UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA
Facultad de Ingeniería

Análisis sismo-resistente para una edificación de cuatro niveles
correspondiente a un sistema de muros de carga de alta

ductilidad (DA) de mampostería reforzada según las normas
de seguridad estructural de AGIES 2018 y el código

ASCE/SEI 7-16

Trabajo de graduación presentado por Juan Francisco Raimundo
Villeda para optar al grado académico de Licenciado en Ingeniería Civil

Guatemala

2019









Análisis sismo-resistente para una edificación de cuatro niveles
correspondiente a un sistema de muros de carga de alta

ductilidad (DA) de mampostería reforzada según las normas
de seguridad estructural de AGIES 2018 y el código

ASCE/SEI 7-16





UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA
Facultad de Ingeniería

Análisis sismo-resistente para una edificación de cuatro niveles
correspondiente a un sistema de muros de carga de alta

ductilidad (DA) de mampostería reforzada según las normas
de seguridad estructural de AGIES 2018 y el código

ASCE/SEI 7-16

Trabajo de graduación presentado por Juan Francisco Raimundo
Villeda para optar al grado académico de Licenciado en Ingeniería Civil

Guatemala

2019





Fecha de aprobación: Guatemala, 9 de diciembre de 2019





Prefacio

Esta investigación representa el culmen de cinco años repletos de constantes retos y
experiencias, los cuales me han ido formando como persona y como profesional. Por este
motivo, es justo mencionar a cada una de las personas que han estado presentes en los
momentos que más necesitaba de su apoyo.

En primer lugar a mi papá, Jesús Raimundo (†), por adentrarme en el mundo de la
construcción y por enseñarme el valor del estudio. A mi mamá, Flor Villeda, por ser la voz de
la sabiduría y un excepcional ejemplo viviente de lucha. Mi abuela, María Dolores Gutiérrez
(†), por confiar siempre en mí y alentarme a ser ingeniero. Mis tíos, Roxana Villeda y Yuri
Marroquín, por siempre estar dispuestos a apoyarme y por corregirme cuando lo necesito.

A la Fundación Juan Bautista Gutiérrez, y a doña Isabel Gutiérrez de Bosch, por haber
depositado su confianza en mí y haberme otorgado la oportunidad de estudiar la carrera de
mis sueños. Así como a Evelyn Estrada, por tener siempre las palabras adecuadas y saber
alentarme para superarme constantemente.

A mis compañeros Otto Zepeda, Rodrigo Arbizú, Nicolle Miranda, Jorge Wong, Katerine
Miranda y José Aldana, por estar en los momentos más difíciles y convertirme en una mejor
persona.

Y por último, a los ingenieros Álvaro Córdova, Hugo Pallais y Mario Rosada, por ayu-
darme en la elaboración de la presente investigación y por instruirme como profesional.

v





Índice

Prefacio v

Lista de figuras xi

Lista de cuadros xiv

Resumen xv

Abstract xvii

I. Introducción 1

II. Objetivos 3
A. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
B. Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

III.Marco teórico 5
A. Mampostería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
B. Elementos estructurales en una edificación de mampostería . . . . . . . . . . 9

1. Mocheta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2. Solera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3. Muro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4. Viga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5. Diafragma horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
6. Zapata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

C. Sismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
D. Marco tectónico de Guatemala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
E. Registros sísmicos de Guatemala en el siglo XX . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
F. Normativa para diseño de mampostería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1. Nacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2. Internacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

G. Demandas estructurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1. Cargas muertas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

vii



2. Cargas vivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3. Carga sísmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4. Carga por aspectos volcánicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5. Cargas de lluvia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6. Combinaciones de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

H. Sismo-resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
I. Sistemas estructurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1. Nacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2. Internacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

J. Ductilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
K. Requerimientos sísmicos de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

1. Método de la carga sísmica estática equivalente . . . . . . . . . . . . . 39
2. Método de análisis modal espectral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3. Calibración del análisis modal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4. Derivas y desplazamientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

IV. Metodología 49
A. Análisis sísmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
B. Diseño de elementos estructurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

1. Muros de mampostería reforzada con sistema inter-bloque . . . . . . . 50
2. Muros de mampostería con refuerzo confinante . . . . . . . . . . . . . 57
3. Viga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4. Losa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5. Cimientos corridos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

V. Análisis y discusión de resultados 61
A. Análisis sísmico respecto ASCE y AGIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
B. Diseño sísmico de muros de mampostería reforzada respecto a ACI y AGIES . 66
C. Comparación entre normativas ASCE/ACI y AGIES . . . . . . . . . . . . . . 70
D. Validación de prácticas constructivas en Guatemala . . . . . . . . . . . . . . . 72
E. Detalles estructurales de elementos críticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

VI. Conclusiones 83

VII. Recomendaciones 85

VIII.Bibliografía 87

IX. Anexos 89
A. Cálculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

X. Glosario 99

viii



Lista de figuras

1. Características de los bloques en Guatemala según clasificación [2]. . . . . . . 6
2. Resistencia a compresión de la mampostería, basado en la resistencia a com-

presión según el área bruta del bloque de concreto y el tipo de mortero utili-
zado en la construcción [5]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3. Resistencia a compresión de la mampostería, basado en la resistencia a com-
presión según el área neta del bloque de concreto y el tipo de mortero utilizado
en la construcción [1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4. Deflexión de diafragma horizontal debido a carga lateral [1]. . . . . . . . . . . 11
5. Zapata corrida [9]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
6. Zapata aislada [9]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
7. Zapata combinada [9]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
8. Mapa de placas tectónicas y fallas de Guatemala [11]. . . . . . . . . . . . . . 14
9. Cargas vivas mínimas uniformemente distribuidas, L0, y cargas vivas concen-

tradas mínimas, para vivienda según ASCE [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
10. Cargas vivas para viviendas según AGIES [8]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
11. Descripción de categorías por ocupación para edificios y otras estructuras [1]. 20
12. Categoría de riesgo para edificios y otras estructuras debido a inundaciones,

viento, nieve, sismo y cargas de hielo [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
13. Factor de importancia según categoría de riesgo para edificios y otras estruc-

turas debido a nieve, hielo y cargas sísmicas [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
14. Categoría sísmica de diseño basado en el parámetro de aceleración de respues-

ta para períodos cortos y de un segundo respectivamente [6]. . . . . . . . . . . 22
15. Nivel de protección sísmica y probabilidad del sismo de diseño [8]. . . . . . . . 22
16. Descripción de categorías sísmicas de diseño [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
17. Clasificación de nivel de sismo y factor Kd [7]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
18. Mapa de zonificación sísmica de Guatemala [8]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
19. Mapa de zonificación sísmica de Estados Unidos [6]. . . . . . . . . . . . . . . 26
20. Cálculo de espectro de respuesta de diseño según AGIES [8] y ASCE [6]

respectivamente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
21. Espectro de respuesta de diseño [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
22. Espectro de respuesta vertcial según ASCE [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
23. Cargas nominales de tefra en un radio de 10km del foco eruptivo [8]. . . . . . 30
24. Combinaciones de carga según LRFD [8]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

ix



25. Combinaciones de carga según LRFD [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
26. Combinaciones de carga según ASD [8]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
27. Combinaciones de carga según ASD [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
28. Notación de cargas en normativa guatemalteca para combinaciones [8]. . . . . 32
29. Notación de cargas en normativa estadounidense para combinaciones [6]. . . . 32
30. Coeficientes y factores para diseño de sistemas sismorresistentes [7]. . . . . . . 35
31. Detalle sísmico prescrito para muro ordinario de mampostería reforzada [13]. . 36
32. Detalle sísmico prescrito para muro intermedio de mampostería reforzada [13]. 36
33. Detalle sísmico prescrito para muro especial de mampostería reforzada [13]. . 37
34. Tipos de muros de mampostería permitidos según categoría de diseño sísmico

(SDC) [13]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
35. Derivas últimas (∆u) máximas tolerables [7]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
36. Derivas permisibles (∆a) [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

37. Modelo 3D realizado en el programa ETABS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
38. Capacidad a momento nominal de un muro de mampostería reforzado [1]. . . 52
39. Diagrama de interacción genérico simplificado [1]. . . . . . . . . . . . . . . . . 53
40. Diagrama de flujo sobre los pasos en el diseño de muros especiales de corte

de mampostería reforzada [15]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
41. Modelación de la losa en el programa SAFE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
42. Modelación de la cimentación en el programa SAFE. . . . . . . . . . . . . . . 60

43. Espectro de respuesta sísmica según AGIES [8]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
44. Espectro de respuesta sísmica según ASCE [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
45. Capacidades nominales del muro «PY-B» del nivel 1 obtenidos mediante el

programa ETABS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
46. Sección transversal de viga tipo «V1». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
47. Sección longitudinal de viga tipo «V1». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
48. Planta típica del edificio con ubicación de vigas y losa. . . . . . . . . . . . . . 75
49. Detalle de unión losa-muro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
50. Planta de ubicación de cimientos corridos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
51. Detalles de cimientos tipo «C.C.-1» y «C.C.-2» . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
52. Elevación del muro «PY-B» según diseño del ACI 530. . . . . . . . . . . . . . 78
53. Detalle de elementos de borde según ACI 530. . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
54. Sección del muro «PY-B» según diseño del ACI 530. . . . . . . . . . . . . . . 79
55. Elevación del muro «PY-B» según diseño del AGIES NSE 7.4. . . . . . . . . 80
56. Detalles de elementos de confinamiento vertical y horizontal según AGIES

NSE 7.4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
57. Sección del muro «PY-B» según diseño del AGIES NSE 7.4. . . . . . . . . . 81

58. Cálculo de espectro de respuesta según normativa NSE 2 en el programa Excel. 89
59. Cálculo de espectro de respuesta según normativa ASCE 7 en el programa

Excel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
60. Hoja de cálculo de muros según normativa ACI 530 en el programa Excel. . . 90
61. Hoja de cálculo de muros según normativa NSE 7.4 en el programa Mathcad. 91
62. Hoja de cálculo de losa en el programa Excel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
63. Hoja de cálculo de cimientos en el programa Excel. . . . . . . . . . . . . . . . 92

x



64. Cálculo completo del muro «PY-B» según diseño del ACI 530 utilizando el
programa Mathcad. Parte 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

65. Cálculo completo del muro «PY-B» según diseño del ACI 530 utilizando el
programa Mathcad. Parte 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

66. Cálculo completo del muro «PY-B» según diseño del ACI 530 utilizando el
programa Mathcad. Parte 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

67. Cálculo completo del muro «PY-B» según diseño del ACI 530 utilizando el
programa Mathcad. Parte 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

68. Cálculo completo del muro «PY-B» según diseño del ACI 530 utilizando el
programa Mathcad. Parte 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

69. Cálculo completo del muro «PY-B» según diseño del ACI 530 utilizando el
programa Mathcad. Parte 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

70. Cálculo completo del muro «PY-B» según diseño del ACI 530 utilizando el
programa Mathcad. Parte 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

xi





Lista de cuadros

1. Factor de corrección de prisma según norma ASTM C 1314 [4]. . . . . . . . . 7
2. Equivalencia de tipos de muros confinados de mampostería entre normativa

estadounidense [6] y guatemalteca [8] respectivamente. . . . . . . . . . . . . . 10
3. Normas requeridas en Guatemala para el diseño de una estructura de mam-

postería reforzada [12]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4. Normas requeridas en Estados Unidos para el diseño de estructuras de mam-

postería [3]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5. Comparación entre criterios para cálculo de espectro específico de diseño para

un sitio determinado según [8] y [6] respectivamente. . . . . . . . . . . . . . . 29
6. Probabilidad anual de presencia de tefra para aplicación de cargas [8]. . . . . 29

7. Comparación entre factores utilizados en la determinación del espectro de
respuesta sísmica según [8] y [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

8. Valores obtenidos en el cálculo del espectro de respuesta sísmica según AGIES
[8]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9. Valores obtenidos en el cálculo del espectro de respuesta sísmica según ASCE
[6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

