monografia emmedue tutor msc ing. julio maltez

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION

INGENIERIA CIVIL

AYUDAS DE DISEO PARA SISTEMAS PORTANTES EMMEDUE DE PANELES DE HORMIGON ARMADO CON NUCLEO DE E.P.S.

(SISTEMA DE POLIESTIRENO EXPANDIDO)

MONOGRAFA PRESENTADA POR:

BR. DENIA LISDEY TORRES VILLAVICENCIO 2006 23625

BR. AL FRANCISCO PALACIOS OROZCO 2006 23487

BR. GARY JOEL TORRES MARTNEZ 2006 23551

PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERO CIVIL

TUTOR

MSC. ING. JULIO MALTEZ MONTIEL

MANAGUA, NICARAGUA

MARTES 16 DE ABRIL DE 2013

i

AGRADECIMIENTOS

De manera especial agradecemos a las siguientes personas, amigos, docentes y compaeros de trabajo, que con sus sabios consejos y aportes contribuyeron a la realizacin de este trabajo monogrfico.

Msc. Ing. Julio Csar Maltez Montiel Catedrtico UNI

Especialista en Diseo y construccin

Ing. Juan Sampson Mungua Catedrtico UNI


Ing. Guillermo Chavez Toruo Catedrtico UNI


Ing. Martn Ren Somarriba Lpez UNI

Ing. Ernesto Hernndez UNI

ii

DEDICATORIA

A Dios Nuestro Seor Jesucristo.

Por regalarnos el don de la vida, la bendicin de nacer y crecer en una familia, la oportunidad de iniciar y concluir nuestros estudios superiores y por proveernos la fuerza en todo el camino recorrido.

A Nuestros Padres.

Jos Antonio Torres Castro

Adilia del Socorro Martnez Hernndez

Ramn Alonso Torres

Denia Flores Villavicencio

Aura Estela Orozco Gonzlez

Ali Francisco Palacios Orozco (q.e.p.d.)

Lorenzo Jos Larios Trujillo

Por su amor, sus esfuerzos y sacrificios, por acompaarnos desde el momento en que nacimos y en cada etapa de nuestras vidas, sin ellos este triunfo acadmico no hubiese sido posible.

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RESUMEN

El sistema de paneles EMMEDUE, presenta gran versatilidad para dar solucin a las necesidades constructivas del mercado. Est ideado para utilizarse en proyectos que requieran tiempos de ejecucin altamente exigentes, siendo capaz de garantizar los parmetros tcnicos que debe poseer todo sistema constructivo.

Debido al reciente uso de este sistema en el pas, su conocimiento carece de profundidad, an para las instituciones de estudios superiores. Por tanto, el enfoque del presente trabajo monogrfico es proporcionar una gua metodolgica, determinando las resistencias de diseo para el sistema de paneles comnmente utilizados, as como la presentacin de ejemplos prcticos para casos en particular.

iv

INDICE

I. INTRODUCCIN ........................................................................................................ 1

II. ANTECEDENTES ....................................................................................................... 2

III. JUSTIFICACIN ..................................................................................................... 4

IV. OBJETIVOS ............................................................................................................ 5

V. ALCANCES Y LIMITACIONES ................................................................................... 6

CAPTULO I: GENERALIDADES DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO EMMEDUE ............. 8

1.1. VENTAJAS DE APLICACIN DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO ............................ 8

1.2. CARACTERSTICAS GENERALES DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO................... 9

1.2.1. MATERIALES COMPONENTES ...................................................................... 9

1.2.1.1. NCLEO CENTRAL DE POLIESTIRENO EXPANDIDO ........................... 9

1.2.1.2. ACERO MALLAS DE REFUERZO ............................................................ 9

1.2.1.3. MICRO-CONCRETO ................................................................................ 9

1.2.2. CLASIFICACIN DE LOS PRODUCTOS EMMEDUE ................................... 10

1.2.2.1. PANEL PARA MURO ESTRUCTURAL ................................................... 11

1.2.2.2. PANEL DOBLE PARA MURO ESTRUCTURAL ...................................... 11

1.2.2.3. PANEL PARA LOSAS ESTRUCTURALES ............................................. 11

1.2.2.4. PANEL ESCALERA ................................................................................ 12

1.2.2.5. PANEL DESCANSO ESCALERA ........................................................... 13

1.2.2.6. MALLAS DE REFUERZO ....................................................................... 14

1.3. ETAPAS EN EL PROCESO CONSTRUCTIVO ..................................................... 15

1.3.1. TRABAJOS PRELIMINARES ......................................................................... 15

1.3.2. FUNDACIONES ............................................................................................. 15

1.3.3. ANCLAJE INICIAL EN VIGA DE CIMENTACION DEFINIENDO HILERA EXTERIOR ................................................................................................................... 15

1.3.4. MONTAJE Y ARMADO DE PAREDES .......................................................... 16

1.3.5. APLOMADO, APUNTALADO DE PAREDES, CANALIZACIN Y MALLAS DE UNIN. 17

1.3.6. ANCLAJE FINAL EN VIGA DE CIMENTACION DEFINIENDO HILERA INTERIOR .................................................................................................................... 18

1.3.7. COLOCACIN DE PANELES LOSA ............................................................. 18

1.3.8. REVOCADO DE PANELES DE PARED ........................................................ 19

v

1.3.9. COLADO DE CONCRETO Y REVOQUE DE MICROCONCRETO EN LOSAS 20

1.4. EQUIPOS, HERRAMIENTAS Y ACCESORIOS DE USO ESPECFICO ............... 22

CAPTULO II: AYUDAS DE DISEO .............................................................................. 25

2.1. INTRODUCCIN .................................................................................................. 25

2.2. ADAPTACIN DE LOS CDIGOS DE DISEO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO A ESTRUCTURAS CON TECNOLOGA DE PANELES EMMEDUE ...................................................................................................................... 25

2.1.1. DEL REGLAMENTO PARA CONCRETO ESTRUCTURAL Y COMENTARIO 25

2.1.2. MTODO DE DISEO POR RESISTENCIA LTIMA .................................... 26

2.1.3. HIPTESIS GENERALES DE COMPORTAMIENTO .................................... 27

2.2. RESISTENCIAS DE DISEO PANELES ESTRUCTURALES CON TECNOLOGA EMMEDUE ...................................................................................................................... 29

2.2.1. FLEXIN ........................................................................................................ 29

2.2.1.1. PANEL SIMPLE ...................................................................................... 29

2.2.1.2. PANEL CON NERVADURAS .................................................................. 33

2.2.2. CARGA AXIAL ............................................................................................... 34

2.2.2.1. COMPRESIN SIN CONSIDERAR EFECTOS DE ESBELTEZ .............. 34

2.2.2.2. TENSIN ................................................................................................ 34

2.2.3. CORTE .......................................................................................................... 34

2.2.3.1. TIPO VIGA O LOSA ................................................................................ 34

2.2.3.2. TIPO MURO DE CORTANTE ................................................................. 35

2.2.4. FLEXOCOMPRESIN ................................................................................... 37

2.2.4.1. FLEXOCOMPRESIN PERPENDICULAR AL PLANO DEL MURO ....... 37

2.2.4.2. FLEXOCOMPRESIN EN EL PLANO DEL MURO ................................ 38

2.2.5. ESTADO LMITE DE SERVICIO .................................................................... 39

2.2.5.1. DEFLEXIONES EN LOSAS .................................................................... 40

2.2.5.2. DESPLAZAMIENTO LATERAL ............................................................... 41

2.2.6. DISEO DE ANCLAJE MUROS A CIMENTACIN ....................................... 42

2.3. PROPIEDADES MECNICAS DEL SISTEMA EMMEDUE PARA MODELOS ESTRUCTURALES ......................................................................................................... 46

2.3.1. INTRODUCCIN ........................................................................................... 46

2.3.2. PROPIEDADES MECNICAS ....................................................................... 46

2.3.3. PROPIEDADES GEOMTRICAS .................................................................. 47

vi

2.3.3.1. MUROS ESTRUCTURALES ................................................................... 47

2.3.3.2. LOSAS ESTRUCTURALES .................................................................... 50

CAPTULO III: METODOLOGA DE ANLISIS Y DISEO ESTRUCTURAL ................. 53

3.1. EDIFICIOS DE MEDIANA ALTURA: VIVIENDAS UNIFAMILIARES. .................... 53

3.1.1. ANALISIS SSMICO .......................................................................................... 53

3.1.1.1. INTRODUCCIN ........................................................................................ 53

3.1.1.2. DISPOSICIONES DEL REGLAMENTO NACIONAL DE LA CONSTRUCCIN RNC-07 .......................................................................................... 53

3.1.1.3. MTODO ESTTICO EQUIVALENTE ....................................................... 57

3.1.1.3.1. COEFICIENTE DE DISEO SISMO RESISTENTE............................. 58

3.1.1.3.2. FUERZA SSMICA HORIZONTAL ....................................................... 58

3.1.1.3.3. DISTRIBUCIN DE LA FUERZA SSMICA HORIZONTAL A NIVEL DE ENTREPISOS .......................................................................................................... 58

3.1.1.3.4. REDUCCIN DE LAS FUERZAS SSMICAS ...................................... 59

3.1.1.3.5. EFECTOS DE TORSIN .................................................................... 59

3.1.1.3.6. EFECTOS BIDIRECCIONALES .......................................................... 60

3.1.2. ANALISIS POR VIENTO.................................................................................... 60

3.1.2.1. INTRODUCCIN ........................................................................................ 60

3.1.2.2. DISPOSICIONES DEL REGLAMENTO NACIONAL DE LA CONSTRUCCIN RNC-07 .......................................................................................... 60

