SISMOS: COMPONENTES QUE GARANTIZAN LA SISMO RESISTENCIA (3ra PARTE)

En toda edificación los elementos que soportan las cargas son los muros estructurales, las vigas de fundación, las vigas de amarre, las columnas o columnetas de confinamiento, las cintas de amarre y los techos o cubiertas. Los muros estructurales de carga deben ser confinados o amarrados horizontalmente cada 25 veces el espesor del muro, mediante la colocación de vigas de amarre a esa altura. Confinamiento horizontal Es recomendable iniciar la edificación sobre una viga de amarre de concreto reforzado en forma de anillo, que trabaja como un diafragma y sirve como cimentación, a la cual será anclado el acero para las columnas de confinamiento. Como también deben colocarse vigas de amarre formando anillos cerrados en un plano horizontal, entrelazando los muros estructurales en las dos direcciones principales para conformar diafragmas con ayuda del entrepiso ó la cubierta. Deben ubicarse amarres en los siguientes sitios: 1.- A nivel de cimentación: Ya que constituye el primer nivel de amarre horizontal. 2.- A nivel del sistema de entrepiso en casas de dos niveles: Las vigas de amarre pueden ir embebidas en la losa de entrepiso. En caso de utilizarse una losa maciza de espesor superior o igual a 75mm, se puede prescindir de las vigas de amarre en la zona ocupada por este tipo de losa, colocando el refuerzo requerido para la viga dentro de la losa. 3.- A nivel del enrase de cubierta : Se deben realizar vigas horizontales a nivel de dinteles más cintas de amarre como remate de las culatas, y vigas de amarre horizontales en los muros sin culatas combinadas con vigas de amarre inclinadas, configurando los remates de las culatas. En este caso, se debe verificar, la necesidad o no de amarre a nivel de dinteles. La viga de amarre para cimentación de una vivienda de un solo nivel, debe tener una sección mínima de 25 x 25 cms, asentada sobre 5 cms de material seleccionado colocado encima suelo natural, con 4 varillas lisas de diámetro de 3/8" o 10mm de 240 Mpa (2400 kg/cm2) de resistencia. Y para una vivienda de dos niveles, la viga de cimentación debe tener 30 x 30 cms, asentada sobre 5 cms de material seleccionado, colocado encima del suelo natural, con 4 varillas corrugadas, de diámetro ½” o 12mm, y de 420 Mpa (4200 Kgs/cms2)de resistencia. Las vigas de amarre superior, tendrán un grueso igual al del muro y una altura mínima de 15 cms, con 4 varillas de 3/8 lisas de 240 Mpa (2400 Kg/cm2), para un ancho mínimo de 11 cms; para anchos menores, 2 varillas corrugadas de 1/2 y de 420 Mpa (4200 Kgs/cm2); cuando la viga vaya al mismo nivel de la losa, puede ser embebida en ella, con estribos cada 10 cms en los extremos de la viga en un tramo de 50 cms; en el centro se reparten a 20 cms. Cuando la viga de amarre cumpla la función de dintel o apoyo para losa, ésta tendrá que tener más hierro, por las cargas adicionales que tiene que soportar. Las cintas de amarre son elementos estructurales que amarran los muros de culata; tendrán como ancho mínimo el del muro y una altura mínima de 10 cms. Estas son consideradas como elementos suplementarios a las vigas de amarre, utilizables en antepechos de ventanas, en remates de culatas, en remates de parapetos. Las mismas deben construirse de tal manera que se garantice el trabajo monolítico con el elemento, que remata. El refuerzo longitudinal de las cintas de amarre se debe anclar en los extremos terminales. Los parapetos actúan como elementos en voladizo sometidos a una fuerza horizontal perpendicular a su propio plano. Todo tipo de parapeto de altura igual o inferior a 1.5 m se debe anclar al diafragma inmediatamente inferior mediante una cinta de remate y columnas de amarre ubicadas a distancias no mayores de 3 m, teniendo siempre una columna de amarre en cada extremo. En el caso de