𝑚 = 59500 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

DISEÑO SÍSMICO: Datos a emplear de la Norma Técnica E.030 (Diseño Sismorresistente): a) Factor de Zona (Z): Z=0.45

b) Factor de Uso (U): U=1 (Vivienda)

c) Factor de Amplificación del Suelo (S): Suelo Blando (S3) S=1.10

d) Factor de Reducción Sísmica (R): R=3

Peso Específico de la Albañilería Armada:

Resumen de Datos: DESCRIPCION FACTOR DE ZONA FACTOR DE USO FACTOR DE AMPLIFICACION DEL SUELO FACTOR DE REDUCCION SISMICA LARGO TOTAL DEL MURO ALFEIZAR ALTURA TOTAL DEL MURO ALFEIZAR ESPESOR DEL MURO ALFEIZAR PESO ESPECIFICO DE LA ALBAÑILERIA ARMADA RESISTENCIA CARACTERISTICA A LA COMPRESION AXIAL DE LA ALBAÑILERIA RESISTENCIA CARACTERISTICA DE LA ALBAÑILERIA AL CORTE MODULO DE ELASTICIDAD

SIMBOLOGIA Z U S R L H t ɣ alb

VALOR 0.45 1 1.1 3 1.6 0.8 0.14 2000

UNIDAD

f´m

85

kg/cm2

v´m

9.2

kg/cm2

Em

59500

kg/cm2

m m m kg/m3

Calculo de la Fuerza Horizontal (F): La Norma Técnica E.030 (Diseño Sismorresistente) señala que: Los elementos no estructurales localizados a nivel de la base de la estructura o por debajo de ella (sótanos) y los cercos deberán diseñarse con una fuerza horizontal calculada con: 𝐹 = 0.5 ∗ 𝑍 ∗ 𝑈 ∗ 𝑆 ∗ 𝑃𝑒 Donde Pe, es el peso del muro alfeizar a diseñar. 𝑃𝑒 = 𝛾𝑎𝑙𝑏 𝑎𝑟𝑚 ∗ 𝐿 ∗ 𝐻 ∗ 𝑡 𝑃𝑒 = 2000 ∗ 1.6 ∗ 0.8 ∗ 0.14 𝑃𝑒 = 358.4 𝑘𝑔 Entonces obtenemos: 𝐹 = 0.5 ∗ 0.45 ∗ 1 ∗ 1.1 ∗ 358.4 𝐹 = 88.70 𝑘𝑔 Para la medición de la deformación del muro alfeizar se hizo uso del software Etabs, los resultados obtenidos se aprecian a continuación: Deformación en el eje X:

Story Story1

Load Case/Comb Direction o sismoXX X Max

Drift 2.00E-06

Drift*0.75*R

Cumple?

0.000005

Si

Deformación en el eje Y:

Story Story1

Load Case/Comb Direction o sismoYY Y Max

Drift 6.60E-05

Drift*0.75*R

Cumple?

0.000149

Si

DISEÑO DE MUROS DE ALBAÑILERIA:

Resistencia al Agrietamiento Diagonal La Norma Técnica E.070 (Albañilería) señala que: La resistencia al corte (Vm ) de los muros de albañilería se calculará en cada entrepiso mediante las siguientes expresiones:

Donde:     

v = resistencia característica a corte de la albañilería Pg = carga gravitacional de servicio, con sobrecarga reducida t = espesor efectivo del muro L = longitud total del muro (incluyendo a las columnas en el caso de muros confinados) α = factor de reducción de Resistencia al corte por efectos de esbeltez, calculado como:

Dónde: “Ve ” es la fuerza cortante del muro obtenida del análisis elástico; y, “Me ” es el momento flector del muro obtenido del análisis elástico. Calculando obtenemos: 𝑉𝑒 ∗ 𝐿 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑉𝑒 = 𝐹 𝑦 𝑀𝑒 = 𝐹 ∗ 𝐻 𝑀𝑒 88.70 ∗ 1.6 𝛼= = 2 … 𝐸𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝛼 = 1 88.70 ∗ 0.8

𝛼=

El alfeizar solo aguanta cargas provenientes de su propio peso, por tanto no será necesario incluir la fuerza Pg para el cálculo de la resistencia al corte (Vm). 𝑉𝑚 = 0.5 ∗ 𝑣 ′ 𝑚 ∗ 𝛼 ∗ 𝑡 ∗ 𝐿 + 0.23 ∗ 𝑃𝑔 𝑉𝑚 = 0.5 ∗ 9.2 ∗ 1 ∗ 14 ∗ 160 + 0.23 ∗ 0 𝑉𝑚 = 10304 𝑘𝑔 Control de Fisuración La Norma Técnica E.070 (Albañilería) señala que: Para todos los muros de albañilería deberá verificarse que en cada entrepiso se satisfaga la siguiente expresión que controla la ocurrencia de fisuras por corte:

Donde: “Ve” es la fuerza cortante producida por el “sismo moderado” en el muro en análisis y “Vm” es la fuerza cortante asociada al agrietamiento diagonal de la albañilería Calculando obtenemos: 𝑉𝑒 ≤ 0.55 ∗ 𝑉𝑚 88.70 𝑘𝑔 ≤ 0.55 ∗ 10304 = 5667.2 𝑘𝑔

𝑆𝐼 𝐶𝑈𝑀𝑃𝐿𝐸‼!