10. Desplazamientos máximos laterales de la estructura. . . . . . . . . . . . . . . 65
11. Derivas máximas de la estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
12. Esfuerzos internos del muro «PY-B» del nivel 1 obtenidos mediante el pro-

grama ETABS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
13. Comparación entre consideraciones de materiales, dimensiones y distribución

de refuerzo - Parte 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
14. Comparación entre consideraciones de materiales, dimensiones y distribución

de refuerzo - Parte 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
15. Comparación entre consideraciones de materiales, dimensiones y distribución

de refuerzo - Parte 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
16. Relación demanda/capacidad del muro «PY-B» del nivel 1 mediante diseño

con las normativas AGIES NSE 7.4 [5] y ACI 530 [3]. . . . . . . . . . . . . . . 70
17. Relación de demanda/capacidad según momento nominal del muro “PY-B”

del nivel 1 según normativa ACI [3]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
18. Tabla comparativa entre normativas de AGIES [8] y ASCE/ACI [6] [3]. . . . . 71

xiii



19. Tabla comparativa entre normativas de AGIES [8] y ASCE/ACI [6] [3] -Parte
2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

xiv



Resumen

Las prácticas constructivas en Guatemala para edificaciones de mampostería, representa-
das en los apartados correspondientes de la normativa del FHA y en el DSE 4.1 del ingeniero
Héctor Monzón, no permiten o no aplican para edificios con más de tres niveles. Es por es-
ta razón, que el presente trabajo muestra el análisis y diseño de una estructura de cuatro
niveles de muros de carga de alta ductilidad de mampostería reforzada según normativas
nacionales, con el fin de determinar por qué no se recomienda este tipo de edificaciones. La
ubicación del proyecto escogida es el departamento de Escuintla, debido a ser una zona de
alta sismicidad.

De igual manera se realiza el análisis y diseño con las normas estadounidenses para el
mismo edificio, ya que esta normativa permite estructuras de mampostería con altura apro-
ximada a 14 niveles. Por último se comparan tanto los procedimientos, como los resultados
obtenidos según cada normativa.

La edificación presenta una alta rigidez estructural, por lo que con el análisis se determina
que sus elementos estructurales poseen la suficiente capacidad de soportar las cargas a las
que se ven exigidos. Una vez comprobada su capacidad, se procede a realizar el diseño de la
edificación.

En el proceso comparativo entre el análisis y diseño de las dos normativas, se encuentran
varias diferencias. El resultado más significativo es que en la normativa guatemalteca se
reducen las capacidades de los elementos estructurales, y se aumentan las cargas.

xv





Abstract

The construction practices in Guatemala for masonry buildings, represented in the co-
rresponding sections of the FHA regulations and in the DSE 4.1 of the engineer Héctor
Monzón, do not allow or do not apply for buildings with more than three levels. It is for
this reason that the present work shows the analysis and design of a four-level structure of
special reinforced masonry shear walls in correspondence with national regulations, in order
to determine why this type of building is not recommended. The location of the chosen
project is in the department of Escuintla, due to being an area of high seismicity.

Similarly, the analysis and design is carried out with the US standards for the same
building, since this regulation allows masonry structures with an approximate height of
14 levels. Finally, both procedures and results obtained according to each regulation are
compared.

The building has a high structural rigidity, so with the analysis it is determined that its
structural elements have sufficient capacity to resist the loads to which they are required to
withstand. Once its capacity has been verified, the building design is carried out.

In the comparative process between the analysis and design of the two regulations, several
differences are found. The most significant result is that guatemalan regulations reduce the
capabilities of the structural elements, and increase the loads.

xvii





CAPÍTULO I

Introducción

Debido a la complejidad que supone construir en una zona altamente sísmica, se toman
en cuenta más consideraciones estructurales y constructivas de lo usual, las cuales suelen
limitar la capacidad de desarrollar un proyecto constructivo en ciertos aspectos. Uno de
ellos es la elección del material con el que se pretende construir una estructura. Es aquí
en donde la mampostería se ve muy afectada, ya que los materiales que se utilizan tienen
una menor capacidad que la que ofrece el concreto. Tomando también en cuenta la baja
capacidad de los materiales disponibles en Guatemala, y la poca investigación realizada en
el país acerca de las propiedades mecánicas de la mampostería, se tiene poco conocimiento
de sus limitaciones en la construcción.

Estos motivos sirvieron de fundamento para que la normativa del Instituto del Fomento
de Hipotecas Aseguradas (FHA), existente inclusive antes de las normativas de AGIES y por
ende la que se había utilizado desde hace más de 50 años, prohibiera el diseño de edificios
mayores a tres niveles en mampostería. Se limitó específicamente a esta cantidad de niveles,
debido a que se observó una tendencia a una insuficiente capacidad de poder soportar las
demandas sísmicas y/o gravitacionales a las que se veían exigidas.

Así es que surge la necesidad de realizar el análisis de un edificio de cuatro niveles con
un sistema de muros de carga de alta ductilidad de mampostería reforzada, según códigos
y especificaciones, tanto internacionales (American Concrete Institute [ACI] y American
Society of Civil Engineers/Structural Engineering Institute [ASCE/SEI]) como nacionales
(Asociación Guatemalteca de Ingeniería Estructural y Sísmica [AGIES]).

Específicamente se pretende demostrar si dicha estructura es capaz de soportar los es-
fuerzos inducidos por un sismo, si en dado caso no tiene la capacidad de satisfacer dicha
demanda demostrar la razón de la falla estructural, y comparar y demostrar las ventajas y
desventajas que representa utilizar cada normativa.

1





CAPÍTULO II

Objetivos

A. Objetivo general

Efectuar el análisis estructural de un sistema de muros de carga especial de mampos-
tería reforzada de cuatro niveles, implementando las normas del ASCE/SEI 7-16 según las
prácticas constructivas tradicionales en Guatemala y las normas de seguridad estructural de
AGIES.

B. Objetivos específicos

Elaborar el análisis estructural, utilizando los códigos ASCE 7-2016 y AGIES 2018,
y el diseño estructural, de acuerdo al código ACI 530-2010, de un anteproyecto no
ejecutado correspondiente a una estructura de mampostería reforzada de 4 niveles,
ubicado en el departamento de Escuintla.

Validar las prácticas constructivas tradicionales implementadas en Guatemala me-
diante una evaluación sísmica, implementando los últimos códigos y especificaciones
vigentes a nivel nacional e internacional.

Elaborar los detalles estructurales de los elementos críticos correspondientes al sistema
de muros de carga especiales de mampostería reforzada de cuatro niveles, con base en
el código ACI 530-2010.

Realizar un análisis comparativo entre los resultados obtenidos del análisis y diseño
conforme a los códigos ASCE 7-2016 y AGIES 2018.

3





CAPÍTULO III

Marco teórico

A. Mampostería

Se deriva del latín y significa «poner a mano», ya que hace referencia a un sistema de
construcción en donde se ensamblan verticalmente unidades de mampostería, unidas entre
ellas mediante un mortero de liga, con el fin de conformarse en un solo elemento estructural
«homogéneo».

Debido a las diferencias en el módulo de elasticidad y de Poisson entre los materiales de
la mampostería, se produce una reducción en la capacidad de esfuerzo del ensamblaje total.
Por este motivo se deben utilizar materiales de mayor capacidad que la deseada en conjunto
(f’m), para compensar dicha deficiencia. [1]

Según [1] la mampostería se compone de los siguientes elementos:

Unidades de mampostería: Material base que se utiliza para realizar el levantado. Los
más comunes son: bloques de concreto, bloques de concreto con agujeros, ladrillo y
ladrillo tubular. En el caso de la presente investigación se utilizará bloque de concreto
con agujeros. La resistencia mínima del bloque debe de ser entre un 25% a 40% más
que el f’m de diseño.

Los bloques se clasifican según su resistencia a compresión dependiendo del área que
se está tomando en cuenta. La bruta es aquella que toma en cuenta toda la dimensión
del bloque, mientras que la neta no considera el área de las celdas de en medio. La
capacidad según el área neta es cercana al doble de la de la área bruta, ya que el
bloque pierde cerca del 50% de su área debido al tamaño de las celdas.

A continuación se presentarán las propiedades de los bloques disponibles en Guatemala
según su área neta.

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Figura 1: Características de los bloques en Guatemala según clasificación [2].

Como se puede observar, la tabla asigna un color a cada tipo de bloque según su
categoría. Esto es debido a que en el ámbito comercial, los bloques deben de estar
identificados con su respectivo color para que el comprador pueda saber sus propieda-
des mecánicas y físicas.

Mortero: Es una mezcla plástica de cemento (ya sea cemento portland, de mampostería
o de mortero), cal, arena y agua; usada para unir las unidades de mampostería en una
masa estructural. Existen cuatro tipos diferentes, ordenados de mayor a menor según
su resistencia: M, S, N y O. En zona sísmica, solo es permitido utilizar tipos M y
S y cualquiera de los cementos menos el de mampostería cuando el muro no está
totalmente lechareado. La resistencia in-situ mínima debe ser de por lo menos 3,000
psi.

Grout (Lechada): Se define como una mezcla de cemento portland, arena y agua. Su
principal función es unirse con el acero de refuerzo adentro de los blocks para añadir
rigidez a la pared y capacidad a flexión. Debe de tener una resistencia mínima de 2,000
psi, o no ser menor que la resistencia de la mampostería f ′m, y una resistencia máxima
de 5,000 psi. La mampostería adquiere diferentes propiedades según la aplicación de
grout, estas se clasifican como:

◦ Totalmente lechareado: Son aquellos muros de mampostería que se les coloca
grout en cada una de las celdas. Esto con el fin de alcanzar una mayor capacidad
a corte y cargas verticales, aunque por otro lado resulta más caro y pesado, lo
cual afecta negativamente en caso de sismo.
◦ Parcialmente lechareado: Como su nombre lo indica, es aquel sistema de mam-

postería en el que únicamente se utiliza grout en algunas de las celdas de los
muros, esto puede ser debido a que las solicitaciones son menores que en el caso
anterior.

Acero de refuerzo: Tiene la misma función que en una construcción de concreto re-
forzado, otorgarle capacidad a tensión al elemento flexionado y agregar capacidad al
corte. Los diámetros permitidos como acero estructural son todas aquellas varillas que
sean del #3 hasta el #9, siempre y cuando no sobrepasen un fy de 60 kips. También
se debe de tomar en cuenta que el área de acero presente en una celda, no debe de
sobrepasar el 4% del área de dicha celda. [3]

6



Algunas de las propiedades físicas de la mampostería que se deben de tomar en cuenta
a la hora de realizar los respectivos cálculos, los define [4] de la siguiente manera:

Resistencia a compresión de la mampostería (f’m): La resistencia de esfuerzo de com-
presión último experimental de dicho ensamble es denominado f’mu, este es determi-
nado según ensayos regidos por la norma ASTM C1314. Por otra parte el f’m es el
esfuerzo de compresión de ensamblaje de mampostería, utilizado a la hora de realizar
los cálculos estructurales. El promedio de los f’mu obtenidos en los distintos prismas
de prueba, debe ser mayor o igual al f’m a utilizar [1].

Se tiene que tomar en cuenta que el f’mu no es directamente el resultado que se obtiene
de la prueba, sino que se debe de corregir multiplicándolo por un factor que relaciona
la altura del prisma con el ancho menor del mismo. Dependiendo del resultado de esta
razón, cada f’mu debe ser multiplicado por este factor para luego promediarlos.

Cuadro 1: Factor de corrección de prisma según norma ASTM C 1314 [4].

Altura/ancho menor 1.30 1.50 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00
Factor de corrección 0.75 0.86 1.00 1.04 1.07 1.15 1.22

Tal y como se mencionó al comienzo del capítulo, el f’m es menor que la suma de
resistencias de sus componentes debido a la heterogeneidad de propiedades. Es por
esta razón que para calcular u obtener el valor de esta variable, se puede recurrir a
la utilización de las siguientes tablas, las cuales relacionan la capacidad del tipo de
bloque utilizada, con el mortero seleccionado.