los antepechos de mampostería para balcones se deben anclar al diafragma inferior mediante una cinta de remate y columnas ubicadas en las esquinas, en los extremos y a distancias intermedias no mayores de 1.5 m. Los muros no estructurales, interiores o de fachada, deben amarrarse con los muros perpendiculares a su plano y a los muros diafragmas, con conectores según especifique el calculista. Debe evitarse la traba física y se deben emplear conectores flexibles cada 400mm, del tipo malla de cernir No. 4, en dimensiones de 100 mm x 200 mm ó estribos en alambre de diámetro 4mm de las dimensiones indicadas y las celdas se llenaran con mortero tipo gráuting en dosificación 1:3; para amarrar bien el conector, se debe tener en cuenta que quede rodeado totalmente por el mortero. Confinamiento vertical En el caso del confinamiento vertical se utilizaran las columnas ya que son una parte de la estructura de hormigón reforzado, que amarra los muros para que no se corran en caso de un movimiento sísmico. Las columnas de confinamiento se colocaran en los extremos de los muros estructurales o de carga, en la intersección de dos muros estructurales y en lugares intermedios a distancias no mayores de 35 veces el espesor del muro, o 1,5 veces la distancia vertical entre elementos horizontales de confinamiento, pero no mayor a 4 mts. Estas columnas, deben tener una sección transversal mínima de 200 cms2 con un espesor igual al del muro que lo confina y con un refuerzo de 4 barras de 3/8 lisas o 10mm, o bien podría reemplazarse este refuerzo por 3 varillas corrugadas de ½” o 12mm con estribos cerrados de diámetro ¼” o 6mm colocados, los 6 primeros a 10 cms en los lados adyacentes a las vigas de amarre y el resto a 20 cms en el centro de la columna. El concreto utilizado para vigas y columnas debe tener una resistencia mínima de 17.5 Mpa (175 Kg/cm2). Cuando tenga que colocarse refuerzo vertical en una columna de confinamiento se recomienda utilizar 4 varillas de diámetro 3/8”sobre todo en las columnas de esquinas. Cuando se realizan viviendas de varias alturas entran en juego las losas de entrepiso la cual sirve de techo para el primer nivel y de piso para el segundo nivel, cumpliendo que trabaja como un diafragma rígido. La misma puede ser construida tanto en: - Hormigón reforzado, fundido monolíticamente o Losa monolítica es la que se funde con hormigón y barras de acero formando una parrilla en las dos direcciones y vigas de amarre sobre los muros. - Hormigón aligerado con casetón de madera, ladrillo o metálicos, o losa aligerada es la que se realiza colocando en los intermedios de los nervios estructurales, bloques, ladrillos, casetones (cajones) de madera, metálicos o de porón, con el fin de reducir el peso de la estructura y el acero en barras concentrado en puntos llamados nervios. - Placas prefabricadas de hormigón o losa prefabricada, es la que se construye en obra o fuera de ésta, utilizando los mismos materiales que las losas anteriores y luego de un tiempo en el cual ha endurecido el hormigón, son montadas a los muros fundiendo después la viga de amarre perimetral. Para que las losas de entrepiso se comporten como un diafragma y tengan buena rigidez en su propio plano, deben cumplir con unos gruesos mínimos según la luz y la forma de apoyo; esto evitara que se produzcan vibraciones. Los elementos portantes de la cubiertas o techos, de cualquier material, deben conformar un conjunto estable para cargas laterales. Es por esto que se deben colocar sistemas de anclaje en los apoyos y suficientes elementos de arriostramiento como vigas tirantes, contravientos o riostras, correas, alfardas, puntales, que garanticen la estabilidad del conjunto. Las soleras se deben anclar a las vigas de amarre de los muros cargueros y deben tener suficiente resistencia para transmitir las cargas al muro.

