Estructura Con Diafragma rígido

CAPÍTULO 6

ESTRUCTURACIÓN

Las especificaciones de este Capítulo se aplicarán tanto a la albañilería confinada

como a la albañilería armada.

Artículo 14. ESTRUCTURA CON DIAFRAGMA RÍGIDO

14.1 Debe preferirse edificaciones con diafragma rígido y continuo, es decir,

edificaciones en los que las losas de piso, el techo y la cimentación, actúen

como elementos que integran a los muros portantes y compatibilicen sus

desplazamientos laterales.

Comentario

El diafragma rígido es una lámina que no se deforma

axialmente ni se flexiona ante cargas contenidas en su

plano. Los techos metálicos (Fig.6.1) o de madera no

constituyen diafragmas rígidos y tampoco arriostran

horizontalmente a los muros (ver la Fig.2.32 del Capítulo

2), en ellos es indispensable el empleo de vigas soleras

que amarren a todos los muros (Fig.6.2), diseñadas para

absorber las acciones sísmicas perpendiculares al plano

de la albañilería (armada o confinada), tal como se indica

en el Artículo 16.1 de este Capítulo, donde sólo se

permite diafragmas flexibles en el último nivel.

14.2 Podrá considerarse que el diafragma es rígido cuando la relación entre sus

lados no excede de 4. Se deberá considerar y evaluar el efecto que sobre la

rigidez del diafragma tienen las aberturas y discontinuidades en la losa.

Comentario

Cuando la relación entre los lados del diafragma excede de 4, la losa puede flexionarse ante

cargas contenidas en su plano, como si fuese una viga (Fig.6.3), con lo cual, se pierde la

compatibilidad de desplazamientos laterales en los muros. En estos casos puede optarse por

colocar juntas verticales, dividiendo al edificio en bloques, o analizar al edificio suponiendo

que los diafragmas son flexibles, lo propio cuando el diafragma presente grandes aberturas.

Fig.6.1

Pisco, 2007

Fig.6.2

Diafragma flexible

en el último nivel.

Muros sin soleras

(izquierda) y con

solera (derecha).

Techo de madera

Comentarios a la Norma E.070 ALBAÑILERIA SENCICO – San Bartolomé

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14.3 Los diafragmas deben tener una conexión firme y permanente con todos los

muros para asegurar que cumplan con la función de distribuir las fuerzas

laterales en proporción a la rigidez de los muros y servirles, además, como

arriostres horizontales.

Comentario

Para el caso de losas

aligeradas (Fig.6.4) y

macizas (Fig.6.5), el

concreto de las soleras se

vacía en conjunto con el de

la losa, esto provee

monolitismo a la conexión

albañilería-solera-losa. En

este caso la solera no

trabaja ante cargas que provienen de la albañilería sujeta a carga sísmica ortogonal a su plano,

debido a que el diafragma rígido, integrado a la solera, impide su deformación por flexión.

14.4 Los diafragmas deben distribuir la carga de gravedad sobre todos los muros

que componen a la edificación, con los objetivos principales de incrementarles

su ductilidad y su resistencia al corte, en consecuencia, es recomendable el

uso de losas macizas o aligeradas armadas en dos direcciones. Es posible el

uso de losas unidireccionales siempre y cuando los esfuerzos axiales en los

muros no excedan del valor indicado en el Artículo 19.1.b.

Comentario

Mediante ensayos de carga lateral cíclica en muros sujetos a carga vertical (Fig.6.6), ha

podido comprobarse que conforme la magnitud de la carga vertical se incrementa, la

resistencia a fuerza cortante también se incrementa, pero la ductilidad se reduce

sustancialmente. Por ello es necesario que los esfuerzos axiales producidos por la carga

vertical en un muro no excedan de 0.15f´m (19.1.b). Una manera de reducir la magnitud de la

carga vertical actuante en cada muro es mediante el empleo de losas (aligeradas o macizas)

armadas en 2 sentidos, las que distribuyen las cargas provenientes del techo en los muros

orientados en la dirección X e Y (Fig.6.7), mientras que las losas aligeradas unidireccionales

concentran estas cargas sobre los muros donde apoyan las viguetas (Fig.6.4).

Fig.6.4 Fig.6.5

muro

solera

aligerado

Fig.6.3

Deformación por flexión en un

diafragma alargado, con L/B>4.

Vista en planta.

