Evaluación del comportamiento estructural y los costos de constru

•

Engenharias

Lusbin CABALLERO GONZALEZ

31/1/2024

¡Este material tiene más páginas!

Entonces, ¿te gustó este material?

Ayude a animar a otros estudiantes a mejorar el contenido

¿Te gustó este material? ¡Compartir! 🧡

Ingeniería Civil

107.362 Materiales compartidos

Descarga la aplicación para disfrutar aún más

Lea materiales sin conexión, sin usar Internet. Además de muchas otras características!

Vista previa del material en texto

Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
2022
Evaluación del comportamiento estructural y los costos de Evaluación del comportamiento estructural y los costos de
construcción de mampostería no estructural diseñada para construcción de mampostería no estructural diseñada para
edificaciones con aislamiento de base edificaciones con aislamiento de base
Sandy Milena Moreno Valero
Universidad de La Salle, Bogotá, smoreno75@unisalle.edu.co
Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil
Part of the Civil and Environmental Engineering Commons
Citación recomendada Citación recomendada
Moreno Valero, S. M. (2022). Evaluación del comportamiento estructural y los costos de construcción de
mampostería no estructural diseñada para edificaciones con aislamiento de base. Retrieved from
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/984
This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at
Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Civil by an authorized administrator of Ciencia
Unisalle. For more information, please contact ciencia@lasalle.edu.co.
https://ciencia.lasalle.edu.co/
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil
https://ciencia.lasalle.edu.co/fac_ingenieria
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_civil%2F984&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages
https://network.bepress.com/hgg/discipline/251?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_civil%2F984&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages
https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/984?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_civil%2F984&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages
mailto:ciencia@lasalle.edu.co

EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL Y LOS COSTOS DE
CONSTRUCCIÓN DE MAMPOSTERÍA NO ESTRUCTURAL DISEÑADA PARA
EDIFICACIONES CON AISLAMIENTO DE BASE

SANDY MILENA MORENO VALERO

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C.

2022

EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL Y LOS COSTOS DE
CONSTRUCCIÓN DE MAMPOSTERÍA NO ESTRUCTURAL DISEÑADA PARA
EDIFICACIONES CON AISLAMIENTO DE BASE

SANDY MILENA MORENO VALERO 40152075

Trabajo de grado para optar al título de
Ingeniero Civil

Director Ing. Carlos Mario Piscal Arévalo

UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C.

2022

AGRADECIMIENTOS

Expreso mi total agradecimiento a:

El ingeniero Carlos Mario Piscal Arévalo por su apoyo, por sus conocimientos, su paciencia y
su disposición para guiarme en el desarrollo de este trabajo de grado.

Y mi familia por todo su esfuerzo, apoyo y compresion.

Nota de aceptación

_________________________________________

_________________________________________
Firma del director

_________________________________________
Firma del jurado

Tabla de contenido
Resumen ........................................................................................................................................ 10
Abstract ......................................................................................................................................... 11
1 Generalidades .................................................................................................................. 13
1.1 Planteamiento del problema .............................................................................................. 13
1.2 Alcance y Justificación ..................................................................................................... 14
2 Objetivos. ......................................................................................................................... 15
2.1 Objetivo General ............................................................................................................... 15
2.2 Objetivos Específicos........................................................................................................ 15
3 Marco Referencial ........................................................................................................... 16
3.1 Antecedentes ..................................................................................................................... 16
3.2 Marco Teórico. .................................................................................................................. 19
3.2.1 Espectro de diseño .................................................................................................... 19
3.2.2 Periodo Fundamental De La Edificación T .............................................................. 20
3.2.3 Diseño de elementos no estructurales NSR 10 ......................................................... 21
3.2.3.1 Aceleraciones en punto de soporte ax. ............................................................ 21
3.2.3.2 Fuerzas sísmicas de diseño .............................................................................. 22
3.2.4 Mampostería no estructural ...................................................................................... 23
3.2.5 Mampostería confinada ............................................................................................. 24
3.2.6 Aislamiento sísmico .................................................................................................. 24
3.2.7 Espectro de diseño ASCE 7-16 ................................................................................. 26
3.2.8 Diseño de elementos no estructurales con ASCE 7-16 ............................................. 28
3.2.9 Fuerza horizontal equivalente NSR 10 ..................................................................... 29
3.2.10 Fuerza Horizontal Equivalente ASCE 7-16 Aislamiento ......................................... 30
3.3 Marco Conceptual ............................................................................................................. 34
3.3.1 Elementos no estructurales ....................................................................................... 34
3.3.2 Derivas ...................................................................................................................... 34
3.3.3 Desempeño de elementos no estructurales ............................................................... 34
3.3.4 Grupo de uso IV ........................................................................................................ 35
3.3.5 Sismo de diseño ........................................................................................................ 35
3.3.6 Sismo……………………………….. ...................................................................... 36
3.4 Marco Normativo .............................................................................................................. 36
4 Desarrollo Del Proyecto .................................................................................................. 37

4.1 Definición de geometría de la edificación, materiales, tipo de suelo y parámetros de
diseño. 37
4.1.1 Geometría .................................................................................................................. 37
4.1.2 Materiales .................................................................................................................. 39
4.1.3 Tipo de sueloy zona sísmica para utilizar ................................................................ 40
4.1.4 Parámetros De Diseño .............................................................................................. 40
4.2 Diseño de mampostería no estructural en edificaciones con base fija .............................. 42
4.2.1 Evaluación del periodo fundamental de la estructura Ta, aproximado para
edificaciones con base fija ............................................................................................................ 42
4.2.2 Espectro de diseño base fija ...................................................................................... 43
4.2.3 Diseño con reglamento colombiano NSR 10 ............................................................ 44
4.2.3.1 Aceleraciones punto de soporte. ...................................................................... 44
4.2.3.2 Fuerzas sísmicas de diseño .............................................................................. 48
4.2.3.2.1 Avalúo de cargas ............................................................................................. 48
4.2.3.2.2 Determinación de fuerzas sísmicas comparativas para muro divisorio de 4.35
m………………….. ..................................................................................................................... 50
4.2.3.2.3 Determinación de fuerzas sísmicas para el diseño muro divisorio base fija ... 53
4.2.3.3 Diseño a flexión columnetas base fija ............................................................. 55
4.2.3.4 Diseño a cortante de muro divisorio en edificación base fija .......................... 59
4.2.3.5 Capacidad del anclaje ...................................................................................... 61
4.2.3.6 Dilataciones ..................................................................................................... 62
4.3 Diseño De Muros No Estructurales En Edificaciones Con Base Aislada ........................ 66
4.3.1 Espectro base aislada ................................................................................................ 66
4.3.2 Determinación de fuerza para el diseño de ENE con el reglamento NSR 10 base
aislada……. .................................................................................................................................. 67
4.3.2.1 Aceleraciones punto de soporte ....................................................................... 67
4.3.2.2 Fuerzas sísmicas de diseño .............................................................................. 73
4.3.3 Determinación con ASCE 7-16 base aislada ............................................................ 77
4.3.3.1 Determinación de fuerzas en elementos no estructurales con ASCE 7-16 base
fija………………. ................................................................................................................... ….81
4.3.4 Diseño de Elementos no estructurales propuesta modificado .................................. 84
4.3.5 Determinación de Fuerzas Horizontales Equivalentes Reglamento Colombiano .... 90
4.3.6 Determinación de Fuerzas Horizontales Equivalentes ASCE 7-16 Base aislada ... 102

4.3.7 Diseño de los muros no estructurales en edificaciones con aislamiento de base ... 117
4.3.7.1 Diseño a flexión columnetas base aislada ..................................................... 118
4.3.7.2 Diseño a cortante de muro divisorio en edificación base aislada .................. 122
4.3.7.3 Capacidad del anclaje .................................................................................... 124
4.3.7.4 Dilataciones ................................................................................................... 125
4.4 Cantidad y costos de los materiales ................................................................................ 129
5 Conclusiones. .................................................................................................................. 133
6 Referencias ...................................................................................................................... 135

