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Conformacion de construcciones sismoresistentes
Resumen: Mediante esta guía y sus contenidos, se busca suministrar la información que permita entender a quien la estudie, cómo debe ser la conformación de una casa de uno o dos pisos, para que cumpla con las condiciones de sismo resistencia que exige la norma.
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Autor: Centro de la Construcción
OBJETIVOS
DE LA GUÍA
OBJETIVO
GENERAL
Mediante esta guía y sus contenidos,
se busca suministrar la información que permita entender a quien la
estudie, cómo debe ser la conformación de una casa de uno o dos
pisos, para que cumpla con las condiciones de sismo resistencia que
exige la norma.
OBJETIVOS
ESPECÍFICOS
Del trabajo guiado con el estudiante,
se espera que :
- Comprenda la importancia que
tiene la forma geométrica de la casa para efectos de resistir
mejor un sismo.
- Identifique los muros que se
colocan en una vivienda.
- Identifique los espacios que
tiene una vivienda.
- Identifique los tipos y causas
de los agrietamientos en las viviendas.
- Identifique el grueso de los
muros requeridos según la zona de amenaza sísmica.
INTRODUCCIÓN
A partir de esta guía entramos a
tener una serie de conceptos que se deben tener en cuenta en el
momento en que se diseña una vivienda, para que ésta resista los
sismos, como se dijo en la guía número tres, la forma arquitectónica
de la vivienda, debe cumplir ciertas condiciones mínimas como son:
la simplicidad, la simetría y la continuidad.
Para lograr la sismo resistencia de
la vivienda, ésta debe contar con un conjunto de muros en las dos
direcciones los cuales van a conformar los espacios de la vivienda
como son: salas, alcobas, servicios, patios y cocina, además van a
servir para darle rigidez a la vivienda en las dos direcciones.
Estos muros deben de cumplir las
especificaciones dadas en el capítulo E de la Norma Colombiana
de Diseño y Construcción Sismorresistente en cuanto a
conformación de la vivienda, gruesos de muro, alturas, amarres
tanto verticales como horizontales de todos los tipos de muros que
la conforman
ACTIVIDADES
DE APRENDIZAJE
Para la mejor comprensión del tema
sobre conformación de edificaciones sismo-resistentes le
proponemos:
- Leer detenidamente y analizar
los objetivos de la guía, pues estos son los puntos de
partida.
- Si a medida que va estudiando
los temas encuentra palabras que desconoce, consulte el
vocabulario incluido al final de esta guía, para aquellas
palabras que no encuentre ahí, busque su significado en un
diccionario.
- Responda las preguntas que se
hacen en la evaluación final y envíela a su tutor para que
las corrija y evalue.
- Una vez completado exitosamente
todo el proceso, podrá continuar en el nivel siguiente.
- Construya una maqueta con el
plano que acompaña esta guía. Para lograrlo, recorte primero
por las líneas punteadas. Luego para conformar los muros
periféricos de la vivienda, doble las aletas y péguelas con
colbón hasta que logre formar una casa. Observe que al pegar
las partes, el conjunto adquiere una buena rigidez por tener
los muros en las dos direcciones.
- Encierre un rectángulo usando
cuatro cartas de naipe puestas de canto y apoyadas unas en
otras.
- Cuando las cuatro cartas están
juntas, se sostienen unas a otras, pero si se quita una de
ellas las demás tienden a caerse por falta de rigidez pues
las cartas hacen el papel de muros en las dos direcciones.
DESARROLLO
DE TEMAS
1.
GENERALIDADES
La vivienda es una suma de espacios
abiertos y cerrados donde el ser humano realiza sus actividades
vitales como: comer, dormir, descansar, procrear etc.
Estos espacios son conformados por
muros dispuestos en dos direcciones y aberturas, llamadas vanos,
realizadas en los muros para comunicar los espacios que ellos
delimitan. Para garantizar la seguridad de quienes habitan la
vivienda, estos muros y vanos deben cumplir con una serie de
requisitos mínimos que se establecen en el capitulo E de la Norma
Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente, NSR-98.
2.
CONFORMACIÓN DE LA VIVIENDA
Las recomendaciones dadas en esta guía,
están dirigidas únicamente para el diseño y la construcción de
casas sismo resistentes de uno y dos pisos que estén apoyadas sobre
muros de mampostería.