3.2. ESTRUCTURAS LAMINARES: CPULAS ESFRICAS ...................................... 65

3.2.1. INTRODUCCIN ........................................................................................... 65

3.2.2. ESTADOS DE ESFUERZO ............................................................................ 65

3.2.3. ESFUERZOS PRINCIPALES ......................................................................... 66

3.2.4. ESFUERZOS PRINCIPALES EN UNA CPULA ESFRICA ......................... 68

3.3. MUROS DE RETENCIN ..................................................................................... 72

3.3.1. INTRODUCCIN ........................................................................................... 72

3.3.2. PRESIN LATERAL DE TIERRA .................................................................. 73

3.3.3. ANLISIS Y DISEO ESTRUCTURAL .......................................................... 77

3.3.3.1. ESTABILIDAD DEBIDO A FUERZAS EXTERNAS ................................. 77

3.3.3.1.1. VOLTEO CON RESPECTO A LA PUNTA ........................................... 77

3.3.3.1.2. REVISIN POR DESLIZAMIENTO A LO LARGO DE LA BASE ......... 78

3.3.3.1.3. REVISIN DE LA FALLA POR CAPACIDAD DE APOYO ................... 79

vii

3.3.3.1.4. REVISIN POR ASENTAMIENTO ...................................................... 83

3.3.3.2. RESISTENCIA PARTES COMPONENTES ............................................ 83

3.3.3.3. CONDICIONES DE DRENAJE ............................................................... 84

CAPTULO IV: EJEMPLOS DE DISEO ........................................................................ 86

4.1. EDIFICIOS DE MEDIANA ALTURA: VIVIENDAS UNIFAMILIARES ..................... 86

4.1.1. DESCRIPCIN DE LA VIVIENDA EJEMPLO ................................................ 86

4.1.2. ANLISIS SSMICO ESTTICO .................................................................... 88

4.1.3. ANALISIS POR VIENTO ................................................................................ 89

4.1.4. MODELO ESTRUCTURAL DE LA VIVIENDA EN SAP2000 .......................... 90

4.1.5. RESULTADOS DEL ANLISIS ESTRUCTURAL ........................................... 95

4.2. DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE LA VIVIENDA ............... 97

4.2.1. MUROS.......................................................................................................... 97

4.2.1.1. ESTADO LMITE DE RESISTENCIA ...................................................... 97

4.2.1.1.1. FLEXIN PERPENDICULAR AL PLANO DEL MURO ........................ 97

4.2.1.1.2. RESISTENCIA A LA COMPRESIN ................................................... 99

4.2.1.1.3. RESISTENCIA AL CORTE PERPENDICULAR AL PLANO ............... 101

4.2.1.1.4. DISEO DE ANCLAJE MUROS A CIMENTACIN ........................... 103

4.2.1.1.4.1. SEPARACIN LONGITUDINAL ANCLAJE ....................................... 103

4.2.1.1.4.2. LONGITUD DE ANCLAJE ................................................................. 103

4.2.1.1.4.3. CORTE FRICCIN ............................................................................ 104

4.2.1.2. DESPLAZAMIENTO LATERAL-ESTADO LMITE DE SERVICIO ......... 104

4.2.1.3. DESPLAZAMIENTO LATERAL-ESTADO LMITE DE COLAPSO ......... 106

4.2.2. LOSAS ......................................................................................................... 107

4.2.2.1. ESTADO LMITE DE RESISTENCIA .................................................... 107

4.2.2.1.1. RESISTENCIA A FLEXIN ............................................................... 107

4.2.2.1.2. RESISTENCIA AL CORTE PERPENDICULAR AL PLANO ............... 108

4.2.2.2. ESTADO LMITE DE SERVICIO ........................................................... 108

4.2.2.2.1. INERCIA EFECTIVA.......................................................................... 108

4.2.2.2.2. DEFLEXIONES INMEDIATAS DEL MODELO ESTRUCTURAL ........ 109

4.2.2.2.3. DEFLEXIONES A LARGO PLAZO .................................................... 109

4.2.2.2.4. DEFLEXIONES MXIMAS SEGN EL CDIGO ACI-S318-08 ......... 110

4.3. ESTRUCTURAS LAMINARES: CPULAS ESFRICAS .................................... 110

4.3.1. DESCRIPCIN DE LA CPULA EJEMPLO ................................................ 110

viii

4.3.1.1. PARMETROS GEOMTRICOS ......................................................... 110

4.3.1.2. CARACTERSTICAS DEL PANEL PROPUESTO ................................. 111

4.3.1.3. SECCIONES PARA ANLISIS ............................................................. 111

4.3.1.4. MODELO ESTRUCTURAL EN SAP2000 ............................................. 111

4.3.2. CARGAS PARA ANLISIS .......................................................................... 112

4.3.2.1. CASOS DE CARGA .............................................................................. 112

4.3.2.2. COMBINACIONES DE CARGA ............................................................ 112

4.3.2.3. CARGA MUERTA ................................................................................. 112

4.3.2.4. CARGA VIVA ........................................................................................ 113

4.3.2.5. EFECTO DEL VIENTO ......................................................................... 113

4.3.2.5.1. DETERMINACIN DE LA VELOCIDAD DE DISEO ........................ 113

4.3.2.5.2. DETERMINACIN DE LA PRESIN DE DISEO ............................ 113

4.3.3. RESULTADOS DEL ANLISIS ESTRUCTURAL EN SAP2000 ................... 115

4.3.4. DISEO DE LOS ELEMENTOS DE LA CPULA ........................................ 117

4.3.4.1. COMPRESIN AXIAL .......................................................................... 117

4.3.4.2. TENSIN AXIAL ................................................................................... 117

4.4. MURO DE CONTENCIN EN VOLADIZO ...................................................... 118

4.4.1. PREDIMENSIONAMIENTO DEL MURO EN VOLADIZO .......................... 118

4.4.2. ANLISIS DE LA ESTABILIDAD .............................................................. 118

4.4.2.1. PROPIEDADES GEOTCNICAS DEL SUELO DE RELLENO ............. 118

4.4.2.2. PRESIN LATERAL DE TIERRA ......................................................... 119

4.4.2.3. REVISIN POR VOLTEO RESPECTO A LA PUNTA ........................... 119

4.4.2.4. REVISIN POR DESLIZAMIENTO EN LA BASE ................................. 120

4.4.2.5. REVISIN POR CAPACIDAD DE CARGA ........................................... 120

4.4.3. DISEO DEL MURO DE CONTENCIN EN VOLADIZO ......................... 120

4.4.3.1. DISEO DEL VSTAGO ...................................................................... 120

4.4.3.1.1. DISEO POR FLEXIN .................................................................... 120

4.5. MURO DE CONTENCIN CON CONTRAFUERTE ........................................ 121

4.5.1. PREDIMENSIONAMIENTO DEL MURO .................................................. 121

4.5.2. PROPIEDADES GEOTCNICAS DEL SUELO ........................................ 122

4.5.3. PRESIN LATERAL DE TIERRA ............................................................. 122

4.5.4. REVISION DE ESTABILIDAD .................................................................. 123

4.5.4.1. REVISIN POR VOLTEO ..................................................................... 123

ix

4.5.4.2. REVISIN POR DESLIZAMIENTO EN LA BASE ................................. 123

4.5.4.3. REVISIN POR CAPACIDAD DE CARGA ........................................... 123

4.5.5. DISEO ESTRUCTURAL DEL MURO CON CONTRAFUERTES ............ 124

4.5.5.1. DISEO DE LA PANTALLA .................................................................. 124

4.5.5.2. DISEO DEL CONTRAFUERTE .......................................................... 127

4.5.5.3. DISEO DE LOSA TALN ................................................................... 134

4.5.5.4. DISEO DE LOSA PUNTA ................................................................... 136

4.5.5.5. DISEO DE ANCLAJES PANTALLA DEL MURO A CIMENTACIN ... 137

CONCLUSIONES FINALES .......................................................................................... 140

RECOMENDACIONES .................................................................................................. 143

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................... 144

Ayudas de diseo para sistemas portantes EMMEDUE de paneles de hormign armado con ncleo de E.P.S (Sistema de Poliestireno Expandido).

1

I. INTRODUCCIN En Nicaragua se pretende construir estructuras seguras, que satisfagan diversas necesidades de resistencia ante cualquier evento catastrfico. De manera de buscar sistemas constructivos que tiendan a minimizar los efectos causados por un sismo o terremoto.

Dentro de las tecnologas desarrolladas, adecuadas para un comportamiento sismo resistente, est el Sistema Constructivo EMMEDUE. Compuesto de un ncleo de poliestireno expandido, cubierto por una malla de acero de alta resistencia en sus caras laterales, unindose entre s por conectores de acero de igual resistencia. La principal finalidad del sistema es proveer paneles modulares prefabricados, que adems de ahorrar tiempo en la construccin y mano de obra, logren obtener en un solo elemento funciones estructurales auto-portantes, simplificando la ejecucin, obteniendo alta capacidad de aislamiento trmico y acstico, al igual de gran versatilidad en formas y acabados.

Dado que es un sistema de construccin innovador y de reciente aparicin, la mayora de la informacin tcnica proporcionada por las empresas distribuidoras en cuanto a las caractersticas fsicas, qumicas y mecnicas de los tipos de paneles se basan en un amplio estudio de investigacin llevado a cabo en prestigiosas universidades y laboratorios alrededor del mundo.

Descripcin del sistema constructivo de paneles EMMEDUE

El sistema de paneles EMMEDUE es un innovador sistema constructivo sismo resistente licenciado por EMMEDUE (Italia), basado en un conjunto de paneles estructurales de poliestireno expandido ondulado, con una armadura bsica adosada en sus caras, constituida por mallas de acero galvanizado de alta resistencia, vinculadas entre s por conectores de acero electro-soldados.

Los paneles EMMEDUE son colocados en obra segn la disposicin arquitectnica de muros, tabiques y losas, completados in situ mediante la aplicacin de micro-concreto, a travs de dispositivos de Impulsin neumtica. Conformando de esta manera, los elementos estructurales de cerramiento vertical y horizontal de una edificacin, con una capacidad portante correspondiente a las solicitaciones de su clculo estructural.

