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CENTRO NACIONAL DE LA CONSTRUCCIN
CONSTRUCCIN DE CASAS SISMO RESISTENTESDE UNO Y DOS PISOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
GUA DE ESTUDIO
COMPONENTES ESTRUCTURALESQUE GARANTIZAN LA SISMO RESISTENCIA
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Centro Nacional de la Construccin Medelln Colombia
GUA DE ESTUDIO
Componentes estructuralesque garantizan la sismo resistencia
CONSTRUCCIN
Especialidad Construccin
Bloque modular Arquitectura sismo resistente.
Mdulo instruccional Componentes estructurales que garantizan laSismo resistencia
Unidad Nro. 5
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Centro Nacional de la Construccin Medelln Colombia
GRUPO DE TRABAJO
Coordinacin General: Armando Gmez C.SENA Regional Antioquia
Contenidos Tcnicos: Jos Adn Aristizbal B.SENA Regional Antioquia
Mario Gonzlez R.Universidad Nacional Medelln
Revisin General: Martha Luca Ruiz A.SENA Regional Antioquia
Edicin Grfica: Teresita AristizbalSENA Regional Antioquia
Adecuacin Pedaggica
Derechos Reservados a Favor del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA
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TABLA DE CONTENIDO
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OBJETIVOS DE LA GUA ............................................................................................5OBJETIVO GENERAL ..............................................................................................5OBJETIVOS ESPECFICOS ...................................................................................5
INTRODUCCIN............................................................................................................6ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE............................................................................7MEDIOS DE APOYO ....................................................................................................8DESARROLLO DE TEMAS.........................................................................................9
Leccin Uno................................................................................................................9ESTRUCTURA...........................................................................................................9CONFINAMIENTO HORIZONTAL..........................................................................10COLOCACIN DE VIGAS DE AMARRE ............................................................12Leccin 2 ..................................................................................................................13VIGA DE CIMENTACIN .......................................................................................13VIGA DE AMARRE .................................................................................................15CINTAS DE AMARRE ............................................................................................17AMARRE DE MUROS PARAPETOS Y MUROS DE BALCN.......................17AMARRE DE MUROS NO ESTRUCTURALES..................................................18
A MUROS DE LADRILLO DE PERFORACIN VERTICAL............................18Leccin 3 ..................................................................................................................20CONFINAMIENTO VERTICAL...............................................................................20COLUMNAS.............................................................................................................20UBICACIN DE LAS COLUMNAS.......................................................................20DIMENSIONES ........................................................................................................22DETALLES DE COLOCACIN DE REFUERZO VERTICAL ...........................23Leccin 4 ..................................................................................................................24LOSAS DE ENTREPISO........................................................................................24Leccin 5 ..................................................................................................................27
CUBIERTAS O TECHOS .......................................................................................27VOCABULARIO ...........................................................................................................28EVALUACIN..............................................................................................................30BIBLIOGRAFA ............................................................................................................32
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OBJETIVOS DE LA GUA
OBJETIVO GENERAL
Mediante esta gua y sus contenidos se busca suministrar la informacin que lepermita al estudiante comprender los elementos estructurales de una casa y laforma como est amarrado todo el conjunto de muros.
OBJETIVOS ESPECFICOS
Del trabajo guiado con el estudiante, se espera que:
Comprenda la importancia que tienen los cimientos Identifique los tipos de vigas que se colocan en los muros Identifique qu son los confinamientos de un muro Identifique en dnde se colocan las vigas y las cintas de amarre en un muro Identifique el grueso que deben tener los muros segn la zona de amenaza
ssmica en que es solicitada la edificacin.
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INTRODUCCIN
Despus de los ltimos terremotos y a partir de 1984, se viene creando una gran
conciencia sobre la importancia de dotar de una resistencia adecuada lasviviendas que se construyen, para que sean capaces de resistir los movimientosssmicos.
Con los terremotos que han sucedido, se ha comprobado que no slo se afectanlos edificios altos, sino tambin las viviendas de uno y dos pisos donde vive lamayor parte de los habitantes que tiene Colombia.
