289158954 Trabajo De Investigacion Perfil Civil (1) f6gl

>, esfuerzo axial máximo, aplastamiento) y la estructuración en planta (muros a reforzar, densidad mínima de muros reforzados), además en este mismo capítulo es que se explica en sí sobre la Albañilería confinada (artículo 20). g) Análisis y diseño estructural Capítulo 8, parte desde las definiciones (artículo 22), consideraciones generales (artículo 23), continuando con el análisis estructural (artículo 24), diseño de muros de albañilería (artículo 26), albañilería confinada (artículo 27).

f) Diseño para cargas ortogonales al plano del muro Capítulo 9, comprende la verificación de los muros portantes y los no portantes frente a las acciones perpendiculares a su plano provenientes de los sismos, viento u otras fuerzas de inercia de elementos puntuales. 5.3 BASES TEÓRICAS 5.3.1 EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA. Para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica, es necesario realizar estudios que permitan conocer la susceptibilidad de las construcciones a presentar cierto nivel de daño ante un movimiento sísmico determinado. Estos estudios, generalmente se basan en la comparación de la capacidad resistente de la estructura con la demanda sísmica. La demanda es una representación de la acción sísmica, mientras que la capacidad es una representación del comportamiento esperado en la estructura para resistir dicha demanda (Safina, 2003). De esta manera, la capacidad se relaciona con el nivel de daño esperado y, por lo tanto, la acción sísmica y el daño sísmico constituyen los elementos fundamentales para la caracterización de la vulnerabilidad sísmica. Existe una variedad de métodos y técnicas propuestas por diferentes autores para evaluar la vulnerabilidad sísmica de diferentes tipos de estructuras (Caicedo et al., 1994). De acuerdo con la información disponible para realizar el estudio de vulnerabilidad, las metodologías se pueden clasificar de la siguiente manera (Dolce, 1994): -

Métodos empíricos. Se caracterizan por un alto grado de subjetividad. Están basados en la experiencia sobre el comportamiento de ciertos tipos de edificaciones durante sismos pasados. Se utilizan cuando se dispone de información limitada, cuando se adopta un resultado menos ambicioso y para evaluaciones preliminares. Constituyen enfoques menos exigentes y más económicos de implementar. Estos métodos incluyen tanto los de categorización como los de inspección y puntaje.

Proyecto de Investigación

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-

Métodos de categorización. Clasifican las edificaciones según su tipología en clases de vulnerabilidad, retomando la experiencia observada sobre el desempeño sísmico que construcciones similares han mostrado en grandes terremotos. El resultado es bastante subjetivo, por lo que son utilizados para evaluaciones preliminares.

-

Métodos de inspección y puntaje. Permiten identificar y caracterizar las deficiencias estructurales de una edificación, asignando valores numéricos a manera de puntos a cada elemento estructural. Estos valores, ponderados en función de la importancia relativa del elemento respecto a la estructura, conducen a la determinación de un índice de vulnerabilidad. Un ejemplo de esta metodología es la propuesta del Grupo Nazionale per la Difesa dai Terremoti (GNDT, 1990).

-

Métodos analíticos o teóricos. Evalúan la respuesta de las estructuras utilizando como base modelos analíticos que representan las propiedades geométricas y mecánicas de las estructuras reales. Constituyen un enfoque muy completo, exigente y costoso.

-

Métodos experimentales. Recurren a ensayos dinámicos para determinar propiedades de la estructura y/o sus elementos. Generalmente constituyen estudios “in situ”, orientados a determinar parámetros dinámicos de la estructura.

La aplicación exhaustiva de todas estas metodologías a una misma edificación puede originar discrepancias en los resultados, incluso conducir a conclusiones erradas. En este sentido, se recomienda combinar los métodos analíticos y empíricos con algún método o técnica experimental que permita incrementar la confiabilidad del estudio de vulnerabilidad (Sandi, 1986; Caicedo et al., 1994). 5.3.2 VULNERABILIDAD SÍSMICA El concepto de vulnerabilidad sísmica puede definirse como la predisposición de una estructura de ser susceptible a sufrir cierto daño a consecuencia de un terremoto de cierta intensidad. Podemos decir entonces que la vulnerabilidad sísmica es una característica intrínseca de cada estructura, que depende del criterio que se empleó para su diseño pero es independiente de la peligrosidad sísmica del sitio donde está ubicada la estructura. Cada estructura o tipo de estructuras, tiene su propia función de vulnerabilidad y la determinación de ésta es variada para comportamientos estructurales distintos (Caicedo et al., 1994 citado por Sánchez M. 2013). Proyecto de Investigación

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La vulnerabilidad está directamente relacionada con las características de diseño de la estructura. La vulnerabilidad sísmica de una estructura, grupo de estructuras o de una zona urbana completa, se define como su predisposición intrínseca a sufrir daño ante la ocurrencia de un movimiento sísmico y está asociada directamente con sus características físicas y estructurales de diseño (Barbat, 1998, citado por Sánchez M. 2013). Por otro lado otros autores señalan que la vulnerabilidad sísmica es el nivel de daño que pueden sufrir las edificaciones realizadas por el hombre duran te un sismo. La vulnerabilidad refleja la falta de resistencia de una edificación frente a los sismos (Bommer et al. 1998, citado por Velásquez J. 2006) y depende de las características del diseño de la edificación, la calidad de materiales y la técnica de construcción (Kuroiwa 2002, citado por Velásquez J. 2006) 5.3.2.1 FACTORES QUE AFECTAN LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LAS EDIFICACIONES DE VIVIENDA Según la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS), (citado por Giraldo J. y Mendez D. 2006), la vulnerabilidad sísmica es la susceptibilidad de la vivienda a sufrir daños estructurales en caso de un evento sísmico determinado. Esta vulnerabilidad depende de factores como la geometría de la edificación, factores constructivos y factores estructurales. Aspectos geométricos: -

Irregularidad en planta de la edificación Cantidad de muros en las dos direcciones Irregular en altura

Aspectos constructivos: -

Calidad de las juntas de pega en mortero. Tipo de disposición de ladrillos Calidad de los materiales

Aspectos estructurales: -

Muros confinados y reforzados Detalles de columnas y vigas de confinamiento Vigas de amarre o corona Características de las aberturas Tipo y disposición del entrepiso Amarre de cubiertas


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-

Cimentación, vigas de amarre en concreto reforzado

Entorno: -

Topografía Otros efectos.

Suelo: 5.3.3

Blandos Intermedios Duros

LOS SISMOS

Los fenómenos sísmicos son una de las manifestaciones más impactantes de la fuerza de la naturaleza. Las pérdidas de vidas humanas y la destrucción de la infraestructura creada por el hombre, demuestran el potencial devastador que tiene este fenómeno. Consecuentemente, la investigación del comportamiento de las estructuras durante la acción sísmica se convierte en uno de los principales objetivos de estudio para la ingeniería sísmica. (Barbat, 1998, citado por Sanchez M. 2013). Según Velásquez (2006), los sismos son perturbaciones súbitas en el interior de la tierra que dan origen a vibraciones o movimientos del suelo. El origen de los sismos en nuestro territorio se debe principalmente a la interacción de la placa Nazca (placa oceánica) con la placa Sudamericana (placa continental) (Fig. 4.0). Frente a la costa del Perú se produce el fenómeno de subducción en el que la placa Nazca se introduce debajo de la placa Sudamericana. Cuando se presenta un movimiento relativo entre estas dos placas se generan ondas sísmicas, que producen el movimiento del suelo.


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Figura 4.0: Interacción de la placa de Nazca con la Sudamericana Fuente: Vulnerabilidad sísmica de las viviendas de bloques de hormigón construidas en el norte de Chile - Sergio Roma S. y Maximiliano Astroza I. Para el estudio de los sismos es necesario conocer dos puntos imaginarios. Uno de ellos es el foco o hipocentro, que es el centro de propagación de las ondas símicas. El foco se idealiza como un punto en la superficie de falla donde se inicia la ruptura. El otro punto importante es el epicentro, que es la proyección del foco sobre la superficie terrestre (Fig. 5.0).