La simplicidad de montaje, extrema ligereza y facilidad de manipulacin del panel, permiten la gil ejecucin de cualquier tipologa de edificacin para uso habitacional, industrial o comercial.

La esencia de este trabajo investigativo es respaldar tcnicamente la aplicacin del Sistema Constructivo EMMEDUE en el pas, es decir, aportar ayudas de anlisis y diseo de estructuras tales como viviendas, edificios, muros de retencin, obras menores, etc., garantizando la seguridad y funcionabilidad de ellas mismas siguiendo las normas de diseo estructural establecidas en los reglamentos de construccin del pas


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II. ANTECEDENTES Desde la dcada de los 60 hasta la actualidad, los costos de la construccin han aumentado considerablemente, una de las principales razones es la mayor demanda y la escasez de mano de obra especializada. Para cambiar esta tendencia, se han implementado procesos rpidos y eficientes, logrando una mayor industrializacin en el campo, solucionando el problema de la vivienda.

Buscando un mtodo de produccin masivo que pudiera afrontar cuantitativamente el problema, se implementaron elementos tridimensionales que ponan entredicho la comodidad que caracteriza una vivienda. Luego, se introdujeron los sistemas a base de grandes paneles, constituidos por elementos cuyas dimensiones son del orden de la altura de la entreplanta o superiores. El sistema de paneles sufre una variacin a lo largo del tiempo, surgiendo lo que se llama sistemas de paneles medianos.

La prefabricacin ligera entra cuando la prefabricacin pesada est en crisis. La construccin liviana comprende un conjunto de tcnicas constructivas de tipo modular de forma rpida, econmica y segura.

Apareciendo una nueva generacin de tecnologa de construccin, utilizando materiales sintticos y qumicos que combinados con los tradicionales proporcionan nuevas propiedades a los sistemas constructivos, ms ligeros, fciles de instalar y adaptables a las diferentes condiciones del medio, aislamiento trmico, acstico, resistente al fuego, entre otros cuya filosofa sigue el sistema constructivo EMMEDUE con poliestireno expandido y malla electrosoldada espacial. La figura No.I muestra el desarrollo cronolgico de las tecnologas de paneles mencionadas.

Elementos

tridimensionales Sistema de paneles

medianos Sistema a base de grandes paneles

Sistema de paneles aligerado

En 1977 fue desarrollado en california, Estados Unidos, el sistema de construccin para fabricar y comercializar paneles de un acerado especial, aptos para ser usados en estructura o tabiquera, pero el sistema EMMEDUE como tal, viene siendo utilizado desde aproximadamente 1984 en diversos lugares del mundo. Ha sido implementada en pases de alto riesgo ssmico como Mxico, Chile, Bolivia y Venezuela, por nombrar algunos, que desde ese tiempo la emplean en la construccin de innumerables proyectos de vivienda, comerciales e industriales.

Figura No. I Desarrollo cronolgico del sistema de paneles prefabricados.


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Esta tecnologa de origen italiano tiene una antigedad de ms de 27 aos, y es producida en 30 plantas industriales en diferentes pases de todos los continentes, a saber: Colombia, Espaa, Italia, Irlanda, Portugal, Rusia, Estados Unidos, Mxico, Guatemala, Costa Rica, Panam, Venezuela, Chile, Argentina, Egipto, Nigeria, Mozambique, Eritrea, Argelia, Arabia Saudita, Iran, Irak, Lybia, Turqua, Filipinas, Malasia y Australia.

Existen tambin un nmero muy importante de construcciones de diversa ndole en pases no mencionados ms arriba como: Bolivia, Uruguay, Brasil, Per, Bahamas, Alemania, Reino Unido, Hungra, Grecia, Sudfrica, Senegal y Burkina - Faso. Incluso es de destacar la presencia de 4 viviendas de 100 m2 de superficie cubierta en la base cientfica Esperanza en el Continente Antrtico.

Experiencia de uso nacional Sistemas constructivos similares a EMMEDUE llegaron a Nicaragua en los aos 90, tales como el sistema constructivo COVINTEC, tomando notoriedad con la construccin de diferentes tipos de edificios y viviendas; tales como, las bibliotecas de la Universidad Nacional de Ingeniera, distintos centros comerciales, tales como Plaza Caracol, Galera Santo Domingo, etc., y un sin nmero de viviendas de uno, dos y tres niveles. El sistema constructivo EMMEDUE fue introducido en el pas en enero de 2010. ste ha alcanzado gran notoriedad y aceptacin en el medio estructural, ya que se ha comprobado su eficiencia y comportamiento como diafragma estructural a travs de ensayos mecnicos en laboratorios y universidades de prestigio a nivel mundial. En Nicaragua existen diversas edificaciones construidas con este sistema, a saber: Residencial Las Delicias, Residencial Monte Cielo, El Centro No.II (figura No.II derecha) viviendas unipersonales, etc.

Figura No. II Algunas aplicaciones del sistema constructivo EMMEDUE


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III. JUSTIFICACIN Debido a la vulnerabilidad de las construcciones del pas, especialmente en la capital, producto de grandes actividades geolgicas, se fortalece una rama de la Ingeniera llamada Ingeniera sismo resistente, reduciendo a travs de sistemas modernos e innovadores el alcance de la destruccin alcanzada por un evento de magnitud considerable.

Estas soluciones deben ser integrales, es decir, equilibrar tanto lo tcnico como lo econmico. Asumiendo el sistema constructivo a base de paneles estructurales EMMEDUE su papel de sistema innovador y eficiente, diseado tanto para rendir en economa (versatilidad de aplicaciones y rapidez de construccin) y mejorar el desempeo sismo resistente (sistema ideado a base de diafragmas, donde la rigidez es suficientemente uniforme).

La problemtica del dficit de vivienda en nuestro pas abre las puertas a la investigacin y desarrollo de este sistema estructural, dado que las ventajas de aplicacin son numerosas. Una de stas es la facilidad de producir en serie los componentes de las viviendas e industrializar los procesos de construccin para optimizar costos, tanto de materiales, mano de obras, equipos y herramientas.

Adems de las bondades estructurales de este sistema EMMEDUE, otro factor relevante para considerarlo como futuro de las construcciones, es la calidad de los materiales que conforman los distintos tipos de paneles EMMEDUE, todos estos certificados bajo los estndares ms exigentes.


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IV. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL

Desarrollar ayudas de diseo para estructuras a base de paneles del Sistema Constructivo EMMEDUE, estableciendo el procedimiento adecuado para el dimensionamiento de cada uno de los componentes estructurales.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Exponer los aspectos esenciales del procedimiento constructivo de estructuras a base de paneles EMMEDUE.

Presentar y analizar comparativamente los resultados de los ensayos de laboratorio practicados a elementos de paneles EMMEDUE.

Desarrollar la metodologa de diseo para elementos estructurales losas y muros a base de paneles EMMEDUE.

Elaborar hojas de clculo en Microsoft Excel para la determinacin de las resistencias de diseo segn las distintas solicitaciones a flexin, fuerza cortante, fuerza axial y flexocompresin de paneles EMMEDUE para losas y muros estructurales.

Realizar ejemplos de diseo de estructuras con paneles EMMEDUE aplicando las ayudas de diseo elaboradas y las disposiciones del Reglamento Nacional de la Construccin RNC-07.

Analizar los ejemplos de diseo con el programa SAP2000 Versin 14.2.4.

Ilustrar los detalles tpicos estructurales del sistema constructivo EMMEDUE.


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V. ALCANCES Y LIMITACIONES

ALCANCES:

Aplicando las normas de diseo estructural se pretende desarrollar el clculo de elementos estructurales de sistemas que utilizan paneles con tecnologa EMMEDUE, determinando las resistencias mnimas ante las distintas solicitaciones segn el tipo de sistema a analizar.

A fin de cubrir la mayora de las aplicaciones de los paneles EMMEDUE, se desarrolla en este trabajo monogrfico el clculo de viviendas unifamiliares; la verificacin de la factibilidad de emplear los paneles como muros de retencin y la versatilidad de los paneles para utilizarlos como elementos espaciales (cpulas esfricas).

Se abarcan los aspectos sobre el procedimiento constructivo: materiales, equipos, herramientas, mano de obra, actividades de construccin y se elaboran detalles tpicos para comprender la forma en que los paneles EMMEDUE deben ser ensamblados entre s.

Los mtodos de anlisis presentados podran no solamente ser aplicados a paneles EMMEDUE, sino tambin, a sistemas constructivos de familias similares, considerando la particularidad de sus propiedades.

LIMITACIONES:

La reciente aparicin de este tipo de tecnologa en el rubro de la construccin genera incertidumbre respecto a la credibilidad de los mtodos de anlisis y diseo estructural. Por lo cual es a travs de ensayos de laboratorio que se demuestra o se verifican las hiptesis consideradas en las teoras de anlisis desarrolladas hasta el momento.

Una consecuencia de lo expuesto anteriormente, es la falta de documentos tcnicos especializados que traten minuciosamente la aplicacin de los sistemas estructurales a base de paneles EMMEDUE. Por tanto, teniendo en cuenta las limitaciones planteadas, el diseo y anlisis de este tipo de sistema constructivo se lleva a cabo con la asimilacin ya verificada de teoras de clculo respecto a elementos de concreto reforzado, es decir, se adaptan de forma sencilla los procedimientos establecidos en las normas vigentes para hormign armado. En el contexto nacional el Reglamento Nacional de la Construccin (RNC-07) con el apoyo de Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural (ACI 318S-08) y Comentario. Este procedimiento es el que siguen las instituciones internacionales que han realizado pruebas al sistema constructivo EMMEDUE.


