Proyecto Hormigón Armado 625614

UNIVERSIDAD LAICA ELOY ALFARO DE MANABÍ SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ISIÓN SECRETARÍA NACIONAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR, CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN PROYECTO INTEGRADOR DE SABERES TEMA: “ESTUDIO DE LAS AFECTACIONES DE ESTRUCTURAS POR FALLAS DE ELEMENTOS DEL HORMIGÓN ARMADO EN LA PARROQUIA LOS ESTEROS DURANTE EL PERIODO DE JUNIO-SEPTIEMBRE DE 2016” AUTORES: CASTILLO CAÑARTE MICHELL AILYN MIELES VERNAZA EGDA MARÍA POLIT MEJÍA TEDDY EDUARDO VINCES MENDOZA MAIKEL ANDRES ZAMBRANO VELÁSQUEZ DIEGO GEOVANNY

TUTOR: LCDA. LORENA GARCÍA MERA

CURSO - ÁREA-CARRERA: A04 - CIENCIAS E INGENIERÍAS - INGENIERIA CIVIL

I SEMESTRE SNNA – ULEAM 2016 MANTA - MANABÍ - ECUADOR

AGRADECIMIENTO

Un agradecimiento especial a Dios por ser nuestro apoyo siempre, a nuestra Tutora Lorena García, los autores del mismo: Castillo Michelle, Mieles Egda, Polit Teddy, Vinces Andrés y Zambrano Diego, lo cual a lo largo de este tiempo hemos puesto a prueba nuestras capacidades y conocimientos en el desarrollo de este nuevo proyecto estratégico el cual ha finalizado llenando todas nuestras expectativas. A nuestros padres quienes a lo largo de toda nuestras vidas nos han apoyado y motivado en nuestra formación académica, creyeron en nosotros en todo momento y no dudaron de nuestras habilidades. A nuestros profesores quienes les debemos gran parte de nuestros conocimientos, gracias a su paciencia, enseñanza y un eterno agradecimiento a esta prestigiosa universidad la cual abrió sus puertas a jóvenes como nosotros, preparándonos para un futuro competitivo y formándonos como personas de bien.

DEDICATORIA

El presente proyecto está dedicado principalmente a Dios por ser el apoyo y la guía en nuestras vidas que nos ayuda cada día a seguir adelante. A nuestros padres por habernos apoyado en todo momento, con sus consejos, además de económicamente, psicológicamente y por la motivación constante que nos ha permitido llegar a este punto de nuestras vidas, pero más que nada, por su cariño y paciencia. A todos aquellos cuya participación en este proyecto fue primordial. A nuestra tutora por su gran apoyo y motivación para la elaboración de nuestro proyecto, además de ser el guía en este trabajo, y habernos transmitidos los conocimientos obtenidos, paso a paso en el aprendizaje.

APROBACIÓN UNIVERSIDAD LAICA “ELOY ALFARO” DE MANABÍ SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ISIÓN I SEMESTRE 2016 ÁREA: CIENCIAS E INGENIERIA CURSO: A04 PROYECTO INTEGRADOR DE SABERES

“Estudio de las afectaciones de estructuras por fallas de elementos del hormigón armado en la parroquia “Los Esteros” durante el periodo de junioseptiembre del 2016” Sometida a consideración del Tribunal de Revisión y Sustentación y legalizada como requisito previo para la aprobación del Semestre de Nivelación y isión. APROBADA POR EL TRIBUNAL

PRIMER MIEMBRO

SEGUNDO MIEMBRO

TERCER MIEMBRO

CUARTO MIEMBRO

AUTORÍA UNIVERSIDAD LAICA “ELOY ALFARO” DE MANABÍ SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ISIÓN

I SEMESTRE 2016 ÁREA: CIENCIAS E INGENIERIAS CURSO: A04 PROYECTO INTEGRADOR DE SABERES

“Estudio de las afectación de estructuras por fallas de elementos del hormigón armado en la parroquia Los Esteros durante el periodo de junio-septiembre del 2016” La investigación con sus resultados, conclusiones y recomendaciones presentadas en este proyecto, pertenecen exclusivamente a:

CASTILLO MICHELLE

MIELES EGDA

CI: 1350752000

CI: 1310736978

POLIT TEDDY

VINCES ANDRES

CI: 1315561447

CI: 1316682101

ZAMBRANO DIEGO CI: 1316950409

INDICE Introducción CAPITULO I Antecedentes de la investigación 1.1. Planteamiento del problema 1.2. Justificación 1.3. Objetivos 1.3.1. Objetivo general 1.3.2. Objetivos específicos 1.4. Relación con el perfil prospectivo del nivel de formación CAPITULO II 2.1. Hormigón armado 2.1.1. Diagrama de Tensión – Deformación 2.1.2. Fluencia 2.1.3. Retracción 2.1.4. Anclaje 2.1.5. Armadura Activa 2.1.6. Relajación 2.1.7. Fatiga 2.2. Principales elementos de hormigón armado 2.2.1. Vigas 2.2.2. Columnas 2.3. Fallas más comunes en elementos del hormigón armado 2.3.1. Fallas por inadecuadas resistencia al cortante de entrepisos debido a la escasez de elementos tales como las columnas y muros. 2.3.2. Falla frágil de cortante y tensión diagonal en columnas o en vigas 2.3.3. Fallas por adherencia del bloque de unión en las Conexiones vigacolumnas debido al deslizamiento de las varillas ancladas o a fallas de cortante. 2.3.4. Falla frágil en muros cortantes, sin o con aberturas, solos o acoplados 2.3.5. Fallas por vibración torsional causada por alta coincidencia en planta del centro de masas con el centro de rigidez 2.3.6. Falla de edificios a base de losas planas por punzonamiento de la losa 2.3.7. Falla por golpeteo entre edificios 2.3.8. Falla en columnas de pisos superiores por la amplificación de los desplazamientos en la cúspide de los edificios 2.3.9. Falla frágil de cortante en columnas acortadas por el efecto restrictivo al desplazamiento causado por elementos no estructurales CAPITULO III 3.1. Metodología de la investigación 3.1.1. Método analítico 3.1.2. Método Sintético

1 2 2 2 3 4 4 4 5 6 6 6 7 7 8 8 9 10 10 10 11 11 11 12 12 12 12 13 13 13 14 15 15 15 15

3.2 Técnicas de investigación 3.2.1. Entrevista 3.2.2. Encuesta 3.3 Población y muestra 3.4 Análisis de resultados 3.4.1. Análisis de encuesta 3.4.2. Entrevista 3.5 Conclusiones 3.6 Recomendaciones

15 15 15 15 16 17 27 28 29

INTRODUCCIÓN El presente proyecto se enfoca en el uso del Hormigón Armado como un elemento de construcción, empleado por sus alta resistencia a la compresión, tal y como sucede en las piedras naturales, y capacidad de flexión. Una vez se le integra el acero el mismo se torna idóneo para tolerar esfuerzos, además de su cualidad de formáceo, esto es la habilidad de adaptarse a cualquier forma de acuerdo con el encofrado dispuesto. A través de los resultados obtenidos de nuestro estudio, las principales fallas en nuestras edificaciones se produjeron debido a la insuficiente resistencia a la carga en sus elementos, sin embargo se pudo observar que el mal estudio fue otra de las causas, pues se difiere que sus construcciones fueron elaboradas en gran parte de forma empírica, sin tomar en cuenta los factores de riesgo o normas de seguridad necesarias. La investigación desarrollada en el presente proyecto, se impulsó por evidenciar las fallas estructurales que ocasiono el pasado evento sísmico, denotando las propiedades principales del hormigón armado y como estas influyen en el desempeño de una edificación relacionados con el deterioro del hormigón y el acero.