Figura 2: Resistencia a compresión de la mampostería, basado en la resistencia a compresión según
el área bruta del bloque de concreto y el tipo de mortero utilizado en la construcción [5].

Figura 3: Resistencia a compresión de la mampostería, basado en la resistencia a compresión según
el área neta del bloque de concreto y el tipo de mortero utilizado en la construcción [1].

El [6] menciona que el f’m mínimo para un muro de carga, basado en la capacidad a

7



compresión del bloque según su área neta, es de 1,500 psi. Esto equivale a utilizar en
Guatemala un bloque «Clase A» junto con un mortero «M» o «Tipo 1».

También es muy importante agregar que el [5] pide calcular el f’m con una resistencia
a compresión del área neta de un block (f’p) reducida en un 70% cuando no se han
realizados ensayos de prismas hechos en condiciones de obra.

Módulo de elasticidad (Em): Representa la razón entre la deformación de un material y
el esfuerzo al que es expuesto antes de entrar en fluencia. En el caso de la mampostería,
está definido como Em = 900 ∗ f ′m en normativas estadounidenses, sin embargo en
Guatemala, debido a que existe una mayor incertidumbre en las propiedades de los
materiales por la falta de tecnología e investigación, se utiliza Em = 750 ∗ f ′m.

Módulo al cortante (Ev): Análogo al módulo de elasticidad, define la resistencia de
un material sometido a esfuerzos cortantes contra su respectiva deformación. Su va-
lor es definido por Ev = 0.4 ∗ Em , por lo que según la normativa estadounidense
obtendríamos Ev = 360 ∗ f ′m mientras que en la guatemalteca Ev = 300 ∗ f ′m.

Existen dos sistemas de refuerzo fundamentales para el diseño de muros de mampostería
reforzada. El primero se denomina «mampostería con refuerzo confinante». Recibe este nom-
bre debido a la utilización de elementos estructurales verticales y horizontales de concreto
reforzado, incorporado en localizaciones y posiciones prescritas en el [5] o bien, dictadas por
el cálculo sismo-resistente. Su característica principal es que la capacidad a flexión del muro
es determinada según la configuración de las mochetas principales, definidas en el siguiente
capítulo. Este es el sistema más utilizado en Guatemala, debido a que es fomentado por el
mismo [5].

El segundo se le conoce en Guatemala como «mampostería con refuerzo inter-bloque».
Consiste en distribuir varillas de acero, o «pines» como se les suele decir, tanto vertical como
horizontalmente, acompañándolas de grout. A diferencia del sistema anterior, la capacidad
a flexión del muro es determinada por todo el muro en sí. Debido a esta razón y a que la
distribución de esfuerzos es más uniforme, se recomienda utilizar este sistema por encima
del anterior. El [3] fomenta este sistema.

Es importante mencionar que estos sistemas no son excluyentes, puede que un muro sea
diseñado con refuerzo confinante pero que la demanda sea demasiado grande y se deba de
recurrir al refuerzo inter-bloque también.

Debido a la alta incertidumbre de la capacidad de los materiales como conjunto, y de
la heterogeneidad de la mezcla, se solía utilizar el método ASD (descrito en la sección 6
del capítulo G). Sin embargo, es un método muy conservador y por ende económicamente
desfavorable, por lo que tanto en la normativa de Guatemala [5], como en la de Estados
Unidos [3], se especifica que ahora se debe de utilizar el método LRFD para el diseño de
estructuras de mampostería.

8



B. Elementos estructurales en una edificación de mampostería

Un elemento estructural, tal y como lo menciona [6], es el componente de un edificio
el cual provee capacidad para soportar cargas gravitacionales y/o resistencia ante cargas
laterales, formando una vía ininterrumpida para las cargas, con el fin de que estas lleguen
hasta los cimientos. A continuación se definirán los elementos más comunes en una edificación
de mampostería.

1. Mocheta

El ingeniero [2] define mocheta, en el Manual de diseño sismo-resistente simplificado
mampostería de block de concreto, como elemento estructural vertical de concreto reforzado
que trabajan en conjunto con la pared, debido a que el concreto que la conforma se funde
después del levantado del muro. Esta característica es la que las diferencia de las columnas,
ya que estas trabajan solas al ser fundidas independientemente. Las mochetas se clasifican
en:

Principales: Su función es confinar el levantado de mampostería conjuntamente con
las soleras. Debido a este fin es que se colocan en las esquinas, bordes e intersecciones
de las paredes.

Secundarias: Su principal tarea es proporcionar una mayor de capacidad de agrieta-
miento debido a terremotos, acortando la distancia existente entre mochetas principa-
les. También se les conoce como intermedias.

2. Solera

Este elemento estructural tiene las mismas funciones y características que las mochetas,
con la única diferencia de que su aporte es de manera horizontal. El ingeniero [2] describe
sus clasificaciones de la siguiente manera:

Principal: Al igual que la mocheta principal tiene la función de confinar el levantado
de mampostería. Dependiendo de su localización pueden adquirir el nombre de solera
de humedad (altura del piso) y solera de corona (entrepiso o final del muro).

Secundaria: También conocida como intermedia, cumple con la misma función que la
mocheta secundaria, otorgar una mayor capacidad de agrietamiento a la pared. al del
muro).

3. Muro

Existen dos tipos de muros en un edificio, en primer lugar se encuentran los no estructu-
rales, también conocidos como tabiques; los cuales únicamente tienen la función de separar

9



ambientes sin soportar ninguna carga estructural. El segundo tipo son los muros tipo es-
tructural, definidos por [6] como aquellos clasificados como muros de carga «bearing walls»,
o bien como muros de corte «shear walls». Estos se definen de la siguiente manera:

Muros de carga: Son aquellos compuestos por concreto reforzado o mampostería que
soportan más de 200 lbf

ft lineal de carga vertical, sin tomar en cuenta su peso propio.

Muros de corte: Son aquellos, ya sean de carga o no, diseñados para resistir fuerzas
laterales que actúan en el plano del mismo muro. Cabe mencionar que el diseño de
dichos muros está regido por una combinación de corte, flexión y fuerzas axiales.
También se les conoce como diafragma vertical.

Debido a que la utilización de muros de carga en un sistema tipo cajón es obligatorio,
estos suelen trabajar simultáneamente como muros de corte, ya que se aprovecha su loca-
lización para otorgar rigidez a la estructura en el plano en el que estos se han levantado
originalmente. Es por esta razón que entre la normativa nacional e internacional se utiliza-
rán estos dos términos indistintamente, ya que al final los muros trabajarán tanto por carga
como por corte.

Dependiendo del detallamiento y de la demanda sísmica, el [6] clasifica los muros confi-
nados o reforzados, en ordinarios, intermedios y especiales; mientras que el [7] únicamente
los clasifican como muros de baja ductilidad y de alta ductilidad. Este tema se detallará con
mayor profundidad en el capítulo I.

Cuadro 2: Equivalencia de tipos de muros confinados de mampostería entre normativa
estadounidense [6] y guatemalteca [8] respectivamente.

ASCE AGIES
Ordinarios Baja ductilidad
Intermedios ——————
Especiales Alta ductilidad

4. Viga

El [6] menciona que es un componente horizontal el cual tiene la función de distribuir
las cargas distribuidas sobre ellas hacia los apoyos a la que esta se encuentra unida. En
mampostería se suele utilizar en luces muy largas o en espacios grandes en donde, por
cuestiones arquitectónicas, no se puede implementar un muro. También se puede utilizar
con el fin de distribuir de una manera más homogéneas las cargas en zonas en donde la
configuración de muros es poco simétrica.

5. Diafragma horizontal

Se define como un elemento estructural que puede soportar los esfuerzos cortantes en
dirección paralela al plano y que está conectado a elementos verticales que conducen dichas
cargas a la cimentación. Usualmente se diseñan como vigas, en donde la losa toma el papel

10



del alma y las vigas o muros el de los patines. Este patín, se diseña con un peralte equivalente
a seis veces el espesor del muro.

Tal y como describe [1] , las cargas laterales causan que la losa se deflecte como viga
entre los muros y los colectores, provocando esfuerzos de corte en la interfase de la misma,
esfuerzos de compresión y tensión en los colectores y esfuerzos cortantes y de volteo en los
muros. Estas mismas deflexiones en el diafragma causan deflexiones fuera de plano en los
muros, por lo que es importante tomar en cuenta que la deformación máxima permitida es
igual a 0.007 veces la altura del mismo.

A pesar de ser diseñados como vigas, existen ciertas diferencias importantes en el com-
portamiento del diafragma. Algunas de estas son: están gobernados por esfuerzos cortantes
y no de flexión, la importancia a la hora del diseño de las deflexiones absolutas y relativas
debido a cargas laterales y su principal función es transmitir las fuerzas laterales a elementos
verticales.

Existen algunos conceptos que se deben de explicar para entender el funcionamiento de
los diafragmas. El [1] los define de la siguiente manera:

Diafragma flexible: Su deflexión o deriva es mayor o igual a 2. Debido a su falta de
rigidez, distribuyen los esfuerzos a los muros en proporción de su área tributaria, ade-
más de que son incapaces de transmitir fuerzas torsionales. En ocasiones, para resistir
esfuerzos cortantes y para resolver deflexiones, se utilizan colectores para subdividir
plantas irregulares en series de diafragmas regulares.

Diafragma rígido: A diferencia del flexible, su deriva máxima es menor a 2. Debido a
su capacidad de poder transmitir uniformemente las cargas a los distintos elementos
verticales, distribuye los esfuerzos dependiendo de la rigidez de los muros. Transmiten
también torsión.

Figura 4: Deflexión de diafragma horizontal debido a carga lateral [1].

Colectores (drag strusts, collectors): Es un elemento horizontal del diafragma, paralelo
y alineado con las cargas laterales, con el fin de transmitir las fuerzas cortantes a los
elementos verticales.

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6. Zapata

Según lo define [9] en su libro de diseño de concreto reforzado, las zapatas son miembros
estructurales que tienen como fin, tanto soportar columnas y muros, como trasmitir sus
cargas al suelo subyacente. Para su construcción es muy común utilizar concreto reforzado,
independientemente del material de la estructura que soporte, por ejemplo concreto, acero
o mampostería.

Debido a que la presión permisible del suelo suele ser únicamente de unas cuantas to-
neladas por metro cuadrado, y a que las fuerzas de compresión que deben de distribuir las
zapatas son de varias toneladas, es necesario repartir las cargas sobre la suficiente área de
suelo para que este soporte las cargas. Otro factor a tomar en cuenta en el diseño de es-
tas es evitar asentamientos excesivos o disparejos y rotaciones, además de proporcionar la
suficiente resistencia al deslizamiento y volteo.

Dependiendo del área necesaria de suelo para distribuir los esfuerzos, o del elemento que
soporte dicha zapata, existen distintos tipos de la misma definidos a continuación:

Zapata corrida: Es una ampliación de la parte inferior de un muro con el fin de distribuir
adecuadamente la carga sobre el suelo. Suelen utilizarse en el perímetro del edificio así
como en algunos muros interiores.

Figura 5: Zapata corrida [9].

Zapata aislada: Se usan para soportar la carga de una columna. Estas son el tipo de
zapatas más utilizada, sobre todo para columnas espaciadas y de cargas ligeras.

Figura 6: Zapata aislada [9].

12



Zapata combinada: Suelen utilizarse cuando el espacio requerido para una columnas
se traslapa con otra, por lo que se necesita utilizar una zapata que una a las dos para
así cumplir con el área necesaria para distribuir los esfuerzos. Otra aplicación común
es el diseño de manera que no sobrepase los linderos de la propiedad.

Figura 7: Zapata combinada [9].

