Objetivos del proyecto

Requisitos Mnimos para el Diseo y Construccin de Viviendas de Albailera de 1 y 2 pisos

Generar recomendaciones especiales para el diseo de viviendas de albailera de 1 y 2 pisos. Especficamente sobre:Armadura mnima horizontal y vertical en muros Uso de mortero de junta como relleno de huecos Empalme de barras Albailera confinada con perforaciones

Instituto del Cemento y del Hormign de Chile

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Resultados de un proyecto de investigacin de 2 aos y medio recientemente concluido

Financiamiento Costo total del proyecto 295 millones de pesos Financiamiento compartido entre:CORFO a travs de su lnea FDI Profesionales de la Comisin de Diseo Estructural Instituto del Cemento y del Hormign de Chile

Proyecto FDI Desarrollo de Recomendaciones Especiales para el Diseo de Viviendas Sociales de 1 y 2 Pisos Propuesto por la Comisin de Diseo Estructural en Hormign Armado y Albailera y coordinado por el ICH

Otros aportesIdiem, Idiem , Dictuc y memoristas tanto de la Universidad de Chile como de la Universidad Catlica

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1

Participantes

Instituto del Cemento y del Hormign Comisin de Diseo Estructural AsociadosMaximiliano Astroza (Universidad de Chile) Marcial Baeza Ernesto Herbach (Serviu Metropolitano) Ren Lagos Alfonso Larran Rodrigo Mujica

Materiales de muro en la edificacin habitacionalOtros 6 % Madera 14 %

Hormign 28 %

Albailera 52 %

Memoristas Universidad de Chile y Catlica LaboratoriosIdiem (Fernando Ynez) Dictuc (Carl Luders )Fuente: INE datos de 2000

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Altura de la edificacin habitacional

Porqu emprender este proyecto ?

5 y ms pisos 24 % 1 y 2 pisos 68 % 3 y 4 pisos 8%Fuente: INE datos de 2000

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2

Porqu emprender este proyecto ?

Metodologa ...

Existen dudas respecto a la necesidad de aplicar completamente la norma NCh1928 a viviendas de 1 y 2 pisos, lo que ha generado disparidad en los criterios para el diseo La prctica se ha orientado en general hacia el uso de albailera semi armada Existen prcticas constructivas cuestionadas, como el relleno de huecos con mortero y el empalme de barras

El proyecto se dividi en tres etapas:I.I.- Revisin y sistematizacin de los antecedentes disponibles (normas, ensayos e informes de dao) II.II.- Etapa experimental destinada a investigar aspectos en los cuales exista escasa informacin (muros con cuantas reducidas, empalme de barras, uso de mortero como relleno de huecos, albailera con aberturas) III.III.- Desarrollo de recomendaciones

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Un nuevo escenario ...

Se ha cuestionado recientemente el uso de ladrillos con alturas superiores a 7 cm

Efecto de la Armadura Horizontal

Se ha establecido la revisin de los proyectos de clculo, por lo que es importante alinear las prcticas de diseo con las disposiciones de las normas correspondientesInstituto del Cemento y del Hormign de Chile

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3

El programa experimental fue realizado en el Laboratorio de Ingeniera Estructural de la Pontificia Universidad Catlica de Chile: Ensayos de corte cclicos de 30 muros a escala natural de 2 mts de largo y 2 mts de alturaVariables consideradas: Unidades: - Ladrillos cer micos (29x14x11,3cm) - Bloques de hormig n (39x14x19cm) Refuerzo horizontal: - Escalerillas AT56-50H 0, 2, 3, 4 escalerillas Carga axial: - N = 0 ton - N = 17 ton

Programa ExperimentalMortero de pega predosificado: Razn W/(Mezcla predosificada): 0.15 en peso. RILEM: Resistencia a la flexo -traccin = 44 7 Kg/cm 2 Resistencia a compresin = 170 25 Kg/cm2 Grout de relleno de huecos predosificado: Razn W/(Mezcla predosificada): 0.14 en peso. Resistencia compresin: fc = 215 57 Kg/cm2

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Programa ExperimentalLadrillos cermicos Bloques de hormign Refuerzo de corte:

Programa ExperimentalEscalerillas electro - soldadas AT56-50H de = 4.2 mm. Tensin de fluencia: fy = 6104 Kg/cm2 (promedio ensayos IDIEM y DICTUC). Tensin de rotura: fu = 6598 Kg/cm2 (promedio ensayos IDIEM y DICTUC).