1

“ESTUDIO DE LAS AFECTACIONES DE ESTRUCTURAS POR FALLAS DE ELEMENTOS DEL HORMIGÓN ARMADO EN LA PARROQUIA LOS ESTEROS DURANTE EL PERIODO DE JUNIO-SEPTIEMBRE DE 2016”

CAPÍTULO I ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN TEMA: “Estudio de las afectaciones de estructuras por fallas de elementos del hormigón armado en la parroquia Los Esteros durante el periodo de junioseptiembre de 2016”

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Contextualización del Problema En Manabí, existe una gran cantidad de estructuras que después del pasado movimiento sísmico colapsaron. Esto se debe a que a pesar de que el Hormigón Armado es el esqueleto del edificio este puede presentar deformaciones y tracciones, como también sus componentes internos, los cuales forman parte de un conjunto que se comporta como sostén a la carga total de la estructura, produciendo de esta manera pérdidas materiales o familiares, las mismas ocasionadas por posibles fallas en los materiales del Hormigón Armado, que a su vez comprometió la estructura. En Manta, cantón perteneciente a Manabí, acontece que en diversas zonas se produjeron colapsos de edificios, tomando como referencia

la parroquia de

los “Los Esteros” en la que indagaremos las fallas estructurales en los elementos del Hormigón Armado. Los Esteros, lugar de investigación, donde se busca recolectar información sobre los problemas que produjeron el colapso de las estructuras, además pretende incursiona con una exploración que nos permita conocer las secuelas que dichos fallos produjeron en los habitantes.

1.2.

JUSTIFICACIÓN 2


El presente proyecto cuyo tema es Las Afectaciones de estructuras por fallas de elementos del Hormigón Armado en la Parroquia “Los Esteros”, se sustenta ya que las fallas estructurales se pueden producir por

diversos factores;

empezando desde una mala mezcla del Hormigón hasta la falla estructural del tipo Torsión (acero); reconociéndose que existen: fallas físicas (como la resistencia) y de performance; además fallas de edificaciones de tipo humanas (como irregularidad del concreto o el acero)

y

naturales (los cambios

climáticos, la vida útil de dicha estructura, eventos sísmicos), como ocurrió en el evento del 16 de Abril tras el terremoto de 7.8 grados. Las propiedades pertenecientes a los elementos del Hormigón

Armado

determinaran la calidad del mismo, empezando por el Cemento Portland, Agua, Áridos (Granulometría) y otros añadidos, sin embargo la mayor propiedad del Hormigón es tener alta capacidad para soportar los esfuerzos de compresión. Además del comportamiento del Hormigón Armado presenta de manera deliberada tensiones en el acero. Las fallas estructurales más comunes son: Colapso que representa la destrucción total o parcial, pero también está el colapso continuo, en el cual existe un efecto domino. Y el segundo que es falla funcional que es aquella en la cual la estructura está fuera de los parámetros de diseños para los cuales fue proyectada.

1.3.

OBJETIVOS 1.3.1.OBJETIVO GENERAL 3


Elaborar un estudio de los diversos tipos de fallos estructurales en elementos del Hormigón Armado, que ocasionaron el colapso de viviendas y edificios en la Parroquia “Los Esteros” de la ciudad de Manta durante el periodo Junio – Septiembre de 2016.

1.3.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar los materiales pertinentes para la elaboración de los



elementos del Hormigón Armado.  Analizar los diversos tipos de fallos ocasionados por elementos del Hormigón Armado, relacionados en el evento sísmico.  Conocer la afectación que se dio durante el colapso de estructuras en la parroquia “Los Esteros”.

1.4.