C. Sismo

El Servicio Geológico Mexicano define sismo en su página oficial, [10] como un movi-
miento de la corteza terrestre, causado por una liberación repentina de energía acumulada
en la misma, en forma de ondas sísmicas. Estas liberaciones de energía pueden ser por causas
naturales, como por artificiales, sin embargo, las que conciernen a la presente investigación
son las primeras. Las causas naturales de sismos son las siguientes:

Tectónica: Este se origina por el desplazamiento de las placas tectónicas que conforman
la corteza. Es la causa que genera más sismos y de mayor magnitud e intensidad.
Guatemala es especialmente vulnerable debido a que se localiza en la intersección de
tres placas tectónicas las cuales más adelante se describirán.

Volcánica: Es poco frecuente ya que se presentan cuando una erupción es violenta,
además que solamente afecta a las zonas más cercanas al evento. Aún así también
presentan un riesgo en nuestro país debido a la alta cantidad de volcanes presentes en
todo el territorio nacional.

Hundimiento: Este ocurre cuando en el interior de la corteza se ha producido una ero-
sión significativa a causa de aguas subterráneas, formando un vacío que hace sucumbir
a la parte superior.

Entrando un poco más en el tema ingenieril y no tanto geotécnico, el sismo es uno de los
factores primordiales a la hora de tomar decisiones en el diseño estructural. Es por esta razón
que a continuación se presentará una introducción acerca de los tres pasos para realizar un
diseño sísmico según [1]:

Definir el «sismo de diseño». Dependiendo de la localización de la estructura y de las
propiedades del suelo, se definen las aceleraciones laterales y verticales que este induce.
Este paso se profundiza en la sección 3 del capítulo G.

13



Determinar las fuerzas y los desplazamientos inducidos a la estructura debido a su
respuesta hacia el sismo de diseño, considerando su comportamiento tanto elástico
como inelástico.

En este paso es en donde se debe calibrar el sismo dinámico para que el cortante basal
obtenido sea igual que el del sismo estático, del mismo modo se deberán chequear que
las derivas cumplan y se obtienen las fuerzas internas de los elementos para comenzar
a diseñarlos. Se ampliará un poco más del tema en el capítulo K.

Evaluar la respuesta de la estructura. Por último se deberá de realizar el diseño de
todos los miembros para que estos cumplan con las demandas tanto sísmicas como
gravitacionales. Todos los elementos deben de cumplir con los esfuerzos a los que se
ven sometidos y la estructura debe de cumplir con las derivas máximas permisibles
especificadas por el [6].

D. Marco tectónico de Guatemala

El Instituto Nacional de Sismología, Vulcanología, Metrología e Hidrología, INSIVUMEH
por sus siglas [11], reconoce la influencia directa de tres placas tectónicas sobre el territorio
nacional, siendo estas la placa de Norteamérica, del Caribe y de Cocos.

Los movimientos relativos que se presentan entre dichas placas determinan los principales
rasgos topográficos y la distribución de terremotos y volcanes en el país. La placa de Cocos
converge, a 50km de la costa del Océano Pacífico, con la del Caribe; dicho fenómeno de
subducción origina fallas secundarias tal y como lo es la de Jalpatagua. Por otro parte,
las placas de Norteamérica y del Caribe producen una falla transcurrente, dándole origen
a subfallas como lo son la Chixoy-Polochic y la del Motagua, esta última causante del
terremoto de 1976. [11]

Figura 8: Mapa de placas tectónicas y fallas de Guatemala [11].

14



E. Registros sísmicos de Guatemala en el siglo XX

Debido a que es imposible predecir hoy en día los datos puntuales de un terremoto
(localización, magnitud, hora), se suele estudiar, tanto la frecuencia con la que un terremoto
ocurre en una zona específica, así como su magnitud. Estos estudios tienen el fin de modelar
un patrón estadístico, que permita encontrar una tendencia y llegar a saber «qué esperar y
cada cuánto». Es por este motivo que toma suma importancia el registro realizado por [11]
de eventos telúricos que a continuación se detallará:

1902: El 18 de abril ocurrió un sismo, ubicado principalmente en los departamentos
de Quetzaltenango y Sololá, de magnitud 7.5 con una profundidad de 60km.

1913: El 8 de marzo azotó el municipio de Cuilapa, Santa Rosa, con una magnitud de
6.4 y una profundidad de apenas 6km.

1917 y 1918: En realidad no fueron dos sismos, sino una serie de sismos que comenzaron
el 27 de noviembre de 1917 y concluyeron el 24 de enero del siguiente año. Debido a
que la mayoría de estos sismos ocurrieron en los alrededores de la capital, se calcula
que a unos 50km a la redonda, se perdieron registros de dichos sucesos.

1942: Fue en terremoto más fuerte registrado en el país con una magnitud de 8.3. Tuvo
acontecimiento el 6 de agosto y afectó principalmente los departamentos de Guatemala,
Sacatepéquez, Chimaltenango, San Marcos, Totonicapán, El Quiché, Sololá, Escuintla
y Huehuetenango. Tuvo una profundidad de 60km.

1959: El evento sucedió el 20 de febrero con epicentro en la región del Ixcán, Quiché.
No se tiene registro de la magnitud.

1976: Fue el terremoto más destructivo de los últimos años, acontecido el 4 de febrero
con una magnitud de 7.5 y una profundidad de 5km. El evento tuvo lugar en la falla
del Motagua.

1985: Ocurrido en Uspatán, Quiché; con una magnitud de 5 y un hipocentro de 5km.

1991: Con una magnitud de 5.3, el terremoto se llevó acabo en el departamento de
Chimaltenango el 18 de septiembre. 2

2010: El 7 de noviembre hubo un terremoto de magnitud de 7.4, a 35km al sur del
puerto de Champerico.

2014: Un sismo de 6.4 ocurrió el 7 de julio de dicho año, afectando a doce departamentos
en todo el país.

2017: El 7 de septiembre ocurrió el evento, con una magnitud de 7.7 afectó a todo el
Occidente del país, sumando un total de 14 departamentos afectados.

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F. Normativa para diseño de mampostería

1. Nacional

La Asociación Guatemalteca de Ingeniería Estructural y Sísmica (AGIES), se define
en su página, como una entidad privada que promueve la investigación y divulgación de
conocimientos en el campo de estructuras, sismología y áreas afines. En otras palabras, es
el ente que rige las normas con las que se debe edificar en Guatemala tomando en cuenta
las características constructivas del país, tales como: materiales existentes, características
geológicas, sísmicas etc.

Cuadro 3: Normas requeridas en Guatemala para el diseño de una estructura de mampostería
reforzada [12].

NORMA NUMERAL APLICACIÓN
ASTM C-595-03 Cemento
ASTM C-270-3b Mortero

COGUANOR NGO-41-056, h1 y h2 Block
COGUANOR NGO-36-011 Acero

ASTM E-447 Compresión
ASTM E-519 Corte
ASTM C-150 Cemento Portland
ASTM C-595-03 Cemento hidráulico
ASTM C-91 Cementos de albañilería

COGUANOR NGO-041-054 Bloques huecos de hormigón para paredes o muros.
COGUANOR NGO 41-056 H2 Bloques huecos de hormigón, resistencia a compresión.
COGUANOR NGO 36-011 Barras de acero para hormigón.

AGIES NSE 7.4 Diseño de mampostería reforzada.

Además de utilizar esta serie de normativas, se debe de tomar en cuenta que estas
únicamente se enfocan en el diseño de mampostería reforzada, sin embargo se requieren de
otras normas que rigen el diseño de cualquier tipo de estructura sin importar su material.
Las mencionadas en esta investigación son tanto la [8] como la [7].

2. Internacional

Debido a la gran influencia que tiene Estados Unidos en nuestro país por razones geográ-
ficas, se utilizarán sus normativos como «normativos internacionales» en el análisis y diseño.
La mayor institución en desarrollar normas, estándares y recomendaciones técnicas para el
diseño, construcción, mantenimiento y reparación de estructuras de concreto reforzado y
mampostería es el American Concrete Institute (ACI-530).

Otra institución que tiene la misma función que el ACI, pero en el ámbito estructural, es
el colegio de ingenieros de Estados Unidos, denominado American Society of Civil Engineers
(ASCE-7) conjuntamente con el instituto de ingeniería estructural, Structural Engineering
Institute (SEI). Estas instituciones, junto con The Masonry Society (TMS), integran la
normativa nacional estadounidense para la construcción de edificaciones en mampostería,

16



el Masonry Standards Joint Committee (MSJC) [3]. Algunas referencias utilizadas en la
presente investigación, sobre todo [6], se basan en dicha normativa.

Por último, el ente que desarrolla y publica normas técnicas de calidad para distintos
materiales, productos, sistemas y servicios se denomina American Society for Testing and
Materials (ASTM, 2019).

Cuadro 4: Normas requeridas en Estados Unidos para el diseño de estructuras de mampostería [3].

NORMA NUMERAL APLICACIÓN
TMS 602

Especificaciones para estructuras de mampostería.ACI 530
ASCE 6
ASCE 7 Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras.
ASTM C476-09 Especificaciones para grout para mampostería.
ASTM C1006-07 Norma de método de prueba para fuerza a tensión de una unidad de mampostería.
ASTM C1611/C1611M-09 Método de revenimiento de concreto auto-consolidado.
ASTM E111-04 Norma para módulo de Young
ASTM E488-96 Norma para fuerza de anclajes en concreto y elementos de mampostería.
AWS D 1.4-05 Acero de refuerzo

G. Demandas estructurales

Son todas las distintas solicitaciones que deben de formar parte a la hora del diseño
estructural. Estos incluyen cargas por gravedad, empujes laterales de distintas naturalezas,
efectos de sismo, efectos de actividad volcánica, efectos de viento, efectos meteorológicos y
ambientales según apliquen a la ubicación geográfica de la estructura en la mayoría de los
casos. Debido a que en ambas normativas se toman los mismos criterios para clasificar los
tipos de cargas, se definieran indistintamente excepto en los puntos en donde se aclare lo
contrario. [6]

1. Cargas muertas

Tal y como lo define [6], consiste en el peso de todos los materiales de construcción
incorporados en el edificio, incluyendo a muros, losas, techos, escaleras, muros tabique y
cualquier otro elemento arquitectónico o estructural que no suela tener movilidad adentro
de la estructura.

2. Cargas vivas

Tomando como referencia al [6], estas se definen como aquellas cargas producidas por el
uso y ocupación del edificio u otras que no incluyan cargas constructivas tal y como lo son
las de viento, lluvia, sismos entre otros.

Las cargas vivas no pueden calcularse con la misma facilidad que las muertas, por lo que
ya existen valores preestablecidos para diseño según la ocupación del edificio. Algunas de
las cargas especificadas que se toman en cuenta en [8] son las siguientes:

17



Cargas uniformemente distribuidas: Los entrepisos se diseñan tomando en cuenta los
datos de la tabla con los valores preestablecidos anteriormente mencionados.

Cargas concentradas: Los entrepisos deben de resistir las cargas concentradas en su
punto más desfavorable sobre un área de 0.75m por 0.75m.

Escaleras: Se diseñan tomando en cuenta cargas de 150kg en la zona más desfavorable.

Cargas vivas para cubiertas pesadas: Son aquellos en donde la cubierta tienen un peso
propio arriba de los 100 kg/m2.

Cargas vivas para cubiertas livianas: Son aquellos en donde la cubierta tienen un peso
propio menor a los 100 kg/m2.

Las cargas vivas se pueden reducir en función del área tributaria en la que está presente
de la siguiente manera:

AGIES: Solo se pueden reducir aquellas que estén permitidas en la Tabla 3.7.1-1 de
[8] con el siguiente factor, el cual debe multiplicar la carga viva original:

Kv = [1− 0.008(AT − 15)] (1)

Kv ≥ 0.77− 0.23
M

V
(2)

ASCE: Solamente no se pueden reducir, con la siguiente ecuación, las cargas de techo
distribuidas uniformemente. De lo contrario el [6] permite aplicar la reducción para
cargas cuyo valor sea igual o mayor a el factor de carga viva (KLL) por al área tributaria
(AT ) a 400 ft2.