7

CAPITULO I:

GENERALIDADES DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO EMMEDUE


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CAPTULO I: GENERALIDADES DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO EMMEDUE

1.1. VENTAJAS DE APLICACIN DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO

Segn la experiencia de uso del sistema registrado en otros pases:

Alta capacidad de aislamiento termo-acstico en los muros slidos terminados. Segn pruebas de laboratorios se demuestra que un panel terminado de 11.00cm es capaz de obtener un aislamiento acstico de 40 decibeles; condicin catalogada como nivel tranquilo. En comparacin con los sistemas convencionales, las ventajas obtenidas con el uso del panel es notoria, pues equipara a los sistemas constructivos de mampostera y se acerca al nivel de aislamiento acstico proporcionado por el concreto reforzado. La capacidad de aislamiento trmico del panel es cuatro veces ms que la correspondiente a un muro de albailera y doce veces ms que un muro de hormign.

Alta resistencia al fuego. Construccin antissmica verificada en pruebas de prototipos a escala. Los paneles de fcil manejo y rpido montaje. Uso verstil, utilizndose en muros interiores como exteriores, en muros curvos,

arcos y en cubiertas planas o inclinadas. Fcil transporte de los paneles gracias al bajo peso. Sobre el panel pueden aplicarse todo tipo de acabados; desde pintura, enchapes

de azulejos, tapices, etc. No es requerida mano de obra especializada en la construccin de los paneles. Gran durabilidad del sistema constructivo. Fcil y gil montaje de las instalaciones elctricas e hidrosanitarias. Flexibilidad de tamaos en los paneles para necesidades especficas. Las mallas sobresalen 50 mm en caras opuestas, de modo tal que al solaparse

entre s aseguran la continuidad por yuxtaposicin de las armaduras, sin necesidad de colocar elementos adicionales de empalme.

Pruebas de laboratorio han demostrado que los paneles EMMEDUE, en especial el poliestireno no presenta problemas en cuanto a la vida til. Por tanto la durabilidad de estructuras a base de esta tecnologa es alta, comparable con la de los sistemas estructurales convencionales.

El sistema en s no representa un foco de contaminacin ambiental.


9

1.2. CARACTERSTICAS GENERALES DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO

1.2.1. MATERIALES COMPONENTES

1.2.1.1. NCLEO CENTRAL DE POLIESTIRENO EXPANDIDO Alma de poliestireno expandido, no txico, auto extinguible1, qumicamente inerte, densidad mnima de 13 /3. El espesor mnimo que se comercializa es de 40mm hasta un mximo definido por las necesidades del proyecto, generalmente el mximo corresponde a un valor de 400mm.

1.2.1.2. ACERO MALLAS DE REFUERZO Malla electrosoldada compuesta por alambres lisos de acero galvanizado, colocada en ambas caras del alma de poliestireno, unidas entre s por conectores del mismo material con caractersticas similares.

Los dimetros comerciales empleados en la malla varan de 2.3 mm a 2.4 mm, mientras que el dimetro del conector transversal es 3.00 mm. La cantidad de conectores vara segn panel y se distribuyen en unidades/m2. De manera particular se est implementando el panel social, con dimetro de varilla 2 mm.

Caractersticas mecnicas del acero utilizado en las mallas:

- Esfuerzo mnimo de fluencia: aproximadamente = 6120.00 /2. - Separacin acero de mallas de refuerzo: segn el tipo de panel, superior, Premium

o estndar.

1.2.1.3. MICRO-CONCRETO El revoque de los paneles EMMEDUE representa la esencia del sistema constructivo, conformado segn proporciones, por cemento tipo portland, arena, agua potable. Para evitar fisuras apreciables, se recomienda utilizar material cero en la mezcla.

Para reducir los agrietamientos por contraccin plstica en estado fresco y por temperatura en estado endurecido, se recomienda utilizar fibras de prolipropileno. Se recomienda que por cada m3 de mezcla, se agregue 1.5 libras de fibra de polipropileno. Entre las variedades de fibras tenemos: Sika Fiber, Master Fiber, Geocem, Fibramix, etc.

1 Debe de cumplir con la norma ASTM D4986-10. Standard Test Method for Horizontal Burning Characteristics of Cellular Polymeric Materials. Donde se establece que debe poseer un retardante de flama en su frmula.


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La mnima resistencia a compresin a los 28 das de edad de la mezcla debe ser de

= 175 2 (2500)1F2. 1.2.2. CLASIFICACIN DE LOS PRODUCTOS EMMEDUE Se comercializan en el mercado nacional cinco tipos de paneles EMMEDUE:

Panel para muro estructural Panel doble para muro estructural

Panel para losas estructurales con

nervaduras

Panel escalera Panel descanso escalera con nervaduras

A continuacin se describen las tipologas de paneles EMMEDUE. De manera particular, la empresa comercializadora provee flexibilidad en las dimensiones de los paneles en orden de una mejor ejecucin del proyecto, segn sus necesidades especficas.

2 Ver referencia bibliogrfica No.9.

Figura No.1.1. Tipologa de paneles EMMEDUE


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1.2.2.1. PANEL PARA MURO ESTRUCTURAL Usado en construcciones de 4 a 6 pisos como mximo, incluso en zonas ssmicas, adems en entrepisos y en losas de cubierta con luces hasta 5 m. En estos casos, debe considerarse la incorporacin de acero de refuerzo adicional y la incorporacin mayor de concreto estructural en la cara superior (4 a 6 cm). La seccin tpica se muestra en la figura siguiente. Se comercializan cuatro tipos de paneles, segn el tipo de cuadrcula que forma la malla estructural: superior, premium, estndar y social.

1.2.2.2. PANEL DOBLE PARA MURO ESTRUCTURAL Utilizado en la construccin de edificios, siendo su particularidad la inclusin del concreto estructural; formando una celda altamente reforzada capaz de brindar resistencia para solicitaciones de carga elevadas.

1.2.2.3. PANEL PARA LOSAS ESTRUCTURALES Poseen uno, dos y hasta tres nervaduras, utilizndose este tipo de panel en la realizacin de losas y cubiertas de edificios; colocando para ello acero de refuerzo en las aberturas de las nervaduras, posterior el vaciado de concreto en la capa superior del

Figura No.1.2. Seccin tpica panel para muro estructural

Figura No.1.3. Seccin tpica panel doble para muro estructural


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panel y la proyeccin del micro-concreto en la capa inferior. Las caractersticas del acero de las mallas son las mismas que los paneles para muro estructural.

Panel losa con una nervadura para armado de viga (PL1).

Panel losa con dos nervaduras para armado de viga (PL2).

Panel losa con tres nervaduras para armado de viga (PL3).

1.2.2.4. PANEL ESCALERA Constituido por un bloque de poliestireno expandido, perfilado en planchas con dimensiones sujetas a las exigencias proyectadas y armado con una doble malla de acero, unida al poliestireno por medio de numerosas costuras con conectores de acero

Figura No.1.4. Seccin tpica panel losa estructural PL1




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soldados por electro-fusin. Los paneles se clasifican segn la cantidad de aberturas proyectadas, llenndose sucesivamente con hormign. Este panel es usado para la realizacin de rampas con una luz libre de hasta 6 m de luz libre.

1.2.2.5. PANEL DESCANSO ESCALERA Es el complemento ideal del panel escalera, formado por un bloque de poliestireno expandido, con ranuras en dos sentidos para la instalacin de la armadura de refuerzo, segn clculo y de acuerdo a los requerimientos del diseo. Se completa el panel con malla electrosoldada en las caras superior e inferior unidas mediante conectores de acero de alto resistencia soldados por electro-fusin, rellenando con hormign los espacios habilitados para el refuerzo estructural y alcanzando el espesor correspondiente a la carpeta de compresin.

Figura No.1.7. Panel para escalera estructural

Figura No.1.8. Panel descanso


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1.2.2.6. MALLAS DE REFUERZO Formada con acero galvanizado y trefilado, con un dimetro de 2.5 mm, utilizndose para reforzar vanos y encuentros en ngulo entre paneles, dando continuidad a la malla estructural. Se fijan al panel con amarres realizados con alambres de acero o grapas.

Mallas angulares MRA: Refuerza las uniones en las esquinas. Cantidad necesaria: 4 unidades por esquina (dos internas y dos externas).

Mallas planas MRP: Refuerza los vrtices de vanos y se colocan a una inclinacin de 45. Reconstituye mallas cortadas. Eventuales empalmes entre paneles. Cantidad necesaria: 2 unidades por puerta. 4 unidades por ventana.

Mallas U MRU: Reconstituye la continuidad de los paneles al costado de las puertas y ventanas. Tambin se utiliza en todo borde libre que necesite reforzamiento.

Mallas enteras de refuerzo RZ: Reconstituye malla de paneles. Aplicaciones varias.

Figura No.1.9. Malla angular MRA Figura No.1.10. Malla plana MRP

Figura No.1.11. Malla U MRU Figura No.1.12. Malla entera


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1.3. ETAPAS EN EL PROCESO CONSTRUCTIVO

1.3.1. TRABAJOS PRELIMINARES

i- Limpieza inicial del sitio de trabajo. ii- Planificacin de los lugares y superficies en el sitio de trabajo disponibles para

las actividades propias del proceso productivo. iii- Definicin de la forma de almacenaje de los paneles, mallas y aceros de

refuerzo. Se recomienda que estos materiales sean almacenados en lugares cubiertos libres de humedad. Es conveniente la elaboracin de un plan que permita la ubicacin e identificacin rpida de los distintos tipos de paneles a utilizar en la obra.

1.3.2. FUNDACIONES

i- Verificar la nivelacin del terreno. ii- Verificar la resistencia del suelo. Mejorar en caso hasta alcanzar capacidad

admisible 0.5 /2. iii- Replantear todo el proyecto en el terreno. iv- Marcar, excavar, fundir y curar por 7 das mnimo, vigas de fundacin.

