¿Quieres saber todo sobre el muro de corte? Así que lea este artículo de arriba a abajo. El muro de corte es un elemento inevitable en los edificios altos. Hablemos de la construcción de muros de hormigón y muros de corte.
El muro de corte es un muro de hormigón que se extiende desde los cimientos hasta la parte superior del edificio. El espesor y la longitud de las paredes se determinan según los requisitos del proyecto. Normalmente, los muros de corte se construyen como muros centrales de ascensores y alrededor de escaleras.
Uso de muros de corte
¿Por qué utilizamos muros de corte?
La pregunta no es difícil de responder.
Diseñamos muros fuertes para mantener la estabilidad de los sistemas estructurales frente a cargas laterales. El muro de corte, en conjunto con o en conjunto con otros elementos estructurales, soporta las cargas laterales aplicadas a los edificios.
Los artículos Sistemas para absorber cargas laterales Y 14 tipos de formas estructurales para edificios altos Discuten en detalle los sistemas estructurales disponibles para soportar las cargas laterales de los edificios.
En general, la construcción de marco rígido se puede utilizar para soportar cargas laterales de hasta 15 a 20 pisos sin la necesidad de soporte de muro de corte o sin la necesidad de construir muros de corte en ese edificio. Sin embargo, a medida que aumenta la altura del edificio, las cargas laterales se vuelven críticas.
Por lo tanto, necesitamos muros de corte para soportar las cargas laterales. El muro de corte puede soportar cargas laterales de aproximadamente 35 pisos.
Como el muro de corte contribuye a la rigidez lateral del edificio, reduce significativamente la deflexión lateral del edificio. La desviación de estructuras se limita a mantener el confort humano en un edificio.
Dependiendo de la estructura elegida, esto puede afectar a elementos no estructurales. Estos pueden desarrollar grietas si se exceden los límites permitidos.
Deflexión lateral permitida del edificio = altura /500
Desviación permitida = 1/500
Estos valores pueden variar de un estándar a otro. Sin embargo, no pueden variar significativamente.
¿Dónde se deben instalar los muros de corte?
Como se explicó anteriormente, la mayoría de los muros de corte se construyen como muros centrales de ascensores y alrededor de huecos de escaleras.
Durante la fase de diseño inicial del proyecto, se debe tener en cuenta la aportación de los ingenieros estructurales a la hora de colocar muros de corte o muros de elevación del núcleo, ya que estos tienen un impacto significativo en el comportamiento de la estructura.
Cuando se aplican cargas laterales a una estructura y son absorbidas por los muros de corte, la excentricidad de la carga hace que la estructura gire. A esto se le llama comportamiento torsional de la estructura.
Por lo tanto, los muros de corte generalmente y siempre que sea posible se disponen simétricamente para minimizar los movimientos de rotación.
Comportamiento del muro de corte bajo carga lateral.
El muro de corte por sí solo puede soportar las cargas laterales de aproximadamente 35 pisos sin considerar la interacción de la estructura. A medida que aumenta el número de pisos, los muros de corte no pueden soportar las cargas por sí solos. Además, la longitud y la anchura de los muros de corte no se pueden aumentar debido al espacio limitado.
En estas situaciones consideramos la interacción del muro de carga con el marco. Esto reduce significativamente las desviaciones/deflexiones laterales. Además, el momento de flexión en la pared se reduce significativamente.
Por lo tanto, considerar las interacciones pared-estructura mejora el desempeño de la estructura y reduce los costos de construcción.
Muro de corte acoplado
La conexión de dos muros de corte estrechamente espaciados a través de un elemento de flexión aumenta la rigidez lateral del edificio. En los edificios altos suele haber dos núcleos de ascensores conectados por un vestíbulo visible. Además, generalmente están orientados como se muestra en la siguiente imagen.
Todos los muros de corte alineados se pueden conectar mediante elementos de flexión. Esto permite lograr una mejora significativa en la rigidez transversal.
Esto reduce significativamente la deflexión lateral y las tasas de deriva del suelo. Además, también se puede conseguir una reducción del momento de flexión del núcleo.
La figura anterior muestra claramente la reducción del momento flector del muro de corte. Además, parece que el momento flector disminuye significativamente con el efecto de acoplamiento.
Diseño de muro de corte
Primero, se deben calcular los diferentes tipos de cargas sobre los muros de corte.
Al construir muros de corte, se pueden seguir los siguientes pasos.
- Calcule las cargas laterales que actúan sobre la estructura. Las cargas laterales pueden ser cargas de viento o cargas sísmicas.
- Dependiendo del método de análisis, se pueden aplicar cargas laterales. Si el dimensionamiento de los muros de carga se realiza sin considerar la interacción del marco del muro, el cálculo manual también se puede utilizar para analizar los muros de carga.
