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NUEVOS SISTEMAS Y MATERIALES PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MUROS DIVISORIOS Y DE FACHADA EN EDIFICACIONES
CARTILLA DE NUEVOS SISTEMAS Y MATERIALES PARA EL DISEÑO Y
CONSTRUCCIÓN DE MUROS DIVISORIOS Y DE FACHADA EN
EDIFICACIONES
CORTE A-A ISOMETRICO
COLUMNA
CORTE B-B DETALLE
ISOMETRICO
DILATACION EN
ICOPOR O
SIMILAR 2cm
JUNTA DE
MORTERO DE
CEMENTO
LÁMINA DE
FIBRA DE
VIDRIO
PAÑETE
VIGA
VIGA
DILATACION
EN ICOPOR O
SIMILAR
LAMINA
DE FIBRA
DE VIDRIO
BLOQUE
No.5
JUNTA EN
MORTERO DE
CEMENTO
DESARROLLADA POR:
PUBLICACION FINANCIADA POR:
Centro de Investigación en
Materiales y Obras Civiles
CIMOC
Universidad de Los Andes
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES - COLCIENCIAS - LADRILLERA SANTA FE – SIKA ANDINA
NUEVOS SISTEMAS Y MATERIALES PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MUROS DIVISORIOS Y DE FACHADA EN EDIFICACIONES
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CARTILLA DE NUEVOS SISTEMAS Y MATERIALES PARA EL DISEÑO Y
CONSTRUCCIÓN DE MUROS DIVISORIOS Y DE FACHADA EN
EDIFICACIONES
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NUEVOS SISTEMAS Y MATERIALES PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MUROS DIVISORIOS Y DE FACHADA EN EDIFICACIONES
Esta cartilla ha sido elaborada por la Ladrillera Santafé, Sika Andina de Colombia y la Universidad de los Andes con
el apoyo financiero del Instituto Colombiano para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología (COLCIENCIAS). El
propósito de este documento es que sirva como una guía técnica idónea para la construcción de muros divisorios y de
fachada. Ninguna de las indicaciones y recomendaciones que se presentan en este documento deben ser utilizadas sin
la revisión cuidadosa por parte de un Ingeniero Civil con matrícula profesional quien debe ser competente para
evaluar el significado y las limitaciones del material presentado, quien debe aceptar la responsabilidad de aplicar
este material al diseño de un caso específico. Ninguna de las entidades participantes en la elaboración de este
material se hace responsable por los resultados de la aplicación incorrecta de las recomendaciones aquí contenidas;
en consecuencia, confía que su utilización se realice por parte de un profesional competente.
Equipo de trabajo:
Universidad de Los Andes
Luis E. Yamín
Camilo A. Phillips
Juan C. Reyes
Ladrillera Santa Fe
Álvaro López
Mauricio Fajardo
Daniel Rojas
Sika Andina
German Hermida
Diagramación
Mario Bonilla
Juan C. Reyes
Bogotá, Colombia. 2004.
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CONTENIDO
1. Estimación de la Demanda Sísmica ................................................................................................................. 1
1.1. Fundamentos .................................................................................................................................................. 1-1
1.2. Grados de desempeño ................................................................................................................................. 1-1
1.3. Fuerzas sísmicas fuera del plano del muro ............................................................................................ 1-2
1.4. Fuerzas sísmicas en el plano del muro .................................................................................................... 1-4
2. Sistemas para Muros Divisorios ..................................................................................................................... 2
2.1. Muro Divisorio MD-1..................................................................................................................................... 2-1
2.2. Muro Divisorio MD-2................................................................................................................................... 2-7
2.3. Muro Divisorio MD-3................................................................................................................................... 2-12
2.4. Muro Divisorio MD-4................................................................................................................................... 2-16
2.5. Muro Divisorio MD-5................................................................................................................................... 2-21
2.6. Muro Divisorio MD-6................................................................................................................................... 2-26
2.7. Muro Divisorio MD-7................................................................................................................................... 2-31
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3. Sistemas para Muros de Fachada................................................................................................................ 3
3.1. Muro de Fachada MF-1............................................................................................................................ 3-1
3.2. Muro de Fachada MF-2........................................................................................................................... 3-4
3.3. Muro de Fachada MF-3........................................................................................................................... 3-8
3.4. Muro de Fachada MF-4........................................................................................................................... 3-12
4. Ensayos de Laboratorio.................................................................................................................................. 4
4.1. Ensayo de caracterización....................................................................................................................... 4-1
4.2. Ensayos sobre muros con carga en su plano....................................................................................... 4-2
4.3. Ensayos sobre muros con carga fuera del plano............................................................................... 4-3
5. Bibliografía....................................................................................................................................................... 5
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CAPITULO 1
GENERALIDADES Y ESTIMACION DE LA DEMANDA SISMICA
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1.1 FUNDAMENTOS
El diseño de los elementos no estructurales debe llevarse a
cabo siguiendo los requisitos del capitulo A–9 de la Norma
Colombiana de Diseño y Construcción Sismorresistente Ley 400
de 1998 Y Decretos 033 de 1999 y 034 de 2000 (NSR-98). El
diseñador estructural debe garantizar que los elementos no
estructurales presenten por lo menos el tipo de
comportamiento o grado de desempeño mínimo especificado en
la normativa.
1.2 GRADOS DE DESEMPEÑO
El grado de desempeño califica el comportamiento y nivel de
daño esperado en los elementos no estructurales de una
edificación ante la ocurrencia del sismo de diseño.
Como mínimo el diseño debe cumplir con los grados de
desempeño definidos en la Tabla 1
El desempeño se clasifica en los siguientes grados:
Superior: Ocurren daños mínimos pero no interfieren con la
operación de la edificación.