Índice de tablas
Tabla 1 Resumen para el cálculo de factores de amortiguamiento en estructuras con aislamiento de base
............................................................................................................................................................ 27
Tabla 2. Datos correspondientes a la configuración geométrica de la edificación .................................... 37
Tabla 3. Datos de unidad de mampostería para muros divisorios .............................................................. 39
Tabla 4. Parámetros iniciales del tipo de suelo y zona sísmica .................................................................. 40
Tabla 5. Parámetros de diseño sísmico ...................................................................................................... 41
Tabla 6. Valor de los parámetros Ct y α para el cálculo del periodo aproximado Ta ................................ 43
Tabla 7. Resumen de aceleraciones de Elementos no Estructurales Base Fija .......................................... 47
Tabla 8 Cargas mínimas de elementos no estructurales verticales ............................................................ 49
Tabla 9. Determinación de carga mínima para muros pañetados a ambas caras ....................................... 49
Tabla 10. Resumen avalúo de cargas para muros divisorios pañetados a ambas caras.............................. 50
Tabla 11. Determinación de fuerzas para cada uno de los niveles diseño NSR 10 base fija ..................... 51
Tabla 12. Resumen fuerzas sísmicas horizontales determinadas para muro pañetado a ambas caras base
fija ...................................................................................................................................................... 52
Tabla 13.Datos para el diseño de muro no estructural de 4.35 m en edificación base fija ........................ 53
Tabla 14. Datos para diseño a flexión en edificación base fija .................................................................. 57
Tabla 15. Resumen de datos obtenidos en el diseño de muro no estructural divisorio pañetado a ambas
caras en edificación base fija .............................................................................................................. 64
Tabla 16. Tabla de resumen de datos de aceleraciones en edificaciones con base aislada ........................ 70
Tabla 17 Aceleraciones presentadas en una edificación instrumentada con aislamiento de base .............. 72
Tabla 18. Fuerzas obtenidas con NSR 10 para base aislada ...................................................................... 75
Tabla 19 Resumen fuerzas determinadas metodología ASCE 7-16 base aislada ...................................... 80
Tabla 20. Tabla de resumen de fuerzas obtenidas con ASCE 7-16 base fija y base aislada ...................... 83
Tabla 21. Resumen de las fuerzas en muros no estructurales con metodología propuesta base aislada .... 87
Tabla 22. Datos materiales de mampostería para el cálculo de peso por nivel FHE base fija ................... 91
Tabla 23.Determinación de peso de vigas por piso base fija ..................................................................... 92
Tabla 24. Determinación de peso de columnas por nivel base fija ............................................................ 92
Tabla 25. Determinación de cargas de muros divisorios nivel 1-5 base fija .............................................. 93
Tabla 26. Determinación de cargas de muros divisorios nivel 6 base fija ................................................. 93
Tabla 27. Determinación de la carga de la losa en planta para cada nivel base fija................................... 94
Tabla 28. Resumende peso total por nivel de la estructura Base Fija ....................................................... 94
Tabla 29. Determinación de fuerzas horizontales en edificación con base fija ......................................... 96
Tabla 30. Determinación de fuerzas totales en el muro de 4.35 m de edificaciones con base fija ............ 98
Tabla 31. Resumen determinación de fuerzas en muros en edificaciones con base fija metodología Fuerza
Horizontal Equivalente ....................................................................................................................... 99
Tabla 32. Comparación de fuerzas obtenidas para muros no estructurales en edificaciones con base fija 99
Tabla 33. Datos materiales de mampostería para el cálculo de peso por nivel FHE base aislada ........... 104
Tabla 34.Determinación de peso de vigas por piso base aislada.............................................................. 105
Tabla 35. Determinación de peso de columnas por nivel base aislada .................................................... 105
Tabla 36. Determinación de cargas de muros divisorios nivel 1-5 base aislada ...................................... 106
Tabla 37. Determinación de cargas de muros divisorios nivel 6 base aislada ......................................... 106
Tabla 38. Determinación de cargas de muros divisorios nivel 0 base aislada ......................................... 106
Tabla 39. Determinación de la carga de la losa en planta para cada nivel base aislada ........................... 107
Tabla 40. Resumen de peso total por nivel de la estructura Base Aislada ............................................... 108
Tabla 41. determinación de fuerzas horizontales en edificación con base aislada ................................... 111

Tabla 42. Resumen determinación de fuerzas en muros en edificaciones con base aislada metodología
Fuerza Horizontal Equivalente ......................................................................................................... 113
Tabla 43. Resumen determinación de fuerzas en muros en edificaciones con base fija metodología Fuerza
Horizontal Equivalente ..................................................................................................................... 115
Tabla 44. comparación de fuerzas obtenidas para muros con metodología ASCE 7-16 propuesta y Fuerza
Horizontal Equivalente ASCE7-16 base Aislada ............................................................................. 115
Tabla 45, Datos para el diseño de muro no estructural en edificación con base aislada .......................... 117
Tabla 46. Datos para diseño a flexión en edificación base aislada .......................................................... 120
Tabla 47. Resumen de datos obtenidos en el diseño de muro no estructural divisorio pañetado a ambas
caras en edificación base aislada ...................................................................................................... 127
Tabla 48. Comparación del costo concreto para muro divisorio en edificación con base fija y con base
aislada. .............................................................................................................................................. 129
Tabla 49. Comparación del costo mampostería para muro divisorio en edificación con base fija y con base
aislada. .............................................................................................................................................. 129
Tabla 50. Comparación del costo pañete para muro divisorio en edificación con base fija y con base aislada.
.......................................................................................................................................................... 130
Tabla 51. Comparación del costo acero de refuerzo horizontal para muro divisorio en edificación con base
fija y con base aislada ....................................................................................................................... 130
Tabla 52. Comparación del costo acero de refuerzo horizontal para muro divisorio en edificación con base
fija y con base aislada ....................................................................................................................... 131
Tabla 53. Comparación del costo icopor de dilatación horizontal para muro divisorio en edificación con
base fija y con base aislada .............................................................................................................. 132
Tabla 54. Comparación del costo icopor de dilatación vertical para muro divisorio en edificación con base
fija y con base aislada ....................................................................................................................... 132

Índice de figuras
Figura 3.1. Espectro de diseño de aceleración para un coeficiente de amortiguamiento del 5% .............. 20
Figura 3.2. Unidades de mampostería no estructural de tipo divisorio ...................................................... 23
Figura 3.3. Diferencias entre estructuras con y sin sistema de aislamiento sísmico de base. .................... 25
Figura 4.1. Vista en planta y distribución de muros diseño en edificación base fija ................................. 38
Figura 4.2. Vista de perfil de la geometría definida para el diseño de los muros no estructurales en
edificación con base fija ..................................................................................................................... 38
Figura 4.3 Unidad de mampostería, bloque en arcilla N5 ......................................................................... 39
Figura 4.4. Espectro de aceleraciones para edificaciones con base fija ..................................................... 44
Figura 4.5 Muro base de mampostería confinada con sus respectivas convenciones ................................ 54
Figura 4.6 Corte en planta muro no estructural de mampostería confinada .............................................. 55
Figura 4.7 Detalle anclaje inferior de muro no estructural de mampostería confinada ............................. 55
Figura 4.8 representación de muro no estructura como sistema de viga ................................................... 56
Figura 4.9 Dimensiones columnetas muro no estructural con base fija NSR 10 ....................................... 58
Figura 4.10 representación de muro deformado para cálculo de derivas ................................................... 63
Figura 4.11. Vista frontal muro no estructural en mampostería confinada en edificación con base fija ... 65
Figura 4.12. Detalle de anclajes y corte en planta de muro no estructural en edificación con base fija .... 65
Figura 4.13. Espectro de aceleraciones edificación con base aislada ........................................................ 67
Figura 4.14 presentación de aceleraciones punto de soporte en edificaciones con base aislada NSR 10 .. 71
Figura 4.15. Aceleraciones a nivel de piso de edificación instrumentada con aislamiento de base .......... 72
Figura 4.16 representación aceleraciones edificación instrumentada aislamiento de base ........................ 72
Figura 4.17 Determinación de fuerzas sísmicas para edificaciones con aislamiento de base NSR 10 - A9
............................................................................................................................................................ 73
Figura 4.18. Grafica comparativa de la obtención de fuerzas NSR 10 base fija y base aislada................. 76
Figura 4.19. Comparación de fuerzas obtenidas para edificaciones aisladas con NSR 10 y ASCE 7-16 . 80
Figura 4.20. Comparación de fuerzas obtenidas entre NSR 10 y propuesta para base aislada .................. 89
Figura 4.21. Esquema de definición de pisos y niveles metodología FHE base fija ................................. 90
Figura 4.22. Vistaen planta de distribución y medidas a utilizar en la obtención de peso por piso FHE . 91
Figura 4.23 Comparación de fuerzas determinadas para muros no estructurales en edificaciones con base
fija. ................................................................................................................................................... 100
Figura 4.24 Comparación de fuerzas de muros no estructurales en edificaciones con base fija ............. 101
Figura 4.25. Esquema de definición de pisos y niveles metodología FHE base aislada .......................... 103
Figura 4.26. Vista en planta de distribución y medidas a utilizar en la obtención de peso por piso FHE
base aislada ....................................................................................................................................... 104
Figura 4.27. Grafica comparación de fuerzas de la metodología propuesta y de FHE ASCE 7-16 para la
determinación de fuerzas en muros .................................................................................................. 116
Figura 4.28 representación de muro no estructural como sistema de viga .............................................. 118
Figura 4.29 Dimensiones columnetas muro no estructural con base aislada ........................................... 121
Figura 4.30 Representación de muro deformado para cálculo de derivas ............................................... 126
Figura 4.31. Vista frontal muro no estructural en mampostería confinada en edificación con base aislada
.......................................................................................................................................................... 128
Figura 4.32. Detalle de anclajes y corte en planta de muro no estructural en edificación con base aislada
.......................................................................................................................................................... 128

file:///C:/Users/sandy/OneDrive/Documents/CIVIL%20ENGINEERING/TESIS/CORRECCION%20JUNIO%2029/MAMPOSTERIA%20NO%20ESTRUCTURAL%20EN%20EDIFICACIONES%20CON%20AISLAMIENTO%20DE%20BASE%20F.docx%23_Toc107536203
file:///C:/Users/sandy/OneDrive/Documents/CIVIL%20ENGINEERING/TESIS/CORRECCION%20JUNIO%2029/MAMPOSTERIA%20NO%20ESTRUCTURAL%20EN%20EDIFICACIONES%20CON%20AISLAMIENTO%20DE%20BASE%20F.docx%23_Toc107536223

Resumen

En la actualidad el diseño de elementos no estructurales requiere importancia y especial
atención al momento de diseñar una estructura. Aunque el diseño de este tipo de elementos se
encuentra reglamentado en muchas normativas, es muy poca la información que se encuentra sobre
su diseño en edificaciones con aislamiento de base. Por su parte el aislamiento de base es una
metodología que aún no cuenta con ninguna reglamentación en el país, y si bien se han realizado
investigaciones y acercamientos sobre de la aplicación de este sistema en estructuras colombianas,
se hace necesario incluir dichas investigaciones y la aplicación de normativas internacionales al
reglamento colombiano.
En el presente trabajo de grado se muestra de manera comparativa el diseño de muros no
estructurales en edificaciones con base fija y base aislada. Cabe aclarar que conforme se fue
avanzando en el de diseño de muros no estructurales en edificaciones con base aislada no se contó
con la teoría necesaria para realizar dichos diseños. Es así como se acude a la norma ASCE 7-16
con el fin de utilizar algunas de las metodologías allí propuestas en el diseño de mampostería no
estructural en edificaciones con aislamiento en su base. Al igual que con el reglamento
colombiano, en ASCE 7-16 se encontraron algunas inconsistencias que no permitieron utilizar las
ecuaciones del diseño de elementos no estructurales para edificaciones con aislamiento, razón por
la cual y luego de realizar diferentes comparaciones entre ambos reglamentos, se propone una
metodología de diseño para elementos no estructurales en edificaciones con base aislada. Para
poder validar esta propuesta fue necesario acudir a la metodología de Fuerza Horizontal
Equivalente propuesta por ASCE 7-16 para edificaciones aisladas en donde finalmente se pudo
llegar un resultado que permitió realizar el diseño de un muro no estructural definido.

