Criterios en el Diseño de Muros Divisorios según NSR-10

Una explicación detallada y esquematizada del criterio A.9.4.1

seismic construction anchorage and building materials

Aspectos Clave

Separación o Integración: Se explica la doble estrategia de aislar los muros divisorios o integrarlos a la estructura principal.
Capacidad de Deformación y Anclaje: Los criterios exigen la capacidad de deformación del muro y el uso de anclajes adecuados para soportar las fuerzas sísmicas.
Esquema Constructivo y Materiales: El diseño incluye un esquema constructivo que determina la disposición de los elementos, refuerzos y detalles de instalación.

Introducción General

De acuerdo con el Título A, numeral A.9.4.1 de la NSR-10, el diseño de los muros divisorios se enfoca en asegurar que estos elementos no estructurales mantengan su integridad durante eventos sísmicos. Para lograrlo, se plantean dos estrategias principales: el aislamiento (o separación) de estos muros de la estructura principal y su integración con la misma. Este esquema permite que la estructura principal absorba y se deforme adecuadamente durante situaciones de sismo sin trasladar esas deformaciones de manera perjudicial hacia los muros divisorios.

El principal propósito del criterio es disminuir el riesgo de daños, protegiendo tanto los elementos no estructurales como la eficiencia de la estructura global del edificio. Además, este enfoque asegura que, tras un evento sísmico, los muros divisorios continúen cumpliendo su función interna sin comprometer la habitabilidad del edificio. En el proceso, se incorporan características de diseño sismo resistente, tales como el cálculo de cargas sísmicas y la selección de materiales adecuados.

Estrategias de Diseño

1. Separación de la Estructura

La estrategia de separación consiste en diseñar los muros divisorios para que queden aislados lateralmente de la estructura principal. Esto significa que se establece un espacio o junta de separación que permite que la estructura se deforme durante un sismo sin generar un impacto directo sobre el muro divisorio. La separación evita que las deformaciones y movimientos de la estructura se transfieran a estos elementos no estructurales, lo que reduce el riesgo de agrietamientos o incluso fallas estructurales en dichos muros. De esta forma, el daño se minimiza, y se garantiza la operatividad post-sismo.

2. Integración con la Estructura

Alternativamente, los muros divisorios pueden ser diseñados para formar parte integral de la estructura principal. En este enfoque, el muro está anclado y conectado al sistema estructural, lo que implica que se comparten fuerzas de deformación y, para evitar fallos, se debe incorporar refuerzo adicional y asegurarse de que la conexión permita cierta ductilidad. Aun cuando esta estrategia es menos frecuente en la práctica para los elementos sensibles a la deformación, requiere un diseño meticuloso que garantice la correcta transferencia y redistribución de las fuerzas sísmicas.

Esquema Constructivo para Muros Divisorios

A continuación, se presenta un esquema constructivo simplificado que ilustra cómo se aplican los criterios de la NSR-10 para el diseño de muros divisorios y detalla los componentes esenciales que intervienen en su construcción.

Esquema Conceptual General


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  |                   Techo                         |
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  |                   Estrato Superior              |
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  |              Espacio de Separación              |
  |         (Si se adopta la estrategia de aislar)    |
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  |               Muros Divisorios                  |
  |   (Con anclajes o refuerzos según estrategia)   |
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  |   Capa de Acabado o Revestimiento Interno       |
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  |                   Base                          |
  +-------------------------------------------------+
  |          Estructura Principal                   |
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El esquema arriba descrito es una representación simplificada que evidencía los siguientes componentes clave:

Componentes y Detalles

Anclajes y Amarre: En el caso de la estrategia de integración, se debe prever un sistema de anclaje robusto en puntos críticos, especialmente en esquinas y zonas de mayor esfuerzo.
Espacio de Separación: En el enfoque de aislamiento, se diseña un espacio intencionado que permita la libre deformación de la estructura sin que el muro divisor interfiera en esta dinámica.
Refuerzo y Materialidad: Los materiales deben ser de alta calidad, con refuerzos adecuados (como mallas o barras de acero) para asegurar la ductilidad del muro y su capacidad de soportar fuerzas laterales.
Juntas de Movimiento: Para facilitar la deformación controlada, se incorporan juntas de movimiento que permiten cierta flexibilidad sin comprometer la estabilidad estructural del muro.

