3.1 Conceptos generales.
Para el diseño de las estructuras de albañilería armada a base de bloques de hormigón son
aplicables los conceptos generales de diseño estructural, pero tomando en consideración las
particularidades que presentan los bloques en cuanto a sus caracterlsticas flsicas.
En este Capítulo se analizarán en forma general dichos conceptos, con el objeto principal de
hacer referencia a las condiciones que deben considerarse debido al empleo de bloques de
hormigón. No se pretende en consecuencia abordar en extenso dichos conceptos, ya que ello
queda fuera del alcance del presente texto.
Para este examen se considerarán las etapas que normalmente sigue el diseño estructural de
una obra cualquiera, las que pueden resumirse en la forma que se indica a continuación.
a. Determinación de las cargas actuantes sobre la estructura.
Las cargas actuantes sobre una estructura son normalmente de los siguientes tipos:
- Peso propio de los elementos constituyentes.
Para el cálculo del peso propio de los elementos constituidos mediante bloques de
hormigón con relleno parcial, como es el caso de las albañilerías armadas puede
considerarse en primera aproximación un valor promedio aproximado de densidad de
1000 kg/m’. - Sobrecargas de uso.
En edificios deben utilizarse los valores establecidos en NCh 1537. Para otras estructuras debe recurrirse a la información técnica especifica existente. - Cargas de viento, nieve y sísmicas.
Para las cargas producidas por el viento son aplicables las estipulaciones de NCh 432, para las
de nieve las de NCh 431 y para las de origen sísmico las establecidas en NCh 433.
b. Determinación de les solicitaciones.
Para determinar las solicitaciones es necesario establecer previamente la parte proporcional de
las cargas que actúa sobre cada uno de los elementos resistentes que conforman la estructura, y
que depende de la configuración que tengan dichos elementos resistentes y del tipo de cargas
actuantes.
En las estructuras de albañilerla armada las cargas son resistidas básicamente por los muros
armados que las constituyen y eventualmente por los elementos de hormigón armado que los
complementen.
Una vez establecida la distribución de cargas es posible determinar las solicitaciones en forma
de esfuerzos normales, momentos !lectores y de torsión y esfuerzos de corte actuantes sobre
cada elemento resistente. Estas deben combinarse para obtener las situaciones más desfavorables y, a partir de ellas las tensiones de tracción, compresión y de corte.
Debe señalarse que para las albañilerías armadas en base a bloques de hormigón, las tensiones
de corte provenientes de las solicitaciones slsmicas deben calcularse amplificando las fuerzas
sísmicas establecidas en NCh 433 por un factor igual a 2.0.
c. Dimensionamiento.
En base a las tensiones máximas determinadas para cada elemento y a las tensiones admisibles
del material constituyente se determinan sus dimensiones y armaduras.
Para el dimensionamiento es necesario conocer la calidad resistente de los materiales componentes de la estructura, los cuales para los elementos construidos a base de albañilería armada
están establecidas en NCh 1928, la cual fija como pautas básicas para este diseño las
siguientes:
- El cálculo debe efectuarse de acuerdo al método elástico, ya que las tensiones admisibles definidas en la Norma son válidas para este procedimiento de cálculo.
- La rotura debe producirse en forma dúctil, motivo por el cual deben respetarse estricta•
mente las disposiciones relativas a tensiones admisibles y cuantlas mínimas. - Debe considerarse una estructuración racional, utilizando una adecuada cantidad y
distribución de muros resistentes, de manera de evitar sobretensiones en algunos
elementos y torsiones en planta causadas por las solicitaciones sísmicas.
La Norma establece además una significativa diferencia entre las tensiones admisibles de
acuerdo a la calidad de la supervisión existente durante la construcción, reconociendo así la
especial importancia de la calidad de ejecución. Para este objeto so defino como inspección
especializada la presencia permanente en obra de un Inspector experimentado, aprobado por el
Proyectista, aceptándose en este caso tensiones admisibles iguales al doble de las válidas para
el caso de inexistencia de dicha inspección.
Finalmente debe indicarse que las tensiones admisibles son definidas en función de la resisten•
cía prismática de la albafillería, la cual se mide en la forma establecida en la misma Norma
NCh1928, reproduciendo un trozo de albañilería mediante un prisma formado con los bloques,
en la forma indicada en la Figura 3. 1.