RELACIÓN CON EL PERFIL PROSPECTIVO DEL NIVEL DE

FORMACIÓN La Ingeniería Civil es una rama de la ingeniería que se encarga del diseño y edificación de infraestructuras de tipo civil. Las infraestructuras de tipo civil incluyen puentes, edificios, obras hidráulicas, de transporte, entre otras. 4


Dicho en otros términos, la Ingeniería Civil es la responsable de planear, diseñar y llevar a cabo todos los sistemas que componen la infraestructura, tanto pública como privada. Para el

caso de la Ingeniería Estructural se puede decir que es una

división de la Ingeniería Civil. Básicamente la función de este tipo de ingeniería es seleccionar los materiales de construcción más adecuados. La elección de los materiales se lleva a cabo una vez que se ha hecho un análisis de las fuerzas que se ejercerán sobre dichos materiales, de manera que las resistan. También se toma en consideración la ubicación geográfica, la actividad sísmica y cualquier otro factor que la la larga, pudiera afectar la estructura. Por esto podemos decir que el proyecto integrador se relaciona mucho con la Ingeniería Civil, ya que al hablar de los fallos estructurales netamente estamos hablando sobre la Ingeniería estructural que viene

a ser la

Ingeniería Civil.

CAPITULO II MARCO TEÓRICO 2.1. HORMIGÓN ARMADO

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El termino hormigón quiere decir homogéneo con molde o forma. La composición de una estructura de hormigón armado está formada por: hormigón que es una mezcla íntima y homogénea de áridos finos, áridos gruesos, un aglomerante, agua en las debidas proporciones y de una estructura metálica, que consta de hierros redondos que se encargan de soportar el esfuerzo de tracción; además se le pueden añadir adiciones y adictivos. En la actualidad el hormigón armado gracias a su capacidad de resistencia es aplicado para inhibir de la fuerza de compresión, además es el más económico en la construcción, puesto

que el acero logra absorber la

tracción de forma efectiva, es óptimo para la elaboración de formas resistencias a

compresión, a la flexión y a la tracción, cuando sus componentes

fundamentales el hormigón y el acero estén acondicionados de forma correcta. La excesiva cantidad de agua producirá que él hormigón sea altamente poroso, lo cual retraerá en exceso y provocara una baja resistencia. La capacidad de trabajabilidad se mide a través del ensayo de consistencia, el cual consiste en vertir hormigón en un molde de acero troncocónico, y una vez lleno se retira el molde y se mide lo que ha descendido la masa, atribuyendo a su consistencia en función de este descenso. La resistencia adquirida por el hormigón se da en función de la temperatura externa; a mayor temperatura más rápido es el proceso de hidratación. La resistencia del hormigón incrementa con él tiempo. De esa forma es más resistente después de 2 años que en sus primeros días de uso.

2.1.1. Diagrama de Tensión – Deformación. Cuando se realiza un ensayo de rotura a compresión se observa que el resultado obtenido depende de la velocidad con la que se lleva acabo, es decir que el diagrama tensión-deformación depende del tiempo de aplicación de la carga. La diferencia entre tensión-deformación a constante, se observa obtenidos para distintos tiempos de aplicación de la carga es menor si la edad del hormigón es mayor, o sea, el fenómeno observado disminuye a medida que aumenta la edad el hormigón. Existen además otras variables que influyen en 6


la forma del diagrama tensión-deformación, como son la forma de la sección, la humedad, el tipo de árido, entre otros. Si un hormigón con una edad determinada lo sometemos de forma rápida a una tensión de compresión, inicialmente se produce deformación; pero pasando los días, si se mantiene dicha carga podemos decir que la deformación ha pasado a ser permanente.

2.1.2. Fluencia. Se define como la deformación adicional obtenida como consecuencia de aplicar una carga y mantenerla en él tiempo, es decir, según avance el tiempo, si se conserva la carga, se observa que la deformación sigue creciendo. En un instante cualquiera C se puede continuar con la carga o retirarla. Si se elige la segunda opción y se retira la carga en el punto C se produce una recuperación instantáneamente: CD y, con el tiempo, se produce una recuperación diferida: DE. Al final podemos ver que hay una deformación que no se recupera: EF. (Hernández M. Enrique & Gil M. Luisa). La fluencia del hormigón depende de varios factores, siendo los más importantes: la humedad del ambiente, las dimensiones del elemento y la composición del hormigón. Además de la edad a la cual se le aplica la primera carga y durante ésta.

