MUROS DE CORTANTE
MUROS DE CORTANTE concreto armado ii
FICSAPgina | 1
DOCENTE:Ing. Ovidio Serrano Zelada
LAMBAYEQUE-MARZO DEL 2015INTEGRANTES: CHILCON MONTALVO CRISTIAN
RAMIREZ ARIAS JORGE VASQUEZ RIMACHI OSCAR SILVA TARRILLO
WILLIAM
MUROS DE CORTE O PLACAS1.- DEFINICIONES:Los muros de corte,
tambin conocidos como placas, son paredes de concreto armado que
dada su mayor dimensin en una direccin, mucho mayor que su ancho,
proporcionan en dicha direccin una gran resistencia y rigidez
lateral ante movimientos laterales.Son en efecto vigas en voladizo
vertical de gran peralte que proporcional estabilidad lateral a las
estructuras al resistir las fuerzas cortantes y momento flexionante
en sus planos causados por las fuerzas laterales, la resistencia de
los muros cortantes es casi siempre controlada por sus resistencias
a flexin, sin embargo en algunas ocasiones pueden requerir algn
refuerzo cortante para prevenir las fallas por tensin diagonal.La
eficiencia de los muros de corte para restringir las deformaciones
laterales disminuye con la altura. Se puede controlar mediante una
combinacin adecuada de muros y prticos, al combinar los prticos con
los muros, el muro toma una parte importante del cortante en los
primeros pisos y el prtico lo toma en los pisos superiores.
Como se puede ver en los grficos anteriores tiene mayores
ventajas usar sistemas prtico muro los cuales ayudan a la
estructura a no sufrir grandes deformaciones que podran exceder su
resistencia a la cual fue diseada.
2.- CLASIFICACION DE LOS MUROS DE CORTE:
A) Por su esbeltez:
La esbeltez de un muro se cuantifica por la relacin K = H / L,
llamada relacin de esbeltez; cuando esta relacin es mayor a 2 el
muro se clasifica como largo o esbelto; por el contrario cuando K 2
el muro se clasifica como corto o bajo. En los muros esbeltos la
resistencia a la flexin controla el comportamiento del muro,
mientras que en los bajos el cortante controla las deformaciones de
flexin y la resistencia. Los muros esbeltos pueden disearse como
muros dctiles para darles buenas caractersticas de disipacin de
energa ante cargas cclicas reversibles.
B) Forma de seccin transversal:
Los muros pueden ser de forma rectangulares, seccin T, L o U, y
otras formas ms elaboradas, en algunas ocasiones el muro tiene
ensanchamiento en sus extremos los cuales se construyen para
permitir el anclaje de vigas transversales, para colocar su
refuerzo a flexin
C) Por su forma en elevacin:La mayora de los muros de corte no
sufren cambios en las dimensiones en su elevacin, la dimensin que
cambia con frecuencia es el espesor, cuando los muros de corte
deben tener en su interior ventanas o puertas se les llama muros
con aberturas.
3.- TIPOS DE REFUERSO DE MURO: Los muros tienen tres tipos de
refuerzo: longitudinal, vertical y horizontal. El refuerzo
longitudinal, ubicado en los extremos del muro, toma traccin o
compresin debido a la flexin, puede incluir el refuerzo de
confinamiento y colabora en tomar el corte en la base que tiende a
generar deslizamiento. El refuerzo horizontal toma el corte en el
alma y el refuerzo vertical puede tomar carga axial, toma
deslizamiento por corte y corte en el alma
LONGITUDINAL HORIZONTAL VERTICAL
4.- TIPOS DE FALLA EN EL MURO: Empleando cargas cclicas
estticas, los muros portantes pueden fallar de diversas maneras y
se han identificado distintas respuestas en muros de concreto
armado. Estas incluyen estados de lmite de flexin, traccin
diagonal, compresin diagonal (aplastamiento del alma), compresin en
los talones y pandeo del refuerzo, corte-deslizamiento y pandeo
fuera del plano del muro.
