DR. JUAN JOSÉ PÉREZ-GAVILÁN · PDF fileProf. Titular de los cursos...
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DR. JUAN JOSÉ PÉREZ-GAVILÁN ESCALANTE Ingeniero Civil por la Facultad de Ingeniería. UNAM (CU) Maestro en Estructuras por la UNAM Doctor en mecánica numérica por la Universidad de Londres, Inglaterra Investigador Titular, en la coordinación de Ingeniería Estructural Del Instituto de Ingeniería, UNAM (CU) Prof. Titular de los cursos Diseño de Estructuras de Mampostería Mecánica Avanzada Del posgrado de Ingeniería de la UNAM Investigador Nacional Nivel I Coordinador del comité que revisa las Normas Técnicas de Mampostería del DF Presidente del Comité de Mampostería de la SMIE Proyectos activos, todos experimentales y analíticos - Contribución del refuerzo horizontal y relación de aspecto en muros de
mampostería (CENAPRED, GDF) - Contribución del refuerzo horizontal en muros de mampostería, piezas de arcilla
(SMIE, II, CENAPRED, NOVACERAMIC) - Distorsión de estructuras de mampostería con refuerzo (Mesa vibradora) II UNAM (II, GDF) - Muros sobre elementos Flexibles (CENAPRED, UNAM)
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Cambios a las NTC para Diseño y Construcción de Estructuras de
Mampostería
Juan José Pérez-Gavilán E.
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3 3
Subcomité revisor de las NTC Mampostería
Dr. Sergio M. Alcocer Martínez de Castro M.I. Javier Cesín Farah M.I. Leonardo E. Flores Corona Dr. Óscar Hernández Basilio M.I. Raúl Jean Perrilliat Dr. Roberto Meli Piralla Dr. Juan José Pérez-Gavilán Escalante, Coordinador M.I. José Álvaro Pérez Gómez Dr. Arturo Tena Colunga
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4 4
Objetivos criterios generales
• Propiciar una buena práctica – Favorecer el uso de materiales con control de calidad – Evitar sistemas estructurales que no puedan
inspeccionarse y por lo tanto no se pueda garantizar su comportamiento
– Especificar procedimientos constructivos que preserven la integridad y den como resultado estructuras congruentes con las hipótesis de análisis y diseño.
– Establecer criterios de diseño basados en evidencia científica
– Incorporar la experiencia de la práctica profesional – Evitar el obstaculizar el desarrollo de nuevos
sistemas estructurales o materiales innovadores
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Materiales
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6 6
Cambio de nomenclatura en las variables
Para lograr consistencia en todas las NTC se propone el cambio siguiente:
Actual Nuevo Descripción 𝑓↓𝑝↑∗ 𝑓↓𝑝↑′ Resistencia de diseño a compresión de las piezas 𝑓↓𝑚↑∗ 𝑓↓𝑚↑′ Resistencia a compresión para diseño de la mamp. 𝑣↓𝑚↑∗ 𝑣↓𝑚↑′ Resistencia de diseño a compresión diagonal de muretes 𝑓↓𝑗↑∗ 𝑓↓𝑗↑′ Resistencia a compresión para diseño de mortero
Este valor de diseño es el que tiene una probabilidad del 98% de ser alcanzado por la mampostería y mortero.
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7 7
Resistencia mínima a compresión de piezas
Para evitar confusión en la interpretación se añade a la Tabla la resistencia media mínima
Las especificaciones de las piezas usadas en los elementos estructurales de mampostería tales como resistencia a la compresión, tolerancias dimensionales, absorción y contracción deberán cumplir con la Norma Mexicana NMX-C-404-ONNCCE vigente (2012).
Tipo de pieza* y material (* definido en la NMX-C-404)
𝒇↓𝒑↑′ mínima
MPa (kg/cm²)
Tabique macizo de arcilla artesanal 6 (60) Tabique macizo o multiperforado de arcilla o de concreto
10 (100)
Tabique hueco de arcilla o de concreto 6 (60) Bloque macizo o multiperforado de arcilla o de concreto
10 (100)
Bloque hueco de arcilla o de concreto 6 (60)
𝒇↓𝒑 mínima
Mpa (kg/cm²)
NMX-C-404 9 (90)
15 (150)
9 (90) 15 (150)
9 (90)
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8 8
Mortero
2.5 Morteros El mortero para pegar piezas cuyo objetivo sea construir muros en las modalidades aquí presentadas debe cumplir con los requisitos que establece la norma mexicana NMX-C-486 de mortero para uso estructural.
