DISEÑO DE UN EDIFICIO DE ALBA CONFINADA

1. ANALISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DE UN EDIFICIO DE CUATRO PISOS DE
ALBAÑILERIA CONFINADA
1.1 DATOS GENERALES DEL PROYECTO
 Ubicación:
 N° de pisos: 04
 Uso: vivienda
 Sistema estructural: albañileria confinada
 Distribucion arquitectónica: un departamento por piso, con un área techada
por piso de
 Peso de la albañilería: 1,800 kg/m3
 Albañilería(f´m): f´m = 65 kg/cm2
= 650 ton/m2
 Mortero: 1:4 cemento: arena
 Concreto: f´c = 175 kg/cm2
 Acero: fy = 4200 kg/cm2 = 4.2 ton/cm2
 Resistencia del terreno: σt = 2.5 kg/cm2
1.2 PARAMETROS PARA EVALUAR LA FUERZA CORTANTE EN LA BASE
Z = 0.30 C = 2.50 R = 6
U = 1.0 S = 1.20 K = 0.20
1.3 ESTRUCTURACION
La estructuración del edificio tiene las siguientes características:
a) Existe una densidad de muros más o menos aceptable en ambas direcciones.
b) Losa aligerada armada en una dirección (la luz mas corta) de 17 cm de espesor; ya
que tenemos luces menores a 4 m.
c) Losa maciza de e = 17 cm en la zona de la escalera, debido al trafico que va a tener.
d) Existe simetría del edificio con respecto al eje “y”, pero con respecto al eje “X” no es
tan simétrico, motivo por el cual se ha considerado muros de cabeza en los ejes A,
B, C; para lograr que la distancia entre el centro de rigidez y el centro de masas sea
la menor posible.
e) En la dirección “Y” se ha considerado prácticamente todos los muros de soga, ya
que según la nueva Norma Sismorresistente E- 030 la excentricidad accidental hace
que estos, tomen incrementos de cortantes por torsión importantes,
principalmente aquellos que están más alejados del centro de rigidez del edificio, es
decir, los perimetrales.
f) Las ventanas de los ambientes han sido ubicadas en las partes de los tercios
centrales de las longitudes del muro.
g) La escalera ha sido ubicado en la dirección más critica “Y”.
h) Todos los muros perimetrales serán confinados por efectos de torsión.
i) Las vigas soleras de los muros se prolongaran por encima de los vanos (no se
consideran dinteles).
j) No se ha considerado en el análisis estructural los muros menores a 1.00 m de
longitud.

2. k) Los muros tendrán una altura de 2.40 m .
l) Los muros confinados mantendrán la relación l </= 2h.
m)Para simplificar el diseño, la disposición y espesores de muro se mantendrán en
todos los niveles.
1.4 PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
MUROS
Se han considerado muros en soga, construidos con ladrillo King Kong 18 huecos
hechos a máquina, cuyas dimensiones son 13x 23 x 9 (ancho x largo x altura); es
decir, con espesor efectivo de t = 13 cm.
Si aplicamos la formula dad por la norma E – 070 tenemos que t > h/20 = 240/20 =
12 cm; lo que quiere decir que los espesores elegidos son aceptables.
Es importante resaltar que en la práctica el establecer que muros van de cabeza y
cuáles van en soga, puede conllevarnos a una serie de modificaciones, hasta lograr
que dichos muros pasen por compresión axial y por corte.
1.5 DISTRIBUCION DE MUROS EN PLANTA DE LA EDIFICACION
LONGITUD DE MUROS
MURO Lxx MURO Lyy
X1 2.9 Y1 4.15
X2 1.35 Y2 4.15
X3 2.95 Y3 1.1
X4 2.95 Y4 4.15
X5 1.35 Y5 4.15
X6 2.33 Y6 4.15
X7 1.15 Y7 4.21
Σ 13.83 Σ 21.91
Long. Total X 27.66 Long. Total Y 43.82
1.6 DENSIDAD DE MUROS
La densidad mínima de muros reforzados en cada dirección está dada por:
Donde:

3. Luego:
L t
Z U S N 0.3 x 1 x 1.2 x 4 0.02571
Ap 56 56
Donde:
L = longitud total del muro incluyendo sus columnas (sólo intervienen muros con L
> 1.2 m) t = espesor efectivo = 0.13 m.
Ap = área de la planta típica = 10.00 x 12.5 = 125.00 m
2
Z = 0.3 el edificio está ubicado en la zona sísmica 2 (Norma E.030)
U = 1.0 el edificio es de uso común, destinado a vivienda (Norma E.030)
S = 1.2 el edificio está ubicado sobre suelo intermedio,
medianamente rigida (Norma E.030)
N = 4 = número de pisos del edificio
Para calcular el área total de los muros, se determina la longitud total de dichos muros
en cada dirección tanto en X y Y, luego se multiplica por el espesor neto del muro(0.13
m).
Según el eje X:
0.028766 > 0.02571 ……OK!
Según el eje Y:
0.04557> 0.02571 ……OK!
1.6 METRADO DE CARGAS
Para el metrado de cargas y sobrecargas se tomará en cuenta los siguientes pesos
unitarios de acuerdo a la Norma vigente:
Concreto Armado: 2400 kgf/m3 = 2.4 Tnf/m3.