En la siguiente figura se pueden apreciar diversos tipos de
falla donde las acciones sobre el muro, (a), generan diversas
fallas: (b) flexin, (c) traccin diagonal, (d) corte-deslizamiento y
(e) deslizamiento en la base. Cuando la respuesta es frgil los
mecanismos de disipacin son diferentes, son por deslizamiento en la
base y por degradacin en el concreto, esto implica menor
capacidades de ductilidad pero tambin menores importantes
disminuciones de rigidez y, por lo tanto, para respuestas basadas,
en resistencia, importantes reducciones en la demanda. 5.- MUROS
ESTRUCTURALES ESBELTOS:
a) Tipos de Fallas y Criterios de Diseo:
Estos tienen relacin de esbeltez mayor a 2, lo que permite que
su mayor fuente de disipacin de energa.Como el rea transversal del
muro es demasiado grande, tiene alta capacidad para soportar cargas
axiales y por consiguiente las cargas que actan sobre el estarn
muy
Por debajo de la capacidad en condiciones balanceadas, debido a
lo anterior se obtiene una adecuada ductilidad si:
Se coloca el refuerzo por flexin en los extremos de los muros.
Se confinan los extremos de muros con estribos con bajas
separaciones, para aumentar as el confinamiento de la albailera y
reducir la posibilidad del pandeo del fuerzo a flexin.Para que no
ocurra una falla por cortante: El agrietamiento por tensin diagonal
no se presente antes que se presente los momentos mximos que puede
soportar el muro y que generan la falla por flexin. Las tensiones
mximas de trabajo de los muros a cortante debe mantenerse bajas
para evitar las fallas por aplastamiento y deslizamiento del
muro.
I. Resistencia a la flexin:
Para este tipo de muro que se disea como los esbeltos se coloca
el refuerzo vertical a flexin en las partes extremas de la seccin
transversal que le da una mayor resistencia y mayor ductilidad.
II. Resistencia al Corte:La resistencia que se agrega es
considerable a la que se puede obtener de las vigas con la
diferencia es que la altura efectiva de la seccin d para el caso de
muros se toma 0.80L.
El refuerzo debe colocarse en el alma del muro y el refuerzo
debe ser de dimetro pequeo y separaciones cortas, para asegurar la
resistencia al agrietamiento diagonal del concreto es necesario
colocar una cuanta mnima de refuerzo horizontal para acero confy =
4200 Kg/cm2 la cual ser del 25% de la mnima la cual es suficiente
para controlar los efectos de temperatura y fraguado.Para el
desplazamiento por cortante en muros esbeltos es menos crtico que
el caso de vigas debido a la carga axial que tiene y a la
distribucin uniforme del refuerzo vertical que ayuda a evitar el
agrietamiento horizontal.
Aunque el muro se confine es posible que falle por inestabilidad
lateral para evitar el pandeo fuera del plano se usa para los casos
en que la relacin de esbeltez es H libre/b 14 o 10.
6.- MUROS ESTRUCTURALES CORTOS O BAJOS:
a) Clase de Muros Cortos:Se considera para la relacin de
esbeltez H/L 2 y de acuerdo a su comportamiento se puede clasificar
en:
Muros Elsticos: Como la resistencia de los muros cortos es tan
alta es normal que respondan aun ante sismos intensos, dentro de un
intervalo elstico por lo cual su uso es el ms frecuente. Muros que
Cabecean: Son los que soportan la mayor carga lateral y una carga
vertical relativamente baja, en este caso su resistencia esta dado
para no poder voltearse si se disea para este tipo el
comportamiento del muro ser elstico. Muros Dctiles: Diseados para
que trabajen bien en el estado inelstico en el que puedan producir
alguna carga.Para este tipo de muro la flexin es ms alta ya que es
difcil desarrollarlas sin que antes falle por cortante que es dada
por la ductilidad es mucho menor que la requerida para muros
esbeltos los cuales son de ductilidad restringida.
b) Resistencia a la Flexin:Para que soporten el momento flector
se usa el refuerzo vertical mnimo, el problema que tiene es como
resistir las fuerzas cortantes, al igual que para muros esbeltos,
la distribucin del acero uniformemente ayuda a resistir los
deslizamientos cortantes que pueda presentarse.