La diferencia más significativa en el costo de los materiales necesarios para la
construcción de muros no estructurales en edificios aislados fue el costo del acero, con una
reducción del 8% en comparación con los edificios de base fija. Sin embargo, el diseño del muro
es en base aislamiento con una metodología propuesta, es necesario realizar una investigación
más exhaustiva para encontrar una formulación que permita un diseño real y probado de
elementos no estructurales en edificaciones con base aislada.

Palabras clave: Aislamiento de base, elementos no estructurales, fuerza horizontal
equivalente, muros, diseño.
Abstract

Currently, the design of non-structural elements is important and requires special attention
when designing a structure. Although this kind of element design is regulated by many codes, not
much information can be found on design in buildings with base isolation. Base isolation is a
methodology that does not yet have any regulations, and although investigations have been
conducted on the application of this system in Colombian structures, it is necessary to include such
research in international regulations and apply them to Colombian regulations.
In this degree work, the design of non-structural walls in buildings with a fixed base and
an isolated base is presented comparatively. It should be clarified that as progress was made in
designing non-structural walls in buildings with an isolated base, the theory necessary to carry out
said designs were not available. This is how the ASCE 7-16 is applied to some of the
methodologies proposed therein in the design of non-structural masonry in buildings with
insulation at the base. As with the Colombian standard, in ASCE 7-16 some inconsistencies were

found that did not allow the use of the equations of the design of non-structural elements for
buildings with insulation, which is why after making different comparisons between both
regulations, is proposed a new design methodology for isolated base non-structural elements. To
validate this proposal, it was necessary to go to the Equivalent Horizontal Force methodology
proposed by ASCE 7-16 for isolated buildings where it was finally possible to reach a result with
that was able to carry out the design of a defined structural wall.
The most significant difference in the cost of materials necessary for the construction of
non-structural walls in isolated buildings was steel costs, with a reduction of 8% compares to fix
base buildings. However, the design of the wall is in base isolation with a proposed methodology,
it is necessary to carry out a more exhaustive investigation to find a formulation that allows a real
and proven design of non-structural elements in buildings with an isolated base

1 Generalidades
1.1 Planteamiento del problema

En el Reglamento NSR 10 se menciona que, en los últimos sismos en el país, se han
presentado daños significativos en las estructuras, principalmente en elementos no estructurales y
con un número considerable de víctimas tras la caída de elementos de este tipo. Vale la pena aclarar
que muchas veces el diseño de elementos no estructurales no se toma con la importancia que se
requiere, no solo desde el punto de vista de diseño sino también desde la parte constructiva. Es así
como este reglamento menciona que, si bien NSR-10 cumple el cometido de diseñar estructuras a
fin de evitar el daño y el colapso, “sigue siendo notoria la desprotección de los elementos no
estructurales, tal como se han construido tradicionalmenteen el país, y su potencial peligrosidad
para la vida humana” (Reglamento Colombiano de Construcción Sismoresistente, 2010).
Sin embargo, esto no solo es evidente en Colombia sino en otros países del mundo, por lo
que fue necesario crear normativas que permitan reducir la afectación en las estructuras al
presentarse un sismo. Tal es el caso de la inclusión del diseño para elementos no estructurales en
documentos oficiales de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA por sus siglas
en inglés, Estados Unidos) y en otras normativas internacionales.
Por lo anterior, una solución emergente para la reducción de las fuerzas, desplazamientos
y aceleraciones producidas por sismos en edificaciones es el aislamiento de base. Si bien
actualmente se han implementado algunas edificaciones en Colombia con esta tecnología, no hay
evidencia de estudios locales acerca del comportamiento y costo del diseño de elementos no
estructurales presentes en edificaciones con este tipo de sistemas.

1.2 Alcance y Justificación
Ante la ocurrencia de sismos no solo se presenta un daño considerable en las estructuras.
De hecho, probablemente los elementos que más resultan afectados durante un evento sísmico son
los elementos no estructurales. El daño de este tipo de elementos ha dejado víctimas y un
significativo impacto económico negativo para las edificaciones.
Es por esta razón, que reducir el daño de este tipo de elementos, en especial de mampostería
no estructural es de gran importancia. Para esto no solo es necesario acudir al reglamento actual
en el proceso de diseño, sino que también se hace indispensable contar con alternativas que
permitan dar soluciones ante la ocurrencia de este tipo de eventos sísmicos.
El aislamiento sísmico se ha convertido en una solución viable y efectiva en la reducción
de los daños que se producen en las edificaciones. Esto, gracias a que precisamente este tipo de
sistemas separa la estructura del suelo haciendo que las fuerzas provenientes de un sismo no se
transmitan con la misma intensidad que en una estructura convencional.
En Colombia el uso del aislamiento de base en las estructuras es reciente y no se tiene
mayor evidencia del comportamiento que tienen los elementos no estructurales en edificaciones
aisladas frente a un sismo, por lo que es indispensable su investigación. En el país actualmente no
existe una norma que rija el diseño de este tipo de sistemas y aún más el diseño de los elementos
no estructurales que van a estar presentes en este tipo de edificaciones, por lo cual, para efectos de
este proyecto de grado se hará uso de la norma americana ASCE 7-16, la cual cuenta con los
elementos necesarios para su desarrollo.

Esta investigación estará limitada únicamente a la evaluación del comportamiento de
mampostería no estructural en edificaciones indispensables con y sin aislamiento de base para zona
sísmica alta, esto para unas consideraciones geométricas definidas.

2 Objetivos.

2.1 Objetivo General

Evaluar el comportamiento estructural y los costos de construcción de mampostería no
estructural diseñada para edificaciones con aislamiento de base.

2.2 Objetivos Específicos

- Definir geometría de la edificación, materiales, tipo de suelo y amenaza sísmica a
emplear.
- Diseñar mampostería no estructural asumiendo comportamiento con base fija para
edificaciones.
- Diseñar mampostería no estructural asumiendo comportamiento con aislamiento de base
para edificaciones.
- Comparar los resultados obtenidos en cuanto a la evaluación realizada para los dos tipos
de diseño utilizados y sus costos de construcción expresados en términos únicamente de
materiales.

3 Marco Referencial

3.1 Antecedentes

Las investigaciones acerca del comportamiento de elementos no estructurales y
específicamente de mampostería no estructural en edificaciones con aislamiento de base son muy
limitadas y más aún en el contexto colombiano. Sin embargo, dentro la revisión bibliográfica
realizada se encuentran algunas investigaciones pertinentes y relacionadas al objeto de estudio de
esta investigación y que aquí se mencionan:

Comparative Seismic Fragility Analysis of Conventional and Base Isolated Hospital
Buildings Having Different Structural Systems. (Ferj & Lopez-Garcia, 2020)

Ante la necesidad de implementar el aislamiento de base para hospitales en Chile, luego
del terremoto de Maule en 2010, este estudio está dirigido y resalta la importancia de realizar una
comparación entre el comportamiento sísmico de hospitales con y sin aislamiento de base teniendo
en cuenta el sistema estructural cual sea el caso. Para esto se tuvieron en cuenta varios estados
límite para el sistema de aislamiento, la estructura y los elementos no estructurales lo cual implica
un análisis de fragilidad para diferentes niveles de intensidad del sismo y así, evaluar la
vulnerabilidad sísmica de las edificaciones. Con el uso del sistema de aislamiento de base, en este
caso HDR (Aislador de alto amortiguamiento, por sus siglas en inglés), da como resultado que los
hospitales con aislamiento tienen una respuesta sísmica y una fragilidad menor que los hospitales
sin aislamiento. En cuanto a los elementos no estructurales el estudio da como resultado algo

similar ya que, en este tipo de elementos, las fragilidades de daño son mayores en hospitales
convencionales, que los que se encuentran aislados.

Aceleraciones de piso para diseño de elementos no estructurales y estructurales que no
hacen parte del sistema de resistencia sísmica en edificios. (Barbosa et al., 2018)

En este artículo de la Universidad de Medellín presentan una investigación para las
aceleraciones de piso de elementos estructurales y no estructurales. Estas aceleraciones de piso
son de gran importancia para el diseño de elementos no estructurales ya que mediante estas se:
“permiten determinar los efectos inerciales del sismo que causan deslizamiento, volteo y caída de
estos elementos”(Barbosa et al., 2018, p 101). Para esto, presenta casos de estudio donde
además de los daños provocados por los sismos en las estructuras, hace una comparación entre
las aceleraciones de piso obtenidas con el reglamento NSR10 (Colombia), la ASCE -10 y UBC-
97 (Estados Unidos), Euro código 8 (Europa) y la NZS 1170.5-04 (Nueva Zelanda). Con esta
comparación se obtiene como resultado que las aceleraciones de piso, determinadas mediante las
ecuaciones del reglamento NSR10, son mucho menores que las obtenidas mediante códigos
internacionales; además, las aceleraciones máximas son menores que las obtenidas
experimentalmente en pruebas de mesa vibratoria y que las medidas en edificaciones durante
sismos reales. Por esta razón, en este artículo se proponen algunas modificaciones en las
ecuaciones de NSR 10 dirigidas al uso del ASCE7-10.