1.3.3. ANCLAJE INICIAL EN VIGA DE CIMENTACION DEFINIENDO HILERA EXTERIOR

i- Trazar lneas para anclaje de varillas sobre viga de fundacin: se deber

realizar el replanteo y sealizacin de los ejes principales, ejes de anclaje y ejes de acabado de paredes, utilizando lienzas sumergidas en tinta de diferente color para cada caso. El clculo para determinar las dimensiones de los ejes es:

a. Lnea de anclaje: Para determinar las lneas de anclaje de las varillas No.3,

espesor del panel dividido en 2, ms 1.

ii- Marcar lneas de acabado de paredes sobre viga de fundacin: Se determinan las lneas de acabado. Espesor del panel dividido en 2, ms 3.

Figura No.1.13. Trazos para delinear lnea de anclaje.


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iii- Marcar puntos de perforacin sobre las lneas de anclaje en viga de fundacin.

iv- Perforar la viga de cimentacin sobre las lneas de anclaje: En esta etapa tenemos 2 alternativas: a. Iniciar la perforacin una vez que la losa de cimentacin haya fraguado y

haya adquirido una resistencia adecuada para la colocacin de las varillas. Utilizar ancla lineal de 50 cm de desarrollo. Se recomienda varillas de anclaje de dimetro no mayor a 10.00 mm. La perforacin se deber realizar manualmente con taladro elctrico de roto percusin, utilizando una broca. Luego de perforar, limpiar el orificio y colocar la varilla con un adhesivo que garantice la adherencia entre el acero y el concreto.

b. Iniciar la colocacin de las varillas de anclaje antes del colado de la viga de cimentacin, la profundidad de empotramiento ser 10 cm ms un bastn de anclaje de 15 cm y de la parte superior de la viga de fundacin tendr un saliente de 40 cm para un total de desarrollo de 65cm. Se recomienda varillas de anclaje de dimetro no mayor de 10.00mm.

v- La colocacin de las varillas de anclaje en ambas alternativas se realiza empezando desde los extremos (esquinas de las paredes) a una distancia de 20cm. Primeramente se colocan los anclajes de la hilera exterior para facilitar en montaje de los paneles. Los anclajes en la hilera interior se efectan en una etapa posterior. El espaciamiento entre cada perforacin segn ambas alternativas ser cada 40 cm en forma intercalada (tres varillas) en cada lado del panel, segn figura 1.15.

1.3.4. MONTAJE Y ARMADO DE PAREDES

i- Armado mediante colocacin sucesiva de paneles: a. Cortar paneles para dejar aberturas para puertas y ventanas. b. Iniciar la colocacin de los paneles en una esquina de la edificacin.

Figura No.1.14. Lneas de acabado.

Figura No.1.15. Puntos de perforacin para

anclajes.


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c. Adicionar sucesivamente los paneles, en los dos sentidos, considerando la verticalidad de las ondas y la correcta superposicin de las alas de traslape de las mallas de acero.

d. Amarrar mallas mediante procedimiento manual o grapado mecnico. e. Formar cubos para las habitaciones, fijando los paneles a las varillas de

anclaje.

ii- Armado mediante colocacin de paneles pre ensamblados o tipo muro: a. Se unen y amarran varios paneles hasta formar un muro completo, segn

el diseo de la panelizacin o despiece de paneles por pared. Se debe considerar preferentemente la verticalidad de las ondas de los paneles.

b. Realizar cortes y aberturas en los paneles o muros completos, para puertas y ventanas.

c. Se levanta manualmente el muro y se procede a su colocacin en el sitio correspondiente, siguiendo la hilera de varillas de anclaje.

d. Amarrar los paneles a las varillas de anclaje.

1.3.5. APLOMADO, APUNTALADO DE PAREDES, CANALIZACIN Y MALLAS DE UNIN.

i- Utilizando reglas, puntales y niveles verticales, se procede al aplome de

paredes por la parte posterior a la cara que va a ser sometida a revocado. ii- Ubicar los puntos de apuntalamiento a 2/3 de la altura de la pared. iii- Cuando las paredes son muy esbeltas y delgadas o no poseen arriostramiento

transversal, es conveniente hacer dos apuntalamientos, a 1/3 y a 2/3 de la altura.

Figura No.1.16. Armado de paredes colocacin sucesiva

de paneles.

Figura No.1.17. Armado de paredes

muro completo.


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iv- Canalizaciones para instalaciones elctricas y/o sanitarias: a. Los tubos flexibles pasan fcilmente por debajo de la malla mientras que

los tubos rgidos pueden requerir cortar la malla. En este ltimo caso se deber reconstruir la zona con una malla de refuerzo plana en el rea. Nota: Las tuberas de cobre deben aislarse del contacto con la malla de acero, forrndolas con material aislante, evitando la conduccin elctrica entre los dos metales diferentes. Generalmente se utiliza un soplete para abrir canales en los paneles.

1.3.6. ANCLAJE FINAL EN VIGA DE CIMENTACION DEFINIENDO HILERA INTERIOR

i- El procedimiento es similar al descrito para el anclaje inicial.

1.3.7. COLOCACIN DE PANELES LOSA

i- Limpiar rea de trabajo. Colocar las mallas angulares sobre la malla de la pared, calculando la altura exacta a la que debe empalmar con la malla inferior de los paneles de losa.

ii- Colocar los paneles de losa sobre las mallas angulares, dejando una separacin de 3 cm respecto de la armadura del panel de pared.

Figura No.1.19. Contraccin con fuego del poliestireno para canalizacin.

Figura No.1.18. Apoyos laterales cara anterior al revoque.


19

iii- Encofrar losa. Este procedimiento debe acompaarse con el apuntalamiento inferior de la losa para soportar el peso del concreto an sin fraguar y adquirir la resistencia especfica.

iv- Colocar acero de refuerzo adicional si es necesario junto a toda canalizacin hidrosanitaria y elctrica (referirse a los procedimientos correspondientes).

1.3.8. REVOCADO DE PANELES DE PARED

i- Verificar paredes antes del lanzado del mortero: aplomado de las paredes, escuadras, colocacin de las mallas de refuerzo, colocacin de guas o maestras en puntos de referencia, colocacin y aislamiento de cajas de electricidad, limpieza de paneles.

ii- Preparar el plan de lanzado. a. Establecer y documentar: volumen de mortero a ser lanzado, perodo y

horario de ejecucin del trabajo, caractersticas tcnicas del producto, recursos humanos, recursos fsicos (equipo y herramientas) requeridos, lugar de ejecucin en la obra, secuencia de ejecucin.

b. Respecto al equipo, se deber seleccionar entre equipo para lanzado continuo o discontinuo, en funcin de las caractersticas de la obra y otras variables como tiempo y costo.

iii- Preparar el micro-concreto en base a las especificaciones tcnicas. iv- Realizar prueba emprica para conocer la consistencia de la mezcla. v- Lanzar el micro-concreto:

a. Lanzar el micro-concreto sobre los paneles en dos capas: la primera debe cubrir la malla y alcanzar un espesor aproximado de 2 cm.

b. Retirar las guas maestras. c. Humedecer las paredes. d. La segunda capa se deber proyectar aproximadamente unas tres horas

despus de la primera, hasta alcanzar un espesor de 3.0cm. El tiempo mximo entre capas no deber exceder las 8 horas.

Figura No.1.20. Ilustracin tpica unin losas y muros estructurales de paneles EMMEDUE.


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e. El lanzado se ejecuta de abajo hacia arriba, colocando la boca de los elementos de salida de mortero a una distancia aprox. de 10 cm. de la pared.

vi- Curar el mortero humedeciendo continuamente las paredes.

1.3.9. COLADO DE CONCRETO Y REVOQUE DE MICROCONCRETO EN LOSAS

i- Verificar condiciones antes del colado: ortogonalidad y fijacin del encofrado, colocacin y ubicacin de armaduras, instalaciones hidrosanitarias y canalizaciones elctricas.

ii- Preparar el concreto segn especificaciones. iii- Fundir el concreto en la parte superior del panel losa.

iv- Curar el concreto por un tiempo mnimo de 7 das.

Figura No.1.21. Proceso de revoque de paneles EMMEDUE.

Figura No.1.22. Proceso de colado de capa superior losas estructurales paneles EMMEDUE.


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v- Luego que la capa superior de concreto en la losa ha fraguado, se debe desencofrar la losa y retirar todos los apuntalamientos en la parte inferior as mismo verificar y completar toda canalizacin.

vi- Preparar, probar el micro-concreto a proyectar en la capa inferior siguiendo los mismos procedimientos que el caso para muros.

Figura No.1.23. Proceso de revoque de capa inferior losas estructurales paneles EMMEDUE.


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1.4. EQUIPOS, HERRAMIENTAS Y ACCESORIOS DE USO ESPECFICO

La figura siguiente muestra los equipos, herramientas y accesorios que deben usarse para la buena prctica constructiva y que son especficos de uso de EMMEDUE.

Engrapadoras Lanzamorteros: lanzado discontinuo

Soplete Disco de corte

Tira lnea (showline) Taladros elctricos Tenaza para cortes

Sistema de apuntalamiento para muros

Sistema de apuntalamiento para losas Andamios

Figura No.1.24. Herramientas, equipos y accesorios


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Para el proceso esencial de revoque de paneles se deben utilizar los siguientes equipos recomendados para una adecuada prctica constructiva.