Figura 5.0: Epicentro y foco Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Epicentro Los sismos pueden ser medidos en función de su magnitud y de su intensidad. La magnitud está relacionada a la cantidad total de energía que se libera por medio de las ondas sísmicas (Sarria, 1995, citado por Velásquez, 2006). La intensidad es la medida o estimación empírica de la vibración o sacudimiento del suelo. La intensidad de un sismo se mide teniendo en cuenta los daños causados en las edificaciones y en la naturaleza a través de cómo el hombre percibe las vibraciones sísmicas (Kuroiwa, 2002, citado por Velásquez, 2006). 5.3.4 VIVIENDAS AUTOCONSTRUIDAS


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Según Lozano (2011), “se entiende por autoconstrucción al medio por el cual las familias de escasos recursos construyen y/o dirigen la ejecución de sus viviendas bajo dirección propia”. Argumenta además

que la autoconstrucción

es un sistema abierto, sea con componentes o

fabricados por ellos mismos, de tal manera que el pueda comprar las piezas e ir adaptando su vivienda con los ambientes que necesita,…cada puede crear su vivienda, imprimiendo en ellas su identidad y cultura. Por otro lado se debe entender la construcción como un proceso dinámico y no como un producto. Con la autoconstrucción, el puede construir por etapas. Un punto importante a tener en cuenta en la autoconstrucción es la red de información de que se vale el auto constructor para construir mejor sus viviendas, esta red está formada por otros autoconstructores. En algunos casos al no contar con cálculos ni planos estructurales, colocan más material del necesario para asegurar la estabilidad de la construcción (Lozano, 2011). 5.3.4.1 ETAPAS DE LA VIVIENDA AUTOCONSTRUIDA. Se entiende por vivienda progresiva, “aquella que puede ser realizada en un proceso de transformación cualitativa y cuantitava, a partir de un primer lugar habitable, en función de la evolución de la composición y las condiciones socioeconómicas del grupo humano que la habita”. Lorenzo (2005 citado en Lozano, 2011). a.- Vivienda precaria.- viviendas levantadas en muy poco tiempo, hechas con materiales sencillos. b.- Fase de transformación.- en esta etapa comienzan con lo que sería el germen de su vivienda dentro de un lote definido y delimitado, integrado a la trama urbana. c. Fase de consolidación.- durante esta etapa, se continúa con la ampliación de la fase de transformación, dejándose esperas en las columnas para la construcción futura en el piso superior. 5.3.5 ALBAÑILERIA CONFINADA Según (San Bartolomé, 2011), la albañilería confinada se define, como aquella que se encuentra íntegramente bordeada por elementos de concreto armado con la finalidad de hacerlo más resistente frente a los movimientos sísmicos. Los elementos de concreto armado llamados confinamientos son de dos tipos: los verticales, conocidos como “columnas de amarre” y los horizontales conocidos como “vigas de amarre”, vigas soleras o vigas collar. En estas estructuras lo muros son portantes de cargas de gravedad (verticales) y de cargas sísmicas (horizontales). Proyecto de Investigación

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Por otro lado debe indicarse que en una estructura de albañilería confinada, los muros de albañilería proveen la resistencia y rigidez lateral, mientras que los confinamientos proporcionan la ductilidad. En el Perú, la albañilería confinada es el sistema que más se emplea en la construcción de viviendas y edificios multifamiliares hasta de cinco pisos. Son características esenciales de este tipo de muro las siguiente 1) que el paño de albañilería se asiente, dejando, las más de las veces, sus bordes verticales endentados antes de llenar el concreto de los confinamientos; 2) que los paños de albañilería estén enmarcados en todo su perímetro; 3) que los paños de albañilería tengan una forma cercana a la cuadrada, y 4) que la albañilería no sea propensa a fallas frágiles en compresión. (Gallegos, 1991 p.384).

Figura 6.0: Albañilería confinada. Fuente: Manual de construcción para maestros de obra – Corporación Aceros Arequipa S.A. Según la Asociación Internacional para la Ingeniería Sísmica (IAEE), la autoconstrucción se puede definir como “aquellas edificaciones construidas en varios países, de manera espontánea e informal, utilizando procedimientos tradicionales, con poca o nula intervención en el diseño de arquitectos e ingenieros calificados”. En el Perú, la utilización de ladrillos tubulares, como material componente de los muros portantes, le da una característica especial a la autoconstrucción. Esto se debe a que la estructura interna de estos ladrillos (orificios longitudinales paralelos a su cara de asiento) es hueca y poco masiva, lo que los hace inadecuados para resistir grandes cargas sísmicas.

Finalmente, otro elemento

problemático de la autoconstrucción es la existencia de un gran número de viviendas esbeltas, las cuales se caracterizan porque, en planta, la longitud de una de sus dimensiones (frente) es considerablemente menor que la longitud de la otra dimensión (fondo). Los muros en la dirección frontal son muy cortos, poco resistentes, y brindan una insuficiente rigidez estructural en dicha dirección. (Citado por IIFIC-UNI, 2009). Proyecto de Investigación

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5.3.1 COMPONENTES DE LA ALBAÑILERÍA CONFINADA San Bartolomé (2002), la albañilería confinada está compuesta de cuatro elementos que son: -

La unidad de albañilería: es el componente básico para la construcción de muros de

-

albañilería, que pueden ser ladrillos o bloques. El mortero: es un adhesivo que se utiliza para pegar las unidades de albañilería entre sí durante el asentado, siendo sus componentes: cemento Pórtland tipo IP, cal hidratada,

-

arena y agua. El acero: es un material que se utiliza en forma combinada con el concreto, para la construcción de elementos estructurales tales como: vigas, columnas, zapatas, losas, etc.; de tal manera que el acero resiste los esfuerzos de tracción y el concreto los de

-

compresión. El concreto: es una mezcla de cemento Pórtland, arena gruesa, piedra chancada y agua en proporciones adecuadas de acuerdo a la resistencia que se quiere obtener.

5.4 MARCO CONCEPTUAL 1. Vulnerabilidad. - Poder ser herido o recibir lesión, física o moralmente (Diccionario de la Real Academia Española, 2012). Condición en la cual los asentamientos humanos o los edificios se encuentran en peligro en virtud de su proximidad a una amenaza, la calidad de la construcción o ambos factores. Recuperado

de:

http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6219/04Capitulo2.PDF;jsessionid=05EFD80CE D4C41C51DF8B2D3CFA8F2DB.tdx1?sequence=4 2. Sismo. - Según Abanto F, (2005, p.86). El sismo en un fenómeno natural impredecible que ocasiona, entre otros efectos, desplazamientos y aceleraciones en la base de una edificación. Según Dávila (2011, p.7) “Los sismos se pueden caracterizar como un proceso de ruptura y deformación elástica del material de la litósfera (...)”. 3. Sismo moderado. - según el RNE (2010), es aquel que proporciona fuerzas de inercia equivalentes a la mitad de los valores producidos por el sismo severo. Proyecto de Investigación

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El “sismo moderado” o de servicio, es aquél que no origina el agrietamiento diagonal de los muros portantes hechos de albañilería. El hecho de suponer que este sismo origina fuerzas de inercia iguales a la mitad del “sismo severo” (“V” en la Norma E.030), equivale a emplear R = 6 en un análisis elástico cuando la estructura está sometida al “sismo moderado”. 4. Sismo severo. - según el RNE (2010), es aquel proporcionado por la NTE E.030 Diseño Sismorresistente, empleando un coeficiente de reducción de la solicitación sísmica R=3. 5. Vulnerabilidad sísmica. - es el nivel de daño que pueden sufrir las edificaciones realizadas por el hombre durante un sismo. La vulnerabilidad refleja la falta de resistencia de una edificación frente a los sismos (Bommer et al. 1998, citado por Velásquez J. 2006) y depende de las características del diseño de la edificación, la calidad de materiales y la técnica de construcción (Kuroiwa 2002, citado por Velásquez J. 2006) Para Barbat (1998), citado por Cuevas (2014, p.24). La vulnerabilidad sísmica de un edificio, grupo de edificios o de una zona urbana completa se define como su predisposición intrínseca a sufrir daño ante la ocurrencia de un movimiento sísmico de una severidad determinada. 6. Vivienda. - explica Verwilghen es un concepto que abarca a la vez la acción de habitar y la infraestructura que le sirve de apoyo. Es el lugar donde una persona vive, reposa, se alimenta, goza de sus pasatiempos; es, sentimentalmente hablando “el santuario de su vida privada” (Citado por Pérez A. 1980, p.516). 7. Vivienda autoconstruida. - aquellas edificaciones construidas en varios países, de manera espontánea e informal, utilizando procedimientos tradicionales, con poca o nula intervención en el diseño de arquitectos e ingenieros calificados. (Citado por IIFIC-UNI ,2009). 8. Albañilería. - Según Abanto F, (2005, p.37). Material estructural conformado por unidades de albañilería unidas por un adhesivo llamado mortero Según San Bartolomé, et al. (2011, p.19). “(...) unidades de albañilería (bloque o ladrillos) de arcilla, sílice-cal o de concreto, adheridas con mortero de cemento o concreto fluido (grout)”. 9. Unidad de albañilería. Según Abanto F, (2005, p.39). La unidad de albañilería es el componente básico para la construcción de muros de albañilería. Ladrillos y bloques de arcilla cocida, de concreto o de sílice-cal. Puede ser sólida, hueca, alveolar o tubular. Norma E.070 Es la pieza básica la cual está conformada el muro de albañilería. 10. Confinamiento.- Según Abanto F, (2005, p.36). Conjunto de elementos de refuerzo, horizontales y verticales, cuya función es la de proveer ductilidad a un muro portante.