Diseño sísmico de componentes no estructurales sensibles a la aceleración en edificios de
múltiples pisos (Obando, 2016)

En esta tesis se presenta un estudio detallado acerca de componentes no estructurales
sensibles a la aceleración, por lo que se tienen en cuenta tres temas específicos: el aislamiento
sísmico de este tipo de elementos, su comportamiento inelástico y su interacción dinámica con la
estructura. En cuanto al aislamiento de este tipo de elementos, se concluye que el aislamiento de
estructuras podría no ser muy eficiente. También se menciona que la efectividad del tipo de
aislamiento utilizado es función de la intensidad del sismo; dado que, si este es muy bajo, las
aceleraciones a nivel del terreno no serán suficientes para sobrepasar la carga de activación,
implicando a su vez una reducción en la respuesta del componente no estructural.

Reglamento Colombiano de construcción sismorresistente NSR 10
Desde que se reglamentael diseño sismorresistente para las edificaciones colombianas, se
prioriza el diseño de las estructuras debido a los daños presentados en muchas de ellas por la
ocurrencia de sismos antes de 1984. Es así como con el decreto 1400 de 1984 se pretende la
regulación en el diseño de estructuras; sin embargo, a pesar de que para este decreto se contaba
con un documento preliminar en el que se incluían los elementos no estructurales, estos no fueron
publicados en el documento final, debido a que no existía en ese entonces una conciencia acerca
de las malas prácticas constructivas de este tipo de elementos y también por la prioridad que se les
dio a las estructuras.
Ya para el reglamento NSR98 se incluye el capítulo A9 en el que no solo se especifica el
tipo de elementos no estructurales sino también los requerimientos de diseño. En la siguiente
versión del reglamento (NSR 10), este título se mantiene y así como la anterior versión, se hace
un especial énfasis en la necesidad de tener en cuenta el diseño de este tipo de elementos por el
riesgo que implica su daño cuando se presenta un sismo.

3.2 Marco Teórico.

3.2.1 Espectro de diseño

De acuerdo con el capítulo A.2.6.1 de NSR 10, el espectro que se elaboró para el diseño de
los elementos no estructurales es el de aceleraciones para un coeficiente de amortiguamiento del
5%. Este se define mediante la ecuación (1).
𝑆𝑎 =
1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝐼
𝑇

(1)
Sin embargo, este cuenta con dos limitaciones. La primera, para periodos de vibración
menores de 𝑇𝐶 (el periodo de vibración en segundos correspondiente a la transición entre la zona
de aceleración constante y la parte descendiente al mismo), para lo cual puede utilizarse la ecuación
(2).
𝑆𝑎 = 2,5 𝐴𝑎 𝐹𝑎 𝐼 (2)
Y la segunda, es que para periodos de vibración mayores que 𝑇𝐿 (Periodo de vibración, en
segundos, correspondiente al inicio de la zona de desplazamiento aproximadamente constante al
espectro de diseño, periodos largos) el valor de Sa no puede ser menor que el dado por la ecuación
(3).
𝑆𝑎 =
1,2 𝐴𝑣 𝐹𝑣 𝑇𝐿 𝐼
𝑇2
(3)
Donde:
𝐴𝑣 : coeficiente velocidad pico efectiva

𝐹𝑣 : coeficiente de amplificación de aceleraciones en la zona de periodos intermedios
𝐼 : coeficiente de importancia definido en el título A de NSR-10
𝑇 : periodo fundamental de la estructura.
𝐴𝑎 : coeficiente de aceleración pico efectiva;
𝐹𝑎 : coeficiente de amplificación de aceleraciones en la zona de periodos cortos;

Los coeficientes 𝐴𝑎, 𝐴𝑣 𝐹𝑎 y 𝐹𝑣 pueden obtenerse del capítulo A.2.6 de NSR-10
de los estudios de microzonificación sísmica de cada ciudad. Independiente del origen los
coeficientes, lo anterior se ilustra en la Figura 3.1

Figura 3.1. Espectro de diseño de aceleración para un coeficiente de amortiguamiento del 5%

Nota. Adaptado de Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo territorial. (2010). Figura A.2.6-1 Reglamento
Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10. Bogotá, Colombia Título A.p.27

3.2.2 Periodo Fundamental De La Edificación T
Según el capítulo A.4.2.2 el valor de 𝑇 es igual a 𝑇𝑎 (periodo fundamental aproximado)
obtenido mediante la ecuación (4)

𝑇𝑎 = 𝐶𝑡ℎ
α

(4)
Donde:
𝐶𝑡 𝑦 ∝ son coeficientes definidos por la tabla A.4.2.1 de NSR 10 y ℎ es la altura de la estructura
medida desde el nivel base de la edificación

3.2.3 Diseño de elementos no estructurales NSR 10

Para el diseño de elementos no estructurales se acude al capítulo 9 del título A de este
reglamento, en donde se encuentran las especificaciones necesarias para el diseño de los diferentes
tipos de elementos no estructurales.

3.2.3.1 Aceleraciones en punto de soporte 𝒂𝒙.
Según el reglamento NSR 10 en su capítulo 9, esta aceleración corresponde a la aceleración
horizontal del punto donde el elemento no estructural se encuentra apoyado. Esta aceleración se
determina mediante la siguiente ecuación:
𝑎𝑥 = 𝐴𝑠 +
(𝑆𝑎−𝐴𝑠)ℎ𝑥
ℎ𝑒𝑞
ℎ𝑥 ≤ ℎ𝑒𝑞

(5)
𝑎𝑥 = 𝑆𝑎
ℎ𝑥
ℎ𝑒𝑞
ℎ𝑥 ≥ ℎ𝑒𝑞

(6)
Donde

𝐴𝑠: Aceleración máxima en la superficie del suelo, estimada como la aceleración espectral
correspondiente a un periodo de vibración igual a cero
𝑆𝑎: Valor del espectro de aceleraciones de diseño para un periodo de vibración dado
ℎ𝑥: Altura en metros, medida desde la base, del nivel de apoyo del elemento no estructural
ℎ𝑒𝑞: Altura equivalente del sistema de un grado de libertad que simula la edificación
ℎ𝑒𝑞= 0.75 ℎ𝑛 (7)

ℎ𝑛: Altura en metros, medida desde la base, del piso más alto de la edificación

3.2.3.2 Fuerzas sísmicas de diseño
Estas corresponden a las fuerzas horizontales que se aplican a los elementos no
estructurales, por lo que se determinan mediante la siguiente ecuación

𝐹𝑃 =
𝑎𝑥𝑎𝑝
𝑅𝑝
𝑔𝑀𝑝 ≥
𝐴𝑎𝐼
2
𝑔𝑀𝑝 (8)
Donde
𝑎𝑥: Aceleración horizontal (g)
𝑎𝑝: Coeficiente de amplificación dinámica del elemento no estructural
𝑅𝑝: Coeficiente de capacidad de disipación de energía del elemento no estructural
𝑀𝑝: Masa del elemento no estructural

𝑔: aceleración de la gravedad =9.8 m/s2
𝐴𝑎: Coeficiente que representa la aceleración horizontal pico efectiva
𝐼 : Coeficiente de importancia de la estructura según su grupo de uso
3.2.4 Mampostería no estructural

La mampostería no estructural pertenece al grupo de los elementos no estructurales; estos
son aquellos elementos que, aunque se encuentran en la estructura, no hacen parte de su sistema
resistente a cargas verticales y/o horizontales. Este tipo de elementos están apoyados en elementos
estructurales tales como losas, columnas, vigas y cimientos, por medio anclajes o mortero de pega.
La mampostería no estructural se cataloga de tipo arquitectónico y de manera tradicional
en Colombia, estos muros se construyen como divisorios y de fachada. Son diferentes las opciones
en cuanto el uso de materiales para su construcción, pero de manera general, el bloque de arcilla
es de los más usados y este a su vez puede ser perforado (Figura 3.2). o de tipo macizo
Figura 3.2. Unidades de mampostería no estructural de tipo divisorio

Nota: Este corresponde a las unidades de mampostería no estructural de tipo divisorio que comúnmente se encuentran
en el mercado Recuperado de https://www.santafe.com.co/divisorios/

3.2.5 Mampostería confinada

Son aquellos muros que se encuentran rodeados con elementos de concreto
reforzado. Si bien estos pueden ser de tipo estructural, esta consideración solo se hace cuando estos
son continuos desde la cimentación hasta la parte superior de la edificación. Ya que para este
trabajo de grado no es el caso, se considera un sistema de confinamiento mediante columnetas que
se encontraran en los extremos de los muros no estructurales objeto de este estudio.
3.2.6 Aislamiento sísmico

Según (Pan et al., 2005) el termino de aislamiento sísmico surge en Nueva Zelanda a
principios de l970, haciendo referencia a un método que consiste en separar la estructura del suelo
en que se encuentra cimentada, con el fin de transmitir la menor cantidad de movimiento a la
estructura cuando ocurre un sismo, como se observa en la Figura 3.3. Es así como Japón, al ser
un país propenso a los terremotos, decide aplicar este método en la construcción de edificios,
acción que toma mucha fuerza luego del terremoto de Kobe en 1995, donde se demostró el éxito
del uso del aislamiento sísmico en los edificios de la época.

Figura 3.3. Diferencias entre estructuras con y sin sistema de aislamiento sísmico de base.