Para determinar la cantidad de acero que se debe distribuir en
el diafragma se toma de la siguiente ecuacin:
As = .h.t.H
c) Resistencia al Cortante:Como se vio en los muros de corte
esbeltos es indispensable la colocacin de refuerzos horizontales
para resistir parte de la fuerza cortante. Sin embargo tambin es
necesario colocar el refuerzo vertical para tomar el cortante. Al
igual que para los muros esbeltos la cuanta mnima es del 0.25% para
refuerzo vertical.
La falla por compresin o tensin diagonal se evita si se limita
la tensin cortante y se coloca refuerzo horizontal para evitar
fallar por aplastamiento.
Para verificar si la seccin es suficiente para soportar los
esfuerzos cortantes.
Vn = ( +) = 0.6Vu = 0.75 (1.4Vd + 1.7 Vi + 1.87 Vs)
Vu = VnVmax = 2.65. Kg/cm2
7.- PROCEDIMIENTO DE DISEO:
CRITERIOS Las placas son los elementos que gobiernan el
comportamiento ssmico de la edificacin. Como lo hemos mencionado
anteriormente, son las encargadas de rigidizar la estructura y de
limitar las deformaciones laterales. Se consideran dos anlisis en
las placas: uno que contempla los efectos locales debido a cargas
concentradas en zonas especficas de la placa (los encuentros con
vigas) y otro que toma en cuenta el comportamiento de toda la
placa, sometida a las cargas verticales y a los efectos producidos
por el sismo. Durante el sismo la placa absorbe grandes momentos
ssmicos y como la fuerza horizontal de sismo puede invertirse
muchas veces durante el movimiento ssmico, ser importante confinar
el concreto en los extremos de la placas, porque all las fuerzas de
compresin sern grandes y adems, estos extremos coinciden con los
encuentros con vigas y actan como columnas.
a) CRITERIOS DE CONFINAMIENTO DE LA NORMA PERUANA NTE. E-60
ESPECIFICACIONES SEGN EL REGLAMENTO NACIONAL DE
EDIFICACIONES
b) DETERMINACIN DEL DIAGRAMA DE ITERACIN:
c) DISEO POR FLEXO-COMPRESIN:
Tenindose la distribucin del acero vertical, se elabora el
diagrama de interaccin del muro con la cual verificamos que
nuestros valores Mu/ y Pu/ se encuentren dentro de la zona del
diagrama de interaccin. En caso contrario ser necesario hacer uso
de diagramas hechos para una distribucin dada de acero y calcular
nuestra rea de acero necesaria.
Los muros con esfuerzos de flexin debidos a la accin de fuerzas
coplanares debern disearse de acuerdo a los siguiente:
a) Para muros esbeltos (Altura total/longitud : H/L 1 ) sern
aplicables los lineamientos generales establecidos para flexo
compresin. El refuerzo vertical deber distribuirse a lo largo de la
longitud del muro, debindose concentrar mayor esfuerzo en los
extremos.
b) Para muros de poca esbeltez ( H/L < 1 ) y con cargas
axiales no significativas, no son vlidos los lineamientos
establecidos para flexocompresin, debindose calcular el rea del
refuerzo del extremo en traccin para el caso de secciones
rectangulares como sigue:
Mu = As fy ZDnde:Z = 0.4L [ 1 + H / L ] : Si 0.5 < H / L <
1Z = 1.2 H : Si H / L 0.5
Si los muros no son de seccin rectangular o estn sujetos a
cargas axiales significativas, se determinarn las reas de los
refuerzos mediante un anlisis racional.
Adicionalmente deber colocarse refuerzo uniformemente repartido
a lo largo de la longitud el muro cumpliendo ste con el acero mnimo
de refuerzo vertical de muros.
El acero de refuerzo concentrado en los extremos de los muros
deber confinarse con estribos como el caso de columnas. Los
empalmes de refuerzo se disearn como empalmes en traccin.
El refuerzo vertical distribuido no necesita estar confinado por
estribos a menos que su cuanta exceda a 0.01 sea necesario por
compresin.
En muros y losas, exceptuando las losas nervadas, la separacin
del refuerzo principal por flexin ser menor o igual a 3 veces el
espesor del muro o de la losa, sin exceder de 45 cm.