A continuación se tabulan los aspectos principales incluidos en NCh 1928 en relación con las
tensiones admisibles. Para el cálculo de los valores señalados en esta Tabla es conveniente
efectuar ensayos con los elementos que empleará para la construcción de la obra, pero en una
primera aproximación pueden considerarse como probables las resistencias prismáticas controladas en una investigación piloto desarrollada en 1982 en los Laboratorios de IDIEM y DICTUC,
bajo el auspicio del Ministerio de la Vivienda, los que indicaron los siguientes resultados:
Por su parte, en lo que concierne a módulos de elasticidad, la Norma NCh 1928 establece los
valores siguientes:
Albañilería
- para cálculo de propiedades dinámicas y distribución de carga sísmica E
(MPa) - para diseño elástico de albañilería sin relleno E = 700 fm (MPa)
- para diseño elástico de albañilería con relleno E = 800 fm (MPa)
Armaduras
E = 2.1 x 1 O’ MPa
1000 fm
Además de los valores señalados para las tensiones admisibles, la Norma establece una serie
de condiciones que deben respetarse para el dimensionamiento de los distintos elementos
estructurales.
Las condiciones generales mencionadas en la Norma se resumen en la Figura 3.2, debiendo
tenerse presente que algunos puntos indicados en ella son cumplidos de por sí por las
albañilerías formadas a base de bloques huecos de hormigón. En cuanto a las condiciones
especificas de cada tipo de elemento estructural, por su naturaleza, escapan del alcance del
presente texto, debiendo ser consultadas en la mencionada Norma o en los textos especializados sobre la materia.
d. Otras solicitaciones. Juntes de contracción.
Además de las solicitaciones provenientes del peso propio y las cargas actuantes, en toda
estructura deben considerarse las solicitaciones producidas por las condiciones ambientales
prevalecientes en la zona donde está ubicada, y que son principalmente las provocadas por las
variaciones de humedad y temperatura, y las derivadas de la retracción hidráulica del hormigón
de los bloques y de los morteros de junta y de relleno.
Cuando estas variaciones se traducen en contracciones del muro de albañilerla, según sea el
grado de confinamiento a que esté sometido, se producirán tensiones de tracción de mayor o
menor magnitud, las cuales podrán inducir fisuras o grietas de distinta magnitud y ubicación.
Para paliar este efecto es necesario una adecuada disposición de armaduras y juntas de
contracción, las cuales deben determinarse en forma coordinada entre si.
Desde el punto de vista de la ubicación de las juntas de contracción en estructuras de albañilería
armada, se considera válido el criterio general que establece que la distancia máxima entre ellas
no debe exceder de 15 m, ni de 7.5 m de las esquinas extremas de la obra. Este criterio, si bien
es aplicable en las situaciones normales de temperaturas y humedades, debe ser ·examinado
con detención en condiciones ambientales que se aparten sensiblemente de las condiciones
medias, casos en los cuales deben considerarse reducciones de dichas distancias hasta en un
50%, además de los antecedentes expuestos en 2.1 c sobre humedad de los bloques para limitar
su retracción hidráulica propia.
Igualmente, la disposición de juntas de contracción debe concordarse con su ubicación obligada
en algunos puntos singulares de las estructuras, principalmente en los siguientes:
- Cambios de sección en altura
- Cambios de espesor
- En la continuación de Juntas de fundación, cielos y pisos
- En los extremos de los vanos
- A una distancia máxima de esquinas y cruces de muros igual a 0.5 veces la distancia
calculada entre juntas
Para una adecuada aplicación de estos criterios deben considerarse paralelamente las exigencias de armaduras mínimas para las obras de albañilería armada que se señalan posteriormente
en el párrafo designado Disposiciones Constructivas.
e. Elementos no estructurales.
Se consideran como elementos no estructurales aquellos que, formando parte de la obra, no
están destinados a recibir cargas verticales ni traspaso de cargas provenientes de los elementos
principales. Los elementos no estructurales deben también cumplir ciertas condiciones mínimas,
que pueden resumirse en la siguiente forma: - Espesor mínimo: 9 cm o 1/36 de la menor distancia entre apoyos.
- Armadura mínima: 0.04% de la sección bruta medida perpendicularmente a la armadura
- Deformación lateral máxima: 1/500 de la distancia entre apoyos laterales verticales u
horizontales.