A travs de esta gua, queremos darle los conocimientos necesarios para que suvivienda sea construida de tal forma que se comporte adecuadamente, utilizando
ciertos elementos estructurales como son las vigas y las columnas.
Estas disposiciones aqu consignadas, son tomadas de la Norma Colombiana deDiseo y Construccin Sismo resistente NSR-98, en el captulo E.
Estudie con mucho cuidado el contenido de esta gua y observe en su comunidadcuntas viviendas cumplen estas recomendaciones; si no es as, trate deconvencer a sus propietarios de la importancia de dotarlas de los elementosnecesarios.
"Si le proporcionamos a un hombre una casa segura, proporcionars unavivienda para su familia, pero si le enseas a construir su propia casa deuna forma segura, habrs proporcionado una vivienda para su familia yprobablemente tambin a las familias de sus hijos, de sus parientes y desus amigos."(Ian Davis)
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ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
Para la mejor comprensin del tema sobre los componentes estructurales quegarantizan la sismo resistencia, le sugerimos:
1. Leer detenidamente esta gua y analizar los objetivos, pues stos son el puntode partida.
2. Si a medida que va estudiando los temas de la gua encuentra palabras que
no conoce, consulte el vocabulario incluido al final de esta gua; aquellaspalabras que no encuentre ah, bsquelas en un diccionario.3. Responda las preguntas que se le hacen en la evaluacin final y envelas a su
tutor para que las corrija y evale.4. Una vez completado exitosamente todo el proceso, podr continuar en el nivel
siguiente.5. Observe en su barrio qu casas tienen las vigas de amarre de fundacin, viga
superior y columnas de confinamiento.6. Coloque varios libros uno encima de otro, y todos a su vez, sobre una tabla;
luego mueva la tabla hacia delante y hacia atrs; ver que los libros se caenporque se deslizan unos sobre otros. Pero, si amarra los libros con un hilo opiola en la direccin en que mueve la tabla, observar que el hilo no permiteque los libros resbalen y caigan, eso mismo le sucede a un muro de ladrillossi se le colocan vigas y columnas de confinamiento; stas no dejan que losladrillos se deslicen unos sobre otros durante un sismo.
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MEDIOS DE APOYO
1. Temticas desarrolladas en cada gua.2. Videos que pasarn por televisin en el CANAL-U3. Consultas y asesoras telefnicas con su tutor4. Tutoras presenciales y grupales.5. Prcticas personales y grupales.6. Bibliografa recomendada.
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DESARROLLO DE TEMAS
Leccin Uno
ESTRUCTURA
Son los elementos construidos para que soporten las cargas en una edificacin,en el caso de edificaciones menores, stos son los muros estructurales, las vigasde fundacin, las vigas de amarre, las columnas o columnetas de confinamiento,las cintas de amarre y los techos o cubiertas.
Figura 1Los muros estructurales de carga deben ser confinados o amarradoshorizontalmente cada 25 veces el espesor del muro, mediante la colocacin devigas de amarre a esa altura. Ver figura 2.
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Figura 2
CONFINAMIENTO HORIZONTAL
Siempre se debe iniciar la edificacin sobre una viga de amarre de concretoreforzado en forma de anillo, que trabaja como un diafragma y sirve comocimentacin, a la cual ser anclado el acero para las columnas de confinamiento.Ver figuras 3 y 4.
Figura 3
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Figura 4
Para calcular la altura mxima a la que se pueden colocar las vigas de amarre, se
procede de la siguiente manera:
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Ejemplo:
A un muro que tenga 10 centmetros de grueso, que es el caso de una casa de unpiso, tendrn que colocrsele unas vigas de amarre, mximo a 250 cms de altura
o 2.50 mts; esto se debe a lo siguiente:
H = altura mxima de muro
T = grueso del muro
25 una constante para confinamiento horizontal
La frmula para calcular la mxima altura quedara:
H = 25 x T cm. H = 25x 10 cm. H = 250 cm.
COLOCACIN DE VIGAS DE AMARRE
En general, las vigas de amarre horizontales se deben colocar:
1. En las cimentaciones, en todos los casos.
2. A la altura del entrepiso, en las casas de 2 pisos, teniendo en cuenta qu estaviga se puede colocar embebida en la losa de entrepiso
3. A la altura de enrase de cubierta, en todos los casos. Esta viga debeconformar un diafragma horizontal, es decir cerrado todo su permetro.