Mezcladora de mortero Lanzamortero para lanzado continuo

Compresor de aire

Figura No.1.25. Equipos para proceso de revoque


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CAPITULO II:

AYUDAS DE DISEO


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CAPTULO II: AYUDAS DE DISEO

2.1. INTRODUCCIN

Para el diseo de componentes estructurales conformados por paneles EMMEDUE, es necesario conocer el comportamiento que presentarn una vez se encuentren sometidos a distintas solicitaciones de cargas. Actualmente slo se tiene el registro de distintas pruebas de laboratorio donde se deducen las capacidades (resistencias) de elementos tales como muros, losas, vigas y conexiones tpicas. Dado que la aplicacin de este tipo de tecnologa es reciente, no se han creado cdigos especficos de diseo y construccin para la implementacin en estructuras convencionales3. Dentro de la prctica profesional se encuentra adaptar los cdigos de estructuras de concreto reforzado a la tecnologa de paneles EMMEDUE, esto debido a la similitud del comportamiento observado en los resultados de ensayos de laboratorios y en la facilidad de aplicar las teoras de clculo debido a que la tecnologa EMMEDUE en esencia representa un panel reforzado tpico (debido al uso de concreto y acero en las mallas de refuerzo).

Todos los componentes de un edificio pueden ser construidos con los paneles EMMEDUE. Este tipo de edificios se conciben como estructuras formadas por elementos verticales y horizontales que se constituyen al agruparse los paneles una vez en la obra.

La sucesin de paneles vinculados entre s, materializa todos los planos de cerramiento de la construccin: paredes exteriores, muros interiores, losas de entrepiso o losas de cubierta de techo.

La proyeccin del micro concreto en capas sobre los paneles, convierte todos los cerramientos y losas, as como sus uniones en elementos rgidos y monolticos. La estructura as lograda posee un altsimo grado de hiperestaticidad interna, a la par de una elevada ductilidad, por lo que su reserva de carga plstica es altamente significativa. Esta capacidad generalmente no se considera a la hora de evaluar las capacidades resistentes.

2.2. ADAPTACIN DE LOS CDIGOS DE DISEO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO A ESTRUCTURAS CON TECNOLOGA DE PANELES EMMEDUE

2.1.1. DEL REGLAMENTO PARA CONCRETO ESTRUCTURAL Y COMENTARIO

3 Segn la prctica constructiva del pas: viviendas, edificios de oficina, hoteles, hospitales, puentes, etc.


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El presente trabajo monogrfico tiene como base para el clculo de las resistencias de diseo de los paneles EMMEDUE, el mtodo de clculo desarrollado para elementos de concreto reforzado. Uno de los principales es el mtodo de las deformaciones compatibles para el estudio de la flexin. Se considera apropiado adaptar los requisitos de diseo establecidos en el Reglamento para Concreto Estructural del Instituto Americano del Concreto (ACI 318S-08) en el estudio de los paneles EMMEDUE.

2.1.2. MTODO DE DISEO POR RESISTENCIA LTIMA El mtodo de diseo por resistencia ltima requiere que en cualquier seccin la resistencia de diseo de un elemento sea mayor o igual que la resistencia requerida calculada mediante las combinaciones de cargas mayoradas especificadas en el Reglamento Nacional de Construccin(RNC-07). De forma generalizada, Resistencia de Diseo Resistencia Requerida Dnde:

Resistencia de diseo = factor de reduccin de la resistencia () Resistencia Nominal

=factor de reduccin de la resistencia que toma en cuenta (1) la probabilidad de que la resistencia de un elemento sea menor que la supuesta debido a las variaciones en las resistencias de los materiales y sus dimensiones, (2) las imprecisiones de las ecuaciones de diseo, (3) el grado de ductilidad y la confiabilidad requerida del elemento cargado, y (4) la importancia del elemento dentro de la estructura.

Resistencia Nominal = resistencia de un elemento o seccin transversal calculada usando las hiptesis y ecuaciones de resistencia del Mtodo de diseo por resistencia, antes de aplicar cualquier factor de reduccin de la resistencia.

Resistencia Requerida = factores de carga solicitaciones por cargas de servicio. La resistencia requerida se calcula de acuerdo con las combinaciones de cargas indicadas en el arto. 15. Mtodos de diseo estructural del reglamento nacional de la construccin RNC-07.

Factor de Carga = factor que incrementa la carga para considerar la probable variacin de las cargas de servicio.

Carga de Servicio = carga especificada por el cdigo de construccin (no mayorada).


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2.1.3. HIPTESIS GENERALES DE COMPORTAMIENTO4 El clculo de la resistencia de un elemento o de una seccin transversal mediante el Mtodo de diseo por resistencia exige que se satisfagan dos condiciones bsicas: equilibrio esttico y compatibilidad de las deformaciones. La primera condicin exige que las fuerzas de compresin y traccin que actan en la seccin transversal para la resistencia ltima estn en equilibrio, mientras que la segunda condicin exige que tambin se satisfaga la compatibilidad entre las deformaciones del micro-concreto y de la armadura bajo condiciones ltimas dentro de las hiptesis de diseo. Desde el punto de vista racional y prctico, la determinacin de las resistencias nominales en elementos estructurales con paneles EMMEDUE, pueden basarse en las hiptesis generales establecidas para secciones de concreto reforzado. Un aspecto importante a considerar, es que el aporte de la plancha de poliestireno a la resistencia de las secciones, es despreciable. Brevemente esto se puede demostrar al comparar los mdulos de elasticidad del poliestireno versus los del micro-concreto y acero.

2.1.3.1. HIPTESIS DE DISEO NO.1 Las deformaciones especficas en la armadura y en el micro-concreto se deben suponer directamente proporcionales a la distancia desde el eje neutro.

En otras palabras, se asume que las secciones planas normales al eje de flexin permanecen planas luego de la flexin. Esto se logra mediante la vinculacin internade los conectores transversales entre los elementos componentes del panel EMMEDUE, las mallas de refuerzo y el micro-concreto.

2.1.3.2. HIPTESIS DE DISEO NO.2 La mxima deformacin utilizable en la fibra comprimida extrema del micro-concreto se asumir igual a = 0.003. En la figura No.3.1 se ilustra la adaptacin de las hiptesis de diseo nmero 1 y 2 a elementos estructurales de paneles EMMEDUE.

4Las hiptesis han sido adaptadas del documento: Notas sobre ACI 318. Requisitos para hormign estructural con ejemplos de diseo de la PORTLAND CEMENT ASSOCIATION (PCA).Referencia bibliogrfica No.1


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2.1.3.3. HIPTESIS DE DISEO NO.3 El esfuerzo en la armadura por debajo del esfuerzo de fluencia , se tomar como (mdulo de elasticidad del acero) por la deformacin especfica del acero . Para

deformaciones especficas mayores que

, el esfuerzo en la armadura se considerar

independiente de la deformacin e igual a .

La fuerza desarrollada en la armadura de traccin o de compresin es funcin de la deformacin especfica en la armadura , y se calcula de la siguiente manera:

Cuando < (deformacin de fluencia): = = Cuando (deformacin de fluencia): = = = 2.1.3.4. HIPTESIS DE DISEO NO.4 En el diseo de los elementos de paneles EMMEDUE solicitados a flexin se deber despreciar la resistencia a la traccin del micro-concreto.

La resistencia a la traccin del micro-concreto solicitado a flexin, conocida como mdulo de rotura, es una propiedad ms variable que la resistencia a la compresin, y su valor es de aproximadamente 8% a 12% de la resistencia a la compresin.

Figura No.2.1. Variacin de la deformacin especfica en una seccin rectangular de paneles con tecnologa EMMEDUE


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2.1.3.5. HIPTESIS DE DISEO NO.5 Se asumir un esfuerzo en el micro-concreto de 0,85 uniformemente distribuido en una zona de compresin equivalente limitada por los bordes de la seccin transversal y una recta paralela al eje neutro ubicada a una distancia = 1 a partir de la fibra con mxima deformacin especfica de compresin. La distancia c entre la fibra con mxima deformacin especfica de compresin y el eje neutro se deber medir en direccin perpendicular a dicho eje. El factor 1 se deber tomar igual a 0,85 para resistencias de hasta 4000 psi y se deber disminuir de forma progresiva en 0,05 por cada 1000 psi de resistencia en exceso de 4000 psi, pero 1 no se deber tomar menor que 0,65.

2.2. RESISTENCIAS DE DISEO PANELES ESTRUCTURALES CON TECNOLOGA EMMEDUE

2.2.1. FLEXIN

2.2.1.1. PANEL SIMPLE Se presenta el mtodo general de clculo para elementos estructurales de paneles EMMEDUE sometidos a flexin tipo viga o tipo losa. Esta flexin se genera en un plano perpendicular al plano del panel en estudio5. Se expone el caso para losas conformadas con panel simple.

Se aplican las hiptesis planteadas en secciones anteriores, aplicando el principio de las deformaciones compatibles. La imagen siguiente muestra la aplicacin de las disposiciones para el clculo de las fuerzas de tensin y compresin que genera la resistencia a flexin del elemento.

5 Ver referencias bibliogrficas 5 y 6, donde se utiliza el mismo mtodo de clculo para la flexin perpendicular al plano del panel (muro o losa).

Figura No.2.2. Modelo terico para el clculo de la resistencia a flexin de losas con paneles simples EMMEDUE.