Nota: Se presenta la configuración de edificaciones con y sin aislamiento de base y sus principales diferencias
Adaptado de Aisladores sísmicos, Detek Internacional, Pagina web Detek
(https://www.detek.com.mx/automotriz/construccion/aisladores-s%C3%ADsmicos)Como definición se tiene que “un aislador es un elemento estructural del sistema de
aislamiento que es horizontalmente flexible y verticalmente rígido y que permite grandes
deformaciones laterales bajo solicitación sísmica.” (NCh 2745,2003, p 4). El uso de estos
aisladores en las edificaciones trae innumerables beneficios, como, por ejemplo: permiten reducir
las aceleraciones en la base de la estructura y los demás pisos; reducen los desplazamientos entre
pisos por lo que se reducen las solicitaciones en elementos estructurales y no estructurales
reduciendo su daño significativamente; reduce los efectos de torsión ante la respuesta sísmica,
entre otras.

Dentro de los aisladores más usados en las estructuras se encuentran los elastoméricos, los
cuales consisten en una agrupación de láminas de elastómeros intercaladas con capas de acero.
Generalmente estos se presentan en forma circular y pueden ser perfectamente colocados en las
columnas puesto que, en la dirección vertical, los aisladores cuentan con una rigidez comparable
con estos elementos estructurales. De estos aisladores también existen diferentes tipos como los
NRB (Natural Rubber Bearing), LDRB (Low-Damping Rubber Bearing), HDRB (High-Damping
Rubber Bearing) y los LRB (Lead-plug Rubber Bearing).
Los NRB o aisladores elastoméricos de bajo amortiguamiento son aisladores que en la
actualidad no son muy usados debido a que son simplemente bloques de caucho sin ningún tipo
de refuerzo. Son usados en conjunto o como complemento a otro tipo de sistema como disipadores
de energía. Los HDRB o aisladores elastoméricos de alto amortiguamiento, son aisladores que son
fabricados con adición de materiales con el fin de aumentar su amortiguamiento. Este tipo de
aisladores son usados comúnmente por ser altamente eficientes. Los LRB o aisladores
elastoméricos con núcleo de plomo cuentan con un núcleo ubicado en su parte central, lo que
permite aumentar su amortiguamiento hasta en un 30%. (Peréz & Vasquez, 2016)
3.2.7 Espectro de diseño ASCE 7-16

Es importante considerar el sismo de diseño para edificaciones aisladas como el máximo
sismo considerado (MCE) para un periodo de retorno de 2475 años. Para esto ASCE 7-16
considera multiplicar el espectro de base fija por 1.5 y luego dividir por el factor de
amortiguamiento B𝑀 correspondiente al sistema de aislamiento. Sin embargo y como lo menciona
(Piscal, 2018), es importante tener en cuenta que para el caso de Colombia estos factores pueden
cambiar, por lo cual propone un procedimiento para encontrar le factor de amortiguamiento según
la información consignada en la Tabla 1

Tabla 1 Resumen para el cálculo de factores de amortiguamiento en estructuras con aislamiento
de base

Nota. Se presentan los datos necesarios para la determinación del factor de amortiguamiento para edificaciones con
aislamiento de base. Recuperado de (Piscal, 2018)

Para la determinación del factor de amortiguamiento se presentan las siguientes
ecuaciones
B𝑑 = 1 −
𝑎𝑇𝑏
(𝑇 + 1)𝑐
(9)
Donde 𝑇 es el periodo efectivo de la estructura en segundos, 𝑏 y 𝑐 son constantes para el
amortiguamiento empleado según la Tabla 1 y 𝑎 se obtiene con la ecuación (10)

𝑎 = 1,621 + 0,4935β (10)
Luego se procede a determinar el factor de reducción debido al amortiguamiento,
encontrando el inverso de B𝑑, a partir de la ecuación (11).
B𝑀 =
1
B𝑑
(11)

3.2.8 Diseño de elementos no estructurales con ASCE 7-16
El diseño de los elementos no estructurales por la metodología de ASCE 7- 16 se realiza
determinando las fuerzas horizontales que actúan en cada uno de ellos y de acuerdo con la
ecuación (12)
𝐹𝑃 =
0.4𝑎𝑝𝑆𝐷𝑆 𝑊𝑝
(
𝑅𝑝
𝐼𝑝
)
(1 + 2
𝑧
ℎ
)
Donde
(12)
𝑎𝑝: Coeficiente de amplificación dinámica del elemento no estructural
𝑅𝑝: Coeficiente de capacidad de disipación de energía del elemento no estructural
𝐼𝑝: Coeficiente de importancia
𝑀𝑝: Masa del elemento no estructural
𝑔: aceleración de la gravedad =9.8 m/s2
𝐴𝑎: Coeficiente que representa la aceleración horizontal pico efectiva
0.4𝑆𝐷𝑆 : Aceleración a nivel del terreno definida en el C13.3.1 (ASCE, 2017)

Además de esto, la metodología hace referencia a unos límites los cuales se describen a
continuación:
𝐹𝑃 no puede ser más grande que
𝐹𝑃 = 1.6 ∙ 𝑆𝐷𝑆 ∙𝐼𝑝 ∙ 𝑊𝑝

(13)
Y 𝐹𝑃 no puede ser menor que:
𝐹𝑃 = 0.3 ∙ 𝑆𝐷𝑆 ∙ 𝐼𝑝 ∙ 𝑊𝑝 (14)
3.2.9 Fuerza horizontal equivalente NSR 10
Según el reglamento Colombiano NSR 10 este método permite determinar las fuerzas
sísmicas actuantes en cada uno de los niveles de la estructura. Una variable importante para la
determinación de estas fuerzas es el cortante sísmico en la base, el cual “equivale a la totalidad de
los efectos inerciales producidos por los movimientos sísmicos de diseño” (Reglamento
Colombiano de Construcción Sismoresistente, 2010) y que se obtiene a partir de la ecuación (15)
𝑉𝑠 = 𝑆𝑎 𝑔 𝑀 (15)
Donde:
𝑆𝑎: es la aceleración obtenida del espectro de diseño para la zona y suelo definidos
𝑔 : aceleración de la gravedad
𝑀: es la masa sísmica total de la edificación.
La fuerza horizontal 𝐹𝑥 se determina tal y como se muestra a continuación:

𝐹𝑥 = 𝐶𝑣𝑥𝑉𝑠 (16)
Dónde
𝐶𝑣𝑥 : factor de distribución
𝐶𝑣𝑥 =
𝑚𝑥ℎ𝑥
𝑘
∑ 𝑚𝑖ℎ𝑖
𝑘𝑛
𝑖=1
(17)
Donde
𝑚𝑥,𝑖: masa de cada nivel
ℎ𝑥,𝑖: Altura de cada nivel
k: componente relacionado con T el cual puede ser determinado dependiendo de las siguientes
condiciones
a) Para T menor o igual a 0.5 segundos, k=1.0
b) Para T entre 0.5 y 2.5 segundos, k=0.75+0.5T, y
c) Para T mayor que 2.5 segundos, k=2.0
3.2.10 Fuerza Horizontal Equivalente ASCE 7-16 Aislamiento

Al igual que en NSR 10 es necesario determinar el cortante sísmico en la base para así
poder determinar las fuerzas en los niveles de la edificación. Para esto, ASCE 7-16 presenta en su
capítulo 17, la metodología para la determinación de fuerza horizontal equivalente en edificaciones
con aislamiento en su base. Como primero se hace necesario determinar un desplazamiento
máximo definido como DM en la ecuación (18)

𝐷𝑀 =
𝑔𝑆𝑀1𝑇𝑀
4𝜋2𝐵𝑀
(18)
Donde:
𝑆𝑀1: aceleración espectral para un periodo de 𝑇=1 s, obtenida del MCE para el 5% del
amortiguamiento crítico
𝑇𝑀: periodo fundamental de la estructura
𝐵𝑀: factor de amortiguamiento para estructuras con aislamiento en la base

De igual manera existe un periodo efectivo para el máximo desplazamiento el cual se define
como TM, a partir de la ecuación (19)
𝑇𝑀 = 2𝜋 ∙ √
𝑊
𝑘𝑀𝑔
(19)
Donde:
W: Peso sísmico efectivo por encima de la interfaz de aislamiento
𝐾𝑀: es la rigidez efectiva del sistema de aislamiento.
g: aceleración de la gravedad en las mismas unidades de la rigidez efectiva

Con la obtención del desplazamiento máximo 𝐷𝑀, se procede a determinar la fuerza
sísmica. Para esto es necesario primero determinar las siguientes variables:
Fuerza sísmica lateral mínima (𝑉𝑏)

𝑉𝑏 = 𝑘𝑀𝐷𝑀 (20)

Donde
𝑘𝑀: es la rigidez efectiva del sistema de aislamiento.
𝐷𝑀 : Desplazamiento máximo

Fuerza sísmica lateral sin reducción en los elementos que están por encima del nivel base (𝑉𝑠𝑡):
𝑉𝑠𝑡 = 𝑉𝑏 (
𝑊𝑠
𝑊
)
(1−2.5𝛽𝑚)
(21)
Donde:
𝑉𝑏: Fuerza sísmica lateral mínima
𝑊: Peso efectivo sísmico total de la estructura
𝑊𝑠; Peso efectivo sísmico sin incluir el nivel de base.
𝛽𝑚: Coeficiente de amortiguamiento de la estructura

Fuerza de diseño sísmica lateral total o cortante sobre los elementos por encima del nivel base
(𝑉𝑠)
𝑉𝑠 =
𝑉𝑠𝑡
𝑅𝐼
(22)
Donde

𝑅𝐼 : coeficiente numérico relacionado con el tipo de fuerza sísmica resistente por encima del
sistema de aislamiento. Este debe estarentre 1.0 y 2.0
Con esta información, ahora se procede a determinar las fuerzas sísmicas para cada uno de los
niveles de la edificación tal y como se presenta a continuación:
Fuerza en el nivel base 𝐹1
𝐹1 =
(𝑉𝑏 − 𝑉𝑠𝑡)
𝑅𝐼
(23)
Para los pisos superiores las fuerzas se determinan de la siguiente manera:
𝐹𝑥 = 𝐶𝑣𝑥𝑉𝑠 (24)
Donde:
𝐶𝑣𝑥 =
𝑤𝑥ℎ𝑥
𝑘
∑ 𝑤𝑖ℎ𝑖
𝑘𝑛
𝑖=1
(25)
Donde
𝑤𝑥,𝑖 : peso efectivo sísmico
ℎ𝑥,𝑖 : la altura respecto al nivel del suelo.
𝑘 se calcula de la siguiente manera
𝑘 = 14𝛽𝑚𝑇𝑓𝑏 (26)
Donde:
𝛽𝑚 : coeficiente de amortiguamiento de la estructura

𝑇𝑓𝑏 : es el periodo de la estructura con base fija.

