Tesis Ing Civil.: Dise�o de Muros

Clasificación según su forma en planta

La Norma COVENIN 1753-2006 exige que los muros deben anclarse lateralmente, estos arriostramientos pueden ser los sistemas de piso, columnas, contrafuertes, otros muros que los traben o el sistema de fundaciones.

Fig 6.2 Fratelli.png
Figura 1 _ Muros con distintos arreglos en planta

Muros uniformes

Los muros macizos uniformes otorgan gran rigidez ante las solicitaciones sísmicas en su plano pero muy poco o prácticamente nada ante las cargas normales a él. Por esto, como se ha dicho anteriormente, es muy importante que uno de los criterios de estructuración sea el de disponer los muros en direcciones ortogonales, para crear líneas de resistencia en esas direcciones. Estos muros generalmente son utilizados en estructuras duales, utilizando las columnas como los elementos de borde de la pantalla.

Fig 3.1 Fratelli.png
Figura 2 _ Muro uniforme en fachada

Los muros de alta relación de aspecto son fáciles de diseñar, ya que como su principal solicitación es a flexión, se puede considerar al muro como una viga en voladizo vertical. Esto dará como resultado la utilización de un refuerzo principal en los extremos del muro y una cuantía mínima, tanto vertical como horizontal, en el resto de la pantalla para resistir las cargas axiales, el corte y la retracción.

La principal desventaja de los muros controlados por flexión es que la mayor parte de la disipación de energía ocurre en la base, que es donde existen las mayores solicitaciones. Este tipo de daño es muy difícil de reparar, porque generalmente los muros resisten la mayor parte de las cargas gravitacionales.

Cuando los muros están controlados por el corte, de baja relación de aspecto, suelen sufrir fallas frágiles debido a su alta rigidez y pocas probabilidades de que falle por flexión, por lo cual no se recomienda su uso en zonas de alto riesgo sísmico.

La principal ventaja de los muros uniformes en planta y elevación es que se puede utilizar el mismo encofrado deslizante en toda su altura. Aunque resulte ser excesivo el espesor del muro en los pisos superiores, se puede disminuir la cuantía de la armadura, lo que abarata mucho su costo.

Muros con Alas

Como las estructuras de edificios altos exigen la colocación de muros para poder resistir las acciones producidas por las cargas laterales para ambas direcciones, en muchas ocasiones estos muros terminan interceptándose.

Esto origina los muros con alas, los cuales poseen gran potencial de resistencia cuando la dirección y el sentido de las cargas laterales aplicadas producen compresión en el ala, lo que conlleva a gran ductilidad.

Es de vital importancia que al momento de diseñar los muros con alas se dispongan de elementos de bordes en las uniones alma-ala de los muros, ya que en estas zonas existirá una gran concentración de esfuerzos por la gran rigidez existente.

Para los muros con alas resulta de gran importancia el sentido de las fuerzas laterales en su comportamiento. Cuando las cargas laterales producen compresión en el ala, esta tendrá un comportamiento dúctil, ya que se comportará como una columna conectada al muro rectangular ubicado normalmente a su plano. Pero cuando el ala está traccionada, la elevada cuantía de acero que tiene esta a tracción, produce una sección de gran rigidez pero propensa a una falla explosiva.

Un muro con alas de gran longitud tendrá esfuerzos de tracción muy reducidos en sus extremos, por lo cual se puede considerar que solo una pequeña porción del ala es capaz de resistir los momentos flectores, a esta porción se le llama ancho efectivo.

Figura 3 _ Detalle de armadura en la zona de unión y elementos de borde

Según la Norma COVENIN 1753-2006 para el diseño de muro con alas, con un Nivel de Diseño ND3, en forma de I, L, C o T, el ancho efectivo fuera de la cara del alma será el menor de los siguientes valores:

La mitad de la distancia al alma de un muro estructural adyacente
El 25% de la altura total del muro estructural.

Según resultados de modelos matemáticos realizados para edificios con muros con alas en zona sísmica, Fratelli (2002) deduce las siguientes conclusiones:

Los movimientos sísmicos de moderada intensidad y ocurrencia ocasional suelen producir menos daños en edificaciones que posean muros con alas, que los que no posean.
Los movimientos sísmicos de mayor intensidad suelen causar mayor daño en los edificios que posean muros con alas, ya que exigen grandes demandas de ductilidad en los muros.
El daño no estructural luego de los eventos sísmicos generalmente es mayor en los edificios de muros con alas, debido a que estos muros poseen mayor rigidez, lo cual genera mayores aceleraciones de piso.
Cuando las edificaciones de muros con alas poseen gran rigidez en un sentido y poco en el sentido opuesto, suelen tener pobres comportamientos ante la acción de los sismos. Distinto sucede cuando el diseño de los edificios prevé un comportamiento en el rango elástico bajo la acción sísmica, en estos casos las estructuras con muros resultan convenientes, y evidencian menores daños no estructurales que otros sistemas.