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i- Clculo deformaciones unitarias

Se inicia considerando un valor arbitrario de C que representa la profundidad del eje neutro en la seccin transversal. Por tanto, las deformaciones unitarias:

= ( ) = ( ) Dnde:

= 0.003deformacin unitaria fibra extrema del concreto = deformacin unitaria del acero de la malla inferior = deformacin unitaria del acero de la malla superior = peralte de la seccin en estudio = profundidad del eje neutro = espesor de la capa superior de concreto

ii- Esfuerzos de diseo en las mallas de acero

Si las deformaciones unitarias calculadas son mayores a la deformacin de fluencia entonces los esfuerzos en el acero de refuerzo de las mallas sern:

= si = si De lo contrario los esfuerzos en las mallas de acero se calcularan as:

= = Dnde:

= esfuerzo axial en el acero de la malla inferior = esfuerzo axial en el acero de la malla superior = , deformacin unitaria del acero de las mallas de los paneles = esfuerzo de fluencia del acero de las mallas de los paneles = mdulo de elasticidad del acero de las mallas de los paneles


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iii- Fuerzas de tensin y compresin

Una vez calculados los esfuerzos en las mallas de acero, se determinan las fuerzas de tensin en el acero de refuerzo superior e inferior, con las expresiones siguientes:

= = Dnde:

= rea de acero de la malla inferior en un ancho unitario de diseo = rea de acero de la malla superior en un ancho unitario de diseo = fuerza de tensin del acero de la malla superior = fuerza de tensin del acero de la malla inferior

La fuerza de compresin resultante se calcula con la expresin siguiente:

= 0.85 Dnde:

= 1 , profundidad del bloque de esfuerzo a compresin 1 = 0.85 = ancho unitario de diseo

iv- Equilibrio interno

Las fuerzas resultantes de tensin y compresin deben estar en equilibrio, as que se debe cumplir que:

= Dnde: = + = El hecho que esto se cumpla, es decir, que se alcance el equilibrio, corresponde a que el valor supuesto de C es correcto.

Dado que es difcil encontrar el perfecto equilibrio, se considera que la mxima diferencia entre las magnitudes de las fuerzas resultantes de tensin y compresin ha de ser del 5%.


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= | |

5% v- Momento nominal

Calculando el momento respecto al eje neutro en la seccin transversal se obtiene la resistencia nominal a flexin:

+ = ( ) + ( ) + 2

vi- Resistencia a ltima a flexin

Segn el cdigo ACI-318S-08, la resistencia nominal a flexin se debe multiplicar por un coeficiente que depende del valor de la deformacin unitaria en el acero extremo a traccin.

+ = ( ) + ( ) + 2

El valor de se obtiene de la seccin 9.3.2.2 del ACI-318S-08. La imagen siguiente muestra los valores a utilizar segn la seccin est controlada por tensin o por compresin.

Se utiliza la clasificacin otros para determinar el valor de correspondiente a las secciones estructurales con paneles EMMEDUE.

Figura No.2.3. Variacin de con la deformacin unitaria neta de traccin en el acero extremo en traccin t y c/dt para refuerzo Grado 60 y para acero preesforzado.


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vii- Condiciones para establecer la profundidad del eje neutro

Debido a que el mdulo de elasticidad del poliestireno () es mucho menor que los mdulos de elasticidad del concreto () y del acero (), la relacin modular n respecto a cada uno de ellos es demasiado pequea, por tanto, resulta poco prctico utilizar una seccin transformada para el poliestireno. As que para efectos de estimar la resistencia a flexin se desprecia la contribucin de la plancha de poliestireno.

Lo anterior establece que C debe estar obligado a un valor menor o igual que el espesor superior del concreto. Si C es igual a este espesor, ocurre algo extrao: las fuerzas de tensin y compresin no logran equilibrarse, obteniendo diferencias mayores al 5% establecido como mximo. Ante este comportamiento se establece que C debe ser siempre menor que el espesor superior6.

2.2.1.2. PANEL CON NERVADURAS Para determinar la resistencia a flexin de los paneles con nervaduras usados para losas, tenemos dos casos posibles para anlisis:

1. Cuando el eje neutro se encuentra entre la fibra ms alejada en compresin y el centroide de la malla de acero superior, es decir:

2. Cuando el eje neutro se encuentra entre el centroide de la malla de acero superior

y el fondo de la vigueta , es decir: <

Para ambos casos se utiliza el mtodo general de clculo definido en la seccin anterior, variando la profundidad del eje neutro y considerando el aporte segn el caso del refuerzo adicional de las nervaduras. La imagen siguiente muestra las variables de anlisis que deben ser utilizadas.

6 Ver hiptesis de comportamiento en pgina 14 de referencia bibliogrfica nmero 5.

Figura No.2.4. Seccin de anlisis para panel losa con nervaduras EMMEDUE


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2.2.2. CARGA AXIAL

2.2.2.1. COMPRESIN SIN CONSIDERAR EFECTOS DE ESBELTEZ Para el clculo de la resistencia a compresin axial de elementos a base de paneles EMMEDUE se adoptan los requerimientos y principios bsicos del ACI 318S-08(seccin 10.2.71) el cual establece que el esfuerzo mximo soportado por el concreto o micro-concreto ser de 0.85. El cdigo tambin establece (seccin 10.3.6.2) que para miembros no pre-esforzados con refuerzo no helicoidal la resistencia de diseo se tomar igual a:

= 0.800.85 + Dnde:

= resistencia a la compresin = 0.65 factor de reduccin de resistencia elementos controlados a compresin = rea de la seccin transversal en la seccin de diseo = rea de acero de las mallas de refuerzo en la seccin de diseo

2.2.2.2. TENSIN Se considera nicamente el aporte del acero de las mallas de refuerzo en la resistencia a tensin de los paneles EMMEDUE. La expresin a utilizar es:

= 0.80 Dnde:

= resistencia a la tensin = 0.90 factor de reduccin de resistencia elementos controlados a tensin = rea de acero de las mallas de refuerzo en la seccin de diseo

2.2.3. CORTE

2.2.3.1. TIPO VIGA O LOSA Para la determinacin de la resistencia a fuerza cortante en los paneles EMMEDUE se considera nicamente que el acero de refuerzo transversal (o conectores) aportan a la


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resistencia total. No se considera el aporte de la lmina de poliestireno ni la de las capas de concreto o micro-concreto que conforman el panel7.

= Dnde:

= resistencia al corte tipo viga en secciones EMMEDUE = rea de la seccin transversal de un slo conector transversal = esfuerzo de fluencia del acero de las mallas de refuerzo = nmero de conectores en un metro cuadrado = 0.75, factor de reduccin de resistencia al cortante

2.2.3.2. TIPO MURO DE CORTANTE Ninguna de las referencias bibliogrficas efecta un anlisis terico para determinar la resistencia al corte en muros de paneles EMMEDUE. Se adaptan las disposiciones establecidas en el cdigo ACI-318S-08 para el diseo de muros de cortante.

La figura No.3.5 ilustra las variables para el clculo de la resistencia al corte. En la figura No.3.6 se ilustra la distribucin propuesta del cortante en las varillas de acero horizontales de las mallas de refuerzo del panel EMMEDUE.

7 Ver referencia bibliogrfica No.6

Figura No.2.5. Muros de paneles EMMEDUE sometidos a cortante.


36

= + Dnde:

= 2 resistencia al corte del micro-concreto (psi) = resistencia ltima a la compresin del micro-concreto (psi) = espesor del muro (in) = 0.8 peralte en la seccin del muro (in) =

= rea de dos varillas horizontales de la malla de refuerzo in2 = esfuerzo de fluencia del acero de las mallas (psi) = distancia de separacin vertical del acero horizontal (in)

= 0.75 factor de reduccin de resistencia al cortante

Figura No.2.6. Distribucin del cortante en toda la altura del muro a una distancia vertical d.


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2.2.4. FLEXOCOMPRESIN

2.2.4.1. FLEXOCOMPRESIN PERPENDICULAR AL PLANO DEL MURO Se considera un ancho unitario del muro para determinar la resistencia combinada a compresin y flexin. Dado que este caso especial no permite generar un diagrama de interaccin8 debido a la presencia del poliestireno, entonces se utiliza el mtodo emprico de diseo propuesto en el cdigo ACI-318S-08.

La resistencia a compresin considerando una excentricidad de diseo de = 6 queda expresada a travs de la siguiente ecuacin:

= 0.55 1 32 2 Dnde: 0.55 =factor de excentricidad que ocasiona que la ecuacin d una resistencia

aproximadamente igual a la que se obtendra con el procedimiento de carga axial y flexin si = 6

= 0.65. = ( + ) 100, 2, rea total seccin de diseo del muro. =distancia vertical entre apoyos. = + , espesor total del muro. =factor de longitud efectiva. Las imgenes siguientes muestran los valores tpicos de factores K a utilizar en el anlisis y diseo.

8 Segn la referencia bibliogrfica No. 5, es posible obtener diagramas de interaccin de forma experimental. Esto contrasta con el estado actual del conocimiento en cuanto a mtodos racionales de clculo de resistencia a flexocompresin fuera del plano para esta tecnologa de paneles. Ac se propone la ecuacin emprica para anlisis de muros de concreto reforzado segn el cdigo ACI-318S-08.


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Si la carga de compresin a la que est sometido el muro es mayor que la estimada por la expresin anterior, entonces es necesario incrementar las dimensiones de la seccin.

El espesor mnimo que debe tener el muro para que sea aplicable el mtodo es:

> 25 25 10 2.2.4.2. FLEXOCOMPRESIN EN EL PLANO DEL MURO Para evaluar la resistencia a flexocompresin en el plano del muro, es necesario realizar un anlisis por deformaciones compatibles9. Ante la inversin de tiempo, es posible reemplazar por el mtodo que propone la referencia bibliogrfica No.7 en su captulo 6.

Este mtodo alterno consiste en una ecuacin simplificada que involucra las variables de anlisis: acero de las mallas de refuerzo (rea, separacin, esfuerzo de fluencia), la carga axial que debe ser soportada y la resistencia ltima a compresin del micro-concreto.

9 Siguiendo las disposiciones del cdigo ACI-318S-08.

Figura No.2.7. Longitud efectiva. Elementos arriostrados contra desplazamiento lateral.

Figura No.2.8. Longitud efectiva. Elementos no arriostrados contra desplazamiento lateral.


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La resistencia a momento queda expresada a travs de:

= 0.5 1 + 1 Dnde:

= rea total del refuerzo vertical del muro = longitud horizontal del muro

= espaciamiento del refuerzo vertical del muro

= carga axial compresiva factorada

= + 2 + 0.851 ,1 = 0.85 dado que < 4000

=

=

= + espesor total del muro = 0.90 resistencia inicialmente controlada por flexin con carga axial moderada.