4. A nivel de las vertientes, en la terminacin de muros de culata, se colocancintas de amarre formando un diafragma.
5. Como remate en forma de cinta de amarre en los muros parapeto
Ver figura 5
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Figura 5
Leccin 2
VIGA DE CIMENTACIN
La viga de amarre para cimentacin de una casa de un piso, debe tener unaseccin mnima de 25 x 25 centmetros, asentada sobre 5 cms de materialseleccionado colocado encima suelo natural, con 4 varillas lisas de dimetro de
3/8" o 10 mm de 240 Mpa (2400 kg/cm2) de resistencia. Ver figura 5a y estriboscomo muestra la figura 5d.
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Figura 5
Si la casa va a tener dos pisos, la viga de cimentacin debe tener 30 x 30centmetros, asentada sobre 5 cms de material seleccionado, colocado encima
del suelo natural, con 4 varillas corrugadas, de dimetro o 12 mm, y de 420Mpa (4200 Kgs/cms2)de resistencia. Ver figura 5b.
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Figura 5b
VIGA DE AMARRE
Las vigas de amarre superior, tendrn un grueso igual al del muro y una alturamnima de 15 cms, con 4 varillas de 3/8 lisas de 240 Mpa (2400 Kg/cm2), paraun ancho mnimo de 11 cms; para anchos menores, 2 varillas corrugadas de 1/2y de 420 Mpa (4200 Kgs/cm2); cuando la viga vaya al mismo nivel de la losa,puede ser embebida en ella. (Ver Figura 5c) y 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 (ver figura 5d).
Cuando la viga de amarre cumpla la funcin de dintel o apoyo para losa, statendr que tener ms hierro, por las cargas adicionales que tiene que soportar.
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CINTAS DE AMARRE
Las cintas de amarre son elementos estructurales que amarran los muros deculata; tendrn como ancho mnimo el del muro y una altura mnima de 10 cms,
con 2 barras longitudinales de dimetro 3/8 o de 10 mm, de 240 Mpa (2400kgs/cm2). Tambin, en lugar de colocar las dos varillas de 3/8, se puede colocaruna corrugada, de dimetro y de 420 Mpa (4200 kgs/cm2).
Pueden utilizarse ladrillos en forma de canal para fundir la cinta. Ver figura 5e.
Figura 5e
AMARRE DE MUROS PARAPETOS Y MUROS DE BALCN
Este tipo de muros se debe amarrar mediante columnetas, separadas no ms de10 veces su espesor y rematarlos con una cinta de confinamiento en la partesuperior.
Ejemplo:Si el muro tiene de grueso 10 cms, la separacin de las columnetas ser 100cms, o sea cada 1 metro. Ver figura 5f.
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Figura 5f
AMARRE DE MUROS NO ESTRUCTURALES
Los muros no estructurales, interiores o de fachada, deben amarrarse o trabarsecon los muros perpendiculares a su plano y a los muros diafragmas, de lasiguiente forma:
A MUROS DE LADRILLO DE PERFORACIN VERTICAL
1. Mediante traba fsica de las piezas. Ver figura 6.
Figura 6
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2. Mecnico: Con conectores segn especifique el calculista. Ver figura 7.En este caso, las celdas son llenadas con mortero tipo gruting en dosificacin1:3; para amarrar bien el conector, se debe tener en cuenta que quede rodeado
totalmente por el mortero.
Figura 7
B. AMARRE PARA LADRILLO DE PERFORACIN HORIZONTAL1. Mediante conectores. Figura 8.
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Figura 8
Leccin 3
CONFINAMIENTO VERTICAL
COLUMNAS
Las columnas de confinamiento o amarre vertical son una parte de la estructurade hormign reforzado, que amarra los muros para que no se corran en caso deun movimiento ssmico.
UBICACIN DE LAS COLUMNASLas columnas de confinamiento se colocan en los extremos de los murosestructurales o de carga, en la interseccin de dos muros estructurales y enlugares intermedios a distancias no mayores de 35 veces el espesor del muro, o1,5 veces la distancia vertical entre elementos horizontales de confinamiento,pero no mayor a 4 mts. Ver figura 9.