Criterios Técnicos y de Diseño

Capacidad de Deformación

Una de las exigencias fundamentales en el diseño de muros divisorios es que estos puedan deformarse sin colapsar durante un sismo. Esto se logra mediante el uso de materiales que ofrecen una buena ductilidad combinados con el diseño de juntas y anclajes flexibles que absorbieran las fuerzas sísmicas. La capacidad de deformación es esencial para evitar la transferencia de esfuerzos excesivos a la estructura principal o a otros elementos del edificio. Para lograr esto, se deben tomar en cuenta tanto las propiedades mecánicas de los materiales como la importancia de una correcta distribución de los refuerzos.

Anclaje y Conexión a la Estructura Principal

Cuando se opta por la integración del muro divisorio con la estructura principal, es crucial que los sistemas de anclaje y amarres sean extremadamente confiables. Los anclajes permiten que el muro mantenga su posición durante un evento sísmico, minimizando el riesgo de desprendimientos o colapsos parciales. Este sistema de conexión debe ser disipativo, lo que significa que debe absorber una parte de la energía sísmica sin transmitirla de manera desproporcionada al muro. Un diseño adecuado brinda una transición suave de cargas y contribuye a la estabilidad global del edificio.

Selección de Materiales

La selección de materiales para la construcción de muros divisorios es un componente decisivo para garantizar la resistencia y durabilidad del mismo. Se debe optar por materiales que no solo cumplan con la resistencia estructural necesaria, sino que también tengan capacidad para soportar deformaciones, tales como bloques de mampostería reforzada o concreto con agregados especiales. Además, es fundamental que los componentes como el mortero, refuerzo de acero y otros elementos cumplan con las normativas locales vigentes y presenten un comportamiento predecible bajo cargas dinámicas.

Dimensionamiento y Cargas

El dimensionamiento del muro, tanto en grosor como en altura, está directamente vinculado a las cargas vivas y muertas que debe soportar, así como a las cargas horizontales inducidas por un sismo. El cálculo de estas cargas se realiza considerando factores de amplificación dinámica, que reflejan la interacción entre la estructura y el muro no estructural. El factor de amplificación dinámica, denominado comúnmente \( \text{\( ap \)} \), suele ser mayor que 1.0, lo que obliga a los diseñadores a integrar márgenes de seguridad adicionales en el proyecto.

Comparativa de Estrategias

Aspecto	Separación de la Estructura	Integración con la Estructura
Anclaje	Mínima conexión directa, separación intencionada.	Conexión robusta mediante anclajes y amarres específicos.
Capacidad de Deformación	Mayor libertad para deformarse de forma independiente.	Necesidad de flexibilidad en la conexión para evitar rigidez excesiva.
Materiales y Refuerzo	Refuerzo enfocado en control de grietas y estabilidad interna.	Reforzamiento extra para absorber y redistribuir fuerzas sísmicas.
Espacio de Separación	Presencia de juntas y espacios de separación deliberados.	No requiere juntas de separación, pero requiere detalles de conexión.
Aplicabilidad	Ideal para minimizar la interacción con la deformación estructural.	Adecuada cuando se requiere continuidad del sistema estructural.

Implementación Práctica del Esquema Constructivo

Diseño Inicial y Modelado

Durante la fase de modelado estructural del edificio, se delinean explícitamente las áreas donde se instalarán los muros divisorios. En este momento se decide la estrategia a implementar: si se opta por dejar un espacio de separación o si se integrará el muro al sistema principal. En ambos casos, el modelo computacional incorpora las cargas sismo resistentes y permite simular diferentes escenarios de deformación, garantizando que las zonas críticas de conexión estén debidamente reforzadas.

