modelos de muros estructurales, Apuntes de Análisis Estructural

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CURSO

ANALISIS ESTRUCTURAL

AVANZADO

Modelos de Muros Estructurales

Ing. Omart Tello Malpartida

Sistemas de Muros  En muchos casos para dar a los edificios rigidez y resistencia adecuada ante cargas laterales se recurre, al uso de muros de concreto (placas), normalmente en combinación con pórticos.  Otra forma de rigidizar pórticos, es rellenarlos con muros de mampostería o colocar diagonales de concreto reforzado o de acero.  Son de uso común también los edificios de altura moderada (15 m), en los cuales los elementos resistentes son muros de mampostería con distintos tipos de refuerzo ( Albañilería Armada y Confinada).

Modelo de Columna Ancha  Los elementos placa, considerados como columna ancha, en el modelo, deben ser analizados considerando la deformación por corte:

f = 12 E. Iw ; Aw = A

G. Aw. L^2 ff  En las vigas que se encuentran dentro de los muros, deben incluirse los brazos rígidos, y en los demás elementos que conforman el pórtico (vigas y columnas), se debe considerar despreciable la

deformación por corte haciendo: f = 0

 Existe programas para analizar edificios que incluyen explícitamente deformaciones por cortante y zonas rígidas (SAP2000, ETABS). En caso de usar programas que no incluyen esta ultima opción, las zonas rígidas pueden representarse por tramos de vigas con momento de inercia grandes, en comparación con las vigas y columnas del conjunto.

Modelo de Columna Ancha a) Esquema de la Estructura b) Modelo con columnas anchas Columna Ancha Vigas con brazos rígidos

Longitud de Brazo Rígido  En la zona de encuentro viga-placa se desarrollan concentraciones de esfuerzo que hacen que la hipótesis de Navier no se cumpla totalmente en la placa, por lo que se recomienda reducir la longitud de brazo rígido de la siguiente manera: a a L = a – d / 4 o’ L = 0.8 a

Longitud de Brazo Rígido  Sin embargo, cuando la viga presenta un cambio gradual de su peralte (cartelas), o cuando la viga concurre a un ensanchamiento ubicado en el borde de la placa, estas concentraciones de esfuerzo se atenúan, por lo que no será necesario reducir la longitud del brazo rígido.

Modelo de Bielas  Se producen fuerzas axiales en las vigas y columnas así como momentos y cortantes en las mismas. Los momentos son de poca importancia dado que la fuerza de interacción en la proximidad de los nudos. Las fuerzas cortantes, por el contrario, son de consideración.  En el tablero aparecen fuerzas de compresión diagonal que pueden producir fallas por compresión en las esquinas en contacto con el marco. En la dirección de la otra diagonal aparecen esfuerzos de tensión en la mampostería que puede ocasionar agrietamiento diagonal en el muro.

Modelo de Bielas

Modelo de Bielas

Modelo de Bielas b) Sin diagonales b) Con diagonales

 Los muros se pueden modelar adecuadamente considerando que se trata de un problema de estado plano de esfuerzos, es decir aceptando que son nulos los esfuerzos perpendiculares al plano del muro.  Aunque los elementos finitos permiten tratar este problema, pueden hacerlo presentando elementos de diversas formas, como triángulos o cuadriláteros, dado que las partes de un muro son usualmente rectángulos, es adecuado el uso de elementos rectangulares.  Se recomienda también que estos elementos tengan menores dimensiones en las zonas donde existan grandes concentraciones de esfuerzos con la intención de poder captar la variación de esfuerzos. Modelo de Elementos Finitos (MEF)

Albañileria Armada y Confinada (Interaccion Tabique – Portico) MUROS PORTANTES: Uno de los sistemas estructurales mas empleado en nuestro medio para la solución de edificios multifamiliares de mediana altura(máximo 5 pisos), es el muro de albañilería confinada por elementos de concreto armado; otro sistema menos usado, es la albañilería armada interiormente, compuesta por bloques que presentan alvéolos verticales en cuyo interior se aloja el refuerzo vertical, mientras que el refuerzo vertical se coloca ya sea en juntas de mortero o en cavidades horizontales del bloque.

Albañileria Armada y Confinada (Interaccion Tabique – Portico) TABIQUES: Son empleados como elementos separadores de ambientes en los edificios aporticados, generalmente, los tabiques son hechos de albañilería, por la buenas propiedades térmicas, acústicas e incombustible que tiene este material. Debido a que los tabiques como los muros confinados se encuentran bordeados por elementos de concreto, es necesario distinguirlos ya que su comportamiento ante las cargas sísmicas y verticales es totalmente diferente; la diferencia principal radica en la secuencia constructiva que sigue en cada sistema.

Modelo de Bielas ( Tabiques)