La resistencia de diseño será
0.1 industrializado (seco o premezclado) 0.2 elaborado en obra
2.5.2 Clasificación (por su resistencia, fj’) Tipo I fj’ mayor o igual a 12.5 MPa (125 kg/cm²) Tipo II fj’ menor que tipo I y mayor o igual a 7.5 MPa (75 kg/cm²) Tipo III fj’ menor que tipo II y mayor o igual a 4 MPa (40 kg/cm²)
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9 9
Dosificación del mortero Ti
po d
e m
orte
ro
cem
ento
hid
ráu-
lico
cem
ento
de
alba
ñile
ría
cal h
idra
-tada
Parte
s de
aren
a
I 1 — 0 a ¼
No
men
os d
e 2.
25 n
i más
de
3 ve
ces l
a su
ma
de
cem
enta
ntes
en
volu
men
12.5 (125) 1 0 a ½ —
II 1 — ¼ a ½
7.5 (75) 1 ½ a 1 —
III 1 — ½ a 1¼ 4 (40)
Tipo
de
mor
tero
cem
ento
hid
ráu-
lico
cem
ento
de
alba
ñile
ría
cal h
idra
-tada
Parte
s de
aren
a
I 1 — ¼ 3¾
1 ½ — 4½
II 1 — ½ 4½
1 1 — 6
¹ El volumen de arena se medirá en estado suelto. ² Los proporcionamientos son indicativos, el mortero deberá cumplir con la resistencia a compresión de
diseño establecida independientemente de la dosificación que se utilice.
Tabla 2.3 Proporcionamientos, en volumen, recomendados para mortero dosificado en obra
Actual, 2004 Propuesta
Res
iste
ncia
no
min
al f j
’
NMX-C-486-ONNCCE: La resistencia promedio mínima 𝑓↓𝑗 , será 180 y 110 kg/cm² para mortero tipo I y II, respectivamente.
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10 10
ü Piezas NMX-C-404-ONNCCE-2012 ü Compresión piezas NMX-C-036-ONNCCE-2013 ü Pilas y muretes NMX-C-464-ONNCCE-2010 (nueva) ü Cemento NMX-C-414-ONNCCE-2010 ü Cem. de albañilería NMX-C-021-ONNCCE-0210
ü Cal hidratada NMX-C-003-ONNCCE-2010 ü Agregados NMX-C-111-ONNCCE-2004 ü Agua NMX-C-122-ONNCCE-2004 ü Mortero y concreto NMX-C-061-ONNCCE-2010
NMX-C-083-ONNCCE-2002 NMX-C-160-ONNCCE-2004
ü Aditivos NMX-C-255-ONNCCE-2006 ü Mortero uso estructural NMX-C-486-ONNCCE-2013 (para
declaratoria) http://www.onncce.org.mx
http://www.economia-nmx.gob.mx/
Normas Mexicanas para materiales
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11 11
ü Barras corrugadas NMX-C-407-ONNCCE NMX-B-457 y 506 –CANACERO
ü Alambres laminados en frío NMX-B-072 o 253 –CANACERO
ü Malla de alambre soldado NMX-B-290-CANACERO
ü Armaduras de alambre soldado para castillos y dalas NMX-B-456-CANACERO
ü Alambrón (sólo estribos) NMX-B-365-CANACERO y esfuerzo de fluencia: fy,≥ 210 MPa (2100 kg/cm²)
ü Paneles para uso estructural en muros, techos y entrepisos NMX-C-405-ONNCCE
ü Vigueta y bovedilla NMX-C-406-ONNCCE
http://http://www.canacero.org.mx/normas.html http://www.economia-nmx.gob.mx/
Normas Mexicanas para materiales
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12 12
Tablas de 𝒇↓𝒎↑′ en función de 𝒇↓𝒑↑′
𝑓↓𝑝↑′ MPa (kg/cm²)
𝑓↓𝑚↑′ MPa (kg/cm²)
Mortero I Mortero II Mortero
III 6 (60) 2
7.5 (75) 2 10 (100) 15 (150) ≥ 20 (200)
2.5 (25) 4 (40) 5 (50)
7.5 (75) 10 (100)
2 (20) 3.5 (35) 4.5 (45) 6 (60) 9 (90) Se
elim
ina
Tabla 2.7 Resistencia de diseño a compresión de la mampostería de piezas de concreto
( 𝑓↓𝑚↑′ sobre área bruta)
² Sólo para el caso de piezas huecas
𝑓↓𝑝↑′ MPa (kg/cm²)
𝑓↓𝑚↑′ MPa (kg/cm²) Mortero
I Mortero
II Mortero
III 6 (60)
7.5 (75) 10 (100) 15 (150) 20 (200) ≥ 30 (300) 40 (400) 50 (500)
2 (20) 3 (30) 4 (40) 6 (60) 8 (80)
12 (120)
2 (20) 3 (30) 4 (40) 6 (60) 7 (70) 9 (90)
Se e
limin
a
Tabla 2.8 Resistencia de diseño a compresión de la mampostería de piezas de arcilla
( 𝑓↓𝑚↑′ , sobre área bruta)
Para hacer uso de estas tablas, la resistencia de las piezas, fp’ debe haber sido obtenida experimentalmente.