1.Al diseñar la
vivienda se debe tener en cuenta conformar los espacios como si
fueran cajones rígidos que no tengan de largo mas de tres veces el
ancho.
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Figura 1
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Una planta de edificación
muy larga con relación al ancho, no cumple con este requisito, a
continuación vemos algunos ejemplos de lotes que cumplen esa condición.
Ejemplos:
Si un lote mide 3 metros de frente, el
fondo máximo sin realizar juntas de construcción será de 9 metros,
o sea 3 metros de frente por 3 veces, igual 9 metros.
Otro ejemplo, si un lote mide de frente
5 metros, el máximo de fondo será de 15 metros sin que se tenga que
realizar juntas.
Como vemos, la mayoría de lotes que se
venden comercialmente a nivel de urbanizaciones cumplen un fondo
razonable y a veces menor que la regla por ejemplo un loteo muy común
es el de 6 metros de frente por 12 o 15 metros de fondo, en estos casos
no se necesita realizar juntas porque si aplicamos la regla, la junta
será necesaria a partir de los 18 metros.
Cabe resaltar que la junta se realizaría
a partir de la próxima construcción, en este caso desaparecen los
muros medianeros o sea los muros compartidos con el vecino y siempre se
tendrá que dejar una junta y hacer muros independientes cada
colindante.
Con lo anterior no se quiere decir que no
se pueda realizar proyectos de viviendas en lotes de otras dimensiones,
basta saber que si son muy largos realizamos juntas, dividiéndolos en
dos o tres construcciones por separado, teniendo además en cuenta lo
visto en la Guía sobre Sismo Resistencia en cuanto a simplicidad,
simetría y continuidad. Ver figura 2.
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|
Figura
2
|
3.
MUROS
Al diseñar y construir la vivienda, se
deben colocar muros en las dos direcciones y perpendiculares entre si
(o aproximadamente perpendiculares) desde la cimentación, para que se
comporten como riostras y resistan las fuerzas horizontales producidas
por los sismos. Estos muros deberán ser confinados, es decir,
contener vigas y columnas que los amarren, tal como se verá en la Guía
5 de componentes estructurales que garantizan la sismo resistencia.
4.
CLASES DE MUROS
Los muros confinados en una vivienda
pueden ser:
1.
Muros de carga: Cuando además
de su propio peso, transmiten las cargas típicas que se dan en una
vivienda como son: el peso de la losa de entrepiso, del techo o
cubierta, de los otros muros y de los enseres que se tienen en la
vivienda.
Cuando se trate de una vivienda de dos
pisos, los muros de carga del segundo piso deben ser colineales con
los del primer piso, es decir, coincidir verticalmente, de lo
contrario la transmisión de cargas es peligrosa. Ver figura3.
2.
Muros divisorios o transversales: Son los que
solo soportan su propio peso y sirven además para darle rigidez a los
de carga. Para que no se volteen estos muros, deben estar adheridos a
la estructura (losa, techo o muros cargueros),con mortero de pega en
los bordes de contacto y deben tener un grueso mínimo de 10 cms.. Las
longitudes totales de muros confinados deben ser aproximadamente
iguales en las dos direcciones; estos muros se deben colocar
preferiblemente en la periferia de la edificación para conformar el
cajón.
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Figura 3
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|
La figura anterior número 3, nos
muestra una vivienda con una planta que tiene pocos muros en la
dirección transversal y no cumple con la simetría ni con la longitud
de muros confinados no hay cierre total.
En la figura 4, mostramos un ejemplo de
planta de vivienda bien diseñada y conformando los espacios de una
vivienda como son: la sala, alcobas, cocina y servicios
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PLANTA DE DISTRIBUCION
Figura 4
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Planta tridimensional
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|
Las edificaciones deben
tener unos diafragmas rígidos que amarren entre si los muros de carga
y los divisorios para que los obliguen a trabajar como un
conjunto, estos diafragmas se deben colocar tanto a nivel de la
cimentación como en el nivel de la cubierta.
Los diafragmas los
constituyen la viga de cimentación y la viga de amarre conformando
recuadros cerrados los cuales a la vez forman las alcobas o espacios
de la vivienda. Ver figura 5
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|
Figura
5
|
| Cuando la vivienda es de
dos pisos, la losa hace el papel de diafragma en el nivel superior y
las vigas y cintas de amarre, el diafragma en la cubierta o techo.