4. Metrados: 100 kgf/m2 = 0.1 Tnf/m2.
Albañilería sólida: 0.019 Tnf/m2/cm
 0.019 (Tnf/m2/cm)*15 cm = 0.285 Tnf/m2.
Parapetos y tabiques(ladrillo pandereta): 0.014 Tnf/m2/cm
 0.014 Tnf/m2/cm * 15 cm = 0.21 Tnf/m2
Ventanas: 0.02 Tnf/m2
Sobrecargas: 0.2 Tnf/m2(para efectos sísmicos se usa el 25%)
 0.2 Tnf/m2 * 0.25 = 0.05 Tnf/m2
Cobertura de teja: 120 Tnf/m2 = 0.12 Tnf/m2
CARGA PROVENIENTE DE LA LOSA TECHO
Esta se carga se obtiene mediante la fórmula:
P = W*A
W = espesor losa*ϒconcreto armado + peso acabados + peso por sismo
W = 0.12m * 2.4 Tnf/m3 + 0.1 Tnf/m2 + 0.05 Tnf/m2
W = 0.438 Tnf/m2
AREAS TRIBUTARIAS DE LOS MUROS
MUROS EN LA DIRECCION “X”

7. MUROS EN LA DIRECCION “Y”

11. CARGAS (P) Y ÁREAS TRIBUTARIAS(A) EN PISO TIPICO
CARGAS (P) Y AREAS TRIBUTARIAS (A) EN PISO TIPICO
MURO A (m2) P(Tnf) MURO A (m2) P(Tnf)
X1 3.27 1.43226 Y1 6.4 2.8032
X2 1.67 0.73146 Y2 3.7 1.6206
X3 5.23 2.29074 Y3 1.36 0.59568
X4 5.37 2.35206 Y4 3.7 1.6206
X5 1.67 0.73146 Y5 7.81 3.42078
X6 2.74 1.20012 Y6 3.2 1.4016
X7 1.29 0.56502 Y7 3.9 1.7082
ZONA PISO TIPICO
CORTE A-A (muros confinados) 0.74 Tnf/m
VIGAS PERALTADAS (puertas) 0.14 Tnf/m
CORTE B-B (ventanas) 0.34 Tnf/m
CORTE C-C (SS. HH.) 0.46 Tnf/m
ESCALERAS (1 tramo) 1.60 Tnf/m
CARGAS VERTICALES TOTALES ACUMULADOS EN EL PRIMER PISO CON 25% DE S/C
SENTIDO X
MURO
PESO DE LONGITUD PESO DEL LONG. PESO DE
TOTAL
LOSA DEL MURO MURO VENTANA VENTANA
X1 1.43226 2.9 2.146 1.375 0.4675 4.04576
X2 0.73146 1.35 0.999 0.625 0.2125 1.94296
X3 2.29074 2.95 2.183 4.47374
X4 2.35206 2.95 2.183 4.53506
X5 0.73146 1.35 0.999 0.625 0.2125 1.94296
X6 1.20012 2.33 1.7242 1.25 0.425 3.34932
X7 0.56502 1.15 0.851 1.41602
MURO
LONGITUD
Yi (m)
CARGA EN CARGA ACUMUL. ESFUERZO DE COMPRESION
DEL MURO PISO TIPICO PRIMER PISO PRIMER PISO
X1 2.9 0 4.04576 16.18304 4.292583554
X2 1.35 0 1.94296 7.77184 4.42839886
X3 2.95 4 4.47374 17.89496 4.666221643
X4 2.95 5.85 4.53506 18.14024 4.730179922
X5 1.35 9.85 1.94296 7.77184 4.42839886
X6 2.33 9.85 3.34932 13.39728 4.423004292
X7 1.15 5.85 1.41602 5.66408 3.788682274
kgf/cm2