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13 13
Valores índice para fm’
Para el diseño de edificaciones que cumplan con: • Superficie construida no mayor de 250 m², • de no más de dos niveles y • que no sean parte de conjuntos de casas,
Si no se realizan determinaciones experimentales, podrán emplearse los valores de fm’ siguientes:
Tipo de pieza fm’, MPa (kg/cm²)
Tabique macizo de arcilla artesanal 1.5 (15)
Tabique de arcilla extruido 4 (40)
Bloque de concreto 1.5 (15)
Tabique de concreto (tabicón) 1.5 (15)
Basado en los valores anteriores (NTCM, 2004) para mortero tipo II
Tabla 2.9 Resistencia de diseño a compresión de la mampostería, fm’, para algunos tipos de piezas, sobre área bruta
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14 14
Valores índice para vm’
Para el diseño de edificaciones que cumplan con: • Superficie construida no mayor de 250 m², • de no más de dos niveles y • que no sean parte de conjuntos de casas,
Si no se realizan determinaciones experimentales, podrán emplearse los valores de vm’ siguientes:
Tipo de pieza vm’, MPa (kg/cm²)
Tabique macizo de arcilla artesanal 0.2 (2)
Tabique hueco de arcilla extruida 0.2 (2)
Bloque de concreto 0.2 (2)
Tabique de concreto (tabicón) 0.2 (2)
Basado en los valores anteriores (NTCM, 2004) para mortero tipo II. Se redujo: Tabique arcilla 3 a 2 kg/cm² Bloque concreto 2.5 a 2 kg/cm²
Tabla 2.10 Resistencia de diseño a compresión diagonal de la mampostería, sobre área bruta
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15 15
Ensayes de muretes y pilas
Se mantienen los mismos requisitos, pero se hace referencia a los métodos de ensaye de la norma mexicana: NMX-C-464-ONNCCE.
P
t = espesor
altu
ra
carga
carga
altura ≈ longitud
Factor correctivos para pilas con diferentes relaciones altura a espesor
Relación altura a espesor de la pila 2 3 4 5 6
Factor correctivo 0.75 0.90 1.00 1.05 1.06
Nuevo
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16 16
Cargas de corta duración: Em = 800 fm* piezas de concreto Em = 600 fm* barro y otras
Para todos los casos:
Em = 350 fm* cargas sostenidas Gm = 0.2 Em
Módulos de elasticidad y de cortante
Apéndice normativo B
Para efectos de considerar Gm en el análisis, cuando Gm /Em < 1/3, se utilizará un valor del módulo de Poisson igual a ν=0.25 y se reducirá el área de cortante por un factor igual a Gm / (0.4Em).
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Sistemas estructurales
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18 18
Sistemas estructurales
• Mampostería confinada – 10 cm solo para edificaciones hasta dos niveles – 12 CM con piezas de barro o de concreto – Castillos interiores solo en muros con t≥20 cm
• Mampostería con refuerzo interior – 10 cm hasta edificios de dos niveles – 12 cm con piezas doble hueco de barro extruido – 14 cm con piezas doble hueco de concreto
• Mampostería sin confinamiento sin refuerzo interior – Ya no se permite para diseño de estructuras nuevas – Especificaciones solo para revisión de est. existentes
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19 19
MUROS CONFINADOS CON CASTILLOS INTERIORES
EL ESPESOR MINIMO DE LOS MUROS CONFINADOS CON CASTILLOS INTERIORES SERA DE 20 CM
:
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20 20
Traslape de barras y refuezo horizontal
• Se acepta que se traslape el 100% del refuerzo en una sola sección, tanto en el refuerzo de castillos como en el refuerzo interior de muros.