2 Resistencia: 288 Kg/cm (Sobre rea bruta)

2 Resistencia: 102 Kg/cm (Sobre rea bruta)

% Huecos: 46 %.2 f m = 111 Kg/cm

% Huecos: 40%.2 f m = 48 Kg/cm

m = 7.4 Kg/cm2

m = 2.3 Kg/cm2

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4

Programa ExperimentalGeometr a de los muros sometidos a ensayo.

Programa ExperimentalConstruccin de los muros.

V

- Razn M/(Vd) = 0.95 - Nomenclatura: MLC - 0X - YYZZ N de correlativo SA: Sin carga axial CA: Con carga axial N de escalerillas de refuerzo horizontal Muro de ladrillos. Relleno de huecos.

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Programa ExperimentalConstruccin de los muros.

Programa ExperimentalConstruccin de los muros.

Pega de ladrillos.

Pega de bloques.

Muro en condicin de ser ensayado.

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5

Programa ExperimentalEnsayo de los muros.

Programa Experimental

100 ton

Celda de carga

50 ton 20 cm Probeta Celda de carga

Muro montado en el marco de carga.

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Programa ExperimentalHistoria de deformaciones.24 24

Efecto de la armadura horizontal

2418 18

18

Deformacin (mm)

14 1 4

127 7

1 0 10 5 1.2 1.2 1.5 1.5 0.20.2 0.5 0.5 2 2 3 3 5

6 0 -6 -12 -18 -24

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6

Resistencia al corteLadrillos sin carga axial

Resistencia al corteBloques sin carga axial

Fig. A7 - Curva corte - desplazamientoLadrillos sin carga axial

Fig. A15 - Curva corte - desplazamientoBloques sin carga axial - Area bruta

6,00 corte (kg/cm2) 5,00Corte (kg/cm2) 6,000 esc 1 esc 2 esc 3 esc

4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0,00

5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0 esc 2 esc 3 esc

2,00 4,00 6,00 desplazamiento (mm)

8,00

0,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 desplazamiento (mm) 10,00 12,00

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Resistencia al corteLadrillos con carga axial

Resistencia al corteBloques con carga axial

Fig. A8 - Curva corte - desplazamientoLadrillos con carga axial

Fig. A16 - Curva corte - desplazamientoBloques con carga axial - Area bruta

6,00 5,00 corte (kg/cm2) 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0,000 esc 2 esc 3 esc 4 esc

6,00 5,00 corte (kg/cm2) 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 esc 2 esc 3 esc 4 esc

2,00

4,00 desplazamiento

6,00

8,00

0,00

2,00

4,00 6,00 8,00 desplazamiento (mm)

10,00

12,00

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7

Influencia del refuerzo horizontal en la fisuracin de los muros de ladrillos Los espesores de fisura registrados, se midieron en la posicin deformada del muro (muro cargado horizontalmente).Muros sin carga axialEspesor de fisuras mximo v/s desplazamiento horizontalEspesor de fisuras mximo (mm).Espesor de fisuras mximo (mm).8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

La relacin entre prismas y muretes presenta una alta dispersin

Fig. A11 - Relacin Prisma v/s MureteBloques

Espesor de fisuras mximo v/s desplazamiento horizontalMuros con carga axial8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Ciclo 3 mm Ciclo 5 mm Ciclo 7 mm

Murete (kg/cm2)