L = L0(0.25 +
15√

KLLAT
) (3)

Figura 9: Cargas vivas mínimas uniformemente distribuidas, L0, y cargas vivas concentradas
mínimas, para vivienda según ASCE [6].

18



Figura 10: Cargas vivas para viviendas según AGIES [8].

3. Carga sísmica

Tal y como lo menciona el [6], toda estructura, tomando en cuenta también sus elementos
no estructurales, debe de ser diseñada y construida para resistir los efectos sísmicos de la
forma en que está prescrito en cada una de las normativas.

La respuesta sísmica de una estructura depende de su tipo de configuración estructural,
de las características del sismo al que se ve expuesta y de las características del suelo y
basamento rocoso en la que se encuentra ubicada. Estos parámetros son los que definen el
sismo de diseño que se va a utilizar a la hora de asignar cargas sísmicas. Su cálculo será
descrito en los siguientes puntos con base en el capítulo 11 de [6] y el [8].

Clasificación de obra

Desde siempre se han clasificado las estructuras según su «Categoría de ocupación», en
otras palabras para qué son utilizadas y cuánta gente alberga. Este es el caso de [8], el cual
clasifica sus obras como «Utilitaria»,«Ordinaria»,«Importante» y «Esencial», en el mismo
orden, y con los mismos criterios con los que el [1] los clasifica como nivel I,II,III y IV.

Sin embargo, a partir del 2010 el [6] hace un cambio, y en vez de clasificar una estructura
según su «Categoría de ocupación», lo hace según su «Categoría de riesgo».

Este cambio es debido a que cuando se utilizaba el término «ocupación», únicamente
relacionaba problemas asociados con incendios o protección de la seguridad de la vida de
los ocupantes, y no de los riesgos asociados con fallas estructurales. Es por esta razón que
este nuevo término generaliza ambos criterios y relaciona el criterio de cargas máximas
ambientales (inundaciones, viento, nieve, sismo y hielo), o distorsiones estructurales debido
a cargas excedidas, con sus ocupantes. Es importante resaltar que este concepto únicamente
es utilizado en el [6], en el [8] se sigue categorizando únicamente por ocupación tal y como
es descrito en la Figura 11.

19



Figura 11: Descripción de categorías por ocupación para edificios y otras estructuras [1].

20



Figura 12: Categoría de riesgo para edificios y otras estructuras debido a inundaciones, viento,
nieve, sismo y cargas de hielo [6].

Tomando en cuenta este nuevo criterio, se deberán de calcular las cargas mínimas de
diseño para estructuras en el [6] incorporando los factores de importancia aplicables según
la siguiente figura.

Figura 13: Factor de importancia según categoría de riesgo para edificios y otras estructuras debido
a nieve, hielo y cargas sísmicas [6].

21



Nivel de protección sísmica (NPS)

Se define en [6] como la clasificación que se le asigna a una estructura, con base en su
categoría de riesgo o clase de obra como es conocido en Guatemala, y de la severidad del
sismo de diseño definido. En el código estadounidense se le menciona como « Categoría
sísmica de diseño», o por sus siglas en inglés SDC.

Figura 14: Categoría sísmica de diseño basado en el parámetro de aceleración de respuesta para
períodos cortos y de un segundo respectivamente [6].

Cabe resaltar que AGIES clasifica el territorio de Guatemala en macro-zonas de amenazas
sísmicas según su índice de sismicidad (Io). En otras palabras, trata de agrupar las zonas que
poseen parámetros de aceleración de respuesta cercanos entre ellos. Por su parte, el ASCE
únicamente compara el valor de los parámetros de aceleración de respuesta.

Figura 15: Nivel de protección sísmica y probabilidad del sismo de diseño [8].

22



Figura 16: Descripción de categorías sísmicas de diseño [6].

Clase de sitio

Dependiendo de las propiedades del suelo, estos se clasifican desde el mejor al peor de
la siguiente manera: A, B, C, D, E o F. Si no se conoce el tipo de suelo se puede utilizar el
tipo D, a no ser que de alguna manera se determine que estén presentes suelos tipo F o E.
En el caso de los Estados Unidos, se debe de categorizar el suelo según el capítulo 20 del [6],
mientras que Guatemala, por su parte, lo realiza en la NSE-2.1.

Vale la pena mencionar que en [7] se comenta que Guatemala no considera una diferencia
entre las características de los suelos tipo A y B, por lo que se utilizan indistintamente los
parámetros correspondientes al suelo tipo B.

Nivel de sismo

Debido a una gran cantidad de factores de seguridad, una estructura puede soportar
hasta un 50% más de cargas de las tomadas en cuenta en el diseño. Por esta razón se tomó
la decisión de reducir el sismo de diseño en un porcentaje.

En el [7] la elección del porcentaje depende de la magnitud del sismo de diseño y de la
probabilidad de superar dicha magnitud en una cierta cantidad de años. Por su parte, el [6]
únicamente utiliza un coeficiente constante de 2

3 .

Figura 17: Clasificación de nivel de sismo y factor Kd [7].

23



Espectro genérico de diseño

El espectro genérico de respuesta es la reacción de una estructura ante una aceleración
en el suelo, inducida por un sismo de diseño. Se representa gráficamente como la aceleración,
en términos de la gravedad, contra el periodo de vibración de la estructura.

Para calcularlo, se deben de tomar en cuenta diversos factores que repercuten en la
manera en la que un sismo afecta a una estructura. Muchos de estos son representados
mediante coeficientes de valores preestablecidos definidos a continuación:

1. Parámetros de aceleración de respuesta espectral calibrados: Antes de definir dicho pa-
rámetro, es importante mencionar que el «Risk-Targeted Maximum Considered Earth-
quake » (MCER) por sus siglas en inglés, se define como el terremoto hipotético más
grande que se pueda esperar en cierta región influenciada por una falla u otra fuente
sísmica.

Tomando esto en cuenta, el [6] se basa en un mapa del «U.S. Geological Survey »
(UGSG) el cual ubica geográficamente los MCER, como espectros de aceleración de
respuesta en la dirección de la máxima respuesta horizontal, con un 5% de amortigua-
miento y un 2% de probabilidad de exceder un sismo extremo en 50 años.

Una vez definida la ubicación de estos espectros de aceleración, se clasificaron en dos
tipos, los de periodo corto, menores a 0.2 segundos (denominados como Ss en [6] y Scr
en [8]) y los de periodo de un segundo (S1 en [6] y Sc1 en[8]). Estos factores toman en
cuenta únicamente la aceleración inducida por el sismo sobre el basamento rocoso, por
lo que se deben de ajustar según las propiedades del suelo encima de este, mediante
los coeficientes de sitio. Se utilizará Fa para calibrar los espectros de periodo corto y
Fv los de periodo de un segundo.

Es importante mencionar que el [6] limita a utilizar un Fa mínimo de 1.2. Esta condi-
ción solamente aplica si se selecciona una clase de sitio tipo «D», por falta de estudios
de suelo del lugar, de lo contrario se utilizará su valor correspondiente definido en la
tabla 11.4-1 de la misma normativa.

Al multiplicar los parámetros de aceleración de respuesta espectral, con su respectivo
coeficiente de sitio, obtenemos el parámetro de aceleración de respuesta espectral ya
calibrado. A continuación se presenta el cálculo de los parámetros de aceleración de
respuesta espectral para periodos cortos y de un segundo según el [6].

SMS = FaSs (4)

SM1 = FvS1 (5)

Por su parte, el [8] además de calibrar el parámetro de aceleración de respuesta es-
pectral mediante los coeficientes de sitio (Fa y Fv), también toma en consideración un
factor más (Na o Nv). Este factor depende de la proximidad horizontal a una fuente

24



sísmica, así como de la posible magnitud de la misma. Su cálculo es determinado en
la sección 4.6 de la misma normativa.

Vale la pena mencionar que no es que [6] no tome en cuenta la proximidad a una fuente
sísmica, únicamente lo hace en otros cálculos posteriores.

Es así como el ajuste del parámetro de aceleración de respuesta espectral según su
proximidad horizontal a una fuente sísmica y su clase de sitio, se define según [8]
como:

Scs = Scr ∗ Fa ∗Na (6)

S1s = S1r ∗ Fv ∗Nv (7)

Finalmente, los parámetros de aceleración de respuesta espectral calibrados, según [6]
y [8] respectivamente, se definen como:

SMS = FaSs | Scs = Scr ∗ Fa ∗Na (8)

SM1 = FvS1 | S1s = S1r ∗ Fv ∗Nv (9)

Figura 18: Mapa de zonificación sísmica de Guatemala [8].

25



Figura 19: Mapa de zonificación sísmica de Estados Unidos [6].

2. Parámetros aceleración de respuesta espectral de diseño: Una vez obtenidos los pará-
metros anteriores, se hace un ajuste un poco diferente en cada normativa. En [6] se
multiplica por el coeficiente mencionado en la sección 3 del presente capítulo.

Seguidamente, el cálculo de los parámetros de aceleración de respuesta espectral para
diseño, según [6] y [8] respectivamente, se define así:

SDS =
2

3
SMS | Scd = Kd ∗ Scs (10)

SD1 =
2

3
SM1 | S1d = Kd ∗ S1s (11)

3. Períodos de vibración: Para graficar el espectro de respuesta se debe de tomar en
cuenta que este se comporta como una función por partes, en donde cada parte es
definida por la magnitud del periodo de vibración de la estructura. Estos límites son
definidos a continuación:

TS : El cual indica la separación entre los períodos cortos y largos. Es el resultado
de la división del espectro de aceleración de respuesta para diseño de un segundo
(SD1 o S1s) entre el de período corto (SDS o Scs).
T0: Indica el inicio de la meseta de períodos cortos del espectro. Definido como
0.2 ∗ TS .
TL: Períodos de larga duración. Este únicamente se define en [6].
T: Período natural de la estructura. Este se puede calcular según la sección
12.8.2.1 del [6] o la sección 2.1.6 del [7].

26



4. Espectro de respuesta para diseño: Las ordenadas espectrales son definidas como Sa(T )
para cualquier vibración T . Estas se definen de la siguiente forma:

Figura 20: Cálculo de espectro de respuesta de diseño según AGIES [8] y ASCE [6]
respectivamente.

Figura 21: Espectro de respuesta de diseño [6].

5. Aceleración máxima del suelo (AMS): La normativa [6] menciona en la sección 11.8.3,
que las estructuras con categoría sísmica de diseño entre D a F, deben de tener una
serie de consideraciones extra debido a su alta probabilidad de exposición a un sismo
severo.

Uno de estas consideraciones es la probabilidad de licuefacción y de pérdida de resis-
tencia del suelo debido a la aceleración máxima del suelo, o peak ground acceleration
(PGA). Este parámetro puede ser obtenido mediante un estudio específico del sitio o
puede ser calculado con una ecuación general definida en el [6] de la siguiente manera.

PGAM = FPGA ∗ PGA (12)

27



Por su parte, el [8] lo hace como a continuación se presenta.

AMSd = 0.40 ∗ Scd (13)

6. Componente del sismo vertical: Esta incorpora los efectos que el suelo pueda crear
como movimientos sísmicos verticales. El [6] menciona que este componente no aplica
en estructuras con SDC de tipo A y B, mientras que en Guatemala sí se utiliza para
todo tipo de estructuras.

Figura 22: Espectro de respuesta vertcial según ASCE [6].

Si el periodo de vibración vertical es mayor a los 2.0 s se debe de realizar un estudio
in-situ.

Por otro lado, el espectro de respuesta vertical según [8] es calculado como se muestra
a continuación.

Svd = 0.20 ∗ Scd (14)

7. Espectros específicos de diseño para un sitio determinado: Ambas normativas aclaran
que de ser necesario desarrollar un espectro específico del lugar de interés se puede
realizar siguiendo los parámetros que cada uno dicta. Las características que califican
a una estructura para este apartado son los siguientes:

28



Cuadro 5: Comparación entre criterios para cálculo de espectro específico de diseño para un sitio
determinado según [8] y [6] respectivamente.