- En este método, se aplica una carga lateral a cada muro en función de su rigidez. Esto significa que la carga total se distribuye entre las paredes en función de su rigidez. También se puede realizar un análisis asistido por computadora para verificar los resultados del análisis.
- Si se tiene en cuenta la interacción entre la pared y el marco, el análisis se puede realizar mediante un software informático. Esto es más conveniente que los cálculos manuales. La descarga se puede aplicar manualmente al modelo de análisis o el propio software puede generar la descarga.
- En el análisis también se deben considerar las cargas verticales relevantes que podrían transferir las vigas y losas unidas al muro de carga.
- Tras realizar el análisis podremos calcular el momento flector o tensiones axiles a nivel de cimentación.
- Los muros de corte están diseñados para resistir las tensiones de acción en el plano. Las curvaturas fuera del plano generalmente se omiten y la rigidez fuera del plano tampoco se considera en el análisis.
- Calculamos los voltajes como se muestra en la figura anterior. Si conocemos las tensiones, podemos calcular el rango de refuerzo requerido, ya que también se conoce el límite elástico.
- En la mayoría de los casos no es necesario proporcionar refuerzo para absorber la tensión de tracción. Las cargas verticales aplicadas a la pared equilibran las tensiones de tracción debidas a la acción de flexión. Además, los muros de corte están diseñados para tener una fuerza axial significativa para garantizar una construcción económica.
- Si toda la sección está comprimida y dentro del límite permitido de hormigón que podemos transportar, sólo podemos proporcionar los refuerzos mínimos. En los casos en que la tensión de compresión exceda el límite permitido, podemos proporcionar refuerzos según sea necesario.
- Además, existen preocupaciones sobre la esbeltez de los muros de corte. En función del soporte lateral, esto se puede comparar con las normas pertinentes.
Detalle de refuerzo de muro de corte
La mayoría de los muros de corte se detallan utilizando el método convencional. Sin embargo, cuando las cargas laterales posteriores aumentan o se someten a cargas cíclicas, se utilizan técnicas de detallado especiales.
De acuerdo con la guía Eurocódigo 2. Al detallar el refuerzo se tiene en cuenta lo siguiente.
- Refuerzo vertical: 0,002 Ac (la mitad en cada lado) y el diámetro mínimo de la barra es de 12 mm.
- Armadura horizontal (en cada lado): 25 % de armadura vertical o 0,001 Ac, lo que sea mayor. El diámetro mínimo recomendado de la varilla es un cuarto del diámetro de la varilla vertical.
- Eslabones: El diámetro no debe ser inferior a un cuarto del tamaño de la barra de compresión más grande.
- Área máxima de armadura vertical 0,04Ac
- Distancia mínima entre barras 75 mm. Si el tamaño de la barra es de 40 mm, la distancia es superior a 100 mm).
- Distancia máxima entre vigas verticales y horizontales: el valor más pequeño es tres veces el espesor de la pared o 400 mm.
- Además, cualquier barra de compresión vertical que no esté cerca de una junta debe estar a menos de 200 mm de una barra restringida.
- Distancia horizontal: La distancia máxima no debe exceder el doble del espesor de la pared.
El siguiente diagrama del Método estándar de detalle de hormigón estructural muestra métodos típicos que se pueden utilizar al crear dibujos detallados.
Ruptura de muros de corte
Comprender el comportamiento estructural de los muros de corte es particularmente importante al diseñar edificios altos. Los muros de corte se convierten en elementos muy críticos en estas edificaciones.
La falla de un muro de corte puede provocar la falla del sistema de carga lateral y, como resultado, también es posible el colapso de la estructura.
Esencialmente se pueden distinguir cuatro tipos diferentes de modos de falla.
- Fallo por flexión
- tensión horizontal
- Deslizándose en grietas plegadas
- Deslizamiento sobre juntas de construcción.
Cualquier falla se puede evitar proporcionando suficiente rigidez al muro de corte especificando correctamente los refuerzos necesarios.
Construcción de muros de corte
A la hora de construir muros de carga, se deben tener en cuenta aspectos importantes en la fase de diseño.
- El espesor de la pared de corte se vuelve más crítico cuando la trabajabilidad del concreto es importante. Si no hay manera de hacer concreto bueno y trabajable, tendrá problemas con la pared de concreto más delgada.
- A medida que disminuye el espesor de la pared, el hormigón también se vuelve muy duro. Se espera una separación debido al aumento de la altura de caída libre, etc.
- Por lo tanto, al determinar el espesor de las paredes, se debe prestar atención a la constructibilidad.
En edificaciones de gran altura, la construcción de muros de corte normalmente se realiza mediante sistemas de encofrado, de muy fácil montaje y desmontaje. Esto ahorra tiempo y costes considerables.