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Conjunto de elementos de concreto armado, horizontales y verticales, cuya función es la de proveer ductilidad a un muro portante. Norma E.070. El confinamiento es el conjunto de refuerzos de concreto armado que dan ductilidad a un muro de albañilería. 11. Albañilería confinada.- Albañilería reforzada con elementos de concreto armado en todo su perímetro, vaciado posteriormente a la construcción de la albañilería. La cimentación del concreto se considerará como confinamiento horizontal para los muros de primer nivel. Norma E.070. Según San Bartolomé, et al. (2011, p.29). La albañilería confinada se define, como aquella que se encuentra íntegramente bordeada por elementos de concreto armado (exceptuando la cimentación que puede ser de concreto ciclópeo). La albañilería confinada nace al reforzar la albañilería simple en todo su perímetro con elementos de concreto armado llamados confinamientos; los cuales al construirse llenando el con concreto con el paño ya asentado garantiza un comportamiento monolítico de ambos materiales estructurales. Abanto T, (2005, pp.63-64) 12. Muro portante.- Según San Bartolomé, et al. (2011, p.22). Son los que se emplean como elementos estructurales de un edificio. Estos muros están sujetos a todo tipo de solicitaciones, tanto contenidas en su plano como perpendiculares al mismo, tanto vertical como lateral, así como permanente o eventual. Según Abanto (2005, p.37). Muro diseñado y construido en forma tal que pueda transmitir cargas horizontales y/o verticales de un nivel al nivel inferior y/o a la cimentación. Es aquel muro el cual soporta y transmite cargas provenientes de la estructura, y por lo cual está sujeto a diferentes tipos de solicitaciones. 13. Tabique.- Según San Bartolomé, et al. (2011, p.165). Elementos divisorios de ambientes en los edificios aporticados. Esto se debe a las buenas propiedades térmicas acústicas, resistentes e incombustibles que tiene la albañilería. Muro no portante de carga vertical, utilizado para subdividir ambientes o como cierre perimetral. Norma E.070 Según Abanto F, (2005, p.37). Muro no portante separador de ambientes. 14. Parámetro. - Es una cantidad numérica calculada sobre una población y resume los valores que

esta

toma

en

algún

atributo.

Recuperado

http://www.um.es/docencia/pguardio/documentos/Tec2.pdf Proyecto de Investigación

20

de

Es una constante que describe una característica de una población. Para poder calcular el valor de un parámetro, se requiere conocer a ciencia cierta el estado de naturaleza de la población o realizar

un

censo.

Recuperado

de:

http://tarwi.lamolina.edu.pe/~fmendiburu/index-

filer/academic/Estadistica/parte1.pdf 15. Densidad de muros. - Para San Bartolomé (1998), citado por Mosqueira y Tarque (2014, p.5). La densidad de muros en viviendas es la división del área de muros requerida Am para el buen comportamiento sísmico entre el área de la planta Ap. 16. Mano de obra. – Es el esfuerzo humano requerido para realizar operaciones específicas de la producción. Recuperado de: http://www.uv.mx/personal/alsalas/files/2013/02/Presupuestosde-mano-de-obra.pdf Es un insumo que está referido al personal que interviene directamente en la ejecución de la obra... (). Pantigoso, H. (2007, p.179) 17. Espesor efectivo. - Es igual al espesor del muro sin tarrajeo u otros revestimientos descontando la profundidad de bruñas u otras indentaciones. Norma E.070 Según Abanto F, (2005, p.36) Espesor real del muro, es decir, sin considerar la mezcla de tarrajeo u otros acabados 18. Viga solera. - Viga de concreto armado vaciado sobre el muro de albañilería para proveerle arriostre y confinamiento. Norma E.070 Según Abanto F, (2005, p.65). Las vigas soleras o collar es un elemento de concreto armado que se coloca encima del muro confinado. 19. Junta Espacio horizontal o vertical relleno de mortero, comprendido entre dos unidades Abanto F, (2005, p.36). Son fracturas planeadas en el concreto que permiten moverse y evitar el agrietamiento al azar. Recuperado: http://www.imcyc.com/cyt/abril05/CONCEPTOS.pdf 20. Junta sísmica. - Según el RNE E.030. Distancia mínima para evitar el o durante un movimiento sísmico. 21. Confinamiento: Conjunto de elementos de concreto armado, horizontales y verticales, cuya función es la de proveer ductilidad a un muro portante. 6. METODOLOGÍA: Para la siguiente investigación se empleará un método que recoge las exigencias mínimas para un buen comportamiento sísmico de las edificaciones de albañilería confinada de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones Proyecto de Investigación

21

. 6.1 MÉTODO APLICATIVO EN FUNCIÓN AL REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES Esta metodología fue desarrollada inicialmente por la investigación del “Diagnóstico preliminar de la vulnerabilidad sísmica de las autoconstrucciones en Lima” (Tesis de pregrado), Flores R. (2002). Posteriormente se hizo ciertas mejoras en base a la primera experiencia, por Mosqueira M, y Tarque S. (2005). En “Recomendaciones Técnicas para Mejorar la Seguridad Sísmica de Viviendas de Albañilería Confinada de la Costa Peruana” (Tesis maestría). Según Mosqueira, M. (2005, p.5). En la evaluación de la vulnerabilidad sísmica (alta, media o baja) se ha considerado el análisis de la densidad de muros, la calidad de mano de obra y materiales, y la estabilidad de tabiques y parapetos. Mosqueira M, (2005, p.5). Este método se basa en un análisis cualitativo y analítico, puesto que primeramente se hace una comparación de la calidad constructiva de las viviendas de albañilería confinada con el RNE E-070, y posteriormente se hace un análisis sísmico de estas viviendas en función a lo que especifica el RNE E-030 y E-070. El reporte consiste de una hoja de cálculo donde se realizan los análisis de las exigencias del Reglamento Nacional de Edificaciones por cargas verticales de gravedad, fuerzas horizontales generadas por un sismo y finalmente se estima los daños que podría ocurrir en la vivienda después de un terremoto. Flores R. (2002, p. 12). Está basado en dos fichas, una “ficha de encuesta” y una “ficha de reporte”. La ficha de encuesta es netamente cualitativa, debido a que está ligado a la observación, donde se anotan las características arquitectónicas, estructurales y constructivas de las viviendas. En la segundo ficha se hace un análisis sísmico de las viviendas, donde se calcula la densidad de muros, estabilidad al volteo de los muros y posteriormente con los datos obtenidos se hace un diagnóstico de la vulnerabilidad sísmica. 6.2.1 ANÁLISIS SÍSMICO La evaluación de la vulnerabilidad sísmica de las viviendas autoconstruidas de albañilería confinada, estará dada en función a la densidad de muros. Para este fin se igualara la verificación de


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la resistencia al corte global del muro de albañilería y el esfuerzo cortante producido por un sismo raro (0.4g), obteniéndose una ecuación que nos permita evaluar la densidad de muros. A continuación, se detalla los pasos a seguir:

a) Resistencia al corte: VR=0,5. v ' m. α . t . l+0.23 . Pg …...(6.1) Dónde: v’m = Resistencia a corte puro de la albañilería Pg = Carga gravitacional de servicio, con sobrecarga reducida t

= Espesor efectivo del muro

l

= Longitud del muro (Incluyendo a las columnas en caso de muros confinados)

α

= Factor de reducción por esbeltez

*Para la resistencia al corte de las unidades de albañilería artesanal e industrial, se adoptará v’m=510 Kpa y v’m=810 Kpa, respectivamente (RNE E.070) V .L 1 ≤ e= e ≤ 1 3 Me 

Resistencia a corte global de la vivienda ' VR=0,5. v m. α . ∑ t . l+0.23 . Pg …...(6.2)

En la ecuación 6.2 se adoptara α =1 y Pg=0 , la justificación de esta medida se hará más adelante. VR=0,5. v ' m. ∑ t . l …...(6.3) b) Fuerza inercial actuante en la vivienda:


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P ∑ (¿ ¿ i. hi ) xV … ...(6.4) Pi . hi Fi = ¿ La fuerza cortante basal V producida por los sismos se expresa como V=

ZUSC . P …...(6.5) R

Dónde: Z = Factor de zona U = Factor de uso que para viviendas es 1 S = Factor de suelo Suelo rígido = 1 Suelo intermedio = 1,2 Suelo flexible = 1,4 C = Factor de amplificación sísmica = 2,5 R = Factor de reducción por ductilidad = 3 P = Peso de la estructura (kN) - Igualando (6.2) y (6.4), tenemos: Fi =∑ VR