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67

14.5 Los diafragmas formados por elementos prefabricados deben tener

conexiones que permitan conformar, de manera permanente, un sistema

rígido que cumpla las funciones indicadas en los Artículos 14.1 y 14.2.

Comentario

Las viguetas prefabricadas (Fig.6.8) constituyen

una alternativa de techado. Experimentalmente ha

podido comprobarse que este sistema funciona

como diafragma rígido.

14.6 La cimentación debe constituir el primer diafragma rígido en la base de los

muros y deberá tener la rigidez necesaria para evitar que asentamientos

diferenciales produzcan daños en los muros.

Comentario

Ver el comentario al Artículo 2.1 del Capítulo 1 y las figuras 1.5 a 1.8.

Artículo 15. CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

El sistema estructural de las edificaciones de albañilería estará compuesto

por muros dúctiles dispuestos en las direcciones principales del edificio,

integrados por los diafragmas especificados en el Artículo 14 y arriostrados

según se indica en el Artículo 18.

La configuración de los edificios con diafragma rígido debe tender a lograr:

15.1 Plantas simples y regulares. Las plantas con formas de L, T, etc., deberán ser

evitadas o, en todo caso, se dividirán en formas simples.

Comentario

Las plantas irregulares en forma de T, L, H, Z, U han mostrado tener mal comportamiento

sísmico, por el hecho de que cada zona está sujeta a fuerzas de inercias que podrían actuar

Fig.6.8

Fig.6.6 Fig.6.7

X

Y

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simultáneamente en sentidos indeseables (Fig.6.9), por tal razón se especifica desdoblar este

tipo de edificación en bloques simples mediante juntas verticales (Fig.6.10).

15.2 Simetría en la distribución de masas y en la disposición de los muros en

planta, de manera que se logre una razonable simetría en la rigidez lateral de

cada piso y se cumpla las restricciones por torsión especificadas en la Norma

Técnica de Edificación E.030 Diseño Sismorresistente.

Comentario

Generalmente, el centro de masas de cada

nivel coincide con el centroide del área en

planta, sin embargo, cuando existe una

concentración de muros hacia un lado de

la planta, el centro de masas se correrá

hacia esa zona, lo que deberá contemplarse

en el análisis estructural. Incluso, la masa

del tanque de agua elevado (Fig.6.11),

podría causar el desplazamiento del centro

de masas hacia esa zona, generando

torsión que afecta a todos los pisos.

15.3 Proporciones entre las dimensiones mayor y menor, que en planta estén

comprendidas entre 1 a 4, y en elevación sea menor que 4.

Comentario

Plantas con relación entre sus lados L/B (Fig.6.3) mayor que 4 funcionan como diafragmas

flexibles. Por otra parte, mientras más esbeltos sean los muros (Fig.6.12), los efectos de

compresión por flexión en sus talones (Fig.6.13) serán mayores. Debe indicarse que los

talones de los muros son zonas críticas, cualquiera que sea su material (albañilería confinada,

armada o concreto armado) o su forma de falla sísmica (por corte o por flexión).

Cabe destacar que en esta Norma no existe límite en la altura de las edificaciones de

Albañilería Armada, quedando sujeta esta altura a la resistencia de los materiales empleados;

en cambio, para las edificaciones de Albañilería Confinada la altura máxima es 15m o 5 pisos

(Artículo 27 del Capítulo 8), porque se desconoce el comportamiento sísmico de este tipo de

estructura para alturas mayores.

Fig.6.10

Fig.6.11

Fig.6.9

Comentarios a la Norma E.070 ALBAÑILERIA SENCICO – San Bartolomé

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15.4 Regularidad en planta y elevación, evitando cambios bruscos de rigideces,

masas y discontinuidades en la transmisión de las fuerzas de gravedad y

horizontales a través de los muros hacia la cimentación.

Comentario

Usualmente los tanques de agua apoyan sobre 4 columnas (Fig.6.14) muy flexibles en

comparación con el último piso de albañilería. Este cambio brusco de rigidez crea un efecto

de látigo durante los sismos, originando un incremento importante de las fuerzas horizontales

en el tanque que podrían causar su colapso. Para evitar este cambio brusco de rigidez en

tanques existentes, se recomienda taponar los paños libres con muros de albañilería.

Irregularidades en elevación,

como las mostradas en la

Fig.6.15, deben evitarse en la

medida que sea posible,

subdividiendo al edificio en

bloques independientes.

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