Muros con carga axial

Muros sin carga axialCiclo 3 mm Ciclo 5 mm Ciclo 7 mm

5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 20 30 40 50 Prisma (kg/cm2) 60 70

Dictuc S/A Dictuc C/A Idiem S/A Lineal (Todos)

Cuanta de refuerzo horizontal ()

Cuanta de refuerzo horizontal ()

ICH

ICH

La relacin entre prismas y muretes presenta una alta dispersin

Fig. A3 - Relacin Prisma v/s MureteLadrillos

12 11 Murete (kg/cm2) 10 9 8 7 6 5 4 70 90 110 Prisma (kg/cm2) 130 150Dictuc S/A Dictuc C/A Diez S/A Idiem S/A Lineal (Todos)

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8

Unidades de Albailera

Efecto de la Armadura Vertical

Ladrillo Cermico Dimensiones Largo : 290 mm Ancho : 140 mm Alto : 113 mm Clasificacin : MqP. Grado 1 (nominal) Bloque de Hormign Dimensiones Largo : 390 mm Ancho : 140 mm Alto : 190 mm Clasificacin : Clase ALADRILLO CERMICO

Instituto del Cemento y del Hormign de ChileBLOQUE DE HORMIGN

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El programa experimental fue realizado en el Laboratorio de Estructuras del IDIEM:Armadura de borde

Muro de Ladrillo Cermico

Armadura distribuida en el pao del muro

Armadura de borde

Ensayos de corte cclicos de 16 muros a escala natural de 3.6 mt de largo y 2.2 mts de alturaVariables consideradas: Unidades: - Ladrillos cer micos (29x14x11,3cm) - Bloques de hormig n (39x14x19cm) Refuerzo horizontal: - 2 Escalerillas AT56-50H Refuerzo vertical dist: - A63-42H 0, 1, 2, 3 barras Carga axial: - N = 0 tonEscalerilla de 4.2 mm Escalerilla de 4.2 mm

2 18

18

18

2 18

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9

Muro de Bloque de Hormign

Dispositivo de EnsayoSENTIDO POSITIVO DE CARGA

GATO HIDRULICO DE DOBLE ACCIN DE 50 TONELADAS

VIGA METLICA DE DISTRIBUCIN DE CARGA

Armadura de borde

Armadura distribuida en el pao del muro

VIGA SUPERIOR DE HORMIGN ARMADO

Armadura de borde

1 18

18

18

1 18

MARCO DE REACCIN

Escalerilla de 4.2 mm

Oeste

VIGA DE FUNDACIN DE HORMIGN ARMADO

Este

Escalerilla de 4.2 mm

VIGA METLICA DE TRANSICIN

VIGA METLICA PRINCIPAL

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ICH

Efecto de la armadura vertical

Vista del Dispositivo de Ensayo

ICH

ICH

10

Tensiones de Corte Mximas Alcanzadas por los Muros de Ladrillo Cermico

Influencia del Refuerzo Vertical Distribuido en el Pao en las Tensiones de Corte

Valor Mximo: 0,51 MPa

Tensin de corte mxima alcanzada por los muros de ladrillo cermico0,70

0,60

Tensin de corte (MPa)

0,50 0,45 0,42 0,40

0,51 0,48 0,45 0,39 0,35 0,41 0,38 0,37 0,45 0,39

0,50 0,47

Valor Mnimo: 0,28 MPa Tensione s sobre rea bruta

0,30

0,29 0,28

Tensin admisible 0,20 MPa

0,20

0,10

0,00 0

Sin Armadura 1 2 3

1 8 4 Muro 5

2 8 6 7

38 8

No hay un efecto significativo, salvo en las tensiones de corte mximas asociadas a los muros de bloque de hormign, las que tienden a aumentar y estabilizarse con el nmero de barras distribuidasICH