Es recomendable que las losas y
cubiertas sean lo mas livianas posibles si es losa aligerarla con
ladrillo o casetón de madera y el techo o cubierta en láminas de
asbesto cemento, zinc madera y teja de barro.
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|
Son las aberturas o huecos que se dejan sobre los muros para la
colocación de puertas y ventanas para que las habitaciones reciban
iluminación y ventilación natural.
Al dejar estos vanos se debe tener en
cuenta que hay que dejarlos unos frente a otros, o sea, que queden simétricos
y que cumplan con los siguientes requisitos: Ver figura 5 b
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|
Figura 5 b
|
| L =
ancho del muro |
L1=
Ancho de puerta |
| L2
= Ancho de ventana |
D
= Machón central |
| D1
= Machón Izquierdo |
D2 = Machón derecho
|
| >
Este símbolo se lee Mayor que |
<
Este símbolo se lee Menor que |
|
Debe cumplirse que:
L1 + L2 < L/2
Se lee: El ancho de la puerta más el
ancho de la ventana, debe ser menor que la mitad del ancho de todo
el muro.
H1 > H2
Se lee: La altura de la puerta debe
ser mayor que la altura de la ventana
3 D, D1, D2 > 50 cm.
Se lee : El machón central y los
orilleros deben de ser mayores de cincuenta centímetros
Si no se cumple con estos requisitos,
se deben colocar columnetas de confinamiento en las orillas de puertas
y ventanas. Ver figura 6.
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|
Figura
6
|
|
Agrietamiento de muros por flexión debido a falta de muros
transversales interiores
Figura
7
|
| Para evitar este
agrietamiento, se colocan muros transversales interiores y una viga en
la parte superior. |
|
Desprendimiento de muro por falta de amarre en sus bordes
verticales y horizontales
Figura 8
Ver
foto
|
| Para evitar esto, se
colocan vigas de amarre y columnas de confinamiento. |
|
Agrietamiento diagonal
de los muros: se presenta por falta de vigas y columnas de
confinamiento y por o vanos muy próximos.
Figura 9
Ver
foto
|
| Para evitar esto, se debe
cumplir que los machones tengan un ancho mínimo de 50 cms como se
explicó anteriormente, y colocar vigas, cintas de amarre sobre
culatas y columnas de confinamiento.
Vivienda de dos pisos con los
agrietamientos típicos que se presentan cuando sucede un sismo o
temblor de tierra. Ver figura 10
|
|
Figura 10
|
|
Las vigas, columnas de confinamiento,
cintas de amarre se explicarán mas detalladamente como estructuras en
la Guía #2.
7.
ESPESORES DE MUROS CARGUEROS
Los espesores mínimos de los muros son
dados en la siguiente tabla:
|
|
ZONA DE AMENAZA
SISMICA
|
NUMERO DE
NIVELES DE CONSTRUCCION
|
|
UN PISO
|
DOS PISOS
|
|
PRIMER NIVEL
|
SEGUNDO NIVEL
|
|
ALTA
|
11
|
11
|
10
|
|
INTERMEDIA
|
10
|
11
|
10
|
|
BAJA
|
10
|
11
|
10
|
|
Tabla 1
Los espesores están dados en centímetros
y no se debe contabilizar el grueso del revoque como parte del grueso
del muro.
8.
CÁLCULO DE ESPESOR DE MUROS CARGUEROS
Para determinar el espesor que deben
tener los muros, lo primero que tenemos que hacer es identificar en el
mapa de Colombia en qué zona de amenaza sísmica se encuentra el
municipio donde se va a construir la vivienda. Ver mapa figura 11
Segundo, se ve que tipo de construcción
se va a realizar, si es de un piso o de dos pisos, y con estos datos
se consulta la tabla correspondiente.
Se ubica en la primera columna la zona
de amenaza en la cual esta el municipio y luego lee en las demás
columnas el grueso que le corresponde al muro que se debe colocar, según
la casa sea de un piso o de dos.
Ejemplo:
Si se quiere construir una casa de un piso en el municipio de Medellín,
lo primero que se hace es buscar en el plano de Colombia, en qué zona
de amenaza sísmica se encuentra Medellín. Vemos que se encuentra en
una zona intermedia.