12. SENTIDO Y
MURO
PESO DE LONGITUD PESO DEL LONG. PESO DE PESO VIGA
TOTAL
LOSA DEL MURO MURO VENTANA VENTANA CHATA
Y1 2.8032 4.15 3.071 5.8742
Y2 1.6206 4.15 3.071 1 0.34 0.054 5.0856
Y3 0.59568 1.1 0.814 1.40968
Y4 1.6206 4.15 3.071 1 0.34 0.054 5.0856
Y5 3.42078 4.15 3.071 6.49178
Y6 1.4016 4.15 3.071 4.4726
Y7 1.7082 4.21 3.1154 4.8236
MURO
LONGITUD
Yi (m)
CARGA EN CARGA ACUMUL. ESFUERZO DE COMPRESION
DEL MURO PISO TIPICO PRIMER PISO PRIMER PISO
Y1 4.15 2 5.8742 23.4968 4.355291937
Y2 4.15 2 5.0856 20.3424 3.77060241
Y3 1.1 4.55 1.40968 5.63872 3.943160839
Y4 4.15 7.85 5.0856 20.3424 3.77060241
Y5 4.15 7.85 6.49178 25.96712 4.813182576
Y6 4.15 7.85 4.4726 17.8904 3.316107507
Y7 4.21 3.745 4.8236 19.2944 3.525379134
Según el cuadro de valores el muro más esforzado verticalmente es el muro Y5,
Si ha este muro se le agrega el 75% de la sobrecarga restante de P será:
P = W*A
W = 0.12m * 2.4 Tnf/m3 + 0.1 Tnf/m2 + 0.2 Tnf/m2
W = 0.588 Tnf/m2
 P = 0.588 Tnf/m2*7.81 m2
P = 4.59 Tnf
Luego:
Peso proveniente de la losa: 4.59228 Tnf
Peso propio del muro: 3.071 Tnf
TOTAL = 7.66328 Tnf
Carga acumulada en el primer piso:
P acum. = 7.66328 Tnf * 4 = 30.65312 Tnf
El esfuerzo máximo en el muro Y5 será:
kgf/cm2

13. (esfuerzo actuante del muro Y5)
Según el Reglamento, el esfuerzo resistente del muro es
Donde: (para ladrillo King Kong)
(esfuerzo resistente del muro Y5)
Como: > ………………………BIEN!
Esta comparación indica que el muro en aparejo de soga (muro Y5) es adecuado.
DETERMINACION DEL CENTRO DE GRAVEDAD EN PLANTA TIPICA DEL EDIFICIO
SENTIDO X
MURO Yi (m)
CARGA EN CARGA TOTAL
WXi*YiPISO
TIPICO
EN EL PISO
(WXi)
X1 0 4.04576 8.09152 0
X2 0 1.94296 3.88592 0
X3 4 4.47374 8.94748 35.78992
X4 5.85 4.53506 9.07012 53.060202
X5 9.85 1.94296 3.88592 38.276312
X6 9.85 3.34932 6.69864 65.981604
X7 5.85 1.41602 2.83204 16.567434
Σ 43.41164 209.675472
SENTIDO Y
MURO Yi (m)
CARGA EN CARGA TOTAL
WYi*YiPISO
TIPICO
EN EL PISO
(WYi)
Y1 2 5.8742 11.7484 23.4968
Y2 2 5.0856 10.1712 20.3424
Y3 4.55 1.40968 2.81936 12.828088
Y4 7.85 5.0856 10.1712 79.84392
Y5 7.85 6.49178 12.98356 101.920946
Y6 7.85 4.4726 4.4726 35.10991
Y7 3.745 4.8236 9.6472 36.128764
Σ 62.01352 309.670828

14. En la determinación de la coordenada de la coordenada , debido a que en la
dirección X existe una simetría se determinará como sigue:
Finalmente la coordenada del centro de gravedad es:
C.G. = ( ; ) = (6.25; 4.93) m
ANALISIS SISMICO DE SISTEMAS DE ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL
CALCULO DE LA FUERZA AXIAL EN EL PISO TIPICO CON 25% DE S/C
Carga o peso total en el piso tipico:
Pt = 2(X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y7) +Y6
Pt = 105.42516 Tnf
Peso total acumulado en el primer piso:
P = 105.42516*4 = 421.7 Tnf
P = 422 Tnf
DETERMINACION DEL CORTANTE BASAL SISMICO “H”
donde:
Z = factor de zona (z=0.3)
U = factor de uso o importancia (U = 1)
S = factor de suelo (S = 1.2)
C = coeficiente sísmico