P ∑ (¿ ¿ i. hi ) xV =0,5. v ' m . ∑ t .l Pi .h i ¿ P ZUSC ∑ (¿ ¿ i . hi ) x R . P=0,5. v ' m. ∑ t . l …...(6.6) P i . hi ¿

En la ecuación 6.5, a la fuerza inercial se le dividirá Am y a la resistencia al corte global de la albañilería se le dividirá Ae, teniendo en cuenta que para un buen comportamiento la resistencia a corte entre Ae, debe de ser mayor a la fuerza inercial entre Am. Proyecto de Investigación

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P Pi .h i …...(6.7) .P ∑ (¿ ¿ i . hi ) x ZUSC 0,5. v ' m . ∑ t .l R ≤ Am Ae ¿ P Pi .h i …...(6.8) .P ∑ (¿ ¿ i. hi ) x ZUSC R ' =0,5. v m Am ¿ Para hallar el peso de la vivienda se hará una simplificación, adoptándose 8 kN/m 2 para viviendas de albañilería confinada (Arango 2002.citado por Mosqueira, 2005). P= A tt . γ …...(6.9) Dónde: Att = Suma de las áreas techada (m2) de todos los pisos de la vivienda. γ = 8 kN/m2

Reemplazando 6.8 en 6.9 tenemos: P Z . S .8 . A tt ∑ (¿ ¿ i . hi ). 0.6 xv ' m … ...(6.10) Pi .h i Am= ¿

- Si Ae / Am ≤ 0,80 se concluye que la vivienda no tiene adecuada densidad de muros. - Si Ae / Am ≥1,1 se concluye que la vivienda tiene adecuada densidad de muros. - Si 0,8 ˂ Ae / Am ˂1,1 se necesita calcular con mayor detalle la suma de fuerzas cortantes resistente de los muros de la vivienda (ΣVR) y el cortante actuante (V). Para el calcular detalladamente la ΣVR y al V se elaborará una hoja de cálculo mediante la cual se obtendrá el valor de la fuerza resistente a corte de cada muro y el porcentaje de fuerza cortante, donde el valor de α

, se halla teniendo la referencia de la tesis de Flores R. (2002)


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-Para viviendas de un piso

α≈

V . L F1 . L L = = … ...(6.11) M e F1. h h

Donde: Me = Momento (kN-m) producido en la base del muro F 1= Fuerza (kN) de inercia h = Altura (m) de entrepiso L = Longitud (m) del muro

-Para viviendas de dos pisos

Figura 7.0: Fuerzas cortantes y momento en muro de vivienda de 1 piso

Donde:

Me = Momento (kN-m) producido en la base del muro F i = Fuerza (kN) de inercia en el nivel i h = Altura (m) de entrepiso L = Longitud (m) del Generalmente las alturas demuro entrepisos en viviendas de albañilería son iguales y también F2 = 2F1, por lo tanto la ecuación (4.9) se reduce a la siguiente expresión: ( F 1 + F 1) L V .L 3. L α= = = … ...(6.12) M e F 1 . h+ F 1 (2 h) 5. h

Figura 8.0: Fuerzas cortantes y momento en muro de vivienda de 2 pisos

La justificación fue tomada de las Tesis “Recomendaciones Técnicas para Mejorar la Seguridad Sísmica de Viviendas de Albañilería Confinada de la Costa Peruana” Mosqueira M. (2005) -

Justificación de la reducción de la ecuación 6.2: VR

Para analizar la diferencia de valores entre la ecuación 6.2 y 6.3 se analizará muros de 0.15m de espesor y de diferentes longitudes. Estos muros serán no portantes. Se considerará una longitud mínima (4 veces el espesor de la losa) de influencia.

Tabla 1.0: valores de α para muros de viviendas de 1 y 2 pisos Viviendas de un nivel Viviendas de dos niveles L 3 3.5 3.8 Proyecto de Investigación 4 4.5

α 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

L 3 3.5 3.8 4 4.5

α 0,7 0,8 0,9 1,0 1,0

26

De acuerdo a la tabla 1.0 se observa que para viviendas de un piso el valor de caso de viviendas de 2 pisos se observa que el valor de pisos se observa que el valor de

α

α

α

es 1. Para el

es 1.Para el caso de viviendas de 2

es menor a 1 para longitudes menores a 4m. La diferencia

numérica en utilizar la ecuación 6.2 y 6.3 se muestra en la tabla 2.0

Peso muro

Peso viga

m

kN

kN

3 3,5 3,8 4 4,5

40,5 47,3 51,3 54,0 60,8

5,4 6,3 6,8 7,2 8,1

Peso Losa + acabado s kN 3,8 4,5 4,9 5,1 5,8

Carga muerta (PD)

Carga Viva (PL)

Pg=PD+ 0.5PL

VR

VR Apro x.

kN

kN

kN

kN

kN

49,7 58,0 63,0 66,3 74,6

1,9 2,2 2,4 2,6 2,9

50,7 59,2 64,2 67,6 76,1

94,3 126,1 147,3 162,4 189,6

114,8 133,9 145,4 153.0 172,1

% Diferencia

L

kN Diferencia

Tabla 2.0: Cálculo de la diferencia de valores entre las ecuaciones 6.2 y 6.3

-20,5 -7.8 2,0 9,4 17,5

-17,8% -5.8% 1,4% 6,2% 10,2%

De la tabla 2.0 se observa que para muros con longitudes mayores a 3.8 m el valor de VR aproximado es menor que el valor verdadero. El único problema critico se presenta para muros de 3 m de longitud, pero se supone que no todos los muros de una vivienda son de 3m de longitud, no todos son de 0.15 m de espesor y no todos son no portantes. Por lo tanto, la ecuación 4.7, que utiliza la ecuación 4.6 del cálculo de VR aproximado, es una buena aproximación a la cantidad mínima de muros requeridas para viviendas sismorresistentres.

a. Estabilidad de muros al volteo Los muros no portantes son aquellos diseñados y construidos para soportar cargas provenientes de su propio peso. Los muros no portantes son los tabiques, cercos y parapetos de las viviendas. Para analizar la estabilidad al volteo de un determinado tabique se compara el momento actuante debido a sismo (Ma) y el momento resistente (Mr) que actúa en el tabique. Ambos momentos son calculados en la base de los muros y son momentos paralelos a los planos de los muros. Para el cálculo de Ma se establece primero la carga sísmica V que actúa durante un sismo perpendicular al plano del muro (MTC 2003, citado por Mosqueira M, 2005). V =Z . U . C1 . P … ... (6.13 ) , expresado en KN /m 2 Proyecto de Investigación

27

Dónde: Z = Factor de zona U = Factor de uso (vivienda = 1) C1 = Coeficiente sísmico P = Peso del muro por unidad de área del plano del muro (KN/m2) El peso P está dado por la siguiente expresión: P=γ . t … ... ( 6.14 ) , expresado en KN /m2 Dónde: γm = Peso específico del muro Para muro de ladrillo macizo γm = 18 kN/m3 Para muro de ladrillo pandereta γm = 14 kN/m3 t = Espesor del muro (m) Los valores de C1 están dados por la actual norma de diseño sismorresistente E.030. C1 es 1,3 para parapetos; 0,9 para tabiques y 0,6 para cercos. El momento actuante perpendicular al plano del muro (San Bartolomé 1998, citado por Mosqueira, 2005) está dado por la siguiente expresión: M a=m .V . a2 … ... ( 6.15 ) , M a expresado en KN −m/ml Dónde: m = Coeficiente de momentos a = Dimensión crítica (m) V = carga sísmica perpendicular Los valores de los coeficientes de momentos m para cada valor de b/a son (Norma E 070 de albañilería):  Muro con cuatro bordes arriostrados (Figura. 9.0) a= Menor dimensión b/a

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

3.0

α

m

0.047 9

0.062 7

0.075 5

0.086 2

0.094 8

0.101 7

0.1180

0.125


28

Figura 9.0: Muro con

cuatro bordes arriostrados Muro con tres bordes arriostrados (Figura 10.0)

a = Longitud del borde libre b/a m

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.5

2.0

α

0.06

0.074

0.087

0.097

0.106

0.112

0.128

0.132

0.133

Figura 10.0: Muro con tres bordes arriostrados  Muro arriostrado en sus bordes horizontales a = Altura del muro m = 0,125  Muro en voladizo a = Altura del muro m = 0,5 Al reemplazar la ecuación (6.13) en la ecuación (6.15) se tiene: M a=Z . U .C 1 . P . m. a2 … ... ( 6.16 ) , Ma expresado en KN −m/m


29

Para determinar el momento resistente a tracción por flexión (Mr) del muro se sabe por resistencia de materiales que el esfuerzo de un elemento sometido a flexión es: σ max =

Mr∗c … ... ( 6.17 ) I

Dónde:

 max = Esfuerzo por flexión (kN/m2) Mr = Momento resistente a tracción por flexión (kN‐m) c

= Distancia del eje neutro a la fibra extrema (m)

I = Momento de inercia de superficie (m4) de la sección, paralela al eje del momento El momento resistente a tracción por flexión (Figura 11.0) es expresado como: M r=

f r∗c … ... ( 6.18 ) I

Dónde: fr = Esfuerzo de tracción por flexión de la albañilería (100 kN/m2) (Arango 2002, citado por Mosqueira, 2005) I = Momento de inercia (m4) de la sección del muro c = Distancia (m) del eje neutro a la fibra Figura 11.0. Momento resistente

extrema de la sección.

