Selección de muros de corte para madera

Apr 18, 2023

Desde el arriostramiento de paredes hasta FTAO, hay muchas formas de asegurar las paredes de un edificio. Aprenda a evaluar qué método es mejor para un proyecto.

El edificio no residencial totalmente revestido muestra la resistencia y la resiliencia de los muros de corte.

Los muros de corte son muros específicamente diseñados para resistir cargas laterales, transfiriendo la carga del muro de arriba al muro de abajo y, finalmente, a través de los cimientos. Esta es una función fundamental en el marco estructural de un edificio, ya que los muros que no manejan correctamente las cargas laterales pueden sufrir desgarros, cortantes en la base y vuelcos.

Un muro de montantes por sí solo, sin arriostramiento como el que proporcionan los paneles estructurales de madera, tiene muy poca rigidez. Cuando se aplica una carga, las uniones de clavos entre los montantes y las placas superior e inferior actúan como bisagras y se doblan con facilidad. La pared se puede empujar por un extremo con un esfuerzo mínimo, pero cuando se fija un producto tipo panel, la capacidad del panel para resistir fuerzas se imparte a la pared.

La capacidad de un panel para resistir cargas depende de las propiedades físicas del panel; cuanto más grueso/más rígido es cada panel, más fuerza gana la pared. Los sujetadores utilizados para sujetar los paneles a la estructura también afectarán la resistencia lateral de la pared. Una separación más estrecha entre los sujetadores y un tamaño de sujetador más grande aumentarán la resistencia de la pared. El revestimiento hace que las conexiones de las bisagras sean rígidas y transfiere la carga lateral a través del panel a la parte inferior de la pared.

Un ingeniero calcula las cargas laterales que soporta la pared para determinar el grosor del panel, el tamaño de los clavos, el espacio entre los clavos y otros detalles.

Reuniéndolo todo, los componentes del muro de corte son:

Los muros de corte están limitados a una relación de aspecto de 3,5:1. Una relación de aspecto más alta generalmente significa una mayor deflexión de la pared cuando se empuja a su máxima capacidad. La deflexión y la rigidez van de la mano, por lo que esto también será importante para la distribución de la fuerza.

El primer paso en el diseño de muros de corte para estructuras comerciales comienza con la determinación de las cargas que se deben resistir. El Capítulo 16 del Código Internacional de Construcción (IBC) rige el diseño estructural de los edificios y remite al diseñador a ASCE 7 para obtener orientación adicional. Cuando un ingeniero diseña un muro de corte de madera, la referencia principal son las Disposiciones de diseño especial para viento y sísmica (SDPWS), que se publica junto con la Especificación de diseño nacional del American Wood Council.

Con los paneles estructurales de madera, los valores de corte en SDPWS son una función del tamaño y espaciado de los sujetadores, el grosor y grado del panel, y la gravedad específica del material del armazón. La Tabla 4.3A de SDPWS proporciona capacidades de corte unitarias nominales para muros de corte con estructura de madera que utilizan paneles a base de madera.

En el libro, hay tres métodos para diseñar muros de corte: segmentados, perforados o transferencia de fuerza alrededor de las aberturas (FTAO).

Segmentado Este es el enfoque de diseño tradicional en el que solo contribuyen los segmentos de altura completa; los paneles por encima y por debajo de las aberturas se ignoran. La altura total de la pared se utiliza para determinar la relación de aspecto pura o la relación entre altura y anchura. Por ejemplo, una pared de 8' con un panel de 4' tiene una relación de aspecto de 2:1. Por lo general, se necesitan sujetadores en cada extremo de cada segmento de muro de corte para resistir las fuerzas de vuelco.

Perforado Este método de diseño empírico se basa en el porcentaje de segmentos de pared de altura completa adyacentes a las aberturas. La relación de altura y ancho nuevamente depende de la altura total del muro sobre el ancho del pilar. Pero a diferencia de los muros de corte segmentados, los muros perforados representan el área cubierta por encima y por debajo de las aberturas.

Se requieren anclajes de acero en la base de los pilares de altura completa para resistir tanto el levantamiento como el corte, pero solo se requieren sujetadores en cada extremo de la longitud total del muro.

El diseñador deberá determinar el factor de ajuste de la capacidad de corte en función de la geometría del muro. En otras palabras, el porcentaje de revestimiento de altura completa y el porcentaje de aberturas en el área de la pared. Este factor reduce la capacidad del muro de corte para tener en cuenta el impacto de las aberturas y aumenta las fuerzas para el anclaje y el vuelco.