SISMOS: COMPONENTES QUE GARANTIZAN LA SISMO RESISTENCIA (4ta PARTE)

Generalidades Los muros son los elementos que dividen los espacios en una vivienda. Según la función estructural de los muros en una vivienda, se clasifican : 1. Muros confinados estructurales: Son aquellos que soportan las losas y techos además de su propio peso y resisten las fuerzas horizontales causadas por un sismo o el viento. 2. Muros de rigidez : Son los que soportan su propio peso pero ayudan a resistir las fuerzas horizontales causadas por sismos en la dirección contraria a los muros estructurales no considerándose para el soporte de losas y techos. 3. Muros no estructurales : Son los muros que solo sirven para separar espacios de la vivienda y no soportan mas carga que la de su propio peso. Según el sitio donde se colocan los muros, se pueden llamar de fachada (los del frente de la casa), divisorios los que separan un espacio de otro y medianeros los que separan una construcción con la del vecino. Perdida de Sección Cuando un muro estructural pierda en algún punto más del 50 por ciento de su sección debido a una bajante o a algún otro elemento perteneciente a las instalaciones interiores, debe considerarse que el muro se ha fraccionado en dos muros, los cuales deben analizarse y diseñarse como elementos independientes, confinando cada uno de ellos independientemente. Materiales Las unidades de mampostería que se utilicen en las viviendas pueden ser de concreto, de arcilla cocida o de silical. Estas unidades de mampostería pueden ser de perforación vertical, de perforación horizontal ó macizas y deben cumplir las especificaciones que establecidas en la normativa del país que corresponda. Mortero de Pega o los de Inyección Los morteros de pega utilizados en construcción deben tener buena plasticidad y consistencia y deben garantizar la retención del agua mínima para la hidratación del cemento. Su función principal es la de adherir las unidades de mampostería y para ello se deben establecer dosificaciones apropiadas que garanticen su calidad. Su resistencia mínima a la compresión a los 28 días debe ser 7.5 MPa (75 kgf/cm2 ), medida en cilindros de 75 mm de diámetro por 150 mm de altura. Su dosificación entre material cementante (cemento y cal) respecto a la arena cernida por malla No. 8, no puede ser inferior a 1:4 en volumen. Unidades de mampostería Son los elementos con los cuales realizamos el muro confinado y pueden ser ladrillos de arcilla de perforación horizontal o vertical y de concreto de perforación vertical que cumplan con las normas de calidad. Mortero de pega Es una mezcla compuesta de cemento arena y agua utilizada, para unir las unidades de mampostería y debe reunir las siguientes condiciones: - Plasticidad (trabajabilidad): Facilidad para distribuir en la superficie de las juntas de pega. - Consistencia: Conserva la forma y el tamaño al ser colocado. - Retención de agua: Conserve el agua requerida para la hidratación del cemento, pues las unidades de mampostería tienden a extraer el agua del mortero de pega al ser colocado sobre la superficie. - Adherencia: Con las unidades de mampostería; para esto se deben establecer dosificaciones del mortero de pega con una resistencia adecuada, mínimo de f’c=7.5 Mpa; la dosificación entre el material cementante (cemento y cal) y la arena. puede ser: El mortero también debe tener endurecimiento gradual, durabilidad, bajo encogimiento y buen aspecto. Colocación de bloques Para cualquier tipo de muro que realicemos, sea de carga, de rigidez o no estructural, se deben tener las siguientes condiciones: • La superficie de apoyo debe estar limpia, seca y bien nivelada. • Los bloques deben estar limpios y secos al momento de pegarse. • Los bloques no deben presentar grietas ni desbordes. Al pegar las unidades se debe: • Picar la superficie de apoyo de la cimentación para mejorar la adherencia. • Colocar los bloques con la parte de los tabiques más delgada hacia abajo para facilitar su manipulación y la colocación del mortero. • Distribuir la primera pega en todo el ancho del bloque. • Eliminar las rebabas de la mezcla después de pegado el bloque. • Utilizar la mezcla ya remojada en un tiempo máximo de 45 minutos a 1 hora • Asegurar las varillas para conservar su verticalidad en los muros estructurales con refuerzo. • Evitar utilizar morteros después de 2.5 horas de mezclados en seco. • No utilizar, en ningún caso, tierra para el relleno de huecos de los bloques. En cualquier tipo de muro, para la primera y segunda hilada, se utiliza generalmente bloque de cemento, terminando de formar el sobrecimiento junto con la viga de amarre hasta llegar al nivel de piso acabado (N.P.A). El bloque de cemento se pega seco, por lo tanto tape el arrume de bloques que tenga y el ladrillo de arcilla se humedece antes de pegarse En el caso de utilizar ladrillo