Mr en un muro de albañilería Al remplazar el valor de ft y desarrollar el momento de inercia de superficie para una longitud de un metro de muro, se tiene la expresión del momento resistente por metro de longitud de muro. M r=100

t3 12

( )( 1t ) , expresado en m 2

100 t M r= 6

2

M r=16,7 t 2 …... ( 6.19 ) . Mr expresado en kN −m/m Finalmente se compara el valor de las ecuaciones 6.16 y 6.19, y se concluye en las siguientes relaciones: Proyecto de Investigación

30

 Si Ma ≤ Mr el muro es estable pues el momento actuante es menor que el momento resistente.  Si Ma > Mr el muro es inestable pues el momento actuante es mayor que el momento resistente y fallara por volteo ante un sismo raro de 0.4 g. b. Mano de obra y materiales: El empleo de la calidad de la mano de obra y de los materiales, influyen directamente en el buen comportamiento de las estructuras frente a las solicitaciones que esté sometida, por lo que se ha optado la verificación de los parámetros básicos que

exige el Reglamento Nacional de

Edificaciones, Norma E. 070 (Albañilería), las cuales se detallan a continuación: 1. Calidad de suelo para la cimentación: a.- suelo firme (rígidos) b.- suelo de baja calidad (intermedios) c.- suelos de pésima calidad (flexibles) 2. El sobrecimiento abarca una altura por encima del nivel natural del terreno de unos 20 a 30 cm. 3. Empleo de unidades de albañilería (arcilla) con presenten de grietas, eflorescencia o estén mal cocidos. 4. El espesor de las juntas de mortero será como mínimo 10 mm y el espesor máximo será 15 mm. 5. Los muros se construirán a plomo y en línea, siendo el máximo desaplomo permitido es 1/500. 6. La conexión columna-albañilería es: a. En el caso de emplearse una conexión dentada, la longitud de la unidad saliente no excederá de 5 cm. b. En el caso de emplearse una conexión a ras, deberá adicionarse «chicotes» o «mechas» de anclaje. 7. El concreto de las columnas de confinamiento fue vaciado posteriormente a la construcción del muro de albañilería; este concreto empieza desde el borde superior del cimiento, no del sobrecimiento. 8. Empleo de juntas de separación sísmica entre viviendas vecinas con un espesor mínimo de 3.0cm. 9. Presencia de cangrejeras en los elementos estructurales. 10. La esbeltez del muro (relación altura- espesor) es a un máximo de 20. 11. Presencia de tuberías con diámetro mayor a 55mm, en muros portantes y/o columnas. 12. Presencia de tuberías secas con diámetro máx.=55.0mm, a lo largo del muro en sentido horizontal. 13. El concreto de la viga y losa fue vaciado simultáneamente. 14. El concreto deberá tener una resistencia a compresión f’c mayor o igual a 17,15MPa (175kg / cm2). Proyecto de Investigación

31

15. El recubrimiento mínimo de la armadura (medido al estribo) es de 2.0 cm para muros tarrajeados y 3 cm cuando son caravista. 16. Presencia del descanso de la escalera apoyado en los muros de ladrillo. 17. Presencia de columnas cortas. 18. Los alfeizares están debidamente separadamente de los muros. 19. La longitud horizontal de los muros es menor o igual a 2 veces la altura libre del muro. 20. Mechas de acero a la intemperie. 21. Presencia de muros portantes con unidades tubulares. 22. Configuración en elevación 23. Configuración en planta 6.2.2

VULNERABILIDAD SÍSMICA Para determinar la vulnerabilidad sísmica de las viviendas se analiza la vulnerabilidad estructural y la vulnerabilidad no estructural (Kuroiwa 2002, citado por Mosqueira, 2005). La vulnerabilidad estructural se estima en función de los siguientes parámetros: la densidad de muros, la calidad de mano de obra y la calidad de materiales. La vulnerabilidad no estructural está en función de un solo parámetro: la estabilidad de muros al volteo. A cada uno de los parámetros se les asigna un valor numérico (…). Por ejemplo si la vivienda tiene densidad de muros adecuada, entonces se le asigna el valor de 1. Tabla N° 3.0: Parámetros para evaluar la vulnerabilidad sísmica Vulnerabilidad Estructural Densidad (60%)

No estructural

Mano de obra y materiales (30%)

Tabiquería y parapetos

Adecuada

1

Buena calidad

1

(10%) Todos estables

1

Aceptable

2

Regular calidad

2

Algunos estables

2

Inadecuada

3

Mala calidad

3

Todos inestables

3

Los valores asignados a cada parámetro se reemplazan en la ecuación 22.0 para calificar numéricamente la vulnerabilidad sísmica de las viviendas. Se ha considerado un 60% de participación de la densidad de muros porque la densidad es calculada en las fichas de reporte para cada vivienda. En cambio, un 30% de participación a la calidad de la mano de obra y materiales porque su evaluación es visual y depende mucho del criterio del encuestador. Además, sólo se ha considerado un 10% de participación de la vulnerabilidad no estructural dentro de la evaluación de la vulnerabilidad. =

0.6*Densidad

Vulnerabilida


+

0.3*Mano

+

0.1 Estabilidad de 32

d sísmica

de muros

de obra

muros (tabiques)

....22.0 En la tabla N° 6.0 se pueden ver los rangos numéricos para vulnerabilidad sísmica baja, media y alta. Tabla N° 4.0: Rango numérico para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica. Vulnerabilidad

Rango

sísmica Baja Media Alta

1 a 1,4 1,5 a 2,1 2,2 a 3

7. HIPOTESIS Y VARIABLES DE LA INVESTIGACION 7.1 HIPÓTESIS GENERAL - Las viviendas autoconstruidas con albañilería confinada en las zonas de mayor peligro sísmico de la ciudad de Juliaca, Puno - Perú; son altamente vulnerables en un 70% (1) frente al sismo. 7.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICAS  La distribución de la densidad de muros en las viviendas autoconstruidas con albañilería confinada en las zonas de mayor peligro sísmico en la ciudad de Juliaca, es inadecuada de acuerdo a las exigencias del Reglamento Nacional de Edificaciones E-030 y E-070.  La calidad de mano en las viviendas autoconstruidas con albañilería confinada en las zonas de mayor peligro sísmico en la ciudad de Juliaca, es de regular calidad de acuerdo a la Norma E.070 del Reglamento Nacional de Edificaciones.  La estabilidad de muros en las viviendas autoconstruidas con albañilería confinada en las zonas de mayor peligro sísmico en la ciudad de Juliaca, resultan ser algunos estables en función al Reglamento Nacional de Edificaciones, Norma E. 030 y Norma E.070.

1 Valor obtenido de la investigación: “Recomendaciones Técnicas para Mejorar la Seguridad Sísmica de Viviendas de Albañilería Confinada de la Costa Peruana” Mosqueira, M., Tarque, S. (2005).


33

7.3 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES UNIDAD VARIABLES

DEFINICION

DEFINICION

CONCEPTUAL

OPERACIONAL

DIMENSIONES

INDICADORES

DE

ESCALA

MEDIDA

FINAL

 La densidad de Densidad de

La autoconstrucción se puede

definir

“aquellas VARIABLE INDEPENDIE NTE:

Viviendas

muros

como

edificaciones

construidas

varios

Según Batolomé, Quiun y

manera

Silva (2011), la posibilidad

espontánea e informal,

de ocurrencia de fallas en

países,

en

de

utilizando

este tipo de edificaciones

procedimientos

también

está

tradicionales, con poca o

cuando los elementos de

s con

nula intervención en el

confinamiento

albañilería

diseño de arquitectos e

insuficientes,

confinada

ingenieros calificados”.

diseñados o mal detallados y

(Citado por IIFIC-UNI ,

mal construidos.

