Tecnología en Construcciones Civiles: Bitácora de Obra PDF

TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES E INGENIERÍA CIVIL BITÁCORA DE OBRA ASIGNATURA: INTRODUCCIÓN A LAS CONSTRUCCIONES CIVILES PERIODO 2023-1 Fuente: Ing. Mariana Estrada Zuluaga Ing. Tito Ospina Triana Ing. Ric...

TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES E INGENIERÍA CIVIL BITÁCORA DE OBRA ASIGNATURA: INTRODUCCIÓN A LAS CONSTRUCCIONES CIVILES PERIODO 2023-1 Fuente: Ing. Mariana Estrada Zuluaga Ing. Tito Ospina Triana Ing. Ricardo González Willianson BITÁCORA DE OBRA – Controles Administrativos Universidad Nacional de Colombia (Sede Medellín) - 2013  TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES E INGENIERÍA CIVIL ASIGNATURA: INTRODUCCIÓN A LAS CONSTRUCCIONES CIVILES JULIÁN RENÉ CLAVIJO JOYA Ingeniero Civil UCC Esp. Evaluación de Impacto Ambiental de Proyectos UBJTL Esp. en Geotecnia (Ec) UPTC Maestría en Ingeniería Civil – Geotecnia (Ec) ECI Julio Garavito Fuente presentación http://dearkitectura.blogspot.com.co/2012/04/la-cimentacion-tipos-de-cimientos.html  ¿Que es la cimentación? Tipos de cimentaciones La cimentación es el conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación o elementos apoyados a este al suelo distribuyéndolas de forma que no superen su presión admisible ni produzcan cargas zonales. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados. La cimentación es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la superestructura. PROPÓSITOS: Ser suficientemente resistentes para no romper por cortante. Soportar esfuerzos de flexión que produce el terreno, para lo cual se dispondrán armaduras en su cara inferior. Acomodarse a posibles movimientos del terreno. Soportar las agresiones del terreno y del agua y su presión, si las hay.  Tipos de cimentación La elección del tipo de cimentación depende especialmente de las características mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de rozamiento interno, posición del nivel freático y también de la magnitud de las cargas existentes. A partir de todos esos datos se calcula la capacidad portante, que junto con la homogeneidad del terreno aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentación. Hay dos tipos fundamentales de cimentación: Superficiales y Profundas.  Cimentaciones Superficiales Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal. Siempre que es posible se emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo de cimentación menos costoso y más simple de ejecutar. a) Zapatas Aisladas Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son las columnas; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para soportar una columna, de ahí el nombre de aislada. Es el tipo de zapata más simple, aunque cuando el momento flector en la base de la columna es excesivo no son adecuadas y en su lugar deben emplearse zapatas combinadas o zapatas corridas en las que se soporten más de una columna.  b) Zapatas Combinadas o Corridas Este tipo de cimentación se emplea cuando las zapatas aisladas se encuentran muy próximas o incluso se solapan. Las causas que originan esta situación son varias: la proximidad de las columnas, la existencia de fuertes cargas concentradas que pueden dar lugar a elevados asientos diferenciales, la escasa capacidad resistente del terreno o la presencia de discontinuidades en este. Si el número de pilares que soporta es menor de tres se denominan combinadas y corridas en caso contrario. También se utilizan para apoyar muros con capacidad portante (muros de carga o muros de contención de tierras) ya tengan o no soportes empotrados en cuyo caso la anchura de la zapata puede ser variable.  c) Losas de cimentación Una losa de cimentación es una placa flotante apoyada directamente sobre el terreno. La cimentación por losa se emplea como un caso extremo de los anteriores cuando la superficie ocupada por las zapatas o por el emparrillado represente un porcentaje elevado de la superficie total. La losa puede ser maciza, aligerada o disponer de refuerzos especiales para mejorar la resistencia a punzonamiento bajo los soportes individualmente (denominados pedestales si están sobre la losa y refuerzos si están bajo ella) o por líneas (nervaduras).  Cimentaciones Profundas Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Por eso deben ser más profundas, para poder proveer sobre una gran área sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son: 1 Entre estas cimentaciones se destacan: Muros Pantalla son muros verticales profundos de hormigón. Pilotes son elementos similares a los pilares, hincados a profundidad en el suelo. Micropilotes 1 Fuente: https://www.construmatica.com/construpedia/Cimentaciones_Profundas  ¿En qué casos se utilizan las Cimentaciones Profundas? a. Se opta por cimentaciones profundas cuando los esfuerzos transmitidos por el edificio no pueden ser distribuídos suficientemente a través de una cimentación superficial, y en la solución probable se sobrepasa la capacidad portante del suelo. b. Cuando el terreno tiende a sufrir grandes variaciones estacionales: por hinchamientos y retracciones. c. Cuando los estratos próximos al cimiento pueden provocar asientos imprevisibles y a cierta profundidad, caso que ocurre en terrenos de relleno o de baja calidad. d. En edificios sobre el agua. e. Cuando los cimientos están solicitados a tracción; tal como ocurre en edificios altos sometidos a esfuerzos por vientos, o en estructuras que necesitan elementos sometidos a tracción para lograr estabilidad, como estructuras de cables o cualquier estructura anclada al suelo. f. Para resistir cargas inclinadas, como aquellos pilotes que se colocan en los muelles para resistir el impacto de los cascos de barcos durante el atraque.(tablestacado) g. Para el recalce de cimientos existentes. Fuente: https://www.construmatica.com/construpedia/Cimentaciones_Profundas  MUROS PANTALLA Los Muros Pantalla constituyen un tipo de Cimentación Profunda muy usada en edificios de altura, que actúa como un muro de contención y brinda muchas ventajas por ahorro de costos y mayor desarrollo en superficies. Es la tipología de Cimentaciones más difundida en áreas urbanas para edificios con sótano en un predio entre medianeras, en parkings y a modo de barreras de contención de agua subterránea en túneles y carreteras. El muro pantalla es un muro de contención que se construye antes de efectuar el vaciado de tierras, y transmite los esfuerzos al terreno. Estos elementos estructurales subterráneos se emplean también en forma temporal para la contención y retención de paredes. Fuente: https://www.construmatica.com/construpedia/Muros_Pantalla  PILOTES Pilotes: son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón. Fuente: https://geologiaweb.com/ingenieria-geologica/pilotes/  Los pilotes tienen tres partes: punta, fuste y encepado o apoyo. Su modo de trabajo depende de la naturaleza del terreno y de la profundidad a la que se encuentre un estrato resistente. Cuando no resulta técnica o económicamente viable alcanzar un estrato con resistencia adecuada se diseñan los pilotes para su trabajo por fuste, en cuyo caso se denominan flotantes, y transmiten la carga al terreno por rozamiento. Si existe la posibilidad de llegar a una zona de mayor resistencia se considera que el pilote trabaja por punta, con contribución o no del fuste.  An engraving depicting a caisson used in Copenhagen by Burmeister & Wain. Dated 19th century. (Photo by: Universal History https://www.alamy.com/stock-photo-construction-of-the-tay-rail-bridge- Archive/Universal Images Group via Getty Images) scotland-with-an-caisson-triger-112506422.html?imageid=94702F92-74E0-4021- 81BE- 7847005771B6&p=53129&pn=1&searchId=2126adf7c9774c4333821b16a171b017 &searchtype=0  TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES E INGENIERÍA CIVIL ASIGNATURA: INTRODUCCIÓN A LAS CONSTRUCCIONES CIVILES JULIÁN RENÉ CLAVIJO JOYA Ingeniero Civil UCC Esp. Evaluación de Impacto Ambiental de Proyectos UBJTL Maestría en Ingeniería Civil – Geotecnia (EC) ECI Julio Garavito FUENTE PRESENTACIÓN NSR-10 CAPÍTULO B.3 CARGAS MUERTAS B.3.1 — DEFINICIÓN La carga muerta cubre todas las cargas de elementos permanentes de construcción incluyendo su estructura, los muros, pisos, cubiertas, cielos rasos, escaleras, equipos fijos y todas aquellas cargas que no son causadas por la ocupación y uso de la edificación. Las fuerzas netas de preesfuerzo deben incluirse dentro de la carga muerta. CAPÍTULO B.4 CARGAS VIVAS B.4.1 — DEFINICIÓN B.4.1.1 — Las cargas vivas son aquellas cargas producidas por el uso y ocupación de la edificación y no deben incluir cargas ambientales tales como viento y sismo. B.4.1.2 — Las cargas vivas en las cubiertas son aquellas causadas por: (a) Los materiales, equipos y trabajadores utilizados en el mantenimiento de la cubierta y (b) Las causadas por objetos móviles, tales como materas u otros objetos decorativos, y por las personas que tengan acceso a ellas.  CIMENTACIONES CAPÍTULO E.2 E.2.1 GENERALIDADES E.2.1. INVESTIGACIÓN MÍNIMA — En todos los casos se deben cumplir los siguientes requisitos mínimos, los cuales deberán quedar consignados en un Memorial de Responsabilidad suscrito por el profesional responsable de la licencia de construcción: (a) Verificar el comportamiento de casas similares en las zonas aledañas constatando que no se presenten asentamientos diferenciales, agrietamientos, pérdida de verticalidad, compresibilidad excesiva, expansibilidad de intermedia a alta, colapsibilidad, etc., que permita concluir que el comportamiento de las casas similares ha sido el adecuado. (b) Verificar en inmediaciones del sector a intervenir la ausencia de procesos de remoción en masa, áreas de actividad minera activa, en recuperación o suspendida, erosión, cuerpos de aguas u otros que puedan afectar la estabilidad y funcionalidad de las casas. (c) Se debe realizar mínimo un apique por cada tres unidades construidas o por cada 300 m2 de construcción, hasta una profundidad mínima de 2.0 m, en el que se constate la calidad razonable del suelo de cimentación. (d) En los apiques indicados en (c) deberán quedar determinados los espesores de los materiales inconvenientes para el apoyo directo y superficial de la cimentación, como son: descapote, escombros, materia orgánica, etc., los cuales deberán ser retirados durante la construcción. En caso de que los resultados de la investigación mínima indiquen condiciones inadecuadas para la estabilidad del proyecto, se deberán realizar los estudios geotécnicos indicados en el numeral E.2.1.2.  