3.3 Marco Conceptual

3.3.1 Elementos no estructurales
Son aquellos elementos que, si bien se encuentran en la estructura, no hacen parte de ella
por lo que pueden estar, sobre o anclados a la misma. Tal es el caso de los cielos rasos, muros
interiores y de fachada, equipos mecánicos, iluminación, estanterías, instalaciones eléctricas e
hidrosanitarias.

3.3.2 Derivas
Las derivas son desplazamientos horizontales relativos que se dan entre dos puntos que tienen
como referencia un eje vertical que se da en niveles consecutivos de una edificación
3.3.3 Desempeño de elementos no estructurales
Según NSR 10, es el comportamiento de estos elementos en la edificación ante la
ocurrencia de un sismo (p. A127). Este se clasifica en:
o Grado de desempeño superior: Daño en los elementos no estructurales mínimo que
interfiere en la operación de la edificación
o Grado de desempeño bueno: Daño en los elementos no estructurales reparable, puede
haber interferencia en la operación de la edificación después del sismo
o Grado de desempeño Bajo: Daño grave en elementos no estructurales que posiblemente
no se pueda reparar

3.3.4 Grupo de uso IV
El grupo de uso IV corresponde a edificaciones indispensables las cuales deben funcionar
durante y después de un sismo y donde su operación no puede ser trasladada a algún lugar alterno.
Las edificaciones catalogadas como indispensables de acuerdo con NSR – 10 son:
o Todas las edificaciones que componen hospitales, clínicas y centros de salud que
dispongan de servicios de cirugía, salas de cuidados intensivos, salas de neonatos y/o
atención de urgencias.
o Edificaciones que componen aeropuertos, estaciones ferroviarias y sistemas de transporte
masivo, centrales telefónicas, de telecomunicación y radio fusión.
o Edificaciones designadas como refugios para emergencias, centrales de aeronavegación,
hangares de aeronaves de servicios de emergencia.
o Edificaciones de centrales de operación y control de líneas vitales de energía, agua,
combustibles, información y transporte de personas y productos.
o Edificaciones que contengan agentes explosivos, tóxicos y dañinos para el público.
o Estructuras que alberguen plantas de generación eléctrica de emergencia, tanques y
estructuras que formen parte de sus sistemas contra incendio, y los accesos, peatonales y
vehiculares de las edificaciones mencionadas en los ítems anteriores (NSR10, 2010, P
A25)

3.3.5 Sismo de diseño
Según la norma NSR 10 esta es la “caracterización de movimientos sísmicos mínimos a
utilizarse en el diseño sismo resistente”(Reglamento Colombiano de Construcción
Sismoresistente, 2010). Su uso se caracteriza para el diseño de estructuras convencionales y en el

lugar de interés tiene una probabilidad no mayor al 10% de ser excedido en un lapso de 50 años,
es decir, tiene un periodo de retorno de 475 años
3.3.6 Sismo
Cuando se produce la ruptura o movimiento de la corteza se produce una liberación de energía por
la deformación de las placas tectónicas que se encuentran en contacto y se produce el movimiento
vibratorio del terreno que produce ondas de distintas amplitudes y frecuencias. (Genatios &
Lafuente, 2016)

3.4 Marco Normativo

COLOMBIA: Reglamento colombiano de construccion sismo resistente NSR-10 Titulo A Y C -
requisitos generales de diseño y construccion sismo resistente.
COLOMBIA: Decreto 411.0.20.0158 de 18 marzo de 2014 que corresponde a la microzonificación
de la Ciudad de Cali
ESTADOS UNIDOS:ASCE 7-16 Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings
and Other Structures.

4 Desarrollo Del Proyecto

En el siguiente capitulo se encontrará la metodología desarrollada, los resultados y el
análisis del diseño de mampostería no estructural en edificaciones con base fija y con base aislada.

4.1 Definición de geometría de la edificación, materiales, tipo de suelo y parámetros de
diseño.
4.1.1 Geometría
Para efectos del desarrollo de este trabajo de grado, se planteó una geometría sencilla,
netamente académica. Las características en planta y altura se muestran en la Tabla 2, y se
ilustran en la Figura 4.1 y Figura 4.2

Tabla 2. Datos correspondientes a la configuración geométrica de la edificación

Fuente. Propia

Característica Valor
Número de pisos 6
Altura de entrepiso (m) 3
Altura de placa (m) 0,45
Altura muros divisorios (m) 2,55
Columnas (m) 0,50 x 0,50
Vigas (m) 0,45 x 0,45
Área placa ( m2) 36

Figura 4.1. Vista en planta y distribución de muros diseño en edificación base fija

Fuente. Propia
Figura 4.2. Vista de perfil de la geometría definida para el diseño de los muros no estructurales
en edificación con base fija

Fuente. Propia

4.1.2 Materiales

Columnas, vigas y losas: Concreto reforzado de 21 MPa, densidad de 2400 kg/m3.
Muros divisorios: uso de bloque N 5 de espesor 115 mm pañetado por ambas caras tal y
como se presentan en la Figura 4.3 . Los datos de unidad de mampostería se presentan en la Tabla
3.

Figura 4.3 Unidad de mampostería, bloque en
arcilla N5

Fuente: Recuperado de
https://www.santafe.com.co/wp-
content/uploads/2018/09/BL5-Bloque-
N%C2%B0-5.jpg

Tabla 3. Datos de unidad de mampostería
para muros divisorios
Referencia Bloque N 5
Medidas (cm) 33x11,5x23
Rendimiento (un/ m2) 12,25

4.1.3 Tipo de suelo y zona sísmica para utilizar
Los parámetros definidos para la ciudad de Cali son mostrados en la Tabla 4. Esta ciudad
fue escogida, dado que se encuentra en una zona con alta actividad sísmica y en este tipo de suelo
fue construida la primera edificación en el país con aislamiento de base.
Tabla 4. Parámetros iniciales del tipo de suelo y zona sísmica
PARAMETROS PRINCIPALES
Parámetro Descripción Referencia
Ciudad

Cali
Micro zona
4D: Abanico de Meléndez y Lili (capa
superficial materiales limosos de
consistencia dura que supra yace estratos
granulares con cantos, gravas y bloques de
rocas diabásicas de formas angulares
subredondeadas, en matriz areno-arcillosa
con intercalaciones de materiales finos de
tipo arcillas duras.

Decreto N 411.020.0158
Microzonificación sísmica
de Santiago de Cali marzo
2018
Zona de amenaza
sísmica
Alta
Sección A.2.3 Reglamento
Colombiano de construcción
sismorresistente

Grupo de uso Grupo IV: Edificaciones indispensables
Sección A.2.5.1 Reglamento
Colombiano de construcción
sismorresistente
Nota. Contiene los datos de la zona sísmica y el tipo de suelo definidos para el diseño de los
elementos no estructurales
4.1.4 Parámetros De Diseño

Basándose en la información presentada en la Tabla 4., a continuación, se presentan los
parámetros de diseño de los elementos no estructurales objeto de estudio del presente trabajo de
grado.

Tabla 5. Parámetros de diseño sísmico
PARAMETROS DE DISEÑO
Parámetro Abreviación Valor Referencia
Aceleración
horizontal pico
efectiva
Ciudad de Cali
Aa 0,25
Tabla A.2.3-2 Valores de Aa y de Av
para las ciudades capitales de
departamento.Reglamento Colombiano
de construcción sismorresistente

Velocidad horizontal
pico efectiva
Ciudad de Cali
Av 0,25
Tabla A.2.3-2 Valores de Aa y de Av
para las ciudades capitales de
departamento. Reglamento Colombiano
de construcción sismorresistente

Coeficiente de
importancia según
grupo de uso
(Indispensable)
I 1,50
Tabla A 2.5-1 Valores de coeficiente de
importancia

Coeficiente de
amplificación que
afecta la aceleración
en la zona de periodos
cortos para ζ 5%.
ZONA 4D
Fa 0,99
Tabla 3. Coeficientes y curvas de
diseño para edificaciones, armonizadas
con el reglamento NSR 10.
Decreto N 411.020.0158
Microzonificación sísmica de Santiago
de Cali marzo 2018

Coeficiente de
amplificación que
afecta la aceleración
en la zona de periodos
intermedios para ζ 5%
ZONA 4D
Fv 2,48
Tabla 3. Coeficientes y curvas de
diseño para edificaciones armonizadas
con el reglamento NSR 10.
Decreto N 411.020.0158
Microzonificación sísmica de Santiago
de Cali marzo 2018

Aceleración
horizontal pico
efectiva del terreno en
superficie
𝐴0 0,28
Tabla 5. Valores de PGA (A0) a nivel
de superficie de terreno para condición
de diseño
Decreto N 411.020.0158
Microzonificación sísmica de Santiago
de Cali marzo 2018

Periodo corto (s)
Espectro de periodo
corto
𝑇𝐶 1,20
Tabla 3. Coeficientes y curvas de
diseño para edificaciones armonizadas
con el reglamento NSR 10.
Decreto N 411.020.0158
Microzonificación sísmica de Santiago
de Cali marzo 2018