2009).


están

muros es aceptable  La densidad de muros es inadecuada  La mano de obra es

Mano de obra

presente,

autoconstruida

muros es adecuada  La densidad de

Puntaje

Nominal

(3)Inadecuada Puntaje

Nominal

(1)Buena calidad

de regular calidad  La mano de obra es

calidad

son

 Lo muros analizados

mal

son todos estables  Lo muros analizados

de muros

(2)Aceptable

de buena calidad  La mano de obra es

son algunos estables  Lo muros analizados son todos inestables

34

(1)Adecuada

(2)Regular (3)Mala

de mala calidad

 Estabilidad

VALOR

calidad (1)Todos estables (2)Algunos Puntaje

Nominal

estables (3)Todos inestables

La La

vulnerabilidad

vulnerabilidad

directamente

está

relacionada

sísmica es el nivel de

con las características de

daño que pueden sufrir

diseño

las

(Barbat, 1998, citado por

edificaciones

realizadas por el hombre

de

la

estructura.

Sánchez M. 2013).

duran te un sismo. La vulnerabilidad refleja la

De

VARIABLE

falta de resistencia de

información disponible para

DEPENDIEN

una edificación frente a

el

TE

los sismos (Bommer et

vulnerabilidad sísmica, se

al.

citado por

empleará un método que está

Velásquez J. 2006) y

en función al Reglamento

depende

Nacional de Edificaciones

Vulnerabilidad sísmica

1998,

de

las

acuerdo

con

estudio

características del diseño

teniendo

de la edificación, la

siguientes parámetros:

calidad de materiales y

-Densidad de muros

la

-Mano de obra

técnica

construcción 2002,

de

(Kuroiwa

citado

por

-Estabilidad

de

35

Baja

la

cuenta

(tabiques) al volteo

Velásquez J. 2006).


en

de

(1 a 1,4)

la

los

muros

 Grado de Vulnerabilidad

0.6*Densidad de muros + 0.3*Mano de obra+ 0.1

De Puntaje

intervalo

(1,5 a 2,1) Media

Estabilidad de muros (2,2 a 3) Alta

8. UTILIDAD DE LA INVESTIGACIÓN: 8

En la presente investigación, se pretende evaluar el grado de vulnerabilidad

sísmica de las viviendas autoconstruidas con albañilería confinada en las zonas de mayor peligro sísmico de la ciudad de Juliaca, mediante la recopilación de información

in-situ

de las características de las

viviendas construidas

que

deberían de cumplir las exigencias mínimas según el Reglamento Nacional de Edificaciones. Cabe resaltar que en los últimos años la ciudad de Juliaca ha sufrido un notable incremento poblacional debido a las migraciones desde la zonas rurales, por lo que se puede observar el aumento en las construcciones de viviendas informales en las zonas circundantes, es decir las construcciones se llevan a cabo por los albañiles comúnmente llamados maestros de obra, sin el acampamiento ni asesoría de un profesional como es el caso de un ingeniero y/o arquitecto, de esta manera los albañiles en coordinación con los propietarios realizan la ejecución solo con

conocimientos

empíricos,

por

lo

no

se

puede

descartar

el

sobredimensionamiento o en caso contrario deficiencias en la construcción y como consecuencias de estos se generan mayores costos económicos en el momento de la ejecución como también en el tiempo trayendo intrínsecamente riesgo debido a que la vivienda pueda ser una amenaza para cuando se suscite un evento sísmico. 9

Por lo que la presente investigación en base a los resultados busca

concientizar a la población en general tanto a los habitantes como a los constructores en cuanto a la cultura de una construcción segura, para que tengan una información adecuada, sobre las normas que recomienda el Reglamento Nacional de Edificaciones (Norma E.030 y la Norma E 0.70) en la construcción adecuada de las viviendas con albañilería confinada, para que estas viviendas tengan un comportamiento favorable frente a solicitaciones de sismo, así de esta forma evitar consecuencias lamentables e irreparables, como pérdida de vidas humanas y económicas ante la eventualidad sísmica. 10 9. DISEÑO METODOLÓGICO DE LA INVESTIGACIÓN 11 9.1 TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 12

De acuerdo a las características de la presente investigación, éste pertenece

al enfoque cuantitativo teniendo como objetivo principal medir el grado de vulnerabilidad sísmica de las viviendas autoconstruidas con albañilería confinada en las zonas de mayor peligro sísmico de la ciudad de Juliaca, haciendo el uso de Proyecto de Investigación

36

una metodología basada en los criterios y/o exigencias del Reglamento Nacional de Edificaciones en la cual se hace uso como instrumento las encuestas. 13 14

El tipo de investigación, según la naturaleza de los objetivos es de tipo

descriptiva debido a que la preocupación primordial radica en observar y describir algunas características fundamentales de las viviendas autoconstruidas de albañilería confinada tal como se presentan en el contexto natural, para posteriormente realizar un análisis sísmico con las características recogidas de estas viviendas. 15 16

El diseño de investigación al que corresponde la presente investigación es

de tipo transeccional correlacional-causal. Es del tipo transeccional debido a que recolectaremos los datos de nuestra investigación, en un tiempo o momento determinado. Es del tipo correlacional porque se busca la relación que existe entre la calidad constructiva de las viviendas construidas de albañilería confinada y la vulnerabilidad a la que están expuestas dichas viviendas. 17

9.2.1

9.2 POBLACIÓN Y MUESTRA DE LA INVESTIGACIÓN 18 POBLACIÓN O UNIVERSO: Según Hernández R. et al. (2010. p, 174). La población es el conjunto de todos los casos que concuerdan con determinadas especificaciones. De acuerdo a esta definición para la siguiente investigación, nuestra población o universo estará conformada por todas las viviendas autoconstruidas de albañilería confinada en la zona de mayor peligro sísmico de la ciudad de Juliaca, los cuales están ubicados en los sectores norte, este y oeste de la ciudad cercanas a las riberas del río Torococha, donde se asientan parte de las urbanizaciones Las Gardenias, César Vallejo, Los Ángeles, San Isidro, Nueva Esperanza y San Jacinto. 19 9.2.2

MUESTRA 20

Según Hernández R. et al. (2010. p, 175). La muestra es, en esencia, un

subgrupo de la población. Digamos que es un subconjunto de elementos que pertenecen a ese conjunto definido en sus características al que llamamos población.


37

21

Siguiendo esta definición la muestra para la presente investigación, será del

tipo probabilístico por racimos, es decir: 22 23 24

Tabla N° 5.0: Muestreo de viviendas por conglomerado

25 26

UNIDAD

28

DE 27

URBANIZ29 ACION

ANALISI

N° DE

MANZANAS

30

N° DE

VIVIENDAS

S 1. 2. autoconstruida de3. albañilería 4. 5. confinada. 6. 48 T  Vivienda

Las Gardenias César Vallejo Los Ángeles San Isidro Nueva Esperanza San Isidro

31 34 37 40 43 46

15 20 15 20 15 20

32 35 38 41 44 47

150 200 150 200 150 200

49 1050

OTAL= 50

51 El tamaño de la muestra se calculará mediante la siguiente fórmula: 52

Z 2 Npq n 2 E ( N  1)  Z 2 pq 53 54 55 El tamaño de la muestra se hallará formula, aplicable para poblaciones finitas: 56 Dónde: 57 n = Tamaño de muestra 58 N = Tamaño de la población 59 p = Probabilidad de éxito 95%(0.95) 60 q = Probablidad de fracaso 5%(0.05) 61 E = Es el nivel o margen de error, considerado por el investigar y es de 5% (0.05) 62 Z = Valor de la distribucion Normal para un intervalo de confianza del 95% cuyo valor es 1.96 63 Sustituyendo valores se tiene: 64 Proyecto de Investigación

38

65

66 9.3 TÉCNICAS E INTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS 67

En la siguiente investigación para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica

de viviendas autoconstruidas con albañilería confinada en las zonas de mayor peligro sísmico en la ciudad de Juliaca, se utilizará la técnica de la encuesta y como instrumento para la recolección de datos será la ficha de encuesta, a continuación se describe su contenido: 68 69 9.3.1 FICHAS DE ENCUESTA 70

Las fichas de encuestas son documentos elaborados en hojas de cálculo de

MS Excel que sirven para anotar información de las características arquitectónicas, estructurales y constructivas de las viviendas de albañilería. Las fichas constan de 3 páginas. 71 En la primera página (Anexo 1) se anotan datos de la familia, del proceso constructivo, y de las características técnicas de la construcción. En la segunda página (Anexo 2) se dibuja un esquema de la vivienda y algunas observaciones y comentarios sobre los problemas que se observan. En la tercera página (Anexo 3) se presenta un conjunto de fotografías que muestran los problemas más resaltantes de la vivienda. 72 Las fichas de encuesta tienen un único formato y pueden ser aplicadas a viviendas de hasta dos pisos con o sin losa en el último nivel. El formato de las fichas se ha dividido en antecedentes, aspectos técnicos, esquemas, observaciones, comentarios y fotografías. Estas fichas serán completadas a mano por los encuestadores al momento de visitar las viviendas y luego pasadas en limpio. a.