E.2.1.2 ESTUDIO GEOTÉCNICO Debe realizarse un estudio geotécnico que cumpla los requisitos del Título H del reglamento en los siguientes casos: (a) Suelos que presenten inestabilidad lateral. (b) Suelos con pendientes superiores al 30%. (c) Suelos con compresibilidad excesiva. (d) Suelos con expansibilidad de intermedia a alta. (e) Suelos que presenten colapsibilidad. (f) Suelos en zonas que presenten procesos de remoción en masa, áreas de actividad minera activa, en recuperación o suspendida, erosión, cuerpos de aguas u otros que puedan afectar la estabilidad y funcionalidad de las casas. E.2.1.3 LIMPIEZA DEL TERRENO — El terreno debe limpiarse de todo material orgánico y deben realizarse los drenajes necesarios para asegurar una mínima incidencia de la humedad. E.2.1.1 SISTEMA DE CIMENTACIÓN — La cimentación estará compuesta por un sistema reticular de vigas que configuren anillos aproximadamente rectangulares en planta, como se ilustra en la figura E.2.1-1 (NSR-10), y que aseguren la transmisión de las cargas de la superestructura al suelo en forma integral y equilibrada. Debe existir una viga de cimentación para cada muro estructural. Ningún elemento de cimentación puede ser discontinuo.  Figura E.2.1-2 — Ganchos de anclaje en vigas de cimentación transversales 3.2.1.5 CONFIGURACIÓN EN PLANTA — Si uno de los anillos del sistema de cimentación tiene una relación largo sobre ancho mayor que dos, o si sus dimensiones interiores son mayores de 4,0 m, debe construirse una viga intermedia de cimentación, así no sirva de apoyo a ningún muro, en cuyo caso sus dimensiones mínimas pueden reducirse a 200 mm por 200 mm. La intersección de los elementos de cimentación debe ser monolítica y los refuerzos deben anclarse con ganchos estándar de 90° en la cara exterior del elemento transversal, como se muestra en la figura E.2.1-2 (NSR-10). E.2.2 ESTRUCTURACIÓN DE LOS CIMIENTOS E.2.2.1 GENERAL - Las vigas de cimentación deben tener refuerzo longitudinal superior e inferior y estribos de confinamiento en toda su longitud. Las dimensiones y el refuerzo de los cimientos se presentan en la tabla E.2.2-1: E.2.2.2 — CIMIENTOS EXCÉNTRICOS — Los cimientos pueden colocarse excéntricos en los casos en que haya medianería o junta sísmica. Su geometría y refuerzo deben ser iguales a los mínimos especificados en la NSR-10. E.2.2.3 — CIMENTACIONES SOBRE TERRENO INCLINADO — Cuando la inclinación del terreno exija la ejecución de cortes para la construcción del proyecto y/o sistemas de contención, éstos se deben diseñar atendiendo las disposiciones del Título H y disponiendo los elementos adicionales requeridos para resistir las cargas laterales allí especificadas. E.2.2.4 — SOBRECIMIENTOS — El nivel inferior de las vigas de cimentación deberá estar a una profundidad mínima de 500 mm por debajo del nivel de acabado del primer piso. Debe construirse sobre ellas un sobrecimiento que puede fabricarse con mampostería confinada o con mampostería reforzada, siguiendo los requerimientos del Título D o de los capítulos E.3 y E.4 del Título E, o con concreto, de acuerdo con los requisitos del Título C, que sobresalga, mínimo 80 mm. El sobrecimiento debe anclarse debidamente a la cimentación mediante barras de refuerzo. Los sobrecimientos en mampostería deben rematarse con vigas de amarre que garanticen la conformación de un diafragma en el nivel del contrapiso, estructuradas de acuerdo con lo establecido en el numeral E.4.4. De allí en adelante, se construye el entrepiso del primer piso útil. E.2.2.5 — La losa de contrapiso debe aislarse lateralmente del sobrecimiento sobre el que se apoyan los muros, no debe conectarse estructuralmente con la estructura de cimentación y en ningún caso debe considerarse como parte integral de la cimentación. E.2.3 — INSTALACIONES HIDROSANITARIAS E.2.3.1 — Las instalaciones hidrosanitarias deben colocarse por encima de la malla estructural de cimentación, a través del sobrecimiento o por debajo de la malla de cimentación, caso en el cual la distancia vertical entre el fondo de la malla y el borde superior de la tubería debe ser mayor de 100 mm. La intersección entre los elementos de la malla de cimentación y la zanja de la instalación se debe rellenar con un concreto pobre. En ningún caso pueden empotrarse las instalaciones hidrosanitarias en las vigas de cimentación. E.2.4 — ESPECIFICACIONES ESPECIALES E.2.4.1 — JUNTAS — La cimentación debe contener juntas a distancias no mayores de 30 m, a menos que un estudio geotécnico completo realizado de acuerdo con las especificaciones del Título H, resulte en distancias diferentes. E.2.4.2 — MUROS DIVISORIOS NO ESTRUCTURALES — Los muros divisorios no estructurales deben apoyarse sobre cimentaciones similares a las de los muros estructurales, excepto que pueden tener las dimensiones especificadas para edificaciones de un piso, independientemente del número de pisos de la construcción.  TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES E INGENIERÍA CIVIL ASIGNATURA: INTRODUCCIÓN A LAS CONSTRUCCIONES CIVILES JULIÁN RENÉ CLAVIJO JOYA Ingeniero Civil UCC Esp. Evaluación de Impacto Ambiental de Proyectos UBJTL Maestría en Ingeniería Civil – Geotecnia (EC) ECI Julio Garavito VULNERABILIDAD SÍSMICA ENSAYOS NO  DETECCIÓN DE REFUERZO DESTRUCTIVOS  ESCLEROMETRÍA  AUSCULTACIÓN ESTRUCTURAL ENSAYOS  EXTRACCIÓN DE NUCLEOS DESTRUCTIVOS  APIQUES MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA DESARROLLADO POR: PUBLICACIÓN FINANCIADA POR: ASOCIACIÓN COLOMBIANA LA RED DE ESTUDIOS SOCIALES EN PREVENCIÓN DE INGENIERÍA SÍSMICA DE DESASTRES EN AMÉRICA LATINA – LA RED  MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA RECONOCIMIENTO La Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, La Comisión Asesora del Régimen de Construcciones Sismo Resistentes y El Ministerio de Desarrollo Económico de Colombia agradecen a: LA RED DE ESTUDIOS SOCIALES EN PREVENCIÓN DE DESASTRES EN AMÉRICA LATINA – LA RED La publicación de 1000 ejemplares de este manual, con el fin de promover su divulgación y utilización en los países de América Latina y el Caribe, y en particular en la República de El Salvador, debido al desastre causado por los terremotos de enero y febrero de 2001. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS-  MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA INTRODUCCIÓN Uno de los aportes de las Normas Sísmicas Colombianas desde su primera expedición en 1984 fue el Título E, correspondiente a las disposiciones simplificadas para el diseño y construcción de viviendas de uno y dos pisos. Las nuevas Normas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-98 incorporaron de nuevo este título, el cual fue revisado y actualizado en algunos aspectos, aunque sus fundamentos siguen siendo los mismos: el contar con unos requisitos simplificados para la construcción de viviendas o casas de uno o dos pisos. El primer capítulo de este manual ilustra y comenta las disposiciones del Título E de las Normas NSR-98, lo que facilitará a los profesionales de la construcción y a otras personas no expertas en el tema la aplicación de especificaciones mínimas en casos de vivienda individual o proyectos que no superen las 15 viviendas o los 3000 metros cuadrados de área de construcción del conjunto El segundo capítulo de este manual permite evaluar de manera sencilla la vulnerabilidad sísmica de viviendas de uno y dos pisos ya constituidas, con el fin de identificar las deficiencias que deben ser intervenidas si se desea mejorar su seguridad y su comportamiento sísmico en caso de terremoto. El tercer capítulo presenta un método para evaluar el daño en viviendas afectadas por sismo, con el fin de estimar de qué manera se pueden rehabilitar y mejorar su comportamiento sismo resistente. Finalmente, el cuarto capítulo presenta la manera como se pueden reforzar, reparar o reconstruir viviendas vulnerables o que han sido afectadas por terremotos. De esta manera este manual se orienta a profesionales y a personal no experto en la labor de rehabilitar en forma sismo resistente viviendas de uno y dos pisos de acuerdo con las disposiciones de las Normas NSR-98. Este manual ha sido elaborado por la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica AIS con el apoyo financiero del Fondo para la Reconstrucción y Desarrollo Social del Eje Cafetero FOREC y de la Dirección para la Prevención y Atención de Emergencias DPAE de Bogotá. Participaron en su elaboración los Ingenieros Luis Eduardo Yamín L., Omar Darío Cardona A., Shirly Merlano y Carlos Blandón del Centro de Estudios sobre Desastres y Riesgos CEDERI de la Universidad de los Andes. También, hicieron aportes a este trabajo los Ingenieros Luis Gonzalo Mejía y Jesús Humberto Arango de la Asociación de Ingenieros Estructurales de Antioquia. Las ilustraciones fueron realizadas por el Arquitecto Carlos Alberto Gómez Fernández, Hormiga. La AIS agradece a estos profesionales y a todos los miembros de la asociación que realizaron comentarios, recomendaciones y sugerencias por su aporte y disposición. Omar Darío Cardona Arboleda Presidente ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERIA SÍSMICA ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS-  MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA CAPITULO I: CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS TERREMOTOS Y SISMO RESISTENCIA ¿Qué es un terremoto? ¿Qué es la amenaza sísmica? ¿Qué es la sismo resistencia? LOS PRINCIPIOS DE LA SISMO RESISTENCIA Forma regular Bajo Peso Mayor rigidez Buena estabilidad Suelo firme y buena cimentación Estructura apropiada Materiales competentes Calidad de construcción Capacidad de disipar energía Fijación de acabados e instalaciones ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS- 1  MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA LOCALIZACIÓN DE LA VIVIENDA ¿Qué hacer? CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL Geometría Resistencia Rigidez Continuidad MATERIALES Cemento Agregados Acero Unidades de mampostería Morteros de pega CIMENTACIÓN Generalidades Detalles de la cimentación Proceso constructivo Sobrecimientos Consideraciones sobre las tuberías MUROS Generalidades Aparejo y juntas de pega Cantidad mínima de muros en cada dirección Detalles de los muros confinados Ejemplo Proceso constructivo ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS- 2  MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA ABERTURAS EN LOS MUROS COLUMNAS Y VIGAS DE CONFINAMIENTO Generalidades Columnas de confinamiento Vigas de confinamiento LOSAS DE ENTREPISO Y CUBIERTAS Losas macizas Proceso constructivo de losas macizas Losas aligeradas CUBIERTAS OTROS DETALLES DE CONSTRUCCIÓN Instalaciones eléctricas Instalaciones sanitarias Escaleras CAPITULO II: EVALUACIÓN DEL GRADO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA DE VIVIENDAS CLASIFICACIÓN DE TIPOS DE VIVIENDAS SEGÚN SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN DE MUROS Mampostería no reforzada Mampostería confinada Mampostería reforzada. TIPOS DE ELEMENTOS SUSCEPTIBLES A SUFRIR DAÑO EN VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS QUÉ ES LA VULNERABILIDAD SÍSMICA? ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS- 3  MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA ASPECTOS QUE AFECTAN LA VULNERABILIDAD SÍSMICA Aspectos geométricos Aspectos constructivos Aspectos estructurales Cimentación Suelos Entorno EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA Aspectos geométricos - Irregularidad den planta de la edificación - Cantidad de muros en las dos direcciones - Irregularidad en altura Aspectos constructivos - Calidad de las juntas de pega en mortero - Tipo y disposición de las unidades de mampostería - Calidad de los materiales Aspectos estructurales - Muros confinados y reforzados - Detalles de columnas y vigas de confinamiento - Vigas de amarre o corona - Características de las aberturas - Entrepiso - Amarre de cubiertas Cimentación Suelos Entorno RESUMEN - VULNERABILIDAD ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS- 4  MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA CAPITULO III: EVALUACIÓN DEL NIVEL DE DAÑO EN VIVIENDAS AFECTADAS POR SISMOS INTRODUCCIÓN ELEMENTOS SUSCEPTIBLES A SUFRIR DAÑOS EN VIVIENDAS Mampostería no reforzada - Muros cortos o pilastras - Vigas, dinteles, antepechos - Muros fuertes Mampostería confinada - Paneles - Elementos de confinamiento (vigas y columnas) Mampostería reforzada. - Muros fuertes - Muros débiles - Vigas, dinteles, antepechos CLASIFICACIÓN GLOBAL DEL DAÑO EN ELEMENTOS INDIVIDUALES Mampostería no reforzada - Muros cortos o pilastras ( Mecanismo de rotación de muro) - Muros cortos o pilastras ( Deslizamiento de juntas horizontales) - Muros cortos o pilastras ( Mecanismo de tensión diagonal) - Vigas, dinteles, antepechos ( Rotación en elementos de soporte) - Vigas, dinteles, antepechos ( Rotación y eventual desplazamiento relativo en elementos de soporte) - Muros fuertes ( Flexión / Rotura de la base / Desplazamiento de las juntas horizontales) - Muros fuertes ( Grietas por flexión / Rotura de la base) Mampostería confinada - Paneles ( Rotura y fisuración en las esquinas) ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS- 5  MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA - Paneles ( Tensión diagonal) - Paneles ( Mecanismo de tensión diagonal) - Paneles ( Desplazamiento de las juntas horizontales) - Paneles ( Rotura diagonal y rotura de las esquinas) - Paneles ( Efectos fuera del plano del muro) - Columnas de confinamiento ( Agrietamiento de la columna por falla a cortante) - Columnas de confinamiento ( Falla del empalme del traslapo) - Columnas de confinamiento ( Daño en la conexión viga-columna) Mampostería reforzada. - Muros fuertes ( Flexión dúctil) - Muros fuertes ( Flexión / Cortante) - Muros fuertes ( Flexión / Deslizamiento por corte) - Muros fuertes ( Flexión / Inestabilidad fuera del plano) - Muros fuertes ( Flexión / Deslizamiento de las uniones traslapadas) - Muros débiles ( Flexión / Cortante) - Muros débiles ( Cortante puro) - Vigas débiles ( Flexión / Cortante) - Vigas débiles ( Cortante puro) - RESUMEN – EVALUACIÓN DEL NIVEL DE DAÑO CALIFICACIÓN GLOBAL DEL DAÑO EN VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES TÍPICOS DE UNA VIVIENDA SUSCEPTIBLES DE SUFRIR DAÑO DAÑOS EN ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES EJEMPLOS TÍPICOS DE DAÑO EN ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS- 6  MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA CAPITULO IV: REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE QUÉ ES REHABILITACIÓN DE VIVIENDAS? Reparaciones Reforzamiento Reconstrucción CUÁNDO SE REQUIERE REHABILITAR UNA VIVIENDA? PROCEDIMIENTO PARA DEFINIR EL GRADO DE INTERVENCIÓN PARA REHABILITACIÓN CÓMO SE REHABILITA UNA VIVIENDA? REHABILITACIÓN – VULNERABILIDAD REHABILITACIÓN – DAÑOS A. REPARACIÓN DE VIVIENDAS A.1 Reparación cosmética: Pañete A.2 Reparación cosmética: Reparación de juntas de mortero A.3 Reparación cosmética: Inyección de grietas con epóxico A.4 Reparación Estructural: Inyección de grietas A.5 Roturas y estilladuras de material A.6 Reparación Estructural: Reemplazo de barras de refuerzo A.7 Reparación Estructural: Reemplazo de muros A.8 Reparación Estructural: Reparación de elementos de confinamiento de concreto reforzado A.9 Reparación Estructural: Reemplazo de elementos de entrepiso y/o cubierta de madera ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS- 7  MANUAL DE CONSTRUCCIÓN, EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE MAMPOSTERÍA B. REFORZAMIENTO DE VIVIENDAS B.1 Construcción de vigas y columnas de confinamiento en concreto reforzado B.2 Revestimiento estructural en concreto reforzado B.3 Refuerzo de la cimentación B.4 Confinamiento de aberturas B.5 Reemplazo de muros no estructurales o muros con aberturas por muros estructurales B.6 Costura de grietas con barras de refuerzo B.7 Revestimiento estructural mediante fibras compuestas BIBLIOGRAFIA ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS- 8  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS DE MAMPOSTERÍA CAPÍTULO I CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1-1  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS DE MAMPOSTERÍA TERREMOTOS Y SISMO RESISTENCIA ♦ ¿Qué es un terremoto? Es una vibración o movimiento ondulatorio del suelo que se presenta por la súbita liberación de energía sísmica, que se acumula dentro de la tierra debido a fuertes tensiones o presiones que ocurren en su interior. Los sismos o terremotos pueden causar grandes desastres, en especial donde no se han tomado medidas preventivas de protección, relacionadas con la sismo resistencia de las edificaciones. Los terremotos son fenómenos naturales que se presentan por el movimiento de placas tectónicas o fallas geológicas que existen en la corteza terrestre. También se producen por actividad volcánica. Colombia hace parte del Cinturón de Fuego del Pacífico, que es una de las zonas del planeta en la cual se presenta una alta actividad sísmica y un mayor peligro o amenaza, es decir, una zona donde se pueden presentar terremotos con frecuencia y algunos pueden ser de intensidad notable. ♦ ¿Qué es la amenaza sísmica? Cuando existe la probabilidad de que se presenten sismos de cierta severidad en un lugar y en un tiempo determinado, se dice que existe amenaza sísmica. El peligro o amenaza sísmica varía de un lugar a otro. Hay zonas de mayor amenaza sísmica, es decir, zonas o lugares donde se espera que se presenten sismos con mayor frecuencia y con mayor intensidad. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1-2  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS DE MAMPOSTERÍA ¿Qué es la sismo resistencia? Se dice que una edificación es sismo resistente cuando se diseña y construye con una adecuada configuración estructural, con componentes de dimensiones apropiadas y materiales con una proporción y resistencia suficientes para soportar la acción de fuerzas causadas por sismos frecuentes. Aun cuando se diseñe y construya una edificación cumpliendo con todos los requisitos que indican las normas de diseño y construcción sismo resistente, siempre existe la posibilidad de que se presente un terremoto aun más fuerte que los que han sido previstos y que deben ser resistidos por la edificación sin que ocurran colapsos totales o parciales en la edificación. Por esta razón, no existen edificios totalmente sismo resistentes. Sin embargo, la sismo resistencia es una propiedad o capacidad que se le provee a la edificación con el fin de proteger la vida y los bienes de las personas que la ocupan. Aunque se presenten daños, en el caso de un sismo muy fuerte, una edificación sismo resistente no colapsará y contribuirá a que no haya pérdida de vidas ni pérdida total de la propiedad. Una edificación no sismo resistente es vulnerable, es decir susceptible o predispuesta a dañarse en forma grave o a colapsar fácilmente en caso de terremoto. El sobre costo que significa la sismo resistencia es mínimo si la construcción se realiza correctamente y es totalmente justificado, dado que significa la seguridad de las personas en caso de terremoto y la protección de su patrimonio, que en la mayoría de los casos es la misma edificación. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1-3  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS DE MAMPOSTERÍA LOS PRINCIPIOS DE LA SISMO RESISTENCIA ♦ Forma regular paredes o divisiones no estructurales, acabados arquitectónicos e instalaciones que usualmente son elementos frágiles que no soportan mayores distorsiones. La geometría de la edificación debe ser sencilla en planta y en elevación. Las formas complejas, irregulares o asimétricas causan un mal comportamiento cuando la edificación es sacudida por un ♦ Buena estabilidad sismo. Una geometría irregular favorece que la estructura sufra torsión o que intente girar en forma desordenada. La falta de Las edificaciones deben ser firmes y conservar el equilibrio uniformidad facilita que en algunas esquinas se presenten intensas cuando son sometidas a las vibraciones de un terremoto. concentraciones de fuerza, que son en general difíciles de Estructuras poco sólidas e inestables se pueden volcar o deslizar resistir. en caso de una cimentación deficiente. La falta de estabilidad y rigidez favorece que edificaciones vecinas se golpeen en forma ♦ Bajo peso perjudicial si no existe una suficiente separación entre ellas. Entre más liviana sea la edificación menor será la fuerza que ♦ Suelo firme y buena cimentación tendrá que soportar cuando ocurre un terremoto. Grandes masas o pesos se mueven con mayor severidad al ser sacudidas por un La cimentación debe ser competente para trasmitir con seguridad sismo y, por lo tanto, la exigencia de la fuerza actuante será el peso de la edificación al suelo. También, es deseable que el mayor sobre los componentes de la edificación. Cuando la cubierta material del suelo sea duro y resistente. Los suelos blandos de una edificación es muy pesada, por ejemplo, ésta se moverá amplifican las ondas sísmicas y facilitan asentamientos nocivos en como un péndulo invertido causando esfuerzos y tensiones muy la cimentación que pueden afectar la estructura y facilitar el daño severas en los elementos sobre los cuales está soportada. en caso de sismo. ♦ Mayor rigidez ♦ Estructura apropiada Es deseable que la estructura se deforme poco cuando se mueve ante la acción de un sismo. Una estructura flexible o poco sólida al Para que una edificación soporte un terremoto su estructura debe deformarse exageradamente favorece que se presenten daños en ser sólida, simétrica, uniforme, continua o bien conectada. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1-4  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS DE MAMPOSTERÍA Cambios bruscos de sus dimensiones, de su rigidez, falta de descubren los descuidos y errores que se hayan cometido al continuidad, una configuración estructural desordenada o construir. voladizos excesivos facilitan la concentración de fuerzas nocivas, torsiones y deformaciones que pueden causar graves daños o el ♦ Capacidad de disipar energía colapso de la edificación. Una estructura debe ser capaz de soportar deformaciones en sus ♦ Materiales competentes componentes sin que se dañen gravemente o se degrade su resistencia. Cuando una estructura no es dúctil y tenaz se rompe Los materiales deben ser de buena calidad para garantizar una fácilmente al iniciarse su deformación por la acción sísmica. Al adecuada resistencia y capacidad de la estructura para absorber y degradarse su rigidez y resistencia pierde su estabilidad y puede disipar la energía que el sismo le otorga a la edificación cuando se colapsar súbitamente. Los flejes o estribos en las vigas y columnas sacude. Materiales frágiles, poco resistentes, con de concreto deben colocarse muy juntos para darle confinamiento discontinuidades se rompen fácilmente ante la acción de un y mayor resistencia al concreto y la armadura longitudinal. terremoto. Muros o paredes de tapia de tierra o adobe, de ladrillo o bloque sin refuerzo, sin vigas y columnas, son muy peligrosos. ♦ Fijación de acabados e instalaciones ♦ Calidad en la construcción Los componentes no estructurales como tabiques divisorios, acabados arquitectónicos, fachadas, ventanas, e instalaciones Se deben cumplir los requisitos de calidad y resistencia de los deben estar bien adheridos o conectados y no deben interactuar materiales y acatar las especificaciones de diseño y construcción. con la estructura. Si no están bien conectados se desprenderán La falta de control de calidad en la construcción y la ausencia de fácilmente en caso de un sismo. También pueden sufrir daños si no supervisión técnica ha sido la causa de daños y colapsos de están suficientemente separados, es decir si interactúan con la edificaciones que aparentemente cumplen con otras estructura que se deforma lateralmente ante la acción del sismo. características o principios de la sismo resistencia. Los sismos ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1-5  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA LOCALIZACIÓN DE VIVIENDA Deben buscarse lugares en los cuales el suelo sea estable, donde no exista la posibilidad de deslizamiento o caída de rocas en caso de sismo. Evite ubicarse en el cauce de los ríos. Para evitar daños por la caída de rocas o deslizamientos no se ubique inmediatamente al lado de laderas (taludes) o suelos inestables, especialmente cuando hay evidencia de que estos fenómenos han ocurrido antes. ♦ ¿Que hacer? La vivienda debe construirse alejada de laderas de las cuales se tenga duda de su estabilidad o realice la estabilización y protección del talud. No construya sobre suelos sueltos en ladera, ya que durante un sismo se pueden soltar fácilmente y arrastrar la vivienda. Si la pendiente de la ladera es mayor al 30 % se debe buscar la asesoría de un ingeniero de suelos y de un ingeniero estructural. Los lugares que están cerca de las riberas de los ríos o planicies inundables deben evitarse, ya que los sismos podrían causar deslizamientos que pueden represar el río y dar origen a avalanchas. Después de un sismo se debe estar siempre atento a cambios repentinos del nivel del río. Si un río disminuye notablemente su caudal después de un sismo pudo haberse represado. Ubíquese en zonas altas fuera del alcance de la inundación o avalancha. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1-6  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL ♦ Geometría Se deben construir muros en dos direcciones perpendiculares entre sí. La geometría de la vivienda debe ser regular y simétrica. Una vivienda simétrica, bien construida, resiste mejor la acción de los terremotos. Se debe evitar construir viviendas con formas alargadas y angostas donde el largo de la vivienda es mayor a tres veces su ancho. Geometrías irregulares o asimétricas en el plano horizontal como vertical causan un mal comportamiento cuando la vivienda es sacudida por un sismo. Una geometría irregular favorece que la vivienda sufra torsión o que intente girar en forma desordenada. La falta de uniformidad facilita que en algunas esquinas se presenten intensas concentraciones de fuerza, que pueden ser difíciles de resistir. ♦ Resistencia Es necesario garantizar uniformidad en el uso de los materiales en los muros, estructuras, cubiertas y demás. Esto permite una respuesta integral de la edificación en caso de sismo. La vivienda debe ser firme y conservar el equilibrio cuando es sometida a la vibración de un terremoto. Viviendas poco sólidas e inestables se pueden volcar o deslizar fácilmente. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1-7  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Rigidez Es deseable que los elementos que conforman la estructura de la vivienda se empalmen monolíticamente como una unidad y que se deformen poco cuando la vivienda se mueve ante la acción de un sismo. Una vivienda flexible o poco sólida al deformarse exageradamente favorece que se presenten daños en paredes o divisiones no estructurales, acabados arquitectónicos e instalaciones que usualmente son elementos frágiles que no soportan mayores distorsiones. ♦ Continuidad Para que una edificación soporte un terremoto su estructura debe ser sólida, simétrica, uniforme, continua o bien conectada. Cambios bruscos de sus dimensiones, de su rigidez, falta de continuidad, una configuración estructural desordenada o voladizos excesivos facilitan la concentración de fuerzas nocivas, torsiones y deformaciones que pueden causar graves daños o el colapso de la edificación. En una vivienda los ejes de los muros deben ser colineales y la mampostería con juntas y pegas continuas. Debe existir aproximadamente la misma longitud de muros en las dos direcciones perpendiculares de la vivienda. Esto se debe a que las fuerzas del sismo se pueden presentar en cualquier dirección. Cuando la vivienda tiene dos pisos es necesario que los muros que cargan el techo sean una continuación de los muros del primer piso que se apoyan sobre la cimentación. Si los muros del segundo piso no coinciden exactamente con los muros del primer piso, éstos simplemente aumentan las cargas o el peso sobre el primer piso sin ayudar a soportar las fuerzas que causa el terremoto. Las aberturas en los muros de la vivienda deben estar distribuidas en todos los muros en forma equilibrada. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1-8  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA MATERIALES Los materiales deben ser de buena calidad para garantizar una adecuada resistencia y capacidad de la vivienda para absorber y disipar la energía que el sismo le otorga cuando la vivienda se sacude. Materiales frágiles, poco resistentes, con discontinuidades se rompen fácilmente ante la acción de un terremoto. Muros o paredes de tapia de tierra o adobe, de ladrillo o bloque sin refuerzo, sin vigas y columnas, son muy peligrosos. ♦ Cemento El cemento debe estar en su empaque original, fresco y al utilizarse se debe asegurar que conserva sus características de polvo fino sin grumos. El cemento se debe almacenar en un lugar techado, sin contacto con paredes o muros que puedan humedecerlo. Debe colocarse sobre madera o plástico para evitar la humedad proveniente del suelo. Las pilas deben ser de 12 sacos de cemento como máximo y no debe almacenarse por un tiempo mayor de dos meses. ♦ Agregados La grava y la arena no deben estar sucias o mezcladas con materia orgánica (tierra), pantano o arcilla. Esto produce que la resistencia ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1-9  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA del concreto disminuya notablemente o se produzca gran cantidad de fisuras en los morteros. La piedra o cascajo no debe ser frágil ni tener tamaños mayores a 7 cm. Dosificación del Concreto Dosificación del Concreto Elementos Cemento Arena lavada Grava Debe realizarse en forma muy cuidosa. Se recomienda tener en Bases 1 parte 2 partes 2 ½ partes cuenta la siguiente dosificación (de acuerdo a la tabla anexa) según sea el elemento estructural que se va a construir. Columnas y 1 parte 2 partes 2 partes Vigas En lo posible, la cantidad de agua (en peso) debe ser la mitad de la cantidad (en peso) de cemento. Pisos 1 parte 2 partes 3 partes Las partes se deben medir en el mismo recipiente como balde, Dinteles 1 parte 2 partes 3 partes tarro o cajón. Para obtener un concreto de buena calidad hay que controlar la cantidad de agua que se le agrega. Mezclado Se recomienda medir las partes de arena y vaciarlas sobre un piso limpio y plano. Añadir las partes correspondientes de cemento y mezclar hasta obtener un color uniforme. Luego añadir las partes de grava y el agua debidamente medidas. Cuando realice una mezcla de concreto realice la prueba de la bola. Forme una bola con la mezcla. Si no la puede formar le falta agua o arena. Si se le escurre en las manos, se pasó de agua. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 10  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Vibrado Una vez colocado el concreto en el sitio, se debe chuzar con una varilla lisa y recta que tenga una punta redondeada. El vibrado se debe hacer para eliminar las burbujas de aire en el concreto y evitar futuros hormigueros o huecos en los elementos estructurales que debilitan su resistencia, rigidez y continuidad. Curado El concreto necesita tiempo de curado, porque no todas sus partículas reaccionan y se endurecen al mismo tiempo. El tiempo de curado, generalmente, es de una semana. Durante este tiempo se debe proteger el concreto del viento y del sol y debe mantenerse tan húmedo como sea posible especialmente los tres primeros días. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 11  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Acero El acero se identifica por números, los más usados en la Identificación del Acero construcción de viviendas de uno y dos pisos se presentan el siguiente tabla. El refuerzo debe usarse preferiblemente corrugado. Esto mejora Numero pulgadas Observaciones la adherencia entre el concreto y el acero. 2 ¼” Usado para los estribos o flejes 3 3/8” Usado para el refuerzo longitudinal Antes de vaciar el concreto se debe revisar que el refuerzo este 4 ½” Usado para el refuerzo longitudinal limpio de óxido y grasa. Como se muestra en los diferentes detalles de este manual, los extremos de las varillas longitudinales tienen un gancho que sirve para que el refuerzo quede debidamente anclado en el concreto. ♦ Unidades de Mampostería Si se utilizan ladrillos para construir los muros ésos deben colocarse totalmente húmedos o saturados de agua, y por el contrario, si se utilizan bloques de concreto, éstos deben colocarse totalmente secos. Utilice preferiblemente ladrillo macizo o tolete. Cuando utilice ladrillo perforado, compruebe que los huecos no constituyen un porcentaje mayor del 25% del área de la sección La distancia mínima que debe existir entre los huecos y el borde de la pieza debe ser de 2 cm. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 12  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Morteros de Pega La dosificación por volumen no debe ser menor a 1 unidad de cemento por 4 de arena, es decir nunca inferior de 1:4 (cemento:arena). La cal no reemplaza el cemento pero mejora la mezcla. La cal se debe mezclar con agua (40 kg de cal por 55 galones de agua). Unas 48 horas después de utilizado, el mortero de buena calidad se deja rayar con un clavo mientras que el de mala calidad se desmorona. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 13  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA CIMENTACIÓN ♦ Generalidades La cimentación debe ser competente para trasmitir con seguridad el peso de la vivienda al suelo. También, es deseable que el material del suelo sea duro y resistente. Los suelos blandos amplifican las ondas sísmicas y facilitan asentamientos nocivos en la cimentación que pueden afectar la estructura y facilitar el daño en caso de sismo. El sistema de cimentación debe conformar anillos cerrados, con el fin de que las cargas se distribuyan lo más uniformemente posible sobre el suelo y para lograr que la vivienda sea sólida y monolítica cuando un sismo actúe sobre ella. Las viviendas deben cimentarse siempre en un terreno estable y deben empotrarse por lo menos 50 cm dentro del terreno. Se debe proteger la cimentación de la acción del agua, es deseable impermeabilizarla para que no se deteriore con el tiempo Antes de construir es importante enterarse cómo ha sido el comportamiento de las construcciones vecinas; si se han agrietado o han tenido asentamientos. Evite suelos muy blandos o rellenos recientes. Para verificar la calidad del suelo es útil realizar un apique o hueco en el suelo de una profundidad mínima de dos metros. Una forma sencilla de saber si el terreno es blando o es firme consiste en tratar de enterrar una varilla número 4 (de ½”) en el fondo del apique. Si la varilla penetra fácilmente el terreno puede considerarse blando, de lo contrario el terreno podría considerarse firme. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 14  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Los suelos blandos usualmente son de arcilla o pueden ser una mezcla de arcillas y arenas poco consolidadas y húmedas. Un terreno firme normalmente se caracteriza porque el suelo es de arena seca bien compactada, o es pedregoso o de roca sólida. La losa o placa sobre la cual se realiza el acabado del piso se debe vaciar haciendo contacto con los muros de la vivienda sobre un relleno compactado de material seleccionado o recebo. Materiales no aptos como suelo orgánico o desperdicio deben retirarse del sitio donde se hace la cimentación. ♦ Detalles de la Cimentación En suelos de poca resistencia o cuando a cierta profundidad (menos de 1.0 m) se encuentre un suelo de mayor resistencia al superficial se recomienda construir previamente un cimiento de concreto ciclópeo sobre el cual se coloque la viga de amarre o de cimentación de concreto reforzado. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 15  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Si el terreno es blando se debe colocar una capa de relleno de grava sobre la cual se apoye el cimiento de concreto ciclópeo. Si el suelo es firme no es necesario construir el cimiento de concreto ciclópeo. En ambos casos se debe construir la viga de cimentación o viga de amarre de concreto reforzado. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 16  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA La altura del cimiento en concreto ciclópeo no debe ser inferior a 30 cm y el ancho debe ser suficiente para trasladar adecuadamente las cargas del muro que va a soportar al suelo según sea la capacidad portante del suelo. En ningún caso el ancho del cimiento debe ser menor a 30 cm. El cimiento de concreto ciclópeo debe construirse en un 60% con un concreto 1:2:3 (proporción en volumen cemento:arena:grava) y en un 40% con piedra rajón o media zonga. La viga de amarre, o viga de cimentación propiamente dicha, debe ser de concreto 1:2:3 (proporción en volumen cemento:arena:grava), con un espesor mayor al muro que va a recibir y con una altura que no debe ser inferior a 20 cm. Su armadura o canasta debe estar integrada por 4 varillas longitudinales de un diámetro mínimo de 3/8 de pulgada y debe contar con estribos de diámetro ¼ de pulgada separados cada 20 cm entre sí. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 17  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Proceso constructivo Inicialmente se debe adecuar el terreno, limpiando toda la vegetación, basuras y escombros. Se debe descapotar o eliminar la capa vegetal (maleza, raíces, árboles) hasta encontrar suelo firme. Es necesario nivelar o enrasar el terreno haciendo excavaciones y rellenos hasta que el terreno quede parejo. Se debe apisonar, humedecer y golpear con un pisón el terreno hasta volverlo firme y duro ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 18  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA El trazado, es decir el pasar las medidas del plano al lote en tamaño real, debe realizarse teniendo en cuenta que es necesario: Revisar la ubicación de los linderos Marcar los cruces de los muros o sus ejes Ubicar los caballetes de replanteo, y Definir el ancho de la excavación para los cimientos. La excavación se debe realizar cavando de acuerdo con lo indicado en los planos y según el replanteo en donde se van a levantar los muros. De ser necesario, se debe mejorar el terreno con material granular compactado y apisonado (recebo compactado). Se debe evitar el encharcamiento de las excavaciones donde se construye la cimentación. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 19  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA En lo posible, se deben utilizar formaletas de madera en la excavación para garantizar el buen terminado y la calidad del concreto. Antes de vaciar el concreto, se deben humedecer las caras laterales de la formaleta y el fondo de la misma. El concreto debe compactarse y vibrarse mediante una varilla y mediante golpes a la formaleta cuando se esté vaciando el concreto. Esto es necesario para homogenizarlo. La superficie del concreto debe enrasarse para darle un acabado parejo. Esto facilita la adherencia entre el concreto y el mortero de pega. Finalmente debe estriarse la superficie donde se van a colocar los muros de mampostería. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 20  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Sobrecimientos Son las hiladas de bloques o ladrillos que se colocan entre la viga de cimentación y el nivel del piso. Los sobrecimientos deben además ser impermeables para evitar la entrada de humedad a los muros y pisos de la edificación. Para lograr impermeabilidad se puede agregar al mortero de pega un aditivo en el caso de que sean hiladas o bloques de ladrillos o se puede aplicar cualquier otro producto impermeabilizante en las caras del sobrecimiento y en la parte inferior de las placas de entrepiso. ♦ Consideraciones sobre las tuberías Cuando sea necesario pasar a alguna tubería por debajo de la viga de cimentación, se debe procurar realizar las excavaciones antes de vaciar el concreto. Cuando se a necesario pasar por encima de la viga de cimentación, los tubos pueden atravesar la primera hilada de ladrillos o bloques, que en este caso es el sobrecimiento. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 21  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Nunca pase las tuberías por el medio de las vigas o las columnas, dado que se debilita la estructura. En caso necesario se puede atravesar la viga de cimentación en concreto ciclópeo, siempre y cuando el diámetro de la tubería no exceda el orden de 15 cm y se mantengan distancias prudentes a los bordes de la viga.. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 22  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA MUROS ♦ Generalidades Para que una vivienda resista un sismo intenso su estructura debe ser sólida, simétrica, uniforme, continua o bien conectada. Cambios bruscos de sus dimensiones, de su rigidez, falta de continuidad, una configuración estructural desordenada o voladizos excesivos facilitan la concentración de fuerzas nocivas, torsiones y deformaciones que pueden causar graves daños o el colapso de la edificación. Los muros estructurales de vivienda son aquellos encargados de transmitir las cargas verticales y horizontales hasta la cimentación. De los muros estructurales depende la estabilidad de la construcción. Todos los muros estructurales deben cumplir los requerimientos de refuerzo establecidos en este capítulo. Por lo anterior, los muros estructurales de las viviendas de uno y dos pisos tienen que estar bien pegados, deben ser continuos en altura y confinados a través de vigas y columnas o columnetas a su alrededor. ♦ Aparejo y juntas de pega Los muros deben construirse con los ladrillos trabados y no en petaca. El espesor de la pega no debe ser menor a 0.7 centímetros ni mayor a 1.3. El espesor promedio ideal es del orden de 1.0 cm. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 23  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Los muros de mampostería pueden ser en mampostería reforzada cuando estos llevan el refuerzo en su parte interior o muros confinados cuando el refuerzo se concentra en el perímetro en vigas y columnas de confinamiento en concreto reforzado. El presente Manual se limita al uso de los muros estructurales en mampostería confinada. Espesor mínimo de muros en centímetros ♦ Cantidad mínima de muros en cada dirección Amenaza Numero de niveles de construcción Sísmica Un piso Dos pisos 1er nivel 2do nivel Los muros estructurales no deben ser muy esbeltos y deben tener Alta 11 11 10 los espesores mínimos indicados en la tabla adjunta. Intermedia 10 11 95 Baja 9.5 11 95 La longitud mínima de muros estructurales se calcula como: ( Mo × Ap) Valor Mo Lm = t Lm = Longitud mínima de muros confinados Zona sísmica Aa Mo Mo se obtiene de la tabla adjunta 0.40 33 Ap = Area en m² de la planta de la edificación 0.35 30 Alta Si la cubierta es liviana, de lamina o de asbesto-cemento 0.30 25 Ap se puede reducir multiplicando por 0.67 0.25 21 0.20 17 t = Espesor de los muros (mm) Intermedia 0.15 13 0.1 8 Aa se obtiene de mapa de amenaza sísmica de la NSR - 98. Baja 0.05 4 ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 24  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Detalles de los muros confinados Los muros de mampostería deben estar confinados por vigas y columnas de confinamiento. Deben ser continuos desde la cimentación hasta la cubierta y no deben tener aberturas. Los componentes no estructurales como muros divisorios, acabados arquitectónicos, fachadas, ventanas, e instalaciones deben estar bien adheridos o conectados. Si no están bien conectados se desprenderán fácilmente en caso de un sismo. Por esta razón, los muros divisorios y parapetos, deben en lo posible amarrarse o confinarse mediante vigas y columnas para evitar que en caso de sismo, caigan sobre las personas o causen daños materiales al caer sobre otras cosas. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 25  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Un ejemplo Se tiene una casa de un piso de 6 m de frente por 6 m de fondo. Para el segundo piso: La vivienda se encuentra en el municipio de Armenia. El espesor La cantidad de muros para el segundo piso será igual que la del muro es de 11 cm (ver tabla de espesores mínimos). Entonces: cantidad de muros calculada para la vivienda de un piso equivalente, es decir se requeriran 6.9 m de muros estructurales Ap = 6 m x 6 m = 36 m² en cada dirección si la cubierta es pesada o 4.6m en cada dirección si la cubierta es liviana. Del mapa de amenaza sísmica de las normas NSR-98 para Armenia el Aa = 0.25 y por lo tanto Mo = 21, así: Para el primer piso: Ap cubierta = 6 m x 6 m = 36 m² (21 × 36) Ap entrepiso = 6 m x 6 m = 36 m² Lm = = 6.9 m 110 Ap total = 36 m² + 36 m² = 72 m² Con Aa = 0.25, Mo= 21 Luego, si la cubierta es de concreto será necesario construir 7 m de muros estructurales en cada una de las dos direcciones. Si la (21 × 72) Lm = = 13.7 m cubierta es liviana entonces: 110 Lm= 6.9 m x 0.67 = 4.6 m Así, si la cubierta es de concreto será necesario construir 13.7 m de muros estructurales en las dos direcciones en el primer Así será necesario construir 4.6 m de muros estructurales en piso. Si la cubierta es liviana entonces: cada dirección. (21 × 36) Si la casa es de dos pisos con las mismas dimensiones entonces, Lm = = 6.9 m x 0.67 = 4.6 m si la cubierta es liviana los muros del segundo piso se calculan como si fueran los del 110 más primer piso de una casa de un piso y los muros del primer piso se calculan con el área de planta (Ap) igual a la suma del área de la (21 × 36) Lm = = 6.9 m por el entrepiso de concreto cubierta y el área del entrepiso. 110 Por ejemplo, para la misma casa de 6 m x 6m construida en en total son 4.6m + 6.9m = 11.5m. Así si la cubierta es liviana y el Armenia, pero de dos pisos, la longitud de los muros entrepiso es de concreto será necesario construir 11.5 m de estructurales será: muro en el primer piso. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 26  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Proceso Constructivo Sobre la viga de cimentación o en el sobrecimiento se deben definir las dimensiones de las columnas, los muros, los vanos delas puertas y ventanas y de los corredores La primera hilada debe colocarse en seco para evitar errores en el resto del muro. En los extremos deben colocarse los ladrillos “maestros” o guías. La mezcla de mortero se coloca en la cara superior de la viga de amarre o sobrecimiento. Sobre esta se van colocando los ladrillos uno a uno verificando el alineamiento y golpeándolo hasta lograrse el tamaño y uniformidad deseados para la junta Las hiladas tanto horizontales como verticales deben quedar rellenas de mortero entre ladrillo y ladrillo. Siempre se debe comprobar la alineación y el plomo del muro en proceso de construcción. Para verificar el plomo, alineamiento, nivelación y las dimensiones debe utilizarse la plomada de nivel , la regla y los hilos de guía. Todos los ladrillos asentarse y alinearse hasta su posición definitiva. Los ajustes deben realizarse antes de que el mortero presente algún grado de fraguado. La plomada sirve para comprobar que el muro quede vertical. La plomada debe dejarse caer suavemente contra el muro. Si el plomo roza el muro, está vertical. Si el plomo queda muy separado o recostado, el muro está inclinado y hay que rectificar su verticalidad. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 27  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ABERTURAS EN LOS MUROS Las aberturas en los muros estructurales deben ser pequeñas, bien espaciadas y ubicadas lejos de las esquinas. El área total de los vacíos (vanos) de un muro no debe ser mayor al 35% del área total del muro. Debe haber una distancia suficiente entre los vanos de un mismo muro. La distancia mínima entre vanos debe ser mayor a 50 cm y en todo caso debe ser mayor que la mitad de la dimensión menor de la abertura. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 28  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Se deben reforzar los vanos con vigas y columnas alrededor de los mismos y la longitud total de los vanos debe ser menor que la mitad de la longitud total del muro. No se deben dejar espacios en la parte superior del muro, cerca de la columna de confinamiento. Un sismo puede hacer fallar fácilmente la columna si el muro no está completo en toda la altura. Esta situación se le conoce como “efecto de columna corta” dado que la fuerza sísmica se concentra en el tramo de columna que no tiene muro. Los muros deben quedar apoyados sobre la viga de cimentación o sobrecimiento y deben estar coronados por vigas de confinamiento a nivel de la cubierta o del entrepiso cuando la vivienda es de dos pisos. En estos niveles las vigas deben conformar un entramado o diafragma que permita que la vivienda se mueva como una unidad monolítica cuando ocurre un terremoto. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 29  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA COLUMNAS Y VIGAS DE CONFINAMIENTO ♦ Generalidades Una vivienda debe ser capaz de soportar deformaciones en sus componentes sin que se dañen gravemente o se degrade su resistencia. Cuando una estructura no es dúctil y tenaz podrá sufrir colapso total o parcial al iniciarse su deformación por la acción sísmica. Al degradarse su rigidez y resistencia pierde su estabilidad y podría llegar a colapsar súbitamente. El confinamiento de los muros mediante vigas y columnas de amarre es fundamental para que los muros soporten las fuerzas inducidas por el sismo. Las columnas y vigas se construyen después de haber levantado en su totalidad el muro que van a confinar. Deben construirse en lo posible: amarres y elementos de confinamiento alrededor de todos los muros y vanos de la estructura. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 30  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Todos los muros estructurales deben amarrarse entre sí mediante una viga de corona en la parte superior de los mismos o embebida en la losa de entrepiso. La viga de amarre debe ser al menos del mismo espesor del muro y de mínimo 15 cm de altura. Se deben construir columnas de confinamiento en los extremos de los muros, en la intersección de muros estructurales y en puntos intermedios a distancias no mayores de 35 veces el espesor del muro, o 1.5 veces la distancia entre amarres verticales, o máximo 4 m. Las culatas en mampostería también deben amarrarse construyendo vigas de corona o cintas de amarre sobre ellas, a manera de elementos de confinamiento. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 31  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Columnas de Confinamiento El refuerzo mínimo que debe colocarse en las columnas de confinamiento es el indicado en la figura anexa. La sección mínima de las columnas de confinamiento debe ser de 200 cm². Su ancho mínimo debe ser igual al ancho del muro. El acero no debe doblarse excesivamente en los cambios de espesor de las columnas o al entrar en la cimentación. No se deben doblar las varillas que se encuentren embebidas en el concreto recién fraguado o endurecido. Todas las varillas deben doblar ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 32  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA El acero debe tener una resistencia mínima de 2400 kg/cm² La columneta debe ir de la viga de cimentación o zapata hasta la viga superior y su armadura debe contar con los anclajes y traslapos de sus varillas de manera que se logre la continuidad de los elementos de confinamiento. El doblez de los estribos debe ser de mínimo 8 cm en ambos extremos y el amarre mediante alambre debe ser en forma de 8 o pata de gallina. Debe utilizarse alambre No. 18. Los estribos deben estar bien amarrados para lograr un buen confinamiento del concreto al interior de la columna o la viga de amarre. Si los estribos quedan mal doblados o anclados, pueden perder su configuración durante un sismo y su función de confinamiento se perderá. De esta manera el elemento estructural puede perder su capacidad de carga. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 33  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Vigas de Confinamiento La armadura o canastilla de las vigas es similar a la de las columnas, con la diferencia que todos los estribos pueden estar separados máximo 20 cm entre sí. En los cruces de los muros las varillas deben formar ángulos rectos y sus traslapos deben tener una longitud mínima de 40 veces el diámetro de la varilla que se traslapa o 50 cm.. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 34 CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Detalle de la colocación de la formaleta y del acero de refuerzo ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 35  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Las formaletas podrán retirarse después de 24 horas de vaciado el concreto. En caso de hormigueros, rellénelos con concreto tan pronto como sea posible. Para evitar hormigueros, no olvide chuzar el concreto y golpear la formaleta para garantizar una adecuada vibración y compactación del concreto. El concreto de las vigas y columnas debe mantenerse húmedo y protegido del sol y el viento al menos durante los primeros 7 días después de vaciado. El curado del concreto es fundamental para garantizar una buena calidad y resistencia del material a largo plazo. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 36  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA LOSAS DE ENTREPISO Y CUBIERTAS Las losas de entrepiso deben ser lo suficientemente rígidas para garantizar que todo los muros se muevan uniformemente en caso de sismo y las cubiertas deben ser estables ante las cargas laterales, razón por la cual es necesario arriostrarlas y anclarlas a los muros o vigas de soporte. Si la losa se construye con elementos prefabricados, estos deben unirse entre ellos y deben conectarse a las vigas que rodean la vivienda El espesor mínimo de la losa depende del sistema de entrepiso utilizado y del tipo de apoyo o elementos de soporte de acuerdo con la siguiente tabla: TIPO DE LOSA CONDICIÓN DE APOYO Simplemente Un apoyo Continuo apoyada continuo con voladizo Maciza L/20 L/24 L/10 Aligerada (Viguetas L/16 L/18.5 L/8 en una dirección) ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 37  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Losa maciza ♦ Losas Macizas Este tipo de losa consta de una sección de concreto reforzado en dos direcciones. Dependiendo de cómo esté apoyada, una losa maciza deberá tener mayor cantidad de refuerzo en un sentido que en el otro. Si la losa dispone de muros de apoyo en los cuatro lados su dirección principal será la del sentido más corto, si es cuadrada cualquiera de los dos sentidos es igual. Si la losa dispone de muros en solo dos lados (deben ser opuestos), la dirección principal será en la dirección perpendicular a la dirección de los apoyos. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 38  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA El refuerzo o acero que se le debe colocar a la losa debe seleccionarse de acuerdo con la siguiente tabla. El refuerzo indicado puede utilizarse únicamente para condiciones y cargas típicas de viviendas. Luz de diseño Espesor REFUERZO (m) (cm) Principal (a) Secundario (b)** 1.0-2.0 8 1 varilla de ½ 1 varilla de 1/4 cada 20 cm cada 30 cm 2.1 – 2.5 10 1 varilla de ½ 1 varilla de 1/4 cada 15 cm cada 30 cm 2.6 – 3.0 12 1 varilla de ½ 1 varilla de 3/8 cada 25 cm cada 25 cm 3.1 – 3.5 15 1 varilla de ½ 1 varilla de 3/8 cada 20 cm cada 25 cm 3.6 – 4.0 * 18 1 varilla de ½ 1 varilla de 1/4 cada 15 cm arriba cada 20 cm y abajo dos parrillas * luces mayores resultan poco económicas, es mejor construir la losa aligerada. ** el refuerzo secundario se coloca para evitar que el concreto se agriete debido a los efectos de la temperatura. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 39  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Ejemplo Se tiene una planta de 6m x 6m con muros intermedios como se ilustra en la figura. En este caso se puede dividir la losa de entrepiso en 4 zonas. Se van a diseñar las partes 1 y 2 que se ilustran en la figura. La parte 1 tiene 2.5m de luz y 2 m de ancho. Como está apoyada en dos extremos, la dirección principal será de 2.5m (dirección principal). Según la tabla, para esta luz es necesario un espesor de 10 cm. El refuerzo necesario es 1 varilla de ½ pulgada (o sea numero 4) cada 30 cm colocada en la dirección de los 2.5 m. Para la dirección de los 2 m es necesario colocar una varilla de ¼” cada 15 cm. Para la parte 2, como está apoyada en los 4 lados se toma como la dirección principal la luz de 2 m. Esta parte necesita un espesor de 8 cm y un refuerzo de ½ cada 30 cm en la dirección principal y de 1/4 cada 20 cm en la dirección secundaria (la de 3.5m). Debido a que es difícil constructivamente variar el espesor de la losa, en la práctica se escoge el mayor espesor y se construye con éste toda la placa. Si se hubiera escogido la dirección principal para la parte 2 como 3.5 m, el espesor necesario hubiera sido de 15 cm. Por eso es mejor escoger el lado más corto cuando la losa esta apoyada en los cuatro lados. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 40  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Proceso constructivo de losas macizas Preparación: Se deben alistar los materiales, consultar las especificaciones (forma, espesor, etc.) y nivelar el piso desde donde se van a tomar las medidas. Apuntalado: Se colocan los largueros paralelos a los muros, apoyados sobre puntales cada 60 cm. Se procede a nivelar los largueros y cuñar los puntales. Los puntales se deben arriostrar (sostener con diagonales) para evitar su caída por desplazamiento lateral. Formaleta: Se colocan las tablas apoyadas entre los largueros formando una superficie lo más ajustada que se pueda para que no se escape el concreto por entre los espacios. La formaleta debe quedar nivelada. Armar el refuerzo: Se debe colocar el refuerzo calculado sobre la formaleta, apoyado de tal forma que al vaciar el concreto, el refuerzo quede totalmente rodeado por éste. El recubrimiento mínimo de concreto sobre el acero debe ser de 4 cm. Vaciado del concreto: Se debe hacer con cuidado para evitar que la formaleta se pueda caer. Recuerde los cuidados y el procedimiento para hacer y vaciar concreto. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 41  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Losas aligeradas En este tipo de losa parte del concreto se reemplaza por otros materiales como cajones de madera, guadua y principalmente cuando se trata de viviendas de uno y dos pisos se reemplaza por ladrillos o bloques. De esta forma se disminuye el peso de la losa y se pueden cubrir mayores luces de manera mas económica. En este sistema, la losa tiene cuatro componentes: Una torta inferior que se coloca sobre las tablas de la formaleta; los bloques o elementos aligerantes; la torta o plaqueta superior con refuerzo nominal y las viguetas en concreto reforzado La torta inferior es un mortero con dosificación de 1:3 de 2 cm de espesor que permite cubrir el aligeramiento y el refuerzo principal de la losa o elementos aligerantes. Los bloques o elementos aligerantes se colocan de tal manera que formen las cavidades de las viguetas con separaciones entre si entre 50 y 70 cm (promedio de 60 cm). La plaqueta superior es un concreto fundido monolítico con el sistema de piso, con 5.0 cm espesor y debe tener un refuerzo de 1 varilla de ¼ de pulgada (numero 2) cada 30 cm en las dos direcciones. La sección típica de una placa aligerada se indica en la figura Estribos No 2 anexa ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 42  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Las viguetas contienen el refuerzo principal. El ancho medio de Sección longitudinal de viguetas viguetas es de 8 cm. Su altura se calcula según la luz (espacio a cubrir), de acuerdo a la tabla anexa El refuerzo superior e inferior se distribuye como se muestra en la figura. viguetas ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 43  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA A continuación se presentan las tablas con las cuales se puede calcular el refuerzo de las viguetas en losas aligeradas. Tabla de refuerzo Luz de Espesor Refuerzo* Refuerzo inferior* Refuerzo* Refuerzo superior* Estribos* diseño (m) total inferior (complementario superior (complementario para placa (cm) continuo centrado en luz) continuo vigas de varias luces en apoyos internos) 1.0 - 2.5 15 1 No 4 ----- 1 No 4 Estribos No 2 Cada 8 cm 2.6 - 3.5 20 1 No 4 ----- 1 No 4 Estribos No 2 Cada 8 cm 3.6 – 4.5 28 1 No 4 1 No 3 1 No 4 1 No 3 Estribos No 2 Cada 12 cm 4.6 – 5.5 35 1 No 4 1 No 3 1 No 4 1 No 3 Estribos No 2 Cada 15 cm Ver figura para ubicación de refuerzo Todo el refuerzo a utilizar debe ser corrugado con fy = 420 Mpa = 4200 kg/cm2 excepto las barras para los estribos No 2 que tienen fy= 240 Mpa = 2400 kg/cm2. El concreto debe tener mínimo f´c= 280 Kg/cm2. La carga de muros apoyados sobre la placa más la carga de los acabados de piso no debe sobrepasar 100 kg/cm2 La carga viva No debe sobrepasar 180 kg/cm2. La longitud de traslapos mínima para barras No 4 (φ= φ= 1/2") = 50 cm ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 44  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA CUBIERTA La estructura de cubierta debe estar anclada a las vigas que confinan y amarran los muros. Esto se debe hacer dejando pernos o hierros de ¼ de pulgada en la parte superior de la viga de amarre superior de los muros. Se deben evitar las cubiertas pesadas y trate de usar láminas o tejas livianas. Pendientes Recomendadas Tipo de Cubierta Pendiente Máxima La pendiente del techo (inclinación) varía de acuerdo con el Teja de barro 42% material que se utiliza. La pendiente debe ser como se indica Asbesto – cemento 27% en la siguiente tabla. Plástica 20% Metálica 15% Losa de concreto 2% ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 45  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Por ejemplo, para una vivienda de 6 m de frente y 6 m de largo, y teja de barro (42%) la cubierta tiene la siguiente forma: Si la altura en la parte exterior (hacia donde corre el agua) es igual a 2.20 m, en la parte central de la casa, o sea a 3 m del borde (donde esta la parte más alta de la cubierta) la altura será la siguiente: 2.20m + 3m x (42/100) = 3.46 m Cuando el techo es una estructura de madera, las viguetas o correas para un techo de tejas de asbesto cemento se deben colocar separadas de acuerdo con la siguiente tabla:. Teja Distancia Numero No. entre de apoyos apoyos (m) por placa 2 0.47 2 3 0.77 2 4 1.08 2 5 1.38 2 6 1.69 3 8 1.15 3 10 1.45 3 ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 46  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA Las tejas se pueden fijar en las correas con ganchos galvanizados, tornillos o amarres de alambre. Para impermeabilizar el amarre se utiliza un poco de masilla en la cabeza del alambre. Debe garantizarse que los amarrres sean capaces de resistir la eventual tensión hacia arriba (succión) que ejerza la fuerza del viento. En el límite entre el techo y la pared medianera es necesario construir una ruana que impida el paso del agua que rueda por la pared. Esta es una lámina de acero que se fija a la pared con el revoque e impermeabilizante. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 47  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA OTROS DETALLES DE CONSTRUCCIÓN ♦ Instalaciones eléctricas. Las habitaciones requieren mínimo un tomacorriente. La cocina requiere un toma trifilar para la estufa y tomas adicionales para la nevera y demás electrodomésticos. En todo momento se debe cuidar que los cables mantengan su aislamiento para evitar cortos circuitos e incendios. Los cables eléctricos pueden distribuirse por toda la vivienda dentro de tubos de PVC de diámetro pequeño. Si se están utilizando bloques de concreto de perforación vertical, es posible introducir los tubos de PVC dentro de las cavidades de los bloques. Debe tratar de minimizarse las regatas en muros estructurales. No deben realizarse regatas que crucen la totalidad del muro de lado a lado o de arriba abajo. Las tuberías deben conducirse principalmente por la placa de piso ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 48  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Instalaciones sanitarias. Por economía, resistencia y durabilidad el PVC es el producto más utilizado para la construcción de las instalaciones sanitarias. A lo largo de la tubería se pueden incluir válvulas para regular el gasto de agua, controlar las presiones, permitir la entrada de aire y dejarlo escapar. En caso de requerirse regatas en el muro para introducir la tubería, el diámetro de la tubería no debe exceder 1/3 del espesor del muro. El ancho mínimo de las excavaciones para la colocación de la tubería de desagüe debe ser por lo menos de 30 cm, porque de otra forma la instalación resulta dispendiosa y puede quedar con problemas. Además la pendiente debe ser la adecuada, por lo general es igual o un poco mayor al 2%. El diámetro de los desagües dentro de la vivienda debe ser de 4 pulgadas, mientras para la conexión a la acometida debe aumentarse a 6 pulgadas. Un diámetro menor puede dificultar la circulación del agua. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 49  CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA ♦ Escaleras. En la figura se presenta un detalle de cómo se debe colocar el refuerzo en una escalera típica para una vivienda de dos pisos. ♦ Control de calidad Siempre se deben cumplir los requisitos de calidad y resistencia de los materiales y acatar las especificaciones de diseño y construcción. La falta de control de calidad en la construcción y la ausencia de supervisión técnica ha sido la causa de daños y colapsos de edificaciones que aparentemente cumplen con otras características o principios de la sismo resistencia. Los sismos descubren los descuidos y errores que se hayan cometido al construir. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 1 - 50 EVALUACIÓN DEL GRADO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA CAPÍTULO II EVALUACIÓN DEL GRADO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA DE VIVIENDAS ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 2-1  EVALUACIÓN DEL GRADO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA CLASIFICACIÓN DE TIPOS DE VIVIENDAS SEGÚN SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN DE MUROS Las viviendas pueden clasificarse en tres tipos dependiendo del sistema constructivo de los muros de soporte principales. Mampostería No reforzada La mampostería No Reforzada es la construcción que utiliza unidades de mampostería en la cual no se considera ningún tipo de refuerzo interno o externo de confinamiento. Mampostería Confinada El método de construcción de mampostería de muros confinados se basa en la colocación de unidades de mampostería conformando un muro que luego se confina con vigas y columnas de concreto reforzado vaciadas en el sitio. Mampostería Reforzada El sistema de mampostería reforzada se fundamenta en la construcción de muros con piezas de mampostería de perforación vertical (de arcilla o de concreto) unidas por medio de mortero, reforzadas internamente con barras y/o alambres de acero. Este sistema permite la inyección de todas sus celdas con mortero de relleno, o de solo las celdas verticales que llevan refuerzo. El refuerzo se distribuye dependiendo de la demanda impuesta al muro en cuanto a cargas externas. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 2-2  EVALUACIÓN DEL GRADO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA DE VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS EN MAMPOSTERÍA TIPOS DE ELEMENTOS SUSCEPTIBLES A SUFRIR DAÑO EN VIVIENDAS DE UNO Y DOS PISOS Los elementos susceptibles a sufrir daño en viviendas de uno y dos pisos y que pueden tener efectos directos sobre la seguridad de la estructura son los siguientes: Cubiertas Losas de entrepiso Muros Sólidos de soporte Paneles y Muros Divisorios Vigas, dinteles, antepechos ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA - AIS - 2-3  EVALUACIÓN DEL G