Sentido de carga positivo

Sentido de carga negativo

Tensin de corte admisible segn NCh1928.Of93

ICH

Tensiones de Corte Mximas Alcanzadas por los Muros de Bloque de Hormign

Valor Mximo: 0,52 MPa

Tensin de corte mxima alcanzada por los muros de bloque de hormign0,70

Influencia del Refuerzo Vertical Distribuido en la Fisuracin del Pao

0,60 0,52

Tensin de corte (MPa)

0,50 0,45 0,40 0,34 0,30 0,25 0,20 0,39 0,32

0,52 0,44

0,50

0,51 0,47

0,51 0,46

0,27 0,44

Valor Mnimo: 0,25 MPa Tensiones sobre rea efectiva

0,39

Tensin admisible 0,19 MPa

La distribucin de fisuras en el muro tiende a aumentar con el nmero de barras en el pao, con anchos de fisura menores

0,10Sin Armadura 1 8 2 8 3 8

0,00 0 1 2 3

4

5

6

7

8

MuroSentido de carga positivo Sentido de carga negativo Tensin de corte admisible segn NCh1928.Of93

ICH

ICH

11

Efecto de la Armadura Vertical del Pao en la Distribucin de la FisuracinCarga Horizontal

Puntos de Corte de las EscalerillasCurva Carga Horizontal - Deformacin Lateral Muro MLC-03vd-SA-02Distorsin angular (/h) []280MURO DE LADRILLO CERMICO MLC-03vd-SA-02

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

218

18

1 8

1 8

21 8

260

Deformacin Lateral

240 220 200h

ESC. 4,2mm

180 160 140 120 100 80

ESC. 4,2 mm

Carga Horizontal [kN]

60 40 20 0 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 -20 0 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200 -220 -240 -2609 8 7 6 5 4 3 2 1 -280RESULTADOS DEL ENSAYO DEL MURO MLC-03 d-SA-02 vNivel de Dao Primer daovisible Inicio del agrietamiento inclinado Formacindel patrnde agrietamiento Resistencia mxima Colapso Ciclo Sentido de Carga Carga Horizontal [kN] Deformacin Lateral [mm] Distorsin Angular [ ] Ancho de Fisura [mm]

2

4

6

8

10

12

14

1 6

1 8

20

3 7 11 13 15

Positivo Negativo Negativo Negativo Positivo*

106 185 219 251 228

1,0 1,9 3,7 7,3 9,7

0,5 0,9 1,8 3,5 4,6

0,10 0,35 0,50 2,00 8,00

Patrn de agrietamiento en sentido positivo:agrietamientodiagonal . Patrn de agrietamiento en sentido negativo:agrietamiento diagonal . * Corte de escalerilla.

Distorsin angular (/h) []

Deformacin Lateral [mm]

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Efecto de la Escalerilla

En general, al cortarse una o ambas escalerillas se presenta un fuerte deterioro de la capacidad resistente del muro, midindose anchos de grietas del orden de los 10 mm.

Efecto de las Aberturas en el Comportamiento de Muros

Instituto del Cemento y del Hormign de Chile

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12

Armadura utilizada El programa experimental fue realizado en el Laboratorio de Estructuras del IDIEM: Ensayos de corte cclicos de 24 muros a escala natural de 3.6 mt de largo y 2.2 mts de alturaVariables consideradas: Unidades: - Ladrillos cer micos (29x14x11,3cm) - Bloques de hormig n (39x14x19cm) Refuerzo horizontal: - Escalerillas AT56-50H bajo los vanos Refuerzo vertical dist: - A63-42H1 10 110 ESC. 4,2 mm ESC. 4,2 mm 1 10 1 10

Tipo de muro

Refuerzo interior del pao Vertical Horizontal --

Refuerzo de pilares y cadena (por elemento) 4 10 mm E 6@150 mm 4 10 mm E 6@150 mm 4 10 mm E 6@150 mm 4 10 mm E 6@150 mm 4 10 mm E 6@150 mm 4 10 mm E 6@150 mm