Antecedentes

73

Los encuestadores en este punto, realizan anotaciones respecto a la

ubicación de la vivienda, cantidad de personas que la habitan, tipo de asesoramiento Proyecto de Investigación

39

que recibió el poblador durante la etapa de

diseño y construcción, tiempo de

construcción, secuencia constructiva y el monto aproximado de inversión que realizó el poblador. b. Aspectos técnicos 74

En esta parte los encuestadores anotan las características del suelo de

cimentación y lo clasifican como suelo rígido, intermedio o flexible. Describen también los elementos de la superestructura y de la subestructura, y especifican las dimensiones de los cimientos, sobrecimientos, muros, columnas, vigas y losas (elementos estructurales). Anotan observaciones y comentarios sobre los problemas encontrados en cada uno de estos elementos estructurales. c. Esquema de la vivienda 75

Los encuestadores elaboran esquemas de la vivienda en planta y elevación.

Además, indican la existencia o no de junta sísmica con las viviendas vecinas. En este esquema se debe apreciar la distribución de los ambientes y la ubicación de los elementos estructurales debidamente dimensionados. d. Observaciones y comentarios 76

En esta parte los encuestadores anotan y clasifican los defectos que

tienen las viviendas de acuerdo a lo siguientes ítems:  Problemas de ubicación 77 Son los problemas inherentes a la zona donde se ubica la vivienda, como rellenos de nivel, con nivel freático superficial.  Problemas estructurales 78 Son los principales errores estructurales encontrados, como inadecuada densidad de muros, muros sin viga solera, muros resistentes a sismo sin confinar, muros inadecuados para soportar empuje lateral, tabiquería no arriostrada, torsión en planta, viviendas sin junta sísmica o losas de techo a desnivel.  Factores degradantes 79 Se considera como factor degradante en las viviendas a las armaduras corroídas por intemperismo, a la humedad en muros o losas, a la Proyecto de Investigación

40

eflorescencia en muros y a los muros agrietados. Estos problemas pueden generar la degradación de la resistencia estructural de las viviendas con el paso del tiempo.  Mano de obra 80 De acuerdo a la calidad de construcción de muros y elementos de concreto armado, el encuestador califica la mano de obra como buena, regular o de mala calidad.  Materiales deficientes 81 El encuestador califica la calidad de los materiales de construcción empleados en la vivienda, en especial la calidad de los ladrillos de arcilla y la calidad del concreto. Un ladrillo de mala calidad es aquel que tiene mucha variabilidad dimensional, se puede rayar fácilmente con un clavo y no presenta un color uniforme.  Otros 82 Los encuestadores anotan

cualquier

otro

problema

(descrito

anteriormente) que pueda tener la vivienda que crea que pueda influir en el buen comportamiento sísmico. e. Fotografías 83

Se muestra una serie de fotografías. Como por ejemplo la fachada de la

vivienda, una vista lateral y las demás problemas más resaltantes de la vivienda encuestada. 84 9.4 PLAN DE RECOLECCION DE DATOS 85 Para la recolección de datos, con la debida aprobación y autorización de la ejecución del proyecto de investigación por parte de Escuela Profesional de Ingeniería civil de la Universidad Nacional del Altiplano - Puno, se realizará la coordinación necesaria entre los investigadores para formular el cronograma de las actividades a realizar en las zonas donde se ubican la población de las viviendas a investigar. 86 Por otro lado se realizará también la coordinación pertinente con la Municipalidad Provincial de San Román, INDECI Y SENCICO mediante las oficinas correspondientes de tal forma validar y obtener mayor credibilidad de la ejecución del proyecto de investigación. 87 9.5 PLAN DE TRATAMIENTO DE DATOS 88 Después de la recolección de datos en campo, se realizará el procesamiento de información mediante fichas de reporte de cada una de las viviendas encuestadas,


41

mediante el programa de MS Excel, además se efectuara un análisis estadístico de los resultados mediante frecuencias con sus respectivos gráficos. 89 9.5.1 FICHAS DE REPORTE 90 Las fichas de reporte son hojas de cálculo donde se describen de manera ordenada y detallada las características arquitectónicas, estructurales y constructivas de las viviendas registradas previamente en las fichas de encuestas. Además se realiza el cálculo de la vulnerabilidad sísmica de las viviendas encuestadas. Al igual que las fichas de encuesta, las fichas de reporte han sido elaboradas en hojas de cálculo de MS Excel y constan de 3 páginas. 91 En la primera página (Anexo 4) se resume la información de antecedentes, aspectos técnicos y deficiencias constructivas de la vivienda encuestada. Además, se realiza un análisis sísmico de la vivienda usando la densidad de muros mínima requerida. En la segunda página (Anexo 5) se calcula la estabilidad al volteo de los muros y se realiza el diagnóstico de vulnerabilidad sísmica. La segunda página muestra también el esquema de la vivienda. En la tercera página (Anexo 6) se presenta un conjunto de fotografías que muestran los problemas más resaltantes de la vivienda encuestada. 92 Las fichas de reporte se diferencian de las fichas de encuesta por el análisis sísmico de las viviendas, el análisis de la estabilidad de muros y la calificación de la vulnerabilidad sísmica de las viviendas de albañilería. 93 La ficha de reporte tiene las siguientes partes: b. Antecedentes 94

Se resumen los datos anotados en las fichas de encuesta, como la

ubicación de la vivienda, cantidad de personas que la habitan, tipo de asesoramiento que recibió el poblador durante la etapa de diseño y construcción, tiempo de construcción, secuencia constructiva y el monto aproximado de inversión que realizó el poblador. c.

Aspectos técnicos 95

Se resumen y se ordenan los datos técnicos y deficiencias de la estructura

anotados en las fichas de encuesta.


42

d. Análisis sísmico 96

En esta parte se realiza el análisis sísmico de las viviendas de

albañilería. El análisis se basa en la comparación de la densidad de muros existentes

con la densidad mínima.

97 e. Estabilidad de muros al volteo 98 99 En esta parte se realizara la verificación o análisis de la estabilidad al volteo de los muros (tabiques) efectuándose una comparación del momento debido al sismo (Ma) y el momento resistente (Mr) que actúa en el tabique. Ambos momentos serán calculados en la base de los muros y son momentos paralelos a los planos de los muros. 100 f. Gráficos y fotografías 101 102 En esta parte de las fichas de reporte se presenta planos en planta de las viviendas con las dimensiones de los elementos estructurales. Se muestra también elevaciones laterales y frontales y se consigna las dimensiones de junta sísmica que tienen las viviendas. Finalmente se muestran algunas fotografías que resaltan los errores constructivos de las viviendas encuestadas. g. Factores que influyen en el resultado de la vulnerabilidad 103 104 En esta parte de la ficha de reporte se identifica la vulnerabilidad de las viviendas, en base los parámetros obtenidos, los cuales son: de densidad de muros, mano de obra y estabilidad de muros con su respectiva ponderación y asi de esta manera establecer el grado de vulnerabilidad sísmica de la vivienda. 105 106 107 Vulnerabi

108 109

lidad sísmica

=

0.6*De

nsidad de

110 +

111

0.3

*Mano de

113 +

114

0.1

Estabilidad de

muros

115

obra muros (tabiques) 112 Tabla Nº 6.0: Categorización de la vulnerabilidad sísmica

116 Vulnerabilidad sísmica 118 Baja 120 Media 122 Alta 124


117 Rango 119 1 a 1,4 121 1,5 a 2,1 123 2,2 a 3

43

10. STRACIÓN 125 10.1 Cronograma de actividades de investigación 126

127

10.2 Presupuesto 128

- Bienes 131 132 133


129 RECURSOS 1. Materiales de escritorio. 2. Materiales de impresión. 3. Impresos y

130 COSTOS 136 S/. 300.00 137 S/. 500.00 138 S/. 300.00 139 S/. 300.00

44

134 10.3

suscripciones. 4. Otros. 135 Sub Total=

140

S/. 1400.00

Servicios 141

RECURSOS

143

5.

Pasajes,

viáticos. 144

6.

Movilidad

local. 145 146

7. Impresiones. 8. Servicios

personales. 147 9. Otros. 148 Sub Total= 155 TOTAL

142 149 150 151 152 153

COS

TOS S/. 1500.00 S/. 500.00 S/. 500.00 S/. 400.00 S/. 300.00 154 S/. 3200.00

156

S/.