• Se especifican nuevas longitudes de traslape que toman en cuenta el tamaño de la pieza y la barra
• Se cambió el tamaño máximo de la barra que puede alojarse en una celda
• Nuevas opciones para la colocación del refuerzo horizontal
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21 21
TRASLAPES DE REF VERT EN MRI CON UNA Y DOS BARRAS POR CELDA
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22 22
TRASLAPES DE CASTILLOS EN MUROS CONFINADOS
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23 23
Propuesta
𝑙↓𝑑 diámetro de la barra 𝑓↓𝑦 esfuerzo de fluencia γ γ=1 en barras no. 5 y menores, γ=1.3 para barras mayores 𝐾 menor valor entre el recubrimiento de mortero o 5db. 𝑓↓𝑗 resistencia a compresión del mortero
𝑙↓𝑑 =0.49 𝑑↓𝑏↑2 𝑓↓𝑦 /𝐾√𝑓↓𝑗 40 𝑑↓𝑏 MSJC 2005
Evidencia experimental nacional (CENAPRED)
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24 24
MORTERO Y CONCRETO DE RELLENO EN MUROS REFORZADOS INTERIORMENTE
Para el colado de celdas donde Se aloje el refuerzo vertical, deberá Emplearse mortero o concreto de relleno con Una resistencia a la compresión 𝑓´↓𝑗 ≥125 kg/cm2 Yo no podrá usarse el mortero de junteo
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Criterios de Diseño Sísmico
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26 26
Tabla de Q y γ
Tabla 3.1 Factor de comportamiento sísmico, distorsión lateral inelástica máxima y limitaciones de uso 1
Sistema estructural Q (2) γli máx (2) Muros de carga de mampostería confinada de piezas macizas con refuerzo horizontal 3
2.0 0.01
Muros de carga de mampostería confinada de piezas macizas 2.0 0.006
Muros de carga de mampostería confinada de piezas huecas con refuerzo horizontal 3
2.0 0.008
Muros de carga de mampostería confinada de piezas huecas 1.5 0.004
Muros de carga de mampostería de piezas huecas reforzadas interiormente
1.5 0.006
Muros diafragma (4) (5)
Muros de carga de mampostería de piezas huecas o macizas no confinados ni reforzados 6
1.0 0.002
1 Para las zonas II y III no se admitirán estructuras fuertemente irregulares según las NTCS. 2 Tanto Q como la distorsión lateral inelástica máxima pueden diferir en las dos direcciones ortogonales en que se analiza la estructura. 3 Para que el sistema estructural sea considerada en esta categoría, todos los muros estructurales deben tener refuerzo horizontal. 4 Cuando los muros sean parte de marcos que no puedan resistir al menos el 70% de la carga lateral sin tomar en cuenta la resistencia de los muros, la ductilidad será de acuerdo al tipo de mampostería utilizada en el muro diafragma. En caso contrario, podrá usarse Q = 3 o Q = 4 según se indica en las NTCS. 5 Se tomará de acuerdo con el tipo de mampostería utilizada. 6 Solo para revisión de estructuras existentes.
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Análisis
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28 28
Método simplificado (MS)
Se propone… • quitar al método simplificado, tanto de
la norma de sismo (NTCS) como de la de mampostería (NTCM)
• Incluir un requisito de resistencia mínima utilizando las mismas ideas del MS
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29 29
Requisito mínimo de resistencia
• Se elimina la tabla de coeficientes sísmicos reducidos
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30 30
Nuevas consideraciones de modelación (Apéndice B)
Modelación con elementos finitos Modelación de muros largos (columna ancha)
Nuevos detalles de modelación con columna ancha
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Resistencia a corte
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32 32
Resistencia a corte
La nueva propuesta… • Toma en cuenta la variación de la resistencia al
agrietamiento con la relación de aspecto • Toma en cuenta la reducción de la resistencia al
agrietamiento debida a momento (interacción momento – cortante)
• Cuando se tiene refuerzo horizontal, la nueva propuesta toma en cuenta la resistencia a compresión de la mampostería
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33 33
Evidencia de la interacción momento-cortante
San Bartolomé, 1992, SENCICO
Aunque el cortante es constante el agrietamiento inclinado por cortante siempre se presenta en el primer nivel Se concluye que la resistencia a corte depende también del momento
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34 34
Evidencia de la interacción momento-cortante
Compared the shear strength without momento vs the strength without momento Experimental results
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35 35
Evidencia del efecto de la relación de aspecto
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36 36
Resistencia corte nueva propuesta
VR = k0k1VmR + VsR
k0 =
8<
:
1 H/L > 1.51.3 H/L < 1
interpolar
k1 = 1� ↵phfyh
↵ = 0.045
Factor reductor de la resistencia de la mampostería a medida que aumenta la cuantía
Factor para obtener la resistencia máxima de la mampostería sin refuerzo horizontal.