AGIES ASCE
Estructuras en clase de sitio tipo F. Estructuras en clase de sitio tipo F.

Estructuras aisladas o amortiguadas que estén
en zona sísmica 4.3 con un S1r ≥ 0.60g.

Estructuras aisladas o amortigua-
das que estén en zonas con un
S1 ≥ 0.60g.

Podrán definirse los tres niveles de sismo de ma-
nera específica para cualquier sitio, cuando se
cumpla con lo estipulado en la sección 4.7 del y
el resultado no sea inferior al 80% de lo estipu-
lado en la sección 4.5.6.

Estructuras en clase de sitio E, con
un Ss ≥ 1.0g.

Estructuras en clase de sitio D y E
con un S1 ≥ 0.2g.

4. Carga por aspectos volcánicos

Todas las partes de las edificaciones y estructuras que se encuentren en zona bajo ame-
naza de caída de ceniza, deberán de diseñarse para resistir cargas de tefra según la sección
6.1 del [8].

Es importante aclarar que otras amenazas volcánicas, tal y como lo son lahares, flujos pi-
roclásticos, flujos de lava, entre otras; no quedan dentro de la competencia de un proyectista,
ingeniero estructural o constructor. La razón es que la protección por medios estructurales
es muy poco viable, por lo que el encargado para establecer restricciones de ocupación de
terreno por amenazas, debe ser un ente especializado, tal y como lo es la CONRED.

Para aplicar una carga de tefra a las superficies expuestas, se debe de utilizar un mapa
de amenaza sísmica publicado por una autoridad competente. Se le asignará la probabilidad
de excedencia anual descrita en la siguiente tabla, con una densidad de arena húmeda de
1700 kg

m3 .

Cuadro 6: Probabilidad anual de presencia de tefra para aplicación de cargas [8].

Categoría de obra Probabilidad anual
I y II 0.05
III 1.5
IV 1.75

Si no se dispone de un mapa de amenazas, se podrá utilizar la siguiente tabla en proyectos
que estén dentro de un radio de 10km del foco eruptivo central. Aplica a los volcanes Pacaya,
Fuego y Santiaguito.

29



Figura 23: Cargas nominales de tefra en un radio de 10km del foco eruptivo [8].

Se deben de tomar en cuenta las siguientes observaciones de acuerdo a los datos expuestos
en la tabla anterior:

Se deberá de reducir a 25 kg
m2 en obras de categoría II, si se encuentra a 15 km del foco.

Se deberá de reducir a 25 kg
m2 en obras de categoría II y III, si se encuentra a 20 km del

foco.

En el caso de las cargas «Aplicadas a estructura», se deberá de utilizar un espesor de
cinco cm de tefra húmeda de 1700 kg

m3 .

En el caso de las cargas «Impuestas a lámina», se deberá de calcular con dos tercios
de la carga principal.

5. Cargas de lluvia

Cada sector de un techo será diseñado para soportar carga de toda agua pluvial que
pudiera acumularse sobre él en caso de que el sistema de drenaje primario deje de funcionar,
según [8].

Por su lado, [6], agrega una carga distribuida de agua arriba del drenaje secundario del
sistema de drenaje. En el sistema estadounidense dh se define como la altura arriba del
drenaje secundario, (in o mm) y ds como la profundidad del agua acumulado cuando el
sistema primario está bloqueado (in o mm), obteniendo una carga por lluvia «R» ( lb

ft2
o

kN
m2 ).

R = 5.2(ds + dh) (USA) o R = 0.0098(ds + dh) (SI) (15)

Por su parte, la normativa guatemalteca define dh de la misma manera que en el ASCE,
pero en cm, mientras que su carga de lluvia se denomina wp (kgf

m2 ).

wp = 10dh (16)

6. Combinaciones de carga

A continuación se presentarán todas las combinaciones de cargas de la normativa esta-
dounidense aplicables en Guatemala, así como todas las de normativa nacional. Es de suma

30



importancia tomar en cuenta que estas dependen del método de diseño que se va a utilizar.

LRFD (Load and Resistencia Factor Design): El «método de diseño por factores de
carga y resistencia», compara una combinación de cargas facturadas con una resistencia
nominal del componente estructural, previamente reducida por un factor de seguridad
dependiente del sistema constructivo y el tipo de esfuerzo. Es el método más utilizado
actualmente, excepto en diseño de retención de suelos y cimentaciones. [8]

Figura 24: Combinaciones de carga según LRFD [8].

Figura 25: Combinaciones de carga según LRFD [6].

ASD (Allowable Stress Design): Conocido como «método de esfuerzos permisibles»,
compara una combinación de cargas con una resistencia nominal dividida entre un
factor de seguridad. [8]

Figura 26: Combinaciones de carga según ASD [8].

31



Figura 27: Combinaciones de carga según ASD [6].

Figura 28: Notación de cargas en normativa guatemalteca para combinaciones [8].

Figura 29: Notación de cargas en normativa estadounidense para combinaciones [6].

32



H. Sismo-resistencia

El Manual para diseño de mampostería sismo-resistente de block de AGIES [2], especifica
que dicho término, hace alusión a las técnicas de diseños y construcción que se aplican
con el fin de proteger una estructura contra sismos de alta intensidad. Específicamente,
factores como una adecuada configuración estructural, un buen dimensionamiento y diseño
de elementos estructurales, una buena escogencia e implementación de materiales, entre
otros; son puntos que se deben de tomar en cuenta para realizar un diseño sismo-resistente.

Con respecto al diseño, no solamente basta con definir una planta y elevación lo más
simétrica posible, sino que la implementación de un sistema estructural tiene un papel im-
portantísimo a la hora de mitigar un sismo.

I. Sistemas estructurales

Según define el [6], un sistema resistente a fuerzas sísmicas, o sistema estructural como se
conoce en Guatemala, es la parte estructural del edificio que se diseña con el fin de proveer la
resistencia requerida a las fuerzas sísmicas a las que se encuentra exigida dicha construcción.

Dependiendo del sistema estructural que se escoja para el diseño de la edificación, se
utilizan valores preestablecidos para los parámetros modeladores de respuesta sísmica. Estos
parámetros se definen en [7] de la siguiente manera:

Factor R: También denominado como «Factor de Modificación de Respuesta Sísmica»,
se aplica para reducir los espectros sísmicos elásticos. Toma en cuenta la reserva de
capacidad del sistema estructural y sus componentes más allá de la capacidad nominal
al límite elástico.

Factor ΩR: El factor de incremento de resistencia tiene el fin de aumentar la resistencia
elástica de ciertos componentes críticos de una estructura. A diferencia del factor de
sobre-resistencia, este se elige por prescripción y no es inherente a la estructura.

Factor Cd: Conocido como el factor de incremento de desplazamiento elástico, se utiliza
para amplificar el desplazamiento que incurre el modelo estructural como resultado del
análisis elástico para modelar el desplazamiento post-elástico.

Factor ρ: El factores de falta de redundancia castiga la carencia de redundancia es-
tructural o la presencia de aspectos irregulares en la edificación.

Factor SR: Conocido como el factor de sobre-resistencia inherente, tiene una gran
influencia en las normas de manejo de las ductilidades.

1. Nacional

Dependiendo del tipo de ensamblaje y de miembros utilizados, la [7] las clasifica de la
siguiente manera:

33



Sistema E1 (Estructura de marcos simples): Integrado con marcos de columnas y vigas,
con el fin de soportar cargas tanto verticales como horizontales. Estos deben de estar
unidos entre sí mediante diafragmas de piso. Los materiales de dichos marcos pueden
ser de concreto reforzado, perfiles de acero o combinados. Los marcos pueden ser de
Alta Ductilidad (DA), Ductilidad Intermedia (DI) o Baja Ductilidad (DB).

Sistema E2 (Estructura de muros o «tipo cajón»): En este caso son los muros los
que soportan las cargas verticales, correspondientes a su área tributaria, y el 100%
de las cargas horizontales, interconectándose también mediante diafragmas de piso. El
restante de carga vertical no soportada por los muros podrá ser sostenida por columnas,
las cuales no aportaran capacidad de resistencia a solicitaciones horizontales pero sí
deben de soportar las derivas de diseño. Los muros podrán ser de Alta Ductilidad (DA)
y Baja Ductilidad (BD).

Sistema E3 (Estructura combinada): Como su nombre lo indica, es la combinación
entre los sistemas E1 y E2, por lo que es la implementación de marcos y muros in-
terconectados por diafragma de losa. Las solicitaciones horizontales se reparten entre
estos dos sistemas en proporción a sus rigideces. Las vigas de los marcos sí tienen
función sismo-resistente a diferencia de las de las losas. Los muros podrán ser de Alta
Ductilidad (DA) y Baja Ductilidad (BD).

Sistema E4 (Estructura dual): Similar al sistema E3, con la diferencia que los muros
deberán de tomar en cualquier piso al menos el 60% del cortante de piso y también
marcos Tipo DA que tomen al menos el 25% de solicitaciones sísmicas.

Sistema E5 (Soportes en voladizo y naves): Se les clasifica de esta manera a estructuras
de un nivel o que constituyen el nivel superior de una estructura, en donde las columnas
y/o los muros soportan tanto la cargas verticales como las horizontales, actuando
como voladizos verticales sin acción de marco en la dirección de la carga horizontal.
La demanda axial en la columna no debe de exceder el 25% de la resistencia axial
concéntrica.

Sistema E6 (Péndulo invertido): Soporta tanto la carga vertical como la horizontal,
esto actuando como voladizo vertical aislado. Más del 50% de la masa del sistema está
concentrada en el extremo superior y la estabilidad lateral depende de una restricción a
momento. La demanda axial en la columna no debe de exceder el 15% de la resistencia
axial concéntrica.

Cabe resaltar que, en el caso de esta investigación, se utilizará para el análisis sísmico el
sistema estructural tipo E2.

34



Figura 30: Coeficientes y factores para diseño de sistemas sismorresistentes [7].

2. Internacional

En la normativa estadounidense [6] existe una gran cantidad de sistemas estructurales,
que dependen tanto de la configuración de la edificación, como de los materiales que la
conforman. A continuación se definirán, mediante un artículo del National Concrete Masonry
Association [13] , únicamente aquellos que son de interés y además existen en Guatemala.

Ordinary Plain Masonry Shear Walls (Muros estructurales ordinarios de mamposte-
ría): Estos son diseñados como elementos no reforzados, por lo cual dependen comple-
tamente de la mampostería para transmitir y distribuir las cargas establecidas. Estos
muros no requieren ningún refuerzo, por lo que están limitadas a una categoría de
diseño sísmico tipo A o B.

Detailed Plain Masonry Shear Walls (Muros estructurales detallados de mampostería):
Los muros de este sistema estructural también son diseñados sin refuerzo, sin embar-
go el Masonry Stardards Joint Committee [3] ordena la implementación del refuerzo
suficiente para que la estructura puede asegurar un nivel mínimo de comportamiento
plástico para poder disipar energía a la hora de un sismo.

Ordinary Reinforced Masonry Shear Walls (Muros estructurales ordinarios de mampos-
tería reforzada): Como su nombre lo indican, son diseñados con refuerzo para que este
cargue y distribuya los esfuerzos de tensión mientras que la mampostería se encargue
de los esfuerzos de compresión. De la misma manera que en el sistema anteriormente
mencionado, el [3] ordena la implementación de refuerzo destinado a un buen com-

35



portamiento sísmico, aunque el refuerzo por tensión puede trabajar también de esta
manera.

Figura 31: Detalle sísmico prescrito para muro ordinario de mampostería reforzada [13].

Intermediate Reinforced Masonry Shear Walls (Muros estructurales intermedios de
mampostería reforzada): Este sistema toma las mismas normas que el anteriormente
mencionado, con la única diferencia que el máximo espaciamiento permitido entre el
refuerzo vertical se reduce de 120in a 48in.