4600.00 157 158

10.4 Financiamiento

159

El proyecto de investigación a realizarse será autofinanciado por los ejecutores en su totalidad. 160 161 162 163 164 165


45

166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 11. BIBLIOGRAFÍA 179  Abanto, F. (2005). Análisis y diseño de edificaciones de albañilería. Lima, Perú: San Marcos  Bailey H, Hancock D. (1996). Curso básico de construcción, (2da. ed.). Editorial Limusa, S.A.  Caballero A., Vergara C. y Molinares N. (2008). Vulnerabilidad sísmica del centro histórico de la ciudad de Sincelejo, utilizando el método del índice de vulnerabilidad y el espectro de capacidad.  Flores R. (2002).Diagnostico preliminar de la vulnerabilidad sísmica de las autoconstrucciones en Lima (Tesis de pregrado). Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, Perú.  Gallegos, H. (1991). Albañilería Estructural. Lima, Perú: Fondo Editorial de la Pontifica Universidad Católica del Perú  Caballero A. (2007). Determinación de la vulnerabilidad sísmica por medio del método del índice de vulnerabilidad en las estructuras ubicadas en el centro histórico de la ciudad de Sincelejo, utilizando la tecnología del sistema de información geográfica. (Tesis maestría) Fundación Universidad del Norte, Sincelejo, Colombia


46

 Hernando I. (2002). Geodinámica, sismicidad y energía sísmica en el Perú. Instituto Geofísico del Perú- Centro Nacional de Datos Geofísicos. Lima- Perú.  Hernández R., Fernández C, Baptista P. (2010). Metodología de la investigación. McGraw-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V  Llanos, L. y Vidal, L. (2003). Evaluación de la Vulnerabilidad sísmica de escuelas públicas de Cala: Una propuesta metodológica. Universidad del Valle (Tesis de Grado). Escuela de Ingeniera Civil y Geomática. Santiago de Cali, Colombia.  Mosqueira M, & Tarque S. (2005). Recomendaciones Técnicas para Mejorar la Seguridad Sísmica de Viviendas de Albañilería Confinada de la Costa Peruana (Tesis maestría) Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, Perú  Navia, L. y Barreras R. (2007).Determinación del índice de vulnerabilidad sísmica en viviendas de interés social de uno y dos pisos construidas con mampostería estructural en la ciudad de Bogotá (Tesis de pregrado). Universidad de la Salle Facultad de Ingeniería Civil área de estructuras, Bogotá, Colombia. 180  Olarte J. y López D. (2001). Sismicidad y peligrosidad sísmica en la región sur-occidental del Perú- UNI- Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigaciones de Desastres CISMID. Lima – Perú.  Samaniego L. y Ríos J. (2007). Estudio de la vulnerabilidad sísmica del distrito del Rimac en la ciudad de Lima, Perú.  San Bartolomé A., Quiun D y Silva W. (1991). Diseño y construcción de estructuras sismoresistentes de albañilería. Lima, Perú: Fondo Editorial de la Pontifica Universidad Católica del Perú.  Sánchez M. (2013). Vulnerabilidad sísmica de construcciones patrimoniales históricas de mampostería en chile: aplicación a los torreones españoles de Valdivia”. Trabajo presentado para optar el Título de Ingeniero Civil en Obras Civiles. Universidad Austral de Chile, Facultad de Ciencias de la Ingeniería, Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles.  Velásquez J. (2006). Estimación de pérdidas por sismos en edificios peruanos mediante curvas de fragilidad analítica. Trabajo presentado para optar el grado académico de Magister en Ingeniero Civil. Pontificia Universidad Católica del Perú.


47

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48

 Peralta H. (2002). Escenarios de vulnerabilidad y daño sísmico de las edificaciones de mampostería de uno y dos pisos en el barrio San Antonio, Cali, Colombia (Tesis de pregrado). Universidad del Valle - Facultad de Ingeniería - Escuela de Ingeniería Civil y Geomática. Consultado el 3 de diciembre del 2014 187 http://www.osso.org.co/docu/tesis/2002/escenarios/cap5_rev.pdf  Zavala C, Gibu P, y Honma C. (2005). Construyendo edificaciones de albañilería con tecnologías apropiadas. Consultado el 19 de octubre del 2014. Recuperado de: http://bvpad.indeci.gob.pe/doc/pdf/esp/doc2178/doc2178-contenido.pdf


49

13. MATRIZ DE CONSISTENCIA 188 189 En unciado del problema

190 191 Objetivos

206

227

207

Objetivo general:

194 195 Var iables

192 193 Hipótesis 232

Hipótesis

228

210

general de - Las viviendas vulnerabilidad sísmica de autoconstruidas con las viviendas albañilería confinada

211

autoconstruidas

 Evaluar

208 209

el

grado

212

con en las albañilería confinada en mayor

213

las

214

Eval

uación

de

zonas

de

vulnerabili

de

peligro

mayor

sísmico de la ciudad peligro sísmico en la de Juliaca, Puno ciudad de Juliaca, Puno- Perú; son altamente Perú”

la

zonas

229 230

dad sísmica 231

Objetivos específicos: de las  Identificar la distribución viviendas  de la densidad de muros autoconstru en las viviendas idas con autoconstruidas con albañilería


vulnerables

en

un

70% frente al sismo. 233

Hipótesis especificas

La distribución de la densidad de muros en las

viviendas

autoconstruidas

con

234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246

196 197 Di mensiones 270

199

198 Indicadores

 La densidad de muros

200 201 Téc nica

304 305 es adecuada 271  La densidad de muros 306 307 es aceptable 272  La densidad de muros 308 309 es inadecuada. 310  Densidad de 293 ----------------------------311 ---muros 312  La mano de obra es 273 313 de buena calidad 314 274  La mano de obra es 247 Var 315 275 de regular calidad iable 316  La mano de obra es 276 independi 317 de mala calidad.  Mano de ente: 318 294 248 Viv obra 319 -----------------------------Encu iendas 277 e  Lo muros analizados autoco 278 s son todos estables nstruid 279 t  Lo muros analizados 280 a as con son algunos estables 281 y  Los muros analizados albañil l  Estabilidad son todos inestables.

50

202 203 Instru mento

204 P 205 Tipo oblació y diseño de n y/o investigació muestra n

326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348

354 355 356 357 P oblació n: 358 L a pobl ació n estar á conf orma da por toda s las vivie ndas auto cons

363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373

Tipo de investiga ción: cuantita tivo.

374 375 376 377 378 379 380

confinada

albañilería confinada en

en

las

las

zonas

de

peligro sísmico en la

zonas

de

mayor

mayor

ciudad de Juliaca, de

peligro

acuerdo al Reglamento

sísmico en

Nacional

la

Edificaciones E-030 y E-

ciudad

de

albañilería confinada en

las

zonas

mayor

de

peligro

sísmico en la ciudad de

Juliaca,

inadecuada

es de

acuerdo a las de Juliaca, 070. del  Verificar la calidad de exigencias Puno mano en las viviendas Reglamento Nacional Perú” autoconstruidas con de Edificaciones E215 albañilería confinada en 030 y E-070. 216  La calidad de mano 217 las zonas de mayor 218 en las viviendas peligro sísmico en la 219 autoconstruidas con 220 ciudad de Juliaca, de 221 albañilería confinada acuerdo al Reglamento 222 en las zonas de 223 Nacional de 224 mayor peligro 225 Edificaciones Norma E226 sísmico en la ciudad 070.  Verificar de la estabilidad de Juliaca, es de de

muros

en

viviendas autoconstruidas


de muros

ería

249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264

confina

282

da

283

295 -------------------------------296 297 298 299 300 301

284 285 286 287 288

302

289

0.6*Densidad de

290

muros + 0.3*Mano

291

de obra+ 0.1

 Grado

265 Var iable dependien te:

de

vulnerabilida d sísmica 292

266 267

VS=

Estabilidad de muros 303

Ficha de en cu est a 349 350 351 352 353

truid as de alba ñiler ía confi nada en la zona de may or pelig ro sísm ico de la ciud ad de julia ca.

320 321 322 323 324 325

359 360 361 362

268 Vul nerabilidad sísmica las regular calidad de (VS) acuerdo a la Norma 269

con E.070

a o b s e r v a c i ó n

L a mue stra

del

51

381 382 383

El diseño que será el no experim ental correlac ional y de corte transver sal.

384 385 386 387

albañilería confinada en las

zonas

de

mayor

se toma rá aplic ando la técni ca prob abilí stica por cong lome rado y estar á conf orma da por 80 vivie ndas .

Reglamento Nacional

de Edificaciones. peligro sísmico en la  La estabilidad de ciudad de Juliaca, de muros en las acuerdo al Reglamento viviendas Nacional

de autoconstruidas con Edificaciones, Norma E. albañilería confinada 

030 y Norma E.070. Plantear un modelo de una vivienda ideal de albañilería confinada en base a los resultados de la investigación siguiendo las exigencias del RNE para que tenga un comportamiento adecuado frente al sismo.

en

las

zonas

mayor

de

peligro

sísmico en la ciudad de Juliaca, resultan ser algunos estables en

función

al

Reglamento Nacional de Norma

Edificaciones, E.

030

y

Norma E.070.


52

14. ANEXOS 388 Se presentan como anexo: 389 - Fichas de encuesta (comprende 03 páginas). 390 - Ficha de reporte (comprende 03 páginas).


53

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