de arcilla, éste debe ser prehumedecido para evitar la pérdida de agua del mortero. Los ladrillos deberán estar limpios, libres de materia orgánica o cualquier otro material contaminante y no presentar grietas o desbordes. Los errores de alineación o nivelación deben corregirse antes de que endurezca el mortero; en caso contrario, se debe retirar la mezcla completamente y colocar mortero fresco. A medida que avanza la pega se debe eliminar la rebaba interior y exterior y reutilizar el mortero no contaminado. En los muros estructurales, los conectores se van colocando a medida que avanza la pega del muro que se ejecuta primero. Cuando haya refuerzo vertical, éste debe quedar separado al menos 0.5 cm. de la cara interior del ladrillo, procurando su contacto con la dovela de traslapo. En la mampostería de muros confinados, el aparejo debe ser trabado de tal manera que las juntas verticales no coincidan con las de la hilada inmediatamente anterior. En la intersección entre de los muros estructurales, normalmente se realizan las columnas de confinamiento; en caso de no haber columna de confinamiento, se hace una traba mediante conectores que puede ser malla de cernir número 4, o un estribo de alambrón de 4 mm. Componentes de un muro estructural Los muros estructurales están compuestos por: 1. El cuerpo del muro: Es el conjunto de piezas de mampostería que lo forman. 2. Los elementos de confinamiento: Son las vigas y las columnas dispuestas de tal manera, que rodeen el muro para que trabajen como una sola unidad. La resistencia del muro depende de las condiciones geométricas en cuanto a altura, longitud y grueso. Los muros estructurales no pueden ser modificados o cambiados después de ser construidos; también está prohibido hacer regatas o canchas para pasar tuberías de desagües o de energía sobre las paredes de estos muros, ya que debilitan su resistencia. Esto se hace en los muros no estructurales. Los muros que lindan con la edificación vecina, deben quedar separados como mínimo, 2.5 cm uno de otro. No se permite hacer muros medianeros o compartidos. Longitud de muros confinados Para poder garantizar que la edificación tenga capacidad de disipación de energía en el rango inelástico, debe proveerse una longitud mínima de muros confinados en cada una de las direcciones principales en planta. Los muros confinados pueden ser muros de carga o muros transversales de rigidez. Su localización es de suma importancia para poder garantizar que el comportamiento individual y de conjunto sea adecuado, los muros confinados deben ubicarse buscando la mejor simetría y la mayor rigidez torsional de la edificación. Esto se logra disponiendo muros confinados simétricos lo más cerca posible a la periferia. Para proveer un reparto uniforme de la responsabilidad de resistir las fuerzas sísmicas en el rango inelástico, los muros confinados que se dispongan en cada una de las direcciones principales deben tener longitudes similares. Las longitudes de aquellos muros confinados que estén en un mismo plano vertical, no deben sumar más de la mitad de la longitud total de muros confinados en esa dirección Para efectos de contabilizar la longitud de muros confinados en cada dirección principal, sólo deben tenerse en cuenta aquellos muros que están confinados, que son continuos desde la cimentación hasta la cubierta, y que no tienen ninguna abertura entre columnas de confinamiento. Columnas de confinamiento Son los elementos verticales que amarran los muros y se construyen de hormigón o concreto reforzado, que se anclan a la malla de cimentación y a la viga de amarre superior. Las mismas deben estar ubicadas en los extremos de muros estructurales, en la intersección con otros muros y en sitios intermedios a distancias no mayores de 35veces el grueso del muro confinado, 1.5 veces la distancia vertical o a 4 mts.. Su espesor será igual al del muro y el área mínima que debe tener es de 200 cms2; de largo se puede tomar la mitad de la pieza de mampostería para que el muro quede modulado. Vigas de confinamiento Son elementos de hormigón reforzado, que se colocan en forma horizontal sobre los muros o embebidos en las losas de entrepiso y que ayudan a formar una especie de cajón rígido entre vigas, columnas y muros. Las vigas de amarre deben tener un ancho igual al del muro y una altura mínima de 15 cms y su área no puede ser menor de 150 cms2. Las mismas deben estar ubicadas en cimentación; a nivel del entrepiso cuando la vivienda es de dos pisos y a nivel de enrase cuando la vivienda es de un piso. A las vigas se les deberá colocar refuerzos en ambas direcciones. Se debe tratar de utilizar las barras lo más largas posibles, pero en el caso en que se tengan que traslapar, se remontarán una sobre la otra, mínimo 40 cm y se escalonarán en forma alterna para que no queden los traslapes en un mismo punto.