ESC. 4,2 mm

Tipo 1

--

Tipo 2

2 10 1Esc.4,2mm 2 10 1Esc.4,2mm 3 10 1Esc.4,2mm

TIPO 11 10 1 10

TIPO 2110 110

Tipo 3

Tipo 4

Tipo 5

2 10 1Esc.4,2mm

Tipo 6

2 10

--

TIPO 31 10

TIPO 4110 11 0

barras de 10 mm slo en rasgos Carga axial: - N = 0 ton

ESC. 4,2 mm

TIPO 5

TIPO 6

ICH

Geometra de las probetas ensayadas3650 594 2040 594

Muros construidos

38 %

Tipo de muro Tipo 1 (patrn) Tipo 2 Tipo 3

Tipo de abertura

Dimensiones Espesor del muro Largo Alto Pao Pilar [mm] [mm] mm mm 3650 3650 3650 3650 3650 3650 2250 2250 2250 2250 2250 2250 140 140 140 140 140 140 150 150 150 150 150 150

Sin aberturas Ventana grande Ventana chica Puerta con ventana centrada Puerta con ventana lateral Puerta centrada

TIPO 1 (PATRON)1200 825 1200 1200

TIPO 21028 997

Tipo 4 Tipo 5

15 %

Tipo 6

TIPO 32010 1215 1425

TIPO 4622 1200

ICH

TIPO 5

TIPO 6

ICH

13

Ejemplos de daos en terremotos Punitaqui

PATRONES DE AGRIETAMIENTO

Agrietamiento Diagonal

Agrietamiento Mixto

ICH

ICH

Ejemplos de daos en terremotos Tocopilla

ESTADOS DE DAOS EN MURO DE BLOQUE TIPO 2

ICH

ICH

14

ESTADOS DE DAOS EN MURO DE BLOQUE TIPO 3

ESTADOS DE DAOS EN MURO DE BLOQUE TIPO 5

ICH

ICH

ESTADOS DE DAOS EN MURO DE BLOQUE TIPO 4

ESTADOS DE DAOS EN MURO DE BLOQUE TIPO 6

ICH

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CARGA MAXIMAEl programa experimental fue realizado en el Laboratorio de Estructuras del IDIEM:180 160 140Carga mxima promedio muro tipo 1 (patrn)

[kN]

120 100 80 60 40 20 0

Ensayos de traccin directa de 24 probetas formadas por media unidadVariables consideradas: Unidades: - Ladrillos cer micos (29x14x11,3cm) - Bloques de hormig n (39x14x19cm) Refuerzo vertical dist: - A63-42H, barras de 12 mm Empalmes: - 40 y 60 di metros Relleno: - Mortero de 100 kg/ cm2, mortero mejorado y grout

Carga

TIPO 1

TIPO 2

TIPO 3

TIPO 4

TIPO 5

TIPO 6

PROBETA 1 PROBETA 2

PROMEDIO

ICH

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Empalme de barras

Relleno de huecos y Empalme de Barras

Instituto del Cemento y del Hormign de Chile

ICH

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El programa experimental fue realizado en el Laboratorio de Ingeniera Estructural de la Pontificia Universidad Catlica de Chile: Ensayos de traccin directa de 24 probetas formadas por media unidadVariables consideradas: Unidades: - Ladrillos cer micos (29x14x11,3cm) - Bloques de hormig n (39x14x19cm) Refuerzo vertical dist: - A63-42H, barras de 12 mm Empalmes: - sin empalmes Relleno: - Mortero de 100 kg/ cm2, mortero mejorado y grout

Forma de falla de las probetas

ICH

ICH

Relleno de huecos

Resistencia de empalmesLadrillos y BloquesFig. C1 - Resistencia de EmpalmesBarras de 12 mm A63-42H - Ladrillos y Bloques

1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 50Resistencia Relleno (kg/cm2)