El revestimiento para muros de corte deber ser 2 cm.
D) DISEO POR CORTE SEGN LA NORMA E-060 DE CONCRETO ARMADOAcpite
15.4.3.1 : Los muros con esfuerzo de corte debidos a la accin de
fuerzas coplanares se disearn considerando:
Para clculos ms detallados se podr considerar el menor valor de
las siguientes expresiones:
Si [ ( Mu / Vu ) - L/2 ] es negativo no deber usarse esta ltima
ecuacin. Para los casos en los cuales el muro est sujeto a
esfuerzos de traccin axial significativa ( Nu sea traccin ) o
cuando los esfuerzos de compresin sean pequeos ( Nu / Ag < 0.1
fc ) deber considerarse Vc = 0. Acpite 15.4.3.2 : La distancia d de
la fibra extrema en compresin al centroide de la fuerzas en traccin
del refuerzo, se calcular con un anlisis basado en la
compatibilidad de deformaciones. En caso de no hacerse este anlisis
d debe tomarse igual a 0.8 L. Acpite 15.4.3.3 : Las secciones
localizadas entre la base y una altura L/2 o H/2 ( la que sea menor
), podrn disearse con el mismo valor de Vc que el calculado para la
seccin ubicada a L/2 o H/2. Acpite 15.4.3.4 : La fuerza cortante de
diseo Vu en cualquier seccin deber cumplir con:
Si n > 15 , usar n = 15donde: n = nmero de pisoS
El coeficiente Mur/Mua, se usa para tomar en consideracin la
sobreresistencia en flexin producto del diseo, y el coeficiente de
amplificacin dinmica, para tomar en cuenta el incremento de demanda
de corte por efectos dinmicos que ocurren con la variacin de la
distribucin de la fuerza de inercia con los diferentes modos de
vibracin de la estructura. En algunos casos el factor [Mur/Mua]*W
es superior al factor de Rd, tener un factor mayor a Rd no tendra
aparentemente mucho sentido pues no existe, para un anlisis
convencional elstico, una fuerza mayor a la obtenida sin considerar
reduccin por ductilidad. Para estos casos el comentario de la Norma
indica que se puede disear considerando Rd veces el V actuante y un
factor de resistencia igual a 1.0 (en lugar de 0.85), debido a que
esta situacin representa un caso extremo ( lmitesuperior ). Acpite
15.4.3.5 : Cuando Vu exceda a Vc , deber colocarse refuerzo
horizontal por corte. El rea de este refuerzo se calcular con:
La cuanta h del refuerzo horizontal por corte ( referida a la
seccin total vertical de concreto del sector en estudio ), ser
mayor o igual a 0.0025, y el espaciamiento del refuerzo no exceder
de L/5, 3t o 45 cm. debindose anclar en los extremos confinados del
muro en forma tal de poder desarrollar su esfuerzo de fluencia. La
cuanta v del refuerzo vertical por corte ( referida a la accin
total horizontal de concreto ), ser mayor o igual de :
Deber distribuirse el refuerzo por corte horizontal y vertical
en las dos caras. Pero no necesitar ser mayor que el refuerzo
horizontal requerido. El espaciamiento del refuerzo vertical no
deber ser mayor que L/3,3t 45cm. Cuando Vu sea menor que 0.5Vc las
cuantas de refuerzo horizontal y vertical pueden reducirse a:h >
0.0020v > 0.0015
El espaciamiento de ambos refuerzos no ser mayor que tres veces
el espesor del muro 45 cm. Acpite 15.4.3.6 : Cuando el espesor del
muro sea igual o mayor de 25 cm. En resumen los pasos para el diseo
de muros de corte son:
a) Diseo por flexo compresin en la direccin del muro. Diagrama
deInteraccin.b) Diseo por cortante en la direccin del muro.
Obtencin del refuerzoHorizontal y vertical.c) Diseo de carga axial
( efecto local ) en zonas donde hay cargas concentradas.d) Diseo de
ncleos confinados como columnas sometidas a flexo compresin, debido
a momentos de carga de gravedad y de sismo.
DISTRIBUCION DE ACERO EN m
escuela profesional de ingenieria civilFICSA