Sin refuerzo
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37 37
Resistencia al agrietamiento
Factor que toma en cuenta la relación de aspecto del muro
Reduce la resistencia debido al momento en el extremo superior del muro Solo en muros en simple curvatura
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38 38
Nueva Resistencia al agrietamiento vs fórmula vigente
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39 39
Resistencia debida al refuerzo
� = 0.1
Resistencia debida al refuerzo horizontal
Cuantía efectiva
Cuantía límite: a partir de la cual ya no aumenta la resistencia
Eficiencia: independiente de la cuantía
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40 40
Resistencia de la mampostería
20.7
30.7
16.6
0
5
10
15
20
25
30
35
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Fuerza Cortante (t)
Distorsión (%)
MB-‐0
V
32.2
17.6
5.0 Vs máx = 5.35 t
0
5
10
15
20
25
30
35
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Fuerza Cortante (t)
Distorsión (%)
MB-‐1
25.8
37.7
20.15
Vs máx = 16 t
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75
Fuerza Cortante (t)
Distorsión (%)
MB-‐2 VV0 VS
24.25
42.95
29.4
Vs máx = 21.1
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75
Fuerza Cortante (t)
Distrosión (%)
MB-‐3
31.8
39.5
16.05
Vs máx = 31.1
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
Fuerza Cortante (t)
Distorsión (%)
MB-‐4
23.35
39.6
23.7 Vs máx = 30.2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2
Fuerza Cortante (t)
Distorsión (%)
MB-‐5 𝑝↓ℎ 𝑓↓𝑦ℎ =0 kg/c m↑2 𝑝↓ℎ 𝑓↓𝑦ℎ =2.3 kg/cm↑2 𝑝↓ℎ 𝑓↓𝑦ℎ =6.2 kg/cm↑2
𝑝↓ℎ 𝑓↓𝑦ℎ =9.2 kg/cm↑2 𝑝↓ℎ 𝑓↓𝑦ℎ =12.3 kg/cm↑2 𝑝↓ℎ 𝑓↓𝑦ℎ =15.8 kg/cm↑2
§ El acero trabaja después del agrietamiento § La resistencia debida a la mampostería se reduce con la cuantía
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41 41
Observación de la cuantía límite
§ La resistencia dada por el refuerzo aumenta hasta llegar a una cierta cuantía a partir de la cual ya no aumenta la resistencia
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42 42
Cuantías mínima y máxima
Se propone que la cuantía mínima sea una constante
Se propone que la cuantía máxima depende de la resistencia a la compresión de la mampostería o bien de un requisito de tipo geométrico (5% de el área transversal de la junta por el esfuerzo de fluencia)
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43 43
Muros sobre trabes
Revisión de esfuerzos en El extremo de los muros
Revisión por desplazamientos
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10
0 10
0 50 100 150
K=4 K=8
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44 44
Factor de concentración de esfuerzos
Factor de reducción de los esfuerzos elásticos que solo depende de K
Factor de concentración de esfuerzos
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Ductos y Muros no Estructurales
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46 46
Contenido
• Nuevos requisitos para colocación de instalaciones
• Lineamientos para desligar muros no estructurales
• Estabilidad de muros no estructurales
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47 47
Instalaciones
INSTALACIONES – tuberías y dictos Las instalaciones eléctricas e hidrosanitarias se deberán colocar sin dañar los muros de mampostería y sin que disminuya su resistencia a carga axial, cortante y flexocompresión.
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48 48
Instalaciones
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49 49
Instalaciones
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50 50
Instalaciones
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51 51
Muros no estructurales
H
TRABE o'S IS TEMA DE PIS O
CERRAMIENTO
MURO
COLUMNA
CAS TILLO
Holgura de x cm Materíal flexible
Separar los muros de los elementos estructurales
COLUMNA COLUMNAMURO
CAS TILLOCAS TILLO CAS TILLO
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52 52
Muros no estructurales
COLUMNAMURO
S IS TEMADE PIS O
Colocar los muros o muretes fuera del plano de las columnas
COLUMNA
MURO
COLUMNA COLUMNA
MURO o'MURETE
CAS TILLOCAS TILLO
CERRAMIENTO
MURO
S IS TEMADE PIS O
ANCLAJEDE IMPACTO
S OLERA
Soporte lateral de muros
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53 53
Gracias..