DISEÑO PARA CARGAS ORTOGONALES AL PLANO DEL MURO La Norma Técnica E.070 (Albañilería) señala que: El paño de albañilería se supondrá que actúa como una losa simplemente apoyada en sus arriostres, sujeta a cargas sísmicas uniformemente distribuidas. La magnitud de esta carga (w, en kg/m2) para un metro cuadrado de muro se calculará mediante la siguiente expresión:

Donde: Z = factor de zona especificado en la NTE E.030. Diseño Sismorresistente U = factor de importancia especificado en la NTE E.030. Diseño Sismorresistente C1 = coeficiente sísmico especificado en la NTE E.030. Diseño Sismorresistente e = espesor bruto del muro (incluyendo tarrajeos), en metros ɣ = peso volumétrico de la albañilería

Calculando obtenemos: 𝑤 = 0.8 ∗ 𝑍 ∗ 𝑈 ∗ 𝐶1 ∗ 𝛾𝑎𝑙𝑏 𝑎𝑟𝑚 ∗ 𝑒 𝑤 = 0.8 ∗ 0.45 ∗ 1 ∗ 3 ∗ 2000 ∗ 0.14 𝑤 = 302.4 𝑘𝑔/𝑚2 La Norma Técnica E.070 (Albañilería) señala que: El momento flector distribuido por unidad de longitud (Ms , en kg-m/m), producido por la carga sísmica "w", se calculará mediante la siguiente fórmula:

Donde: m = coeficiente de momento (adimensional) indicado en la Tabla 12. a = dimensión crítica del paño de albañilería (ver la Tabla 12), en metros.

Calculando obtenemos: 𝑀𝑠 = 𝑚 ∗ 𝑤 ∗ 𝑎2 𝑀𝑠 = 0.5 ∗ 302.4 ∗ 0.82 = 96.77 𝑘𝑔. 𝑚/𝑚 La Norma Técnica E.070 (Albañilería) señala que:

En la albañilería simple el esfuerzo normal producido por el momento flector "Ms", se obtendrá como: fm=6*Ms/t2 y no será mayor que f´t = 0,30 MPa (3 Kg / cm2). Calculando obtenemos: 𝑓𝑚 =

𝑓𝑚 =

6 ∗ 𝑀𝑡 6 ∗ 𝑀𝑠 = 𝑡2 𝑡2

6 ∗ 96.77 𝑘𝑔 𝑘𝑔 = 29622.86 = 2.96 0.142 𝑚2 𝑐𝑚2 𝑓𝑚 < 𝑓𝑡´

2.96

𝑘𝑔 𝑘𝑔 <3 2 2 𝑐𝑚 𝑐𝑚

𝑆𝐼 𝐶𝑈𝑀𝑃𝐿𝐸‼!

DISEÑO DE ACERO DE REFUERZO: El diseño del acero vertical se realiza con el método de rotura, como si el muro fuera una losa de concreto armado. Carga última distribuida: 𝑤𝑢 = 1.25 ∗ 𝑤 𝑤𝑢 = 1.25 ∗ 302.4 = 378 𝑘𝑔/𝑚2

𝑀𝑢 = 0.8 ∗ 0.4 ∗ 𝑤𝑢 𝑀𝑢 = 0.8 ∗ 0.4 ∗ 378 = 120.96 𝑘𝑔 − 𝑚/𝑚

𝑘= 𝑘=

120.96 = 0.0081 0.9 ∗ 1 ∗ 0.142 ∗ 850000

𝑞= 𝑞=

𝑀𝑢 ∅ ∗ 𝐵 ∗ 𝑑2 ∗ 𝑓′𝑚

1 − √1 − 2.36 ∗ 𝑘 1.18

1 − √1 − 2.36 ∗ 0.0081 = 0.0081 1.18

𝜌=

𝑞 ∗ 𝑓′𝑚 𝑓𝑦

𝜌=

0.0081 ∗ 85 = 0.0002 4200 𝐴𝑠 = 𝜌 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑

𝐴𝑠 = 0.0002 ∗ 100 ∗ 14 = 0.30 𝑐𝑚2

Con dicho momento último se consigue un refuerzo vertical de As = 0.30 cm2, que es menor a la cuantía mínima requerida que es de 0.0007 (As = 0.98 cm2). 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 0.0007 ∗ 𝑏 ∗ 𝑡 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 0.0007 ∗ 100 ∗ 14 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 0.0007 ∗ 100 ∗ 14 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 0.98 𝑐𝑚2 Por lo tanto, para el alfeizar se colocará el área de acero mínimo (1 ɸ 8mm @ 0.40m), tanto para el acero de refuerzo vertical como la horizontal.

GROSOR DE JUNTA SISMICA

Espesor recomendado: 𝑆 = 0.005 ∗ 𝐻 𝑆 = 0.005 ∗ 80 𝑆 = 0.4 𝑐𝑚 Se recomendaría usar tecnopor de un espesor de 3/8”.