C.14 — Muros
Alcance y generalidades de los muros, refuerzo mínimo vertical y horizontal, muros diseñados como elementos en compresión, método empírico de diseño y espesor mínimo, muros no portantes, muros empleados como vigas de cimentación y diseño alternativo de muros esbeltos fuera del plano.
C.14.1 — Alcance
C.14.1.1
Las disposiciones del Capítulo C.14 deben aplicarse al diseño de muros sometidos a carga axial, con o sin flexión.
C.14.1.2
Los muros de contención en voladizo se diseñan de acuerdo con las disposiciones de diseño por flexión del Capítulo C.10, con un refuerzo horizontal mínimo de acuerdo con C.14.3.3.
C.14.2 — Generalidades
C.14.2.1
Los muros deben diseñarse para cargas excéntricas y cualquier carga lateral o de otro tipo a las que estén sometidos.
C.14.2.2
Los muros sometidos a cargas axiales deben diseñarse de acuerdo con C.14.2, C.14.3 y ya sea C.14.4, C.14.5 ó C.14.8.
C.14.2.3
El diseño para cortante debe cumplir con lo estipulado en C.11.9.
C.14.2.4
A menos que se demuestre lo contrario mediante un análisis, la longitud horizontal de un muro considerada como efectiva para cada carga concentrada, no debe exceder la menor distancia centro a centro de las cargas, ni el ancho de apoyo más cuatro veces el espesor del muro.
C.14.2.5
Los elementos en compresión construidos monolíticamente con muros deben cumplir con lo establecido en C.10.8.2.
C.14.2.6
Los muros deben anclarse a los elementos que los intersectan, como pisos o cubiertas; o a columnas, pilastras, contrafuertes, de otros muros, y zapatas.
C.14.2.7
Se permite que la cuantía de refuerzo y los límites de espesor exigidos por C.14.3 y C.14.5, sean dispensadas cuando el análisis estructural muestra que el muro posee resistencia y estabilidad adecuadas.
C.14.2.8
La transferencia de fuerzas a la cimentación en la base del muro debe hacerse de acuerdo con C.15.8.
C.14.3 — Refuerzo mínimo
C.14.3.1
El refuerzo mínimo vertical y horizontal debe cumplir con las disposiciones de C.14.3.2 y C.14.3.3, a menos que se requiera una cantidad mayor por cortante, de cuerdo con C.11.9.8 y C.11.9.9.
C.14.3.2
La cuantía mínima para refuerzo vertical ρℓ, es:
- (a) 0.0012 para barras corrugadas no mayores que No. 5 (5/8”) ó 16M (16 mm) con fy no menor que 420 MPa, o
- (b) 0.0015 para otras barras corrugadas, o
- (c) 0.0012 para refuerzo electrosoldado de alambre (liso o corrugado) no mayor que MW200 ó MD200 (16 mm de diámetro).
C.14.3.3
La cuantía mínima para refuerzo horizontal, ρt, es:
- (a) 0.0020 para barras corrugadas no mayores que No. 5 (5/8”) ó 16M (16 mm) con fy no menor que 420 MPa, o
- (b) 0.0025 para otras barras corrugadas, o
- (c) 0.0020 para refuerzo electrosoldado de alambre (liso o corrugado) no mayor que MW200 ó MD200 (16 mm de diámetro).
C.14.3.4
Los muros con un espesor mayor que 250 mm, excepto los muros de sótanos, deben tener el refuerzo en cada dirección colocado en dos capas paralelas a las caras del muro de acuerdo con:
- (a) Una capa consistente en no menos de 1/2, y no más de 2/3 de el refuerzo total requerido para cada dirección debe colocarse a no menos de 50 mm ni a más de 1/3 del espesor del muro a partir de la superficie exterior.
- (b) La otra capa, consistente en el resto del refuerzo requerido en esa dirección, debe colocarse a no menos de 20 mm ni a más de 1/3 del espesor del muro a partir de la superficie interior.
C.14.3.5
El refuerzo vertical y horizontal debe espaciarse a no más de tres veces el espesor del muro, ni de 450 mm.
C.14.3.6
El refuerzo vertical no necesita estar confinado por estribos laterales cuando el refuerzo vertical no es mayor de 0.01 veces el área total de concreto, o cuando el refuerzo vertical no se requiere como refuerzo de compresión.
C.14.3.7
Alrededor de vanos de ventanas, puertas y aberturas de similar tamaño, además del refuerzo mínimo requerido por C.14.3.1, deben colocarse por lo menos dos barras No. 5 (5/8”) ó 16M (16 mm) en todos los muros que tengan dos capas de refuerzo en ambas direcciones y una barra No. 5 (5/8”) ó 16M (16 mm) en los muros que tengan una sola capa de refuerzo en ambas direcciones. Estas barras deben anclarse para desarrollar el fy en tracción en las esquinas de las aberturas.
C.14.4 — Muros diseñados como elementos en compresión
Con excepción de lo dispuesto en C.14.5, los muros sometidos a carga axial o combinación de carga axial y de flexión deben diseñarse como elementos en compresión de acuerdo con las disposiciones de C.10.2, C.10.3, C.10.10, C.10.11, C.10.14, C.14.2 y C.14.3.
C.14.5 — Método empírico de diseño
C.14.5.1
Se permite que los muros de sección transversal rectangular sin vacíos sean diseñados mediante las disposiciones empíricas de C.14.5, cuando la resultante de todas las cargas mayoradas esté localizada dentro del tercio central del espesor total del muro, y se satisfagan los requisitos de C.14.2, C.14.3 y C.14.5.