15. , adoptamos C = 2.5
DISTRIBUCION DE LA FUERZA CORTANTE BASAL A LO ALTO DEL EDIFICIO
NIVEL Pi hi Pihi Fi Ycg i Fi *Ycg i
"i" (Tnf) (m) (Tnfm) (Tnf) (m) (Tnfm)
4 105.5 10.08 1063.44 50.64 4.93 249.6552
3 105.5 7.56 797.58 37.98 4.93 187.2414
2 105.5 5.04 531.72 25.32 4.93 124.8276
1 105.5 2.52 265.86 12.66 4.93 62.4138
Σ 422 2658.6 126.6 624.138
UBICACIÓN DE LA FUERZA CORTANTE BASAL EN PLANTA TIPICA
Debido a la simetría de las cargas en los muros en la dirección X la coordenada en x
será:
X = Lx/ 2 = 12.5/2 = 6.25 m
Mientras en la dirección Y es:
624.138/ 126.6 = 4.93 m
La carga cortante basal actúa en:
C (X ; Y) = (6.25; 4.93) m
CALCULO DE LA RIGIDEZ LATERAL (K) DE MUROS

16. Donde:
Ea = módulo de elasticidad de la albañilería =32000 kgf/cm2 = 0.32 x 10^6
Tnf/m2
Ga = 128000 Tnf/m2
I = Momento de Inercia de la sección transformada
f = factor de forma = Amuro/Aalma
Ga = módulo de elasticidad al corte =12800kgf/cm2= 128000 Tnf/m2
CALCULO DEL MOMENTO DE INERCIA DE LA SECCION TRANSVERSAL
TRANSFORMADA DE MUROS DE ALBAÑILERÍA CONFINADA
nt
L
0.20 m 0.20 m
n = Ec/Ea = (2 x 10^6 Tnf/m2 )/ (0.32 x 10^6 Tnf/m2) = 6.25
 n * t = 6.25* 0.13 m = 0.81 m
CALCULO DEL FACTOR DE FORMA Y EL MOMENTO DE INERCIA PARA EL MURO X1

17. El muro Y1 tiene una longitud efectiva de:
L1 = 4.15 – 0.13 = 4.02 m
El 25% de la longitud efectiva del muro transversal es:
 0.25 x 4.02 = 1.0 m
Área alma del muro: Am = 0.13 m x 4.15 m = 0.5395 m2
Área transformada
A = 0.20 X 0.81 + 0.13 X 1.48 + 0.20 X 0.81 + 0.13 X 1.0
A = 0.6464 m2
El factor de forma es:

18. f = 0.6464 m2/ 0.5395 m2 = 1.1981464319
MOMENTO DE INERCIA DE LA SECCION TRANSFORMADA RESPECTO AL EJE Y
0.81192719 m4
CALCULO DE LA COORDENADA Yc DEL CENTROIDE
0.918883045 m
MOMENTO DE INERCIA RESPECTO AL EJE CENTROIDAL Xo
RIGIDEZ LATERAL K DEL MURO X1
CALCULO DEL FACTOR DE FORMA Y EL MOMENTO DE INERCIA PARA EL MURO X2

19. El muro Y2 tiene una longitud efectiva de:
L1 = 4.15 – 0.13 = 4.02 m
El 25% de la longitud efectiva del muro transversal es:
 0.25 x 4.02 = 1.0 m
Área alma del muro: Am = 0.13 m x 1.35 m = 0.1755 m2
Área transformada
A = 0.20 X 0.81 + 0.13 X 0.95 + 0.13 X 0.81 + 0.13 X 1.0
A = 0.5775 m2
El factor de forma es:
f = 0.5775 m2/ 0.1755 m2 = 3.29059829

20. MOMENTO DE INERCIA DE LA SECCION TRANSFORMADA RESPECTO AL EJE Y
0.524691 m4
CALCULO DE LA COORDENADA Yc DEL CENTROIDE
0.804437 m
MOMENTO DE INERCIA RESPECTO AL EJE CENTROIDAL Xo
RIGIDEZ LATERAL K DEL MURO X2
CALCULO DEL FACTOR DE FORMA Y EL MOMENTO DE INERCIA PARA EL MURO X3

21. El muro Y3 tiene una longitud efectiva de:
L1 = 1.10 – 0.13 = 0.97 m
El 25% de la longitud efectiva del muro transversal es:
 0.25 x 0.97 = 0.2425 m
Área alma del muro: Am = 0.13 m x 2.95 m = 0.3835 m2
Área transformada
A = 0.20 X 0.81 + 0.13 X 2.55 + 0.13 X 0.81 + 0.13 X 0.2425
A = 0.687025 m2
El factor de forma es:
f = 0.687025 m2/ 0.38355 m2 = 1.79146
MOMENTO DE INERCIA DE LA SECCION TRANSFORMADA RESPECTO AL EJE Y

22. 2.22950422 m4
CALCULO DE LA COORDENADA Yc DEL CENTROIDE
1.433243514 m
MOMENTO DE INERCIA RESPECTO AL EJE CENTROIDAL Xo
RIGIDEZ LATERAL K DEL MURO X2