Edificios Altos de Mampostería

Séptimo Simposio Nacional
sobre
Ingeniería Estructural en la Vivienda
Cuernavaca Morelos
octubre del 2011
Edificios Altos de Mampostería
Juan José Pérez Gavilán E.
Instituto de Ingeniería
Edificios Altos
• Crecimiento vertical de las ciudades
• Un estudio de factibilidad técnica de edificios
altos de mampostería confinada en la ciudad
de México (Alfredo López Ortiz)
• El problema de la Interacción MomentoCortante (J J PGE y Antonio Manzano)
Viabilidad Técnica
• Objetivos
– Utilizando las NTC vigentes, identificar las
principales variables que dominan el diseño: carga
vertical, cortante
– Suponiendo solo muros estructurales de
mampostería determinar las características de
piezas de barro y concreto que se requerirían para
resolver los edificios
– Estimar las cuantías de refuerzo, tanto vertical en
castillos como horizontal
1
Sala-comedor
m
ca
Re
a
ar
1
2
Re
ca
m
ar
a
4
3
1
Baños
Baños
a
ar
Cocina
Cocina
P. S.
P. S.
2
Re
ca
m
ar
a
2
Acceso
m
ca
Re
Sala-comedor
Edificio 1 de estudio
Vacío
Vivienda nivel medio
89 m2 por depto.
8, 12 y 15 Niveles
Con elevador
Losa de vigueta y bovedilla
Muros con piezas de arcilla y
block de concreto
Castillos exteriores del mismo
espesor del muro
Elevadores
Zonas II y III del DF
Sin muros de concreto
Se varió el ancho de la pieza
5
6
7
8
Edificio 2 de estudio
Y
m
ca
Re
m
ca
Re
X
a
ar
a
ar
1
2
2
Cocina
1
Cocina
P. S.
Vacío
4
P. S.
3
Re
ca
m
Baños
Re
ca
m
ar
a
ar
a
Elevadores
Sala-comedor
Sala-comedor
8, 12 y 15
Niveles
Baños
Acceso
1
2
Espectros de diseño
8 Niv
12 Niv
15 Niv
Los períodos de los edificios con
piezas de arcilla y de block son
similares. Aunque el módulo
de elasticidad es mayor en el block,
las piezas requeridas fueron de
dimensión menor
a/g
0.50
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
Zonas de estudio II y IIIa
0.20
0.15
Zona II
0.10
Zona IIIa
La zona IIIb no se estudió porque
las ordenadas de la Zona IIIa fueron
mayores.
Zona IIIb
0.05
T [s]
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.00
Resistencia al corte de entrepiso
• La resistencia a corte de los muros depende de la
carga axial (
)
• Se utilizó un análisis estático con las fuerzas
laterales escaladas de forma de obtener el
cortante basal del análisis modal para calcular P
• Carga axial en el muro = CV + Sismo (carga
estática)
• El refuerzo horizontal en el muro se obtuvo del
diseño para la combinación mas desf. (
)
• Resistencia de entrepiso
Densidad de Muros Zona II
t=15
8N
t=20,15
12N
t=25,20,15
15N
BARRO
v*=5
CONCRETO
v*=9
Prediseño
t=12
8N
t=15,10
12N
t=20,15,10
15N
Resistencia a corte Zona II
t=15
8N
t=20,15
12N
t=25,20,15
15N
BARRO
v*=5
CONCRETO
v*=9
Las fuerza son mayores
en las estructuras de
block porque son mas
pesadas, pero se
compensa porque las
piezas son mas
angostas
t=15
8N
t=20,15
12N
t=25,20,15
15N
Refuerzo
Vertical
Horizontal
Barro zona II
t=25,20,15
Block conc zona II
t=20,15,10
En los primeros 3 niv
con pzas de block se requiere bastante
mas acero que el mínimo, mientras
que con pzas de barro, solo un poco mas
que el mínimo, sin embargo en área
de acero es similar dadas las diferencias
en el tamaño de las piezas
Barro
Block
N8
18%
0%
N12
32%
21%
N15
23%
22%
De 12N a 15N hay un aumento en el ancho
De las piezas por eso la participación del
Acero decrece
Resistencia a corte Zona IIIa
t=15
8N
t=20,15
12N
BARRO
Zona II
Zona III
t=25,20,15
15N
Piezas multi-perforadas
Interacción Momento-cortante
Las NTCM no toman en cuenta la relación de aspecto (H/L) ni el momento
flexionante para determinar la fuerza cortante resistente. La norma supone
Implícitamente que los edificios son de poca altura.
Códigos
Los efectos, excepto el caso de Perú, pueden atribuirse
a la relación de aspecto solamente.
Estudio Perú
Figura 2.5 Lado izquierdo, esfuerzo principal máximo en el primer nivel de cada muro, lado
derecho, esfuerzo cortante promedio requerido para generar una distorsión igual 1/800,
Zevallos et. al. (1992). http://blog.pucp.edu.pe/media/688/20070504-Esbeltez%20%20Elementos%20finitos.pdf
Hipótesis de igual desplazamiento
Predicciones
Prueba piloto
M1 Solo con fuerza cortante y axial, se obtuvo Vn
M3 Se aplicó un momento hasta de 18T con la misma carga axial que M1
se obtuvo Vn’
Resultados
Teoría vs Experimento
Se desarrollará un nuevo programa de prueba, para confirmar los
Los resultados
Conclusiones
• Hacer edificios altos de mampostería en la
ciudad de México y otras ciudades del país es
un alternativa interesante y viable
técnicamente
• Se requiere mayor investigación para
robustecer las normas liberando la hipótesis
de estructuras de poca altura.