Figura 32: Detalle sísmico prescrito para muro intermedio de mampostería reforzada [13].

Special Reinforced Masonry Shear Walls (Muros estructurales especiales de mampos-

36



tería reforzada): El refuerzo prescrito para este tipo de muro debe cumplir con los
requerimientos de los muros intermedios y los siguientes puntos:

◦ La suma de las áreas de acero de refuerzo vertical y horizontal debe de ser de al
menos 0.002 el área gruesa de la sección del muro.

◦ El área de acero de refuerzo en cada dirección debe de ser de al menos 0.0007
veces el área gruesa de la sección del muro.

◦ El acero vertical y horizontal debe de ser uniformemente distribuido.

◦ El área mínima de acero vertical debe de ser al menos un tercio del acero hori-
zontal.

◦ Todos los refuerzos horizontales deben de ser anclados correctamente a los verti-
cales.

Figura 33: Detalle sísmico prescrito para muro especial de mampostería reforzada [13].

Figura 34: Tipos de muros de mampostería permitidos según categoría de diseño sísmico (SDC)
[13].

37



Según el análisis sísmico realizado según el [6], la estructura se clasifica con una categoría
de diseño sísmico tipo «D», por lo que el [3] únicamente permite utilizar muros especial de
mampostería reforzada. Debido a esta razón, se utilizará esta clasificación de muro para la
parte de diseño en la presente investigación.

J. Ductilidad

Se puede definir como la capacidad de un elemento estructural de poder mantener su
capacidad de carga, o de no disminuirla significativamente, después de haber entrado en
zona plástica. AGIES clasifica en el [7], tres niveles distintos de ductilidad según el compor-
tamiento que tenga la estructura ante un evento sísmico, estas son definidas de la siguiente
manera:

DA (Ductilidad Alta): Desarrollan alta capacidad post-elástica, en otras palabras pue-
den deformarse mucho sin llegar a perder su capacidad. Los muros especiales definidos
en el [6] cumplen con estas características.

DI (Ductilidad Intermedia): Tiene características muy similares a la anterior con la di-
ferencia de algunos requisitos menos exigentes de acuerdo a la norma correspondiente.
Según el [6], el equivalente serían los muros intermedios, sin embargo en Guatemala
no existen dichos muros por lo que no tienen un equivente definido.

DB (Ductilidad Baja): El sistema constructivo se considera frágil y por ende no es apto
para una zona de alta sismicidad. Su equivalente según el [6] son los muros ordinarios.

Para conseguir esta ductilidad, el [3] presenta un límite para el refuerzo longitudinal
en miembros a flexión, para asegurar que las fibras a compresión de la mampostería no
excedan sus valores últimos. En otras palabras, la zona a compresión del elemento no fallará
súbitamente antes de que el refuerzo a tensión desarrolle su capacidad inelástica implícita
en el valor R usada en el diseño del muro.

K. Requerimientos sísmicos de diseño

La capacidad sismorresistente de una estructura va de la mano con la respuesta estruc-
tural respecto al sismo de diseño. AGIES define en su normativa [7] dos metodologías, la
carga sísmica estática equivalente y la de análisis modal espectral.

Antes de entrar en detalles en cada una de ellas, es importante resaltar cuándo se deben
y pueden utilizar. Según [7] se describen de la siguiente forma:

Se puede utilizar un análisis sísmico con fuerzas estáticas equivalentes cuando:

◦ Se deban analizar estructuras con nivel de protección B o C.
◦ La estructura no posea irregularidades estructurales y tenga una altura menor a

los 50 m.

38



◦ La estructura no posea irregularidades verticales, puede ser mayor a los 50 m
siempre y cuando su periodo fundamental de vibración T sea menor a 3.5Ts.

◦ La estructura no exceda 50 m de altura y que posean irregularidades horizontales
tipo H2, H3, H4 o las verticales tipo V4.

En todos los demás casos se puede utilizar un análisis de respuesta modal espectral.
Es económicamente recomendable en edificios con más de 3 niveles.

A pesar de las limitación del método de la carga estática equivalente, este siempre
debe de ser utilizado ya que los cortantes basales estáticos equivalentes son referentes
en la calibración de fuerzas y derivas de diseño.

1. Método de la carga sísmica estática equivalente

Este método consiste en modelar como fuerzas estáticas horizontales las solicitaciones
sísmicas, aplicándolas externamente a lo alto y ancho de la edificación. [7]

La cuantificación de dicha fuerza equivalente está basada en el espectro de diseño sísmico
especificado en la sección de 3 del capítulo G, en la masa «efectiva» de la edificación, en las
propiedades elásticas de la estructura y en el cálculo empírico del período fundamental de
vibración de la edificación. [7]

Cortante sísmico basal

El cortante basal,VB , se define en el [7] como el total de fuerzas sísmicas que actúan
sobre la edificación en cada dirección de análisis, VEX y VEY . Este se determinará de la
siguiente forma:

VB = CsWs (17)

Donde:

Cs es el coeficiente sísmico de diseño.

Ws el peso efectivo de la estructura.

Peso sísmico

El peso efectivo juega un papel importante debido a que es el peso de la masa que
participa en el sismo, por lo que se definirá más profundo que las demás variables a utilizar
en este método. El peso sísmico efectivo (Ws) deberá de tomar en cuenta la siguiente según
[7]:

Peso propio de la estructura.

39



La carga muerta superpuesta de la edificación sin contar tabiques.

Tabiques interiores con valores no mínimos a 75 kg/m2.

Peso de fachadas.

Equipo arriba de 1000 kg anclado a la estructura.

El 25% de las cargas vivas de 500 kg/m2 o más.

Se permitirá omitir cargas vivas que califiquen como reducibles, en azoteas sin acceso
público, en estacionamientos de vehículos de pasajero y áreas de bodegas livianas o
domiciliares.

Se deberá incluir todas las cargas calificadas como vivas cuando estén rígidamente
ancladas a la estructura y excedan 1000 kg, también peso de jardines en las áreas que
aplique.

Coeficiente sísmico de respuesta Cs

El coeficiente sísmico (Cs en cada dirección de análisis se establecerá de la siguiente
manera según [6] y [8] respectivamente:

Cs =
Sds
R
I

(18)

Cs =
Sa(T )

R
(19)

En donde:

Sa es la demanda sísmica de diseño (pseudo-aceleración inducida en función del perio-
do) especificada en el capítulo J, es equivalente a SDS en el [6].

R es el factor de reducción descrito en el capítulo I.

T es el periodo fundamental de vibración de la estructura.

I es el factor de importancia.

Cabe resaltar que existen dos ecuaciones que limitan un valor mínimo de Cs, la primera
se define en [6] y en el [8] respectivamente, como:

Cs = 0.044ScdI ≤ 0.01 (20)

Cs ≤ 0.044Scd ≤ 0.01 (21)

40



La segunda ecuación únicamente se puede utilizar si S1r ≤ 0.6g, de igual manera se
define como:

Cs =
0.5 ∗ S1

R
I

(22)

Cs =
0.75 ∗Kd ∗ S1r

R
(23)

Periodo fundamental aproximado

El periodo fundamental de la estructura, T, en la dirección de análisis, debe de ser
establecida utilizando las propiedades estructurales y características de deformación de los
elementos participantes.

Por otra lado se puede calcular un periodo aproximado, Ta, mediante diferentes ecuacio-
nes planteadas por el [6] y el [7]. La más común es la siguiente:

Ta = KT ∗ hxn (24)

Donde:

KT = 0.049, x = 0.75 para sistemas estructurales E2, E3, E4, o E5.

KT = 0.047, x = 0.90 para sistemas estructurales E1, de concreto reforzado que sean
abiertos o con fachadas de vidrio.

KT = 0.047, x = 0.85 para sistemas estructurales E1, de concreto reforzado con fa-
chadas rígidas.

KT = 0.072, x = 0.80 para sistemas estructurales E1 de acero con fachadas de vidrio.

KT = 0.072, x = 0.75 para sistemas E3 o E4 de acero rigidizado.

hn es la altura total del edificio en metros.

Es importante tomar en cuenta que el periodo fundamental no debe de ser mayor a
Cu ∗ Ta, en donde en [7], el Cu es igual a 1.4.

Distribución vertical de fuerzas sísmicas

El cortante basal se distribuirá a lo alto del edificio de acuerdo a la siguiente ecuación:

Fx = Cyx ∗ Vb (25)

Donde:

41



Cxy = Wx∗hx
n∑n

i=1(Wi∗hk
i )

Fx es el cortante de cedencia en el nivel «x» de la edificación.

hx es la altura del nivel «x» sobre la base sísmica.

k = 1 para T ≤ 0.5s

k = 0.75 + 0.5Ts para T ≤ 0.5s, para 0.5 < T ≤ 2.5s

k = 2 para T > 2.5s

Distribución horizontal de fuerzas sísmicas

La fuerza sísmica, Vx, acumulada desde arriba hasta el nivel «x», se distribuirá a los
diversos miembros verticales del sistema sismo-resistente que están en el piso debajo del
nivel «x», esto tomando en cuenta las rigideces relativas de esos miembros verticales y las
del diafragma en el nivel «x» [7].

Todos los conceptos involucrados se definirán detalladamente a continuación:

Rigidez: Se define como la capacidad de soportar esfuerzos sin adquirir grandes defor-
maciones, esto es matemáticamente hablando R = 1

∆C o bien R = 1
∆F . Depende de

las dimensiones del elemento, de su módulo de elasticidad, módulo de corte y de los
apoyos tanto superiores como inferiores. Dependiendo del tipo de apoyo superior, [1]
los clasifica en:

◦ Muro voladizo: Empotrado abajo con el apoyo superior libre para trasladarse y
rotar. Se comporta como viga en voladizo. La ecuación simplificada de la deflexión
es:

∆C = ∆m+ ∆v = 0.4

(
h

d

)3

+ 0.3

(
h

d

)
(26)

◦ Muro empotrado: Tal y como su nombre lo indica, se encuentra empotrado en
ambos apoyos. La ecuación simplificada de la deflexión es:

∆F = ∆m+ ∆v = 0.1

(
h

d

)3

+ 0.3

(
h

d

)
(27)

Torsión: Tal y como lo define [1], las fuerzas laterales en una estructura son resistidas
por los muros de corte en proporción con su rigidez si es que hay diafragmas rígidos.
Cuando no hay simetría estructural, o muros más rígidos que otros, provoca que el
centro de rigidez no coincida con el centro de masa de cada nivel. Debido a esta
discrepancia de ubicación, se crean momento torsionales cuando el centro de masa
rota sobre el centro de rigidez.

Existen tres categorías distintas de torsión según [1], definidas de la siguiente manera:

42



◦ Inherente: Esta es causada por la excentricidad entre el centro de masa y el de
rigidez. Únicamente se toma en cuenta para diafragmas rígidos, cuando se trata
de diafragmas flexibles se tomará en cuenta la posición la distribución de las
masas para distribuir las fuerzas laterales.

◦ Accidental: Para diafragmas no flexibles, se debe de considerar un desplazamien-
to del centro de masa del 5% en cada dirección. Este momento se toma como
adicional al inherente. Debido a que las fuerzas sísmicas se aplican en dos direc-
ciones ortogonales, el 5% no debe de ser aplicado en ambas direcciones al mismo
tiempo sino que en la más crítica.

◦ Amplificación de la torsión accidental: Se le debe de aplicar a estructuras con nivel
de protección sísmica C, D o E, y que además tengan irregularidad en planta tipo
H1-A o H1-B, definidas en la tabla 1.6.14-1 de [7]. Este factor se calcula mediante
los desplazamiento del nivel a analizar de la siguiente manera:

Ax =

(
δmax

1.2δavg

)2

(28)

Se debe de tomar en cuenta que Ax no puede ser menor a 1 ni mayor a 3.
Solamente se puede multiplicar dicho factor al momento por torsión accidental,
no al inherente.