C.14.5.2
La resistencia axial de diseño φPn de un muro que satisface las limitaciones de C.14.5.1, debe calcularse mediante la ecuación (C.14-1), a menos que se diseñe de acuerdo con C.14.4.
| φPn = 0.55 φ f′c Ag [1 − (kℓc / 32h)²] | (C.14-1) |
donde φ corresponde al de secciones controladas por compresión de acuerdo con C.9.3.2.2. y el factor de longitud efectiva k es:
Para muros arriostrados en la parte superior e inferior con el fin de evitar el desplazamiento lateral y:
- (a) Restringidos contra la rotación en uno o ambos extremos (superior o inferior o ambos) … 0.8
- (b) No restringidos contra la rotación en ambos extremos … 1.0
Para muros no arriostrados con el fin de evitar el desplazamiento lateral … 2.0
C.14.5.3 — Espesor mínimo de muros diseñados por el método empírico de diseño
C.14.5.3.1
El espesor de muros de carga no debe ser menor de 1/25 de la altura o longitud del muro, la que sea menor, ni tampoco puede ser menor que 100 mm.
C.14.5.3.2
El espesor de los muros exteriores de sótanos y cimentaciones no debe ser menor que 190 mm.
C.14.6 — Muros no portantes
C.14.6.1
El espesor de los muros que no sean de carga no debe ser menor de 100 mm, ni menor de 1/30 de la distancia mínima entre elementos que le proporcionen apoyo lateral.
C.14.7 — Muros empleados como vigas de cimentación
C.14.7.1
Los muros diseñados como vigas de cimentación deben tener el refuerzo superior e inferior que se requiere para resistir los momentos flectores, de acuerdo con las disposiciones de C.10.2 a C.10.7. El diseño por cortante debe cumplir con las disposiciones del Capítulo C.11.
C.14.7.2
Las zonas expuestas de muros empleadas como vigas de cimentación que sobresalen del nivel del terreno, también deben cumplir con los requisitos de C.14.3.
C.14.8 — Diseño alternativo para muros esbeltos
C.14.8.1
Cuando la tracción causada por flexión controla el diseño de un muro fuera de su plano, se considera que los requerimientos de C.14.8 satisfacen C.10.10.
C.14.8.2
Los muros diseñados de cuerdo con las disposiciones de C.14.8 deben cumplir C.14.8.2.1 a C.14.8.2.6.
C.14.8.2.1
El panel de muro debe diseñarse como un elemento simplemente apoyado, cargado axialmente, sometido a una carga lateral uniforme fuera del plano (perpendicular al plano), con momentos y deflexiones máximas a media altura.
C.14.8.2.2
La sección transversal es constante en toda la altura del muro.
C.14.8.2.3
El muro debe estar controlado por tracción.
C.14.8.2.4
El refuerzo debe proporcionar un refuerzo de diseño:
| φMn ≥ Mcr | (C.14-2) |
donde Mcr debe obtenerse usando el módulo de rotura dado en la ecuación (C.9-10).
C.14.8.2.5
Las cargas gravitacionales concentradas aplicadas al muro por encima de la sección de diseño por flexión deben suponerse distribuidas en un ancho:
- (a) Igual al ancho del apoyo, más un ancho a cada lado que se incrementa con una pendiente de 2 en vertical a 1 en horizontal hacia la sección de diseño; pero
- (b) no mayor al espaciamiento de las cargas concentradas; y
- (c) sin extenderse más allá de los bordes del muro.
C.14.8.2.6
El esfuerzo vertical Pu / Ag a media altura del muro no debe exceder 0.06f′c.
C.14.8.3
La resistencia de diseño a momento, φMn, para la combinación de carga axial y flexión a media altura debe cumplir:
| φMn ≥ Mu | (C.14-3) |
donde:
| Mu = Mua + Pu Δu | (C.14-4) |
Mua es el momento máximo mayorado ubicado a media altura del muro, debido por las cargas laterales y verticales excéntricas, sin incluir los efectos PΔ, y Δu es:
| Δu = 5 Mu ℓc² / ((0.75) 48 Ec Icr) | (C.14-5) |
Mu debe obtenerse por iteración de las deflexiones, o con la ecuación (C.14-6)
| Mu = Mua / (1 − 5 Pu ℓc² / ((0.75) 48 Ec Icr)) | (C.14-6) |
donde:
| Icr = (Es / Ec) (As + (Pu / fy) (h / 2d)) (d − c)² + ℓw c³ / 3 | (C.14-7) |
y el valor de Es /Ec no debe tomarse menor que 6.
C.14.8.4
La deflexión máxima fuera del plano, Δs, debida a las cargas de servicio, incluyendo el efecto PΔ, no debe exceder ℓc /150.
Si Ma, momento máximo a media altura del muro debido a las cargas laterales y verticales excéntricas, en servicio, incluyendo los efectos PΔ, excede de (2/3) Mcr, Δs debe calcularse con la ecuación (C.14-8):
| Δs = (2/3) Δcr + [(Ma − (2/3) Mcr) / (Mn − (2/3) Mcr)] (Δn − (2/3) Δcr) | (C.14-8) |
Si Ma, no excede de (2/3) Mcr, Δs debe calcularse con la ecuación (C.14-9):
| Δs = (Ma / Mcr) Δcr | (C.14-9) |
donde:
| Δcr = 5 Mcr ℓc² / (48 Ec Ig) | (C.14-10) |
| Δn = 5 Mn ℓc² / (48 Ec Icr) | (C.14-11) |
Icr debe calcularse con la ecuación (C.14-7) y Ma debe obtenerse por iteración de las deflexiones.