2.2.5. ESTADO LMITE DE SERVICIO Los estados lmites de servicio se refieren al desempeo de las estructuras bajo cargas normales de servicio y tienen que ver con los usos y/o la ocupacin de las estructuras. El estado lmite de servicio se mide considerando las magnitudes de las deflexiones, grietas y vibraciones de las estructuras as como la cantidad de deterioro superficial del concreto y corrosin de las mallas de refuerzo. Estos aspectos pueden perturbar el uso de las estructuras, pero generalmente no implican su colapso.


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2.2.5.1. DEFLEXIONES EN LOSAS

2.2.5.1.1. INERCIA EFECTIVA Para el clculo de las deflexiones en losas, el cdigo ACI-318S-0810 propone la expresin siguiente (seccin 9.5.2.3) para el clculo de la inercia efectiva a flexin:

= 3 + 1 3 () Dnde:

= momento de inercia efectivo in4 = momento de agrietamiento (lbin) = 7.5 esfuerzo de agrietamiento (psi) = momento de inercia seccin no agrietada in4 = momento de inercia seccin agrietada in4 = momento mximo bajo carga de servicio segn caso (lbin)

2.2.5.1.2. DEFLEXIONES A LARGO PLAZO Con y los clculos del anlisis estructural se obtienen deflexiones instantneas debido a las cargas actuantes. Estas deben ser mayoradas utilizando la siguiente expresin11:

= + + Dnde:

= Deflexin a largo plazo (in)

, ,= Deflexin instantnea slo para carga viva, carga muerta y fraccin de carga viva (in).

= Factor emprico de amplificacin para determinar la deflexin a largo plazo. En este caso se calcula para un tiempo infinito.

10 La referencia bibliogrfica No.8 contempla el mismo tratamiento para el clculo de inercias efectivas para losas, con la salvedad que utilizan el cdigo Europeo para el diseo de concreto reforzado. 11 Propuesto por el cdigo ACI 318S-08. Esta expresin considera el flujo plstico.


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= Factor emprico de amplificacin para determinar la deflexin a largo plazo. En este caso se calcula para un tiempo definido segn la consideracin de permanencia de la carga viva.

= + , = + El factor determina con la expresin siguiente:

= 1 + 50 = cuanta de acero a compresin en la mallas de refuerzo.

Duracin de la carga sostenida Factor dependiente del tiempo 5 aos o ms 2.0 12 meses 1.4 6 meses 1.2 3 meses 1.0

Tambin este factor puede determinarse a travs de la siguiente grfica:

La deflexin a largo plazo debe compararse con los lmites establecidos por el cdigo.

2.2.5.2. DESPLAZAMIENTO LATERAL Se consideran las disposiciones del Reglamento Nacional de la Construccin RNC-07 (Arto. 34). El objetivo es garantizar una adecuada rigidez lateral.

Tabla No. 2.1 Factor de tiempo para cargas sostenidas .

Figura No.2.9. Multiplicadores para deflexiones a largo plazo.


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2.2.5.2.1. ESTADO LMITE DE SERVICIO Los desplazamientos elsticos calculados deben multiplicarse por:

i-

2.5 Si para el anlisis se ha usado el mtodo esttico pero se ha ignorado el efecto del periodo estructural.

ii- 2.5 Si para el anlisis se ha usado el mtodo esttico o el dinmico espectral

y se ha tomado en cuenta el efecto del perodo estructural.

La mxima distorsin de entrepiso o deriva producida por fuerzas laterales asociadas a un estado lmite de servicio no sern mayores que 0.002 cuando existan elementos no estructurales incapaces de soportar deformaciones apreciables ligados a la estructura, o 0.004 cuando estos elementos no estructurales no existan o estn desligados de la estructura.

2.2.5.2.2. ESTADO LMITE DE COLAPSO Los desplazamientos en este caso sern los que resulten del anlisis estructural ante fuerzas reducidas multiplicado por el factor .

Para muros diafragma, la mxima distorsin de entrepiso que garantiza la seguridad contra el colapso es 0.006.

2.2.6. DISEO DE ANCLAJE MUROS A CIMENTACIN

2.2.6.1. SEPARACIN LONGITUDINAL DE ANCLAJES PLANTEAMIENTO TERICO

Para el anlisis se requiere que el momento ltimo sea resistido nicamente por las varillas de anclaje del panel EMMEDUE ancladas a la cimentacin. Esto significa que:

Figura No.2.10. Planteamiento terico para el clculo de las longitudes de anclaje de los paneles EMMEDUE a la cimentacin.


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= El momento resistente es el par generado por las fuerzas axiales que se desarrollan en los anclajes. Por tanto es igual a P*d. P consiste en las fuerzas de una cantidad de varillas en una determinada longitud, correspondiente a la necesaria para el diseo. Expresando matemticamente y desarrollando las expresiones, tenemos:

( .) = = ; = Dnde Pi es la fuerza axial en un solo anclaje y n es el nmero de anclajes en una determinada longitud. Sustituyendo y desarrollando:

=

; =

=

=

Pi representa la fuerza axial que debe soportar un solo anclaje en funcin del momento a transferir, la separacin del mismo en la longitud L, factor de reduccin de resistencia que lo determina el caso ms crtico, es la distancia entre los anclajes.

Los anclajes deben ser de acero, con varilla corrugada de dimetro mximo 6.00mm12. La resistencia a traccin y compresin de un solo conector esta expresado por:

= 0.9, traccin = 0.65, compresin Rige la compresin Se supone que el acero del anclaje fluye y que no existen efectos de esbeltez perjudiciales a la integridad estructural del mismo. Se selecciona el caso crtico que es la compresin. Dado que conocemos el dimetro, y las dems variables, la separacin requerida para transferir el momento en la interfaz de unin queda expresada por:

0.65 = = 0.65 0.9 ; = 24

24 = 0.65 0.9 = . .

, pero no menos de 0.40 m

2.2.6.2. LONGITUDES DE ANCLAJE Cuando ya se ha establecido el dimetro y la separacin para transmitir el momento, es necesario determinar la longitud del anclaje propuesto, tanto dentro del muro o panel como dentro del cimiento. 12Segn el manual del operador de EMMEDUE.


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Se toman las disposiciones del reglamento ACI-S318-08(captulo 12).

2.2.6.2.1. LONGITUD DE ANCLAJE EN TENSIN La longitud de anclaje a tensin se determina con la expresin:

= 340 +

,

Adaptando el anlisis para paneles EMMEDUE:

= esfuerzo de fluencia del acero del anclaje, en psi = resistencia a la compresin del concreto o del mortero, en psi = dimetro del anclaje en pulgadas = factor de posicin del refuerzo=1.0 = factor de recubrimiento=1.0 < 1.7 = factor de tamao del refuerzo=0.8 = factor de concreto con agregado de peso ligero=1.0 = separacin o dimensin del recubrimiento, segn anlisis, en pulgadas = ndice de refuerzo transversal=0, dado que se trata del muro EMMEDUE 2.2.6.2.2. GANCHOS PARA DESARROLLAR TENSIN Si no es posible anclar debido al poco espacio vertical, entonces es posible utilizar ganchos, bajo la siguiente especificacin:

Figura No.2.11. Definicin de las acciones en las varillas de anclaje.

Figura No.2.12. Longitudes de

anclaje.


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= 0.02

1.00

2.2.6.2.3. LONGITUD DE ANCLAJE A COMPRESIN

= 0.02 0.0003 , 8".

2.2.6.3. RESISTENCIA AL CORTE-FRICCIN El diseo por corte por friccin es parte del diseo por cortante, para esto el refuerzo vertical distribuido se debe disear para garantizar una adecuada resistencia al cortante por friccin en la base de todos los muros. La resistencia al corte por friccin se debe calcular mediante la expresin13:

= .. ( + .) Donde;

= 0.75 factor de reduccin de resistencia para cortante = 0.6 mdulo de friccin del concreto endurecido ( sin tratamiento) = 0.9 . fuerza normal ltima (en funcin de la carga muerta) = 100, Area de refuerzo vertical

13 Ver referencia bibliogrfica No.6

Figura No.2.13. Longitudes de anclaje con ganchos.


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2.3. PROPIEDADES MECNICAS DEL SISTEMA EMMEDUE PARA MODELOS ESTRUCTURALES

2.3.1. INTRODUCCIN Las propiedades mecnicas que deben definirse para elaborar modelos estructurales con programas14 basados en el mtodo de los Elementos Finitos, corresponden a: mdulos de elasticidad, mdulos de cortante, relaciones de Poisson, coeficientes de expansin trmica, pesos volumtricos, densidades volumtricas. Adems deben definirse las caractersticas geomtricas de los elementos muros y losas.

La obtencin de las propiedades mencionadas ha sido llevada a cabo a travs de pruebas de laboratorio15. El anexo 2 presenta en detalle la manera de obtener estas propiedades.

2.3.2. PROPIEDADES MECNICAS La figura No.3.14 muestra la nomenclatura establecida para las propiedades mecnicas de los elementos estructurales con paneles EMMEDUE: losas y muros.

Figura No.2.14. Nomenclatura propiedades mecnicas. Izquierda: elementos losa, derecha:

elementos muro. En la tabla No.3.2 se resumen las propiedades mecnicas para muros y losas.

14 Ejemplo de estos, SAP2000, ETABS, RISA3D, ANSYS, etc. 15 Referencias bibliogrficas No.6, 8, 9.


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Propiedad Muro Losa

1

2 8.096 107 6.76 107

2

2 8.096 107 6.76 107

3

2 4.048 107 3.38 107

12

0.20 0.20 23

0.25 0.25

13

0.25 0.25 12

2 3.238 107 2.704 107

23 2 1.619 107 1.352 107 13

2 1.619 107 1.352 107

2.3.3. PROPIEDADE

monografia emmedue tutor msc ing. julio maltez

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