Volteo: Si las fuerzas laterales son lo suficientemente grandes, pueden vencer las cargas
muertas e inducir tensión en las esquinas de los muros de corte, tal y como lo men-
ciona [1]. Esto causa también grandes esfuerzos de compresión que pueden requerir
incrementos en el f´m, mediante el incremento del acero o el espesor del muro. Es por
esta razón que el [6] pide que toda estructura sea diseñada para resistir dichos efectos
causados por fuerzas sísmicas.

Derivas: Las derivas de cada nivel (∆) son la diferencia de deflexiones de los centros de
masa de arriba y abajo del nivel a considerar, tal y como afirma [6]. Si estos centros de
masa no están originalmente alineados, es permitido calcular la deflexión en la parte
baja del nivel basado en una proyección vertical del centro de masa del nivel de arriba.
La deflexión de cada nivel se calculará de la siguiente forma:

δx =
Cd ∗ δxe

I
(29)

Donde:

◦ Cd es el coeficiente de amplificación de deformación lateral.

◦ δxe deflexión en la localización requerida.

◦ I como factor de importancia.

Se podrá utilizar el periodo fundamental de vibración de la estructura calculado an-
teriormente, para calcular las derivas al momento de compararlas con los límites de
derivas permitidos mencionados en el capítulo 12.12 del [6]. Por último, se debe de
revisar mediante la sección 12.8.7 del [6] si el efecto P-Delta se deben de considerar a
la hora de calcular derivas.

43



2. Método de análisis modal espectral

Este método se basa en la modelación del sistema estructural en sus formas y modos de
vibrar. Esto con el fin de evaluar cada modo de manera independiente mediante la aplicación
de un espectro de diseño, para después combinar las máximas respuestas de cada modo de
vibración y obtener así la máxima respuesta global de la estructura.

Número de modos

Se deberá realizar un análisis en 3D, para determinar los modos naturales de vibración
de la estructura. El análisis debe de incluir un número suficiente de modos para obtener una
masa de participación modal combinada de al menos 90% en cada dirección de análisis. [6]

Parámetros de respuesta modal

El valor para cada parámetro de diseño relacionado con esfuerzos, tal y como lo son las
derivas laterales, fuerzas en los apoyos, y fuerzas en todos los miembros individuales (fle-
xiones, cortes, torsiones y cargas axiales) de cada modo de respuesta; deben ser calculados
utilizando las propiedades de cada modo y el espectro de respuesta definido. En estos casos,
dichos valores se deben de multiplicar por R

I , tal y como indica [7]. El valor para los despla-
zamientos y derivas deberá multiplicarse por Cd

I . Debido a que en la normativa guatemalteca
no se utiliza el factor de importancia de la misma forma que en la norma estadounidense,
no se incluirá en la ecuación.

Parámetros de respuesta combinada

Se deberán de combinar los valores de cada uno de los parámetros de los modos im-
plicados en el análisis, mediante distintas metodologías. [6] reconoce el método de la raíz
cuadrada de la suma de cuadrados (SRSS) como una aproximación, ya que puede dar errores
significativos si las frecuencias modales están muy cercas entre sí; la combinación cuadrática
completa (CQC) y su modificación según el ASCE 4 (CQC-4).

Coeficientes sísmicos

El coeficiente de diseño sísmico, Csm, que corresponde a cada modo de vibración se
calculará mediante la siguiente expresión:

Csm =
Sa(Tm)

R
(30)

En donde:

Sa es la ordenada del espectro sísmico de diseño que corresponde al período Tm del
modo «m».

44



R es el factor de reducción de respuesta sísmica.

Factor de participación modal y cortante basal del modo "m"

La fracción de participación de la masa total en el modo «m» se calculará de la siguiente
manera:

V Bm = CsmMβmg (31)

Mβm =
(
∑n

i=1Miφi,m)2∑n
i=1Mi(φi,m)2

(32)

Donde:

φi,m es la amplitud relativa del desplazamiento del grado de libertar «i» de la estructura
cuando vibra en el modo «m».

Mi es la masa sísmica del grado de libertad «i».

n es el número de grados de libertad asociados con masas consideradas en la estructura.

Mβm es la masa efectiva que participa en el modo «m» de vibración.

g es la aceleración de la gravedad 9.81 m
s2
.

VBm es la cortante basal a la cedencia que corresponde al modo «m».

Cortantes basales dinámicos

Los cortantes basales correspondientes a cada modo de vibración y en cada dirección
(VIX y VIY ) se combinarán, de preferencia para el [7], con el método CQC (combinación
cuadrática completa). Es importante mencionar que estos no podrán utilizarse hasta que
hayan sido debidamente calibrados.

3. Calibración del análisis modal

Tal y como se mencionó en el comienzo del capítulo, aunque el sismo estático no se utilice
para el diseño directamente, siempre tiene la función de ser el parámetro de calibración del
análisis modal espectral.

45



Determinación de cortante basal máximo elástico e inelástico

Siempre que se analice un movimiento en la base de una estructura, un corte basal
elástico máximo, designado como VEX y VEY obtenidos mediante el método de la carga
estática equivalente, debe de ser determinado. El modelo matemático para determinar el
cortante elástico máximo no deberá incluir torsión accidental. [6]

De la misma manera, siempre que se analice un movimiento en la base de una estructura,
se deberá determinar un cortante basal inelástico máximo, designados como VIX y VIY , como
a continuación se presenta:

VIX =
VEXI

RX
(33)

VIY =
VEY I

RY
(34)

Donde:

I es el factor de importancia.

RX y RY son los coeficientes de modificación de respuesta en su respectivo eje.

Determinación de factor de escala para corte basal

El objetivo de calibrar los cortantes es que ambos tengan la misma magnitud, en otras
palabras, que el cortante dinámico sea el 100% del estático. Sin embargo, en el [7] se permite
calibrar el cortante dinámico al 85% del estático cuando la estructura no presenta irregu-
laridades en planta ni en elevación. Es por este motivo que se define el cortante a calibrar
contra el dinámico de la siguiente manera:

VDX = max(1.00VEX , V IX) o VDX = max(0.85VEX , V IX) (35)

VDY = max(1.00VEY , V IY ) o VDY = max(0.85VEY , V IY ) (36)

Una vez definido el cortante a calibrar en el [7], se procede a encontrar el factor de
calibración, para el [6] es definido a continuación:

η =
VEX

V IX
≤ 1.0 (37)

η =
VEY

V IY
≤ 1.0 (38)

Mientras que el [7] lo define así:

46



η =
VDX

V IX
(39)

η =
VDY

V IY
(40)

Tal y como lo señala la ecuación, cuando el cortante dinámico es mayor al estático no
hace falta ninguna calibración y por ende se puede utilizar este valor.

Determinación de factor de escala para derivas

Cuando el cortante basal calculado que utiliza el análisis modal, (VIX y VIY ), es inferior
al del análisis estático (VEX y VEY ) y además, el coeficiente sísmico Cs fue obtenido de la
ecuación 22 o 23, las derivas deberán de multiplicarse por ηX o ηy según sea la dirección
de análisis. De lo contrario, las derivas obtenidas por el análisis modal no se deberán de
calibrar. [7]

Determinación de respuesta por fuerza combinada

La respuesta por fuerza combinada debe de ser determinada con Iηx/Rx o Iηy/Ry,
multiplicada por la respuesta elástica obtenida en la dirección de análisis usando modelos
matemáticos con torsión accidental, más el mismo término pero de la otra dirección (Iηy/Ry

o Iηx/Rx respectivamente) sin tomar en cuenta la torsión accidental.[6]

Determinación de respuesta por desplazamiento combinado

Los factores de respuesta Cdx y Cdy, deben de ser asignados a su respectivo eje.

La respuesta por desplazamiento combinado debe de ser determinada con ηxCdx/Rx o
ηyCdy/Ry, multiplicada por la respuesta elástica obtenida en la dirección de análisis usando
modelos matemáticos con torsión accidental, más el mismo término pero de la otra dirección
(ηyCdy/Ry o ηxCdx/Rx respectivamente) sin tomar en cuenta la torsión accidental. [6]

Tomar en cuenta que si las derivas no requieren calibración, tal y como se explicó en la
sección de «Determinación de factor de escala para derivas», η se debe de asumir con un
valor de 1.

4. Derivas y desplazamientos

La derivas de diseño, tal y como fueron determinadas en 11, no deben de exceder la
deriva permisible (∆a en [6] o ∆u en [7]) presentada en la siguiente figura:

47



Figura 35: Derivas últimas (∆u) máximas tolerables [7].

Figura 36: Derivas permisibles (∆a) [6].

48



CAPÍTULO IV

Metodología

Esta investigación consistió en el análisis sísmico, y posteriormente el diseño, de una
estructura de cuatro niveles de mampostería reforzada. Para realizar ambas fases, se recurrió
al apoyo de las normativas de Estados Unidos, tal y como lo son el [6] para el análisis y [3],
junto con el [14], para el diseño. Por parte de las normativas de Guatemala, se utilizaron el
[7] y [8] para el análisis y el [5] para el diseño de los muros de mampostería.

Es importante mencionar que algunas normativas de Guatemala, aprueban la utilización
de las normativas de Estados Unidos para el análisis y diseño de cualquier estructura, sin
embargo fomenta la utilización de sus propias normativas debido a que estas se encuentran
contextualizadas a las necesidades y realidades del país. Por esta razón, toda la fase de
análisis sísmico de la estructura se realizó con ambas normativas.

De igual modo, debido a que el objetivo principal implícito era encontrar el comporta-
miento de los muros de mampostería, ya que estos son los que limitan a que un edificio en
Guatemala no deba ser mayor a tres niveles, se utilizaron ambas normas para realizar el
diseño y comparación de resultados. Sin embargo, para los demás elementos estructurales se
utilizó el [14].

A. Análisis sísmico

Parte del fundamento teórico de esta investigación era explicar el cálculo de las cargas
sísmicas, descritas en la sección 3 del capítulo de «Demandas estructurales», y los requeri-
mientos sísmicos mencionados también en el capítulo K. Precisamente estos dos pasos fueron
los primeros que se realizaron, respectivamente, para el análisis de la estructura.

Una vez definidos los espectros de respuesta sísmica y los cortantes basales correspon-

49



dientes al método de la carga sísmica estática equivalente (sección 1 del capítulo K»), se
procedió a modelar la estructura en ETABS, el cual es un software utilizado para el análisis
y dimensionamiento de edificios.

Figura 37: Modelo 3D realizado en el programa ETABS.

Después de haber modelado la estructura, se ingresaron los cálculos anteriormente des-
critos, y a partir de eso se obtuvieron las demandas correspondientes a cada uno de los
elementos estructurales a diseñar.

B. Diseño de elementos estructurales

1. Muros de mampostería reforzada con sistema inter-bloque

El [15] desarrolla una lista con los pasos que se deben de seguir para el diseño de un
muro de mampostería reforzado, el cual se presentará a continuación.

Diseño de muro según carga axial y carga sísmica fuera del plano

Muchos muros de mampostería reforzada deben de resistir una combinación de fuerzas
laterales, tanto afuera del plano como en el plano, y fuerzas axiales. Usualmente, este tipo
de cargas gobiernan el diseño de muros con una altura arriba entre los 16 ft y 20 ft.

Es por esta razón que se recomienda realizar este diseño para determinar el acero de
refuerzo vertical y luego chequearlo con el necesario para cargas adentro del plano. El [3]
norma dicho diseño en la sección 3.3.5.

Sin embargo, cuando se cuenta con un diafragma rígido en la estructura, este limita los
grados de libertad de cada planta a solamente 3, desplazamientos en x, y y rotación. Es por

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esta razón que los muros únicamente se verán afectados por esfuerzos en el plano, tal y como
se realizó en esta investigación.

Diseño por contracción

Para controlar el agrietamiento debido a la contracción del bloque por causa de un secado
a largo plazo, y por cambios de temperatura, el diseño de muros debe