FTAO Al igual que los muros de corte perforados, FTAO tiene en cuenta el revestimiento por encima y por debajo de las aberturas y solo coloca sujetadores en los extremos del muro. Las correas refuerzan la esquina de las aberturas y transfieren la fuerza de tensión al muro de corte. Una de las principales ventajas de los muros de corte FTAO es que la relación de aspecto de altura a ancho depende de la altura de la abertura adyacente al pilar, lo que permite reducir los anchos de pilar para cumplir con los requisitos de relación de aspecto.

Cada uno de los tres tipos de muros de corte tiene sus consideraciones desde el punto de vista estructural, arquitectónico y de construcción.

Los muros de corte estructuralmente segmentados son un diseño sencillo, pero no capturan la fuerza del revestimiento alrededor de las aberturas; con áreas de pared limitadas para trabajar, requiere hardware adicional. Puede ser difícil cumplir con las relaciones de aspecto de este método de diseño.

Los muros de corte perforados son relativamente fáciles de diseñar: puede utilizar la capacidad del revestimiento del muro por encima y por debajo de las aberturas, y reduce las sujeciones. Sin embargo, los diseñadores tienen que usar la altura total de la pared para la relación de aspecto. Tienen que diseñar para levantar en cada segmento de altura completa. Además, a algunos ingenieros no les gusta la base empírica de la tabla de ajuste.

Los muros FTAO permiten la mayor flexibilidad de diseño, con respecto a la relación de aspecto, y proporcionan los muros de corte más angostos. Este método tiene en cuenta la capacidad del revestimiento por encima y por debajo de las ventanas. Se requieren menos sujeciones; FTAO puede requerir flejes en las esquinas abiertas. FTAO es el método de diseño más complicado, pero APA – The Engineered Wood Association tiene una calculadora gratuita para ayudar en este proceso.

Arquitectónicamente, las paredes de corte con relaciones de aspecto más estrechas permitirán más aberturas y también pueden ser más grandes. La elección del muro de corte también afecta la capacidad del cerramiento para resistir la entrada de humedad y aire.

Construibilidad Todos los muros de corte utilizan paneles estructurales de madera y los segmentos están completamente revestidos. Pueden instalarse horizontalmente, lo que requiere un bloqueo adicional en las juntas de los paneles, o pueden instalarse verticalmente, lo que minimiza el bloqueo.

Se requieren sujetadores para evitar que los muros de corte se derrumben. Hay una variedad de diferentes tipos de sujetadores, pero la clave es que atan la pared a los cimientos o a la pared de abajo, enganchando tanto los montantes de la pared y la placa del alféizar como los montantes y el borde.

Hay varias formas de lograr la transferencia de carga con paneles estructurales de madera. Podemos usar paneles para corte y levantamiento combinados para transferir estas fuerzas colocando a tope el revestimiento de la pared sobre el tablero del borde o extendiendo el revestimiento de la pared más allá de la cavidad del piso. También podemos usar correas para transferir las fuerzas de elevación junto con las conexiones adecuadas para transferir las cargas laterales. (Para obtener orientación de diseño adicional, consulte la Nota técnica E510 de APA y el Informe del sistema SR101).

FTAO tiene detalles adicionales requeridos en forma de correas cuando lo requiere el ingeniero alrededor de las aberturas y bloqueos en el interior de la pared. Las correas de esquina se pueden instalar en el exterior o en el interior de la pared. El bloqueo de madera se instala en el interior de una pared FTAO adyacente a la parte superior e inferior de la abertura para transferir las fuerzas de compresión. Si está instalando las correas de las esquinas en el interior de la pared, el bloqueo deberá estar al ras con el revestimiento y las correas.

Los paneles estructurales de madera juegan un papel vital para mantener las paredes cuadradas y evitar el trasiego. Cuanto más revestimiento haya en las paredes, mayor será la capacidad del edificio para resistir vientos y terremotos.

El revestimiento también funciona como una base para un plano de drenaje ininterrumpido, como un material de barrera de aire aprobado por el código, una base de clavos continuos para revestimientos, amarres de ladrillo y materiales de moldura y una pared más rígida favorable para acabados quebradizos como estuco y revestimiento de ladrillo.

Para obtener más información sobre el diseño de muros de corte de madera, APA ofrece varios recursos gratuitos:

Para obtener más detalles sobre los muros de corte de madera, incluidas pautas/alternativas de resistencia al viento y amplios recursos visuales, vea el seminario web a pedido de la APA "Selección de muros de corte para edificios con armazón de madera". CEU AIA e ICC disponibles.

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