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|
Figura 11
|
| Con este dato, se ubica la
casilla donde dice "INTERMEDIA" en la primera columna de la
tabla 1. Luego, se lee en la columna correspondiente a casas de un
piso, el grueso de muro que hay que colocar. La tabla dice que el muro
mínimo deberá ser de 10 cm.
Esto no quiere decir que si Ud. quiere
colocar un muro con un grueso de 12 o 15 cm no lo pueda hacer, pero en
ningún caso podrá colocar muros de menos de 10 centímetros de
espesor.
El proceso para conseguir los gruesos
de muros es igual, la clave esta en ubicar en el mapa de Colombia en
que zona de amenaza sísmica se encuentra localizado el municipio en
el cual voy a realizar la construcción.
Si fuera a construir en Leticia
observamos en el mapa que este municipio corresponde a una zona de
amenaza sísmica baja pero si vamos a construir en Quibdó la capital
del Choco, vemos que se encuentra según el mapa en una zona de
amenaza sísmica alta por lo tanto cada zona tiene unos requisitos
diferentes en cuanto a grueso de muros
Debe observarse en el mapa que
las líneas me delimitan las zonas de amenaza sísmica figura 11.
9.
TECHOS O CUBIERTAS
Es la parte superior o exterior de una
vivienda que cumple la función de proteger de las variaciones climáticas
a la construcción y a quienes la habitan.
El techo debe realizarse con materiales
livianos tales como láminas de asbesto cemento y zinc como los mas
recomendados y en teja de barro cocido o teja española cuando el diseño
arquitectónico así lo amerite.
|
|
Figura 12
|
| En cuanto a la configuración
del techo, esta debe ser lo mas sencilla posible 2 a 4 aguas y evitar
pendientes demasiado pronunciadas para no aumentar altura a la
vivienda, ya que con esto la hacemos mas vulnerable a la acción de un
sismo.
Los techos generalmente descasan sobre
muros que forman las pendientes y estos reciben el nombre de muros de
culata (ver figura 13) los cuales deben ser rematados con vigas o
cintas de amarre y en las que se dejan unos anclajes para luego ser
fijado a ellas el techo.(ver figura 14)
El proceso de determinación de las
pendientes para los diferentes materiales de cubierta que se empleen,
será dado en la guía de techos mas adelante
|
|
Figura 13
Ver
foto
|
| En la siguiente figura se
muestra el tipo de anclaje que se deja en las vigas para asegurar los
techos y pueden ser unos tornillos de 3/8 de pulgada o varillas del
mismo diámetro roscadas por una punta y por la otra se le hace un
gancho para que quede mas amarrada en el concreto de la viga. |
VOCABULARIO
ANCLAJE:Tornillo
de diámetro mínimo de 3/8 que se deja embebido en la viga de amarre
para amarrar el techo.
COLUMNETA DE CONFINAMIENTO:
Elemento vertical reforzado que se coloca embebido en el muro para
resistir las fuerzas horizontales producidas por un sismo.
CULATA: Muro que se
remata con pendientes para recibir el techo de una vivienda. En muchas
regiones se le llama cuchilla.
DIAFRAGMA: Es un
elemento estructural cerrado que reparte las fuerzas en una vivienda.
LOSA: Elemento
estructural fundido en hormigón reforzado comúnmente llamado
plancha.
MACHON: Muro pequeño
en cuanto a su largo.
MURO MEDIANERO:Es muro
que comparten dos casas vecinas también se le llama de colindancia.
PENDIENTE: Es el grado
de desnivel de un techo o cubierta para que las aguas puedan correr.
|
BIBLIOGRAFÍA
-
Asociación Colombiana de Ingeniería
Sísmica. Normas Colombianas de Diseño y Cnstrucción
Sismoresistente. Ley 400 de 1997. Tomo 1. 1998
-
Sarria Molina, Alberto. Ingeniería
Sísmica. Ediciones Unidas. Universidad de los Andes, Bogotá,
Colombia. 1990.
-
Asociación Colombiana de Ingeniería
Sísmica. Manual para Construcciones de uno y dos pisos. 1984
-
Mejía, Luis Gonzalo. Manual de
Especificaciones Mínimas para viviendas de uno y dos pisos. 1998
-
SENA, Asociación de Ingeniería Sísmica.
Manual de Construcciones Menores Sismo-resistentes. 1990
-
Material de Internet.
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