Figura 9
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Figura 9a
Ejemplo :Si tenemos un muro de 10 para colocarle columnas de confinamientoprocedemos as:
Grueso de muro por 35Grueso de muro 10Constante 3510 x 35 = 350 cms o 3,50 metrosVemos que esta distancia es menor de 4 metros o sea que las columnasquedarn a 3.50 una de otra y si tengo las vigas de confinamiento cada 2.50,puedo ver a qu distancia sera recomendables las columnas.Distancia de amarre horizontal 2.50Constante 1.52.50 x 1.5 = 3.75 mts
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En este caso, colocara las columnas a 3.75 que es menor que los 4 mts quetenemos como referencia mxima, En conclusin puedo colocar columnas a 3,50o a 3.75 mts pero al tomar la ltima decisin se toma la menor o sea 3.50 mts.Esto quiere decir que colocamos las columnas realmente cada 3.50 metros.
DIMENSIONES
Las columnas de confinamiento llamadas tambin columnetas, deben tener unaseccin transversal mnima de 200 cms2 con un espesor igual al del muro que loconfina y con un refuerzo de 4 barras de 3/8 lisas o 10 mm (figura 11). Tambinpuede reemplazarse este refuerzo por 3 varillas corrugadas de o 12 mm conestribos cerrados de dimetro o 6 mm 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 lacolumna (ver figura 12). El concreto utilizado para vigas y columnas debe teneruna resistencia mnima de 17.5 Mpa (175 Kg/cm2).
Figura 11
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DETALLES DE COLOCACIN DE REFUERZO VERTICAL
Detalle de colocacin de refuerzo en una columneta de confinamiento en esquinautilizando bloque de perforacin vertical para conformar la columna y utilizandolas 3 varillas de dimetro en vez de las cuatro de 3/8.
Colocacin de refuerzo con 4 barras de 3/8 en una columna de esquina.
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Figura 13
Leccin 4
LOSAS DE ENTREPISO
Es una estructura que separa horizontalmente un nivel o piso de otro, la cual sirvede techo para el primer nivel y de piso para el segundo, cumpliendo que trabajacomo un diafragma rgido.Puede construirse en:
Hormign reforzado, fundido monolticamente. Figura 14 Hormign aligerado con casetn de madera, ladrillo, icopor o metlicos. Fig
15.
Placas prefabricadas de hormign.
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Losa Monoltica es la que se funde con hormign y barras de acero formandouna parrilla en las dos direcciones y vigas de amarre sobre los muros.
Figura 14Losa aligerada: es la que se realiza colocando en los intermedios de los nerviosestructurales, bloques, ladrillos, casetones (cajones) de madera, metlicos o deicopor, con el fin de reducir el peso de la estructura y el acero en barrasconcentrado en puntos llamados nervios.
Figura 15
Losa prefabricada: Es la que se construye en obra o fuera de sta, utilizando losmismos materiales que las losas anteriores y luego de un tiempo en el cual haendurecido el hormign, son montadas a los muros fundiendo despus la viga deamarre perimetral.
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Para que las losas de entrepiso se comporten como un diafragma y tengan buenarigidez en su propio plano, deben cumplir con unos gruesos mnimos segn la luzy la forma de apoyo; as no se producirn vibraciones al caminar sobre ellas.
Figura 16Ejemplo:Si tenemos que hacer un voladizo con una luz de 1.50 realizando una losa macizao monoltica, el grueso que debemos darle a la losa ser igual a L/10.L=1.50 mtsConstante 10
H=1.50/10 H=15 centmetrosLa losa tendr de grueso mnimo 15 centmetros.Ahora si la losa es aligerada, el grueso ser L/8 y nos quedara:H= 1.5/8 H=18.75 centmetros.Redondeando el grueso quedar en 19 cms. Como los ladrillos toletes tienen 15cms de grueso, se colocan estos como aligerantes y se funde una capa dehormign de 4 centmetros recubriendo los ladrillos para un total de 19centmetros.
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