Periodo largo (s)
Espectro de periodo
largo
𝑇𝐿 2,00
Tabla 3. Coeficientes y curvas de
diseño para edificaciones armonizadas
con el reglamento NSR 10.
Decreto N 411.020.0158
Microzonificación sísmica de Santiago
de Cali marzo 2018

4.2 Diseño de mampostería no estructural en edificaciones con base fija

4.2.1 Evaluación del periodo fundamental de la estructura 𝑻𝒂, aproximado para edificaciones
con base fija

Con la ecuación (4) que se presenta a continuación, se procede a determinar el periodo
fundamental aproximado de la estructura

𝑻𝒂 = 𝑪𝒕𝒉
𝛂 (4)
Donde
Ct se estima de acuerdo con la Tabla 6

Tabla 6. Valor de los parámetros Ct y α para el cálculo del periodo aproximado Ta

Fuente: (Reglamento Colombiano de Construcción Sismoresistente, 2010) Capitulo A

Según la Tabla 6 para pórticos resistentes a momentos en concreto reforzado 𝐶𝑡= 0.047 y α= 0.9
y ℎ = 18 𝑚
Por lo tanto
𝑇𝑎 = 0,047 ∙ 18
0,9
𝑇𝑎 = 0,633

4.2.2 Espectro de diseño base fija
Con los datos obtenidos del Decreto N 411.020.0158 Microzonificación sísmica de
Santiago de Cali marzo 2018, que se encuentran en la Tabla 5. Se realiza el correspondiente
espectro de diseño para la zona sísmica y edificación a diseñar

Figura 4.4. Espectro de aceleraciones para edificaciones con base fija

4.2.3 Diseño con reglamento colombiano NSR 10

El siguiente es el diseño de elementos no estructurales, tal y como se dispone en el capítulo
A9 de este reglamento.
4.2.3.1 Aceleraciones punto de soporte.
Para hacer uso de las ecuaciones (5) y (6), se procede a determinar la altura equivalente de
la edificación en estudio para de esta manera poder hallar las aceleraciones en punto de soporte
para cada una de las alturas según la geometría dada en el numeral 4.1.1
ℎ𝑒𝑞 = 0,75ℎ𝑛
ℎ𝑛(𝑚) = 18

Por lo tanto
ℎ𝑒𝑞 = 0,75 ∙ 18
ℎ𝑒𝑞 = 13,5 𝑚

0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Sa
(
s)
T (S)
Espectro de aceleraciones
Base Fija
Ta

Teniendo la altura equivalente se evaluarán los siguientes niveles con el fin de hacer uso
de las ecuaciones

Para el caso 1 (véase Figura 4.2) cuando ℎ𝑥 ≤ ℎ𝑒𝑞

Se tomará ℎ𝑥 = 0 𝑚, siendo esta menor que la altura equivalente ℎ𝑒𝑞 = 13.5 𝑚 por lo que se
hará uso de la ecuación (5) tal y como se muestra a continuación
𝑎𝑥 = 𝐴𝑠 +
(𝑆𝑎 − 𝐴𝑠)ℎ𝑥
ℎ𝑒𝑞

Vale la pena aclarar que al tener un estudio de microzonificación los valores de la
aceleración a nivel del terreno son proporcionados por el valor de 𝐴0 , es así como el valor de
𝐴𝑠 = 𝐴𝑎 ∙ 𝐹𝑎 ∙ 𝐼 pasa a ser 𝐴𝑠 = 𝐴0 ∙ 𝐼 ya que como se menciona en el numeral A 2.4.5.5 del
reglamento NSR 10 los valores de 𝐹𝑎 “amplifica las ordenadas del espectro en roca para tener en
cuenta los efectos de sitio en el rango de periodos cortos”, por lo que al tener una aceleración a
nivel del terreno 𝐴0 no se hace necesario amplificar estos efectos en roca. Por lo tanto
𝐴𝑠 = 𝐴0 ∙ 𝐼 y según los datos de la Tabla 5.
𝐴𝑠 = 0,28 ∙ 1,5
𝐴𝑠 = 0,42

Para un periodo fundamental aproximado de 𝑇𝑎 = 0,633 , estimado en el numeral 4.2.1 el valor
de 𝑆𝑎 obtenido del espectro Figura 4.4. da como resultado

𝑆𝑎 = 0,93

Con estos datos:
𝑎0 = 0,42 +
(0,93 − 0,42) ∙ 0
13,5

𝑎0 = 0,42

De la misma manera para los siguientes niveles
ℎ𝑥 = 3 𝑚
𝑎1 = 0,42 +
(0,93 − 0,42) ∙ 3
13,5

𝑎1 = 0,53

ℎ𝑥 = 6 𝑚
𝑎2 = 0,42 +
(0,93 − 0,42) ∙ 6
13,5

𝑎2 = 0,65

ℎ𝑥 = 9 𝑚
𝑎3 = 0,42 +
(0,93 − 0,42) ∙ 9
13,5

𝑎3 = 0,76

ℎ𝑥 = 12 𝑚
𝑎4 = 0,42 +
(0,93 − 0,42) ∙ 12
13,5

𝑎4 = 0,87

Para el caso 2 cuando, ℎ𝑥 ≥ ℎ𝑒𝑞 para el piso 5 (véase Figura 4.2)

ℎ𝑥 ≥ ℎ𝑒𝑞
ℎ𝑥 = 15 𝑚 y siendo este mayor que la altura equivalente ( ℎ𝑒𝑞 = 13,5 𝑚 ) se hará uso de la
ecuación (6) tal y como se muestra a continuación
𝑎𝑥 = 𝑆𝑎
ℎ𝑥
ℎ𝑒𝑞

Con estos datos:
𝑎5 = 0,93 ∙
15
13,5

𝑎5 = 1,03

Para el nivel 6 donde ℎ𝑥 = 18 𝑚 :
𝑎6 = 0,93 ∙
15
13,5

𝑎6 = 1,24

Al realizar este procedimiento para el uso de las dos ecuaciones enunciadas en el capítulo
A-9 de NSR 10 o en el numeral 3.2.3 de este documento, se presenta la Tabla 7 que resume las
aceleraciones punto de soporte de los ENEs para cada uno de los niveles del edificio con base fija

Tabla 7. Resumen de aceleraciones de Elementos no Estructurales Base Fija
Nivel Altura de
soporte
ENE
Aceleración del ENE
hx(m) ax (g)
6 18 1,24

5 15 1,03
4 12 0,87
3 9 0,76
2 6 0,65
1 3 0,53
0 0 0,42
Fuente: Propia

4.2.3.2 Fuerzas sísmicas de diseño
Para la determinación de las fuerzas de diseño se debe tener en cuenta que es necesario
utilizar la masa del elemento. Es así como por el momento se analizará el muro divisorio (4.35m)
Según la información anterior es importante realizar el avalúo de cargas de dicho muro
tal y como se muestra a continuación
4.2.3.2.1 Avalúo de cargas

El espesor de la unidad de mampostería es de 115 mm con un pañete de 10 mm a ambos
lados, el espesor total de este es de 135 mm. Ya que este no es un espesor que se encuentre en la
tabla B.3.4.2-4 de NSR 10 Tabla 8, tal y como se muestra a continuación, es necesario encontrar
el valor que se ajusta a este espesor y de esta manera poder determinar la carga de este tipo de
muro

Tabla 8 Cargas mínimas de elementos no estructurales verticales

Nota. Contiene cargas muertas mínimas verticales para los diferentes tipos de muros
Recuperado de: (Reglamento Colombiano de Construcción Sismoresistente, 2010)

Teniendo que, para un espesor de 100 mm el valor de la carga es de 1.80 kN/m y que
para un espesor de 150 mm la carga es de 2.50 kN/m, para un espesor de 135 mm el valor de la
carga se hace necesario calcular por interpolación como se muestra a continuación

Tabla 9. Determinación de carga mínima para muros pañetados a ambas caras
Determinación de
cargas
Espesor
(mm)
Carga
(kN/m)
100 1,8
135 y
150 2,5
Nota. Datos necesarios para la interpolación de cargas en la obtención de carga mínima para muro con las características del
bloque N5
𝑦 = 1,8 +
2,5− 1,8
150 − 100
∙ (135 − 100)
𝑦 = 2,29 𝑘𝑁/𝑚

Con la información anterior, se consigna en la Tabla 10 el avalúo de cargas de los muros a
diseñar en el presente trabajo de grado

Tabla 10. Resumen avalúo de cargas para muros divisorios pañetados a ambas caras
Muro
Unidad de mampostería Carga
por m2
de área
vertical
(kN /
m2)
Longitud
del muro
(m)
Altura
del
muro
(m)
Carga
del
muro
kN

Esquema
Largo
(mm)
Ancho
(mm)
Alto
(mm)
Divisorio
pañetado
por
ambas
caras

330 115 230 2,29 4,35 2,55 25,4

4.2.3.2.2 Determinación de fuerzas sísmicas comparativas para muro divisorio de 4.35 m

Tal y como se presenta en la ecuación (8) las fuerzas sísmicas para el diseño de
elementos no estructurales se definen así:
𝐹𝑃 =
𝑎𝑥𝑎𝑝
𝑅𝑝
𝑔𝑀𝑝 ≥
𝐴𝑎𝐼
2
𝑔𝑀𝑝
Es de aclarar que se considera apropiado inicialmente tomar los coeficientes 𝑎𝑝 y 𝑅𝑝 con
un valor de 1. Esto con el fin de proponer más adelante, formulaciones alternativas principalmente
para el aislamiento de base y poder obtener resultados rápidamente comparables con los aquí
planteados sin parámetros que marquen notorias diferencias. Es así como en la Tabla 11 se
presentan los resultados de las fuerzas determinadas mediante la metodología del reglamento NSR
10 y su correspondiente validación de acuerdo con la ecuación (8)