Resistencia Empalme / Fy

LP = 40d Lp = 60d

100

150

200

250

ICH

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17

Resistencia de empalmesLadrillos

Fig C2 - Resistencia de EmpalmesBarras de 12 mm A63-42H - Ladrillos

1,6Resistencia Empalme / Fy

1,4 1,2 1

Conclusiones y RecomendacionesLp = 40d Lp = 60d

0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 50 100 150 200 250Resistencia Relleno (kg/cm2)

Instituto del Cemento y del Hormign de Chile

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Resistencia de EmpalmesBloques Fig. C3 - Resistencia de Empalmes1,4Resistencia Empalme / Fy Barras de 12 mm A63-42H - Bloques

Recomendaciones sobre cuanta mnima horizontal La norma NCh 1928 especifica un mnimo de 0.06% de armadura horizontal. Lo que significa en muros de 14 cm de espesor un escalerilla de 4.2 mm cada 33 cm ( de 6 a 7 escalerillas por piso) Se propone usar como cuanta mnima un 0.03%. Lo que equivale en muros de 14 cm de espesor a usar de 3 a 4 escalerillas por piso

1,2 1

0,8 0,6Lp = 40d Lp = 60d

0,4 0,2 0 0 50 100 150 200 250Resistencia Relleno (kg/cm2)

ICH

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18

Recomendaciones sobre armadura mnima vertical

Recomendaciones sobre armadura mnima vertical en aberturas

La norma NCh 1928 especifica un mnimo de 0.06% de armadura vertical total (que puede llegar a un 0.09%), incluyendo la armadura de bordes. Con una separacin mxima entre barras de 6 veces el espesor del muro. Esto se logra normalmente en muros de 14 cm de espesor con barras de 12mm en los bordes y barras de 8 mm colocadas cada 80 cm

Se propone usar una barra de 10 mm continua en los rasgos verticales de toda abertura que supere las dimensiones mnimas establecidas en NCh 2123 Se propone usar una escalerilla bajo la primera hilada de una abertura.

ICH

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Recomendaciones sobre armadura mnima vertical

Recomendaciones refuerzo de aberturas

Se propone usar una cuanta de armadura vertical distribuida mnima de 0.03%. Usar barras de 8 mm con una separacin mxima de 120 cm Se propone usar en bordes y encuentros de muros una barra de 10 mm.

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19

Recomendaciones sobre materiales

Otras Conclusiones y Recomendaciones

Se propone aceptar el uso de unidades de ladrillos con alturas especificadas iguales o inferiores a 11,3 cm Se propone aceptar el uso de acero A63A6342H sin restricciones. Se propone usar como longitud de empalme 40 dimetros para acero A44-28H y 60 A44dimetros para acero A63-42H A63-

Otras conclusiones Necesidad de actualizar normas de bloques Diferencias de resistencia en ladrillos Resistencia /fluidez de los morteros Es necesario reconsiderar el concepto de inspeccin especializada de NCh1928 Es necesario revisar los ndices de resistencia al corte de la albailera establecidos en NCh1928

ICH

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Recomendaciones sobre el uso del mortero como material de relleno

Se propone aceptar el uso de mortero de junta para el relleno de los huecos donde van alojados los tensores. Debe cuidarse especialmente la compactacin del relleno.

Prximos Pasos a Seguir

Instituto del Cemento y del Hormign de Chile

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Prximos pasos ...

Se ha firmado un convenio entre el ICH y el INN para la actualizacin de las normas NCh1928 - Albailera armada NCh181 y NCh182 - Bloques de hormign

Requisitos Mnimos para el Diseo y Construccin de Viviendas de Albailera de 1 y 2 pisos

Revisin de las recomendaciones y conclusiones preliminares del proyecto en la Comisin de Diseo EstructuralInstituto del Cemento y del Hormign de Chile

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Prximos pasos ...

Anlisis de cdigo de albailera MSJC para ver posibilidad de seguir un camino similar al realizado con ACI 318 Profundizar investigaciones en: Ensayos de control de la albailera Adherencia mortero albailera Albailera confinada

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