Bueno:
Bajo:
Se presentan daños que son reparables y que
implican alguna interferencia con la operación.
Hay daños graves inclusive no reparables, pero sin
desprendimiento o colapso.
Tabla 1. Grado de desempeño mínimo
Grupo de uso de la
edificación
Grado de desempeño
mínimo
IV
Superior
III
Bueno
II
Bueno
I
Bajo
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1.3 FUERZAS SISMICAS FUERA DEL PLANO
DEL MURO
Durante un movimiento sísmico, los muros divisorios y de
fachada se ven sometidos a fuerzas sísmicas fuera de su plano
cuya magnitud depende de los siguientes factores:
La aceleración sísmica en el piso donde se encuentra el
elemento.
La amplificación sísmica en el piso donde se encuentra el
elemento.
Los parámetros que intervienen en esta ecuación diferentes al
peso (Wp), se definen a continuación:
Aceleración en el punto de soporte del elemento, (ax):
Correspondiente a la aceleración horizontal en el punto
donde el elemento no estructural está soportado o
anclado al sistema estructural y se puede estimar
mediante la ecuación A.9-2 de la NSR-98. De acuerdo
con los estudios realizados por Reyes y Carrillo en el
2004 la aceleración sísmica ax puede estimarse
alternativamente mediante la siguiente expresión:
n
⎛ k
⎞
⎜ hn Sa ∑ wi
⎟
hx ⎜
=1
i
− Aa I⎟ + Aa I
ax =
n
⎜
⎟
hn
k
⎜ ∑ wi hi
⎟
⎝ i =1
⎠
La capacidad de disipación de energía en el rango
inelástico del elemento en si y de su sistema de anclaje
a la estructura.
Por lo anterior, las fuerzas sísmicas sobre cualquier elemento
no estructural debe calcularse utilizando la siguiente ecuación:
a
Fp = (Wp ⋅ ax ) ⋅ p
Rp
Aa
ax:
hx:
hn:
n:
wi:
Aa:
I:
S a:
k:
2
≤ ax ≤ 2Sa
Aceleración en el piso x como fracción de la
gravedad
Altura del piso x
Altura al ultimo piso
Número de pisos
Peso del piso i
Aceleración pico efectiva para diseño
Coeficiente de importancia
Valor del espectro de aceleración de diseño
para un espectro dado.
Exponente relacionado con el periodo.
T ≤ 0.50 seg
K = 1.0
0.50 seg ‹T ≤ 2.50 seg
K = 0.75 + 0.50T
T›2.50 seg
K = 2.0
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Coeficiente de amplificación del elemento no estructural
(ap): Dependiendo de la rigidez, distribución de masa y
características de apoyo sobre la estructura, el
elemento amplifica las aceleraciones que se presentan
en su punto de soporte debido a la respuesta dinámica
misma.
Cuando un elemento es rígido (periodo menor de 0.06
seg) su amplificación dinámica es menor y si es flexible
las aceleraciones se amplifican notablemente. El factor
ap debe ser determinado experimentalmente o mediante
análisis dinámicos detallados. Para todos los esquemas
de muros presentados en este manual se puede utilizar
un ap = 1.00.
Coeficiente de capacidad disipación de energía del
elemento en sí y de su sistema de anclaje (Rp): Este
coeficiente representa la capacidad de soportar daño
sin colapso del sistema muro-anclaje. Utilizar valores
altos de Rp implica que el sistema presentará un daño
elevado pero no colapsará gracias a su ductilidad.
El uso de valores bajos de Rp puede significar al mismo
tiempo dos situaciones diferentes: que el sistema es
frágil y por lo tanto no tiene la capacidad para soportar
el daño y presentará un colapso temprano, ó que el
sistema es dúctil pero se desea limitar la presencia de
daño tanto en el anclaje como dentro del elemento.
De acuerdo con investigaciones realizadas se concluye
que el comportamiento del anclaje afecta de manera
definitiva el comportamiento del muro. Por esta razón,
no es totalmente cierto que el daño se concentra
solamente en el sistema de anclaje y que el muro
permanezca intacto cuando los anclajes son dúctiles.
Teniendo en cuenta lo anterior, si se espera que todos
los sistemas presentados en este manual tengan un
grado de desempeño superior fuera de su plano se debe
realizar el diseño de los elementos no estructurales para
un Rp entre 1.00 y 1.50. Este valor bajo de Rp no está
asociado a la fragilidad de los sistemas, sino a la
garantía de un grado de desempeño superior.
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1.4 FUERZAS SISMICAS EN EL PLANO DEL
MURO
La demanda sísmica en la dirección del plano del muro está
representada por la fuerza y desplazamientos sísmicos que le
transmitan los componentes estructurales. De acuerdo con la
NSR-98 el diseñador puede adoptar una de las dos siguientes
estrategias en el diseño:
Separar los muros no estructurales de la estructura,
proporcionando una separación suficiente para que la
estructura al deformarse no los afecte adversamente.
Vincular los muros no estructurales a la estructura y
proporcionarles suficiente capacidad de deformación de
manera que no presenten un nivel de daño superior a su
grado de desempeño.
La opción de separar los muros totalmente, no es práctica por
cuando implicaría separaciones excesivamente grandes, ya que
las derivas de piso utilizadas para evaluar estas separaciones
serían las obtenidas de un modelo con secciones fisuradas y que
según los requerimientos de la NSR-98 están del orden de 1.4%
de la altura del piso
Muchos diseñadores y/o constructores dejan dilataciones
inferiores a los desplazamientos inelásticos de la estructura, en
cuyo caso se obtienen una vinculación parcial del muro que exige
la verificación del nivel de daño en el muro.
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