Proceso de Construcción

Una vez definido el diseño, la construcción se lleva a cabo siguiendo un procedimiento secuencial que se inicia con la preparación de la cimentación y la estructura principal. Posteriormente, se procede a la instalación de los muros divisorios, en los cuales se deben seguir de cerca las especificaciones de separación o integración. Esto incluye:

Instalación de Juntas de Movimiento: Si se opta por el aislamiento, se dejan espacios planificados entre el muro y la estructura principal para permitir la deformación natural.
Montaje de Anclajes: En caso de integración, se posicionan anclajes a intervalos regulares según los cálculos de cargas, asegurando una transferencia controlada de las fuerzas sismo inducidas.
Aplicación de Refuerzos y Materiales: Se verifica que los materiales cumplan con las normativas NSR-10 y se procede al armado de refuerzos en áreas críticas, usando mallas o barras de acero adecuadas.
Revisión de Calidad: Durante y al final de la instalación, se realizan inspecciones para confirmar que la ejecución respete el diseño, verificando que existe el espacio adecuado o la correcta integración de los muros con la estructura.

Verificación y Validación

Un aspecto indispensable durante la implementación es la verificación estructural, que se realiza con pruebas y justificaciones de carga. Además, la validación final del diseño se sustenta en análisis de comportamiento dinámico de la estructura, lo que permite comprobar que los muros divisorios, ya sea por separación o integración, han sido ejecutados de acuerdo a la NSR-10.

Aspectos Complementarios del Diseño

Dimensionado y Refuerzo

El dimensionado adecuado del muro divisorio es esencial para asegurar que se soporten tanto las cargas verticales como las laterales. Esto implica que el espesor, altura y refuerzo se determinen de acuerdo a especificaciones que tomen en cuenta:

Las cargas de la estructura y el techo.
Factores de amplificación dinámica, representados en el factor \( \text{\( ap \)} \), que reflejan la intensidad esperada de los movimientos sísmicos.
Distribución de fuerzas, asegurando que la transferencia de cargas no induzca concentraciones locales que puedan comprometer la integridad del muro.

Relevancia de las Revisiones Post-Construcción

Finalmente, es recomendable que se realicen revisiones regulares del sistema sismo resistente junto con inspecciones post-construcción. Estas verificaciones tienen como propósito confirmar que los muros divisorios han sido ejecutados conforme a las directrices de la NSR-10 y, de presentarse desviaciones, ejecutar correcciones que aseguren el desempeño del sistema durante un evento sísmico.

Resumen de Requisitos y Beneficios

Beneficios de cada Estrategia

Independientemente de la estrategia adoptada, ya sea mediante el aislamiento o la integración, el objetivo común es minimizar el daño en los muros divisorios durante sismos y, a nivel global, proteger la integridad del edificio. Los principales beneficios de aplicar estos criterios incluyen:

Minimización del Daño: Se reduce significativamente el riesgo de que se produzcan agrietamientos o colapsos en los muros en momentos críticos.
Mantenimiento de la Funcionalidad: Al proteger los muros divisorios, se garantiza que estos sigan cumpliendo su función interna de división y compartimentación, incluso después de un evento sísmico.
Amortiguación de Movimientos: La capacidad del diseño para absorber y redistribuir las fuerzas sísmicas contribuye a un comportamiento más seguro y predecible de la estructura.

Requisitos Técnicos Clave

Determinación de Espacio de Separación o Conexión: Proceso crucial en la etapa de modelado y diseño estructural.
Selección Adecuada de Materiales: Garantiza que los componentes estructurales y no estructurales tengan comportamientos compatibles ante cargas sismo inducidas.
Sistemas de Anclaje y Juntas de Movimiento: Instrumentales para la mitigación de fuerzas y la estabilización del muro durante eventos de alta demanda.

Tabla Comparativa de Características

Parámetro	Separación de la Estructura	Integración con la Estructura
Anclaje	Mínimo, con espacio de deformación	Conexión robusta, refuerzo adicional
Movilidad	Libertad para deformarse independientemente	Flexibilidad controlada a través de juntas
Uso de Materiales	Enfocado en materiales con alta ductilidad y aislamiento	Materiales que cumplan con refuerzo y absorción de impactos
Diseño Constructivo	Incluye espacio deliberado de separación	Correlaciona sistema de anclaje y transición de cargas
Aplicabilidad	Ideal para minimizar interacción con la estructura	Se utiliza cuando se requiere continuidad estructural

Referencias

Criterio de Diseño - NSR-10 - 1Library.Co
Diseño de Elementos No Estructurales Según la NSR-10 - 1Library.Co
Diseño de Elementos No Estructurales NSR-10 - StudyLib
Título A Requisitos Generales de Diseño NSR-10 - SCG
Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente - ANDI