3.2 Detalles constructivos
Adicionalmente a las condiciones establecidas por el dimensionamiento de las estructuras de
albañileria armada, en su diseño es necesario respetar algunas disposiciones constructivas que
son de aplicación general en obras de albañilería armada. A pesar de que los esquemas que se
presentan se han dibujado para estructuras correspondientes a viviendas, ellos son también
válidos para otros tipos de estructuras, con las adaptaciones que correspondan a su forma
geométrica.
Para una mayor claridad, se presentan en forma gráfica en las figuras que se incluyen anexas, y
corresponden a los casos que se describen a continuación:
Figura 3.3 Disposición Típica de una Estructura de Vivienda.
Esta Figura muestra en forma esquemática la disposición que debe darse a las
armaduras de una estructura de albañilería armada a base de bloques de hormigón. En particular, se hace notar la disposición que debe adoptarse en los encuentros de muros y en los vanos. En estos últimos, además, puede observarse el
empleo de bloques de formas especiales, para la ubicación de elementos accesorios, como son en este caso puertas y ventanas.
Figura 3.4 Armadura Típica de un Muro de Albañilería Armada,
Esta Figura es complementaria de la anterior y muestra en elevación una disposición típica de armaduras en un muro de albañilería armada, Se observan aquí
igualmente las armaduras dispuestas en los cruces de muros y en los costados
verticales y horizontales de los vanos, cuya disposición debe cumplir las cláusulas
de NCh 1928 que se indican además de las cuantias que determine el cálculo para
las armaduras estructurales,
En relación con las armaduras. además es necesario respetar ciertas reglas
relativas a cuantías mínimas y disposición. las que pueden resumirse como se
señala a continuación:
- Cuantlas mínimas. expresadas como porcentaje de la sección bruta del
muro:
• Armaduras vertical y horizontal individualmente : 0,06%
• Suma de las armaduras vertical y horizontal : 0.15% - Separación máxima entre armaduras verticales y horizontales (adoptar la
menor):
• 6 veces el espesor del muro
• 1.2 m - Diámetro mínimo:
• Armadura vertical: 8mm - Recubrimiento mlnimo de las armaduras horizontales:
• Muros expuestos a la intemperie 16 mm
• Muros no expuestos a la intemperie 12 mm
Figura 3.5 Esta figura muestra disposiciones adecuadas para el empalme de las armaduras
horizontales en zonas de encuentro de muros de albañileria armada. Se consideran
dos alternativas de enlace: una empleando bloques especiales con un rebaje para
dejar paso a las armaduras y otra con las armaduras embebidas en el mortero de
junta.
De estas disposiciones la primera debe ser preferida, por ser estructuralmente más
adecuada. Sin embargo, para edificios de baja altura, igual o inferior a dos pisos,
puede estimarse que la segunda proporciona suficiente seguridad, siempre que las
armaduras queden debidamente embebidas y centradas en el mortero de junta.
Figura 3.6 Armaduras de Vigas y Cadenas.
En esta Figura se señalan disposiciones de armaduras para la formación de vigas y
cadenas en estructuras de albañilería armada, incluyendo su enlace con una losa
de hormigón armado. También las disposiciones señaladas requieren de bloques
de dimensiones especiales o, en su defecto, de bloques preparados en obra por
medio de recortes con disco.
Figura 3. 7 Detalles Constructivos de Juntas de Contracción.
Esta Figura señala algunas disposiciones utilizadas en las juntas de contracción de
obras de albañilería. Ellas deben ubicarse en la posición establecida en el Proyecto, en general cumpliendo las condiciones analizadas para este objeto en el párrafo
3.1 d de este mismo Capítulo. Para su empleo es conveniente considerar que
algunas de ellas necesitan de bloques de formas especiales, que, al no estar
disponibles, deben ser preparados en obra haciendo cortes con discos . La Figura
indica además una disposición adecuada para obtener continuidad en las armaduras horizontales que atraviesan la junta.
Figura 3.8 Disposición Constructiva para Muros no Estructurales (Panderetes).
En esta Figura aparece una disposición constructiva para muros no estructurales
de una obra, que asegura una buena estabilidad sísmica del muro, mediante una
ligazón adecuada con los elementos estructurales adyacentes. Se hace notar las
condiciones de dimensiones mínimas señaladas en la Figura.