Tabla 11. Determinación de fuerzas para cada uno de los niveles diseño NSR 10 base fija
𝑭𝑷 =
𝒂𝒙𝒂𝒑
𝑹𝒑
𝒈𝑴𝒑
≥
𝑭𝑷 =
𝑨𝒂𝑰
𝟐
𝒈𝑴𝒑

Entonces, para el nivel 0
𝑭𝑵𝟎 =
𝟎, 𝟒𝟐 ∙ 𝟏
𝟏
𝒙 𝟐𝟓, 𝟒
𝑭𝑵𝟎 = 𝟏𝟎, 𝟕 𝒌𝑵

≥
𝐹𝑁0 =
0,25 ∙ 1,5
2
𝑥 25,4
𝐹𝑁0 = 4,8 𝑘𝑁

Cumple
Para el nivel 1
𝑭𝑵𝟏 =
𝟎, 𝟓𝟑 ∙ 𝟏
𝟏
𝒙 𝟐𝟓, 𝟒
𝑭𝑵𝟏 = 𝟏𝟑, 𝟓 𝒌𝑵

≥
𝐹𝑁1 =
0,25 ∙ 1,5
2
𝑥 25,4
𝐹𝑁1 = 4,8 𝑘𝑁

Cumple
Para el nivel 2
𝑭𝑵𝟐 =
𝟎, 𝟔𝟓 ∗ 𝟏
𝟏
𝒙 𝟐𝟓, 𝟒
𝑭𝑵𝟐 = 𝟏𝟔, 𝟒 𝒌𝑵

≥
𝐹𝑁2 =
0,25 ∙ 1,5
2
𝑥 25,4
𝐹𝑁2 = 4,8 𝑘𝑁

Cumple
Para el nivel 3
𝑭𝑵𝟑 =
𝟎, 𝟕𝟔 ∙ 𝟏
𝟏
𝒙 𝟐𝟓, 𝟒
𝑭𝑵𝟑 = 𝟏𝟗, 𝟑 𝒌𝑵

≥
𝐹𝑁3 =
0,25 ∙ 1,5
2
𝑥 25,4
𝐹𝑁3 = 4,8 𝑘𝑁

Cumple
Para el nivel 4

𝑭𝑵𝟒 =
𝟎, 𝟖𝟕 ∙ 𝟏
𝟏
𝒙 𝟐𝟓, 𝟒
𝑭𝑵𝟒 = 𝟐𝟐, 𝟏 𝒌𝑵

≥
𝐹𝑁4 =
0,25 ∙ 1,5
2
𝑥 25,4
𝐹𝑁4 = 4,8 𝑘𝑁

Cumple
Para el nivel 5

𝑭𝑵𝟓 =
𝟏, 𝟎𝟑 ∙ 𝟏
𝟏
𝒙 𝟐𝟓, 𝟒
𝑭𝑵𝟓 = 𝟐𝟔, 𝟐 𝒌𝑵

≥
𝐹𝑁5 =
0,25 ∙ 1,5
2
𝑥 25,4
𝐹𝑁5 = 4,8 𝑘𝑁

Cumple

Para el nivel 6
Para el caso del nivel 6, al no haber ningún muro divisorio apoyado en este nivel el peso
será 0

𝑭𝑵𝟔 =
𝟏, 𝟐𝟒 ∙ 𝟏
𝟏
𝒙 𝟎
𝑭𝑵𝟔 = 𝟎 𝒌𝑵

≥
𝐹𝑁6 =
0,25 ∙ 1,5
2
𝑥 0
𝐹𝑁6 = 0 𝑘𝑁
Cumple

Es así como en la Tabla 12 se resumen las fuerzas determinadas para muros divisorios de 4.35m

Tabla 12. Resumen fuerzas sísmicas horizontales determinadas para muro pañetado a ambas
caras base fija
Muro Divisorio De 4,35 m En Dirección Y
Nivel
Altura
de
soporte
ENE
Aceleración
del ENE
Coeficiente
de
amplificación
del ENE
Coeficiente
disipación
del ENE
Peso del
elemento
Fuerza Sísmica
Horizontal Fp

hx(m) ax(g) ap Rp
gMg
(kN)
Fp (kN)
6 18 1,24 1 1 0 0,0
5 15 1,03 1 1 25,4 26,2
4 12 0,87 1 1 25,4 22,1
3 9 0,76 1 1 25,4 19,3
2 6 0,65 1 1 25,4 16,4
1 3 0,53 1 1 25,4 13,5
0 0 0,42 1 1 25,4 10,7

4.2.3.2.3 Determinación de fuerzas sísmicas para el diseño muro divisorio base fija
Se tomará el muro ubicado en el piso 5 (por tener la fuerza más alta), a una altura de soporte
de 15 m se determinará la fuerza sísmica horizontal para su posterior diseño.
De acuerdo con la ecuación (8) se tiene
𝐹𝑃 =
𝑎𝑥𝑎𝑝
𝑅𝑝
𝑔𝑀𝑝 ≥
𝐴𝑎𝐼
2
𝑔𝑀𝑝
Es así como en la Tabla 13 se presentan los valores necesarios para emplear la ecuación (8)
Tabla 13.Datos para el diseño de muro no estructural de 4.35 m en edificación base fija
Variable Descripción Valor
𝒂𝒙
Aceleración del elemento no
estructural
1,03

𝒂𝒑
Coeficiente de amplificación
dinámica de muros divisorios
de altura total
1

𝑹𝒑
Coeficiente de disipación de
energía de muros divisorios
de altura total para un grado
de desempeño superior
No dúctiles = 1,5*

𝒈𝑴𝒑 Peso del elemento 25,4 kN
*Como se mencionaba anteriormente y para efectos de comparación se tomaron coeficientes como Rp con valor 1.
Sin embargo y para el siguiente proceso de diseño se tomaron las especificaciones tal cual y como se presentan para
el diseño de estos muros según el capítulo A.9 del reglamento NSR 10 y por tal razón el valor de Rp es 1.5

Por lo tanto y para los anteriores datos se procede a determinar las fuerzas en el nivel 5

𝐹𝑁5 =
1,03 ∙ 1
1,5
𝑥 25,4
𝐹𝑁5 = 17,4 𝑘𝑁

Estos muros, al estar pañetados en ambas caras, se proceden a hacer uso columnetas de
confinamiento. Para el diseño de estos se hace uso del procedimiento propuesto en la cartilla
elaborada por el CIMOC de la Universidad de los Andes y en colaboración con Colciencias, Sika
y ladrillera Santa Fe (CIMOC et al., 2004) , procedimiento que se muestra a continuación. Cabe
aclarar que muchos de los procedimientos allí expuestos están basados en el reglamento NSR 98
por lo que también se realizan los respectivos cálculos teniendo en cuenta el Reglamento actual
(Reglamento Colombiano de Construcción Sismoresistente, 2010)
El muro para diseñar en la primera parte de este trabajo de grado se basa principalmente
en los parámetros establecidos y presentados en la Figura 4.5 , Figura 4.6 y Figura 4.7
Figura 4.5 Muro base de mampostería confinada con sus respectivas convenciones

Figura 4.6 Corte en planta muro no estructural de mampostería confinada

Figura 4.7 Detalle anclaje inferior de muro no estructural de mampostería confinada

4.2.3.3 Diseño a flexión columnetas base fija
Para la determinación del momento de diseño se asume el sismo como una carga
perpendicular al muro y distribuida en lo que sería la altura de este tal y como se presenta en la
Figura 4.8.

Figura 4.8 representación de muro no estructura como sistema de viga

Por lo tanto, para la determinación del momento último se tiene que:
𝑀𝑢 =
𝑤𝑢𝑙
2
8

(27)
Donde

𝑙 = altura del muro h (m)
𝑤𝑢 =
𝐹𝑝
ℎ

(28)
La carga del muro se mayora de acuerdo con las especificaciones del capítulo B. 2.4.2
(Reglamento Colombiano de Construcción Sismoresistente, 2010). Por lo tanto, para una carga
muerta se tiene una combinación de carga de 1.4(D+F) y teniendo en cuenta que solo se está
diseñando el muro se tiene que
𝑤𝑢 =
1,4 (17,4)
2,55

𝑤𝑢 = 9,55
kN
𝑚

Por lo tanto
𝑀𝑢 =
9,55 ∙ (2,55)2
8

𝑀𝑢 = 7,76 𝑘𝑁 𝑚

Para dicho momento ahora se requiere calcular la cuantía de acero requerida para el
momento ultimo de dicho muro. Por esta razón y teniendo en cuenta las consideraciones del
capítulo D.10.5.3 del reglamento NSR 10, la ubicación de columnas de confinamiento debe
hacerse en los extremos de los muros, en las intersecciones con otros muros y a distancias no
mayores a 35 veces el espesor del muro. Por tal razón y para el diseño de este muro se tiene en
cuenta la distribución de columnetas de la Figura 4.5
De acuerdo con lo especificado anteriormente el momento requerido para el muro será
distribuido en tres columnetas de confinamiento razón por la cual para el diseño el Mu se divide
entre tres. Es así como lo datos necesarios para el cálculo de acero para cada columneta se
presentan en la Tabla 14
𝑀𝑢
# 𝐶𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑒𝑡𝑎𝑠
=
7,76
3
= 2,59 𝑘𝑁 𝑚
Tabla 14. Datos para diseño a flexión en edificación base fija
Variable Valor
𝑴𝒖(𝒌𝑵 𝒎) 2,59
φ 0,90*
𝒇′𝒄(𝑴𝒑𝒂) 21
𝒇𝒚(𝑴𝒑𝒂) 420