2.1.3. Retracción. Durante este proceso el hormigón pierde humedad y se retrae. Si el hormigón está sumergido en agua experimentara lo que se denomina entumecimiento e incrementara de volumen. La deformación por retracción se puede componer en dos: deformación por retracción de secado y la deformación autogenerada. La primera se desarrolla lentamente, puesto que es debido a la migración de agua a través del hormigón endurecido. La retracción autogenerada es una función lineal de la resistencia del hormigón y tiene una importancia especial cuando un hormigón nuevo se vierte sobre un hormigón endurecido.

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2.1.4. Anclaje. Las barras de armadura pasivas deben estar ancladas en el hormigón en zonas aleadas de donde se requiera su colaboración a tracción, permitiendo así transmitir las tensiones a la masa del hormigón. Al menos estas barras deberán estar ancladas en los extremos para llevar a ellos las tracciones. Una parte esencial en el funcionamiento del anclaje es la adherencia entre la armadura pasiva y el hormigón; dicha adherencia barra-hormigón se consigue a través de mecanismos como: reacción química en la interface hormigón-acero, retracción del hormigón y corrugas. La longitud de anclaje se produce por diversos factores: las calidades del acero y del hormigón y la zona del hormigón que se esté tomando. La influencia de las calidades del hormigón y del acero en la longitud de anclaje es fácil de entender: cuanto mejor sea el hormigón menor longitud de anclaje será necesaria, mientras que cuanto mejor sea el acero mayor longitud será la longitud del anclaje.

2.1.5. Armadura Activa. Para ayudar a la poca resistencia a tracción que posee el hormigón se colocan barras de acero en las zonas traccionadas de la armadura pasiva, también es posible el forzar a que todo el hormigón trabaje bajo compresión, lo que se logra introduciendo fuerzas de pretensado, las mismas que se introducen mediante armaduras activas; y se clasifican en tres tipos:  Alambre: Producto de sección maciza, procedente de un estirado en frío o trefilado de alambrón que normalmente se suministra en rollos o en bobinas.  Barra: Producto de sección maciza, se suministra en elementos rectilíneos.  Cordón: Formada por varios alambres enrollados helicoidalmente. Se denomina Tendón al conjunto de varias armaduras de pretensado, paralelas, alojadas dentro de un mismo conducto. Los alambres se comprenden bajo los siguiente diámetros: desde 3 hasta 10 mm y están constituidos por acero de entre 0.7 a 0.85 porcentaje de carbono. En elementos 8


pretensos los alambres transmiten a fuerza de pretensado al hormigón a través de la superficie de o. Para mejorar aún más la adherencia el alambre se suele presentar rizado; junto con el efecto Poisson y los demás mecanismo descritos anteriormente. Los

cordones

están

compuestos

por

varios

alambres

enrollados

helicoidalmente. Los más empleados son 7 alambres. Una vez enrollados se puede optar por dos procesos: calentar hasta un 350ºC y luego enfriar lentamente, produciendo cordones de relajación normal, o calentar hasta 350ºC estando el Cordón en tensión, dando lugar a cordones de baja relajación. Las barras se fabrican bajo estirado en frío. Su diámetro aria entre 20 y 40 mm. La carga unitaria máxima no será inferior a 980 MPa. Las barras pueden ser roscadas o lisas, pero las barras lisas deben de tener los extremos roscados ya que su sistema de pretensado es mediante rosca: se tensa la barra y se aprieta la tuerca.

2.1.6. Relajación. Es la perdida de tensión bajo la deformación constante siendo este fenómeno especialmente importante en el acero pretensado. La relajación depende del tiempo, de la temperatura y del nivel de tensión. Para valores de tensión inferiores a

, la relajación se puede considerar despreciable.

2.1.7. Fatiga. Se define como fatiga a la relación entre la diferencia de tensiones máximas y mínimas, y el número de ciclos que dicha carga es repetida hasta causar el agotamiento del material. En hormigón armado la fatiga del acero es inferior a la del hormigón.

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2.2. PRINCIPALES ELEMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO Los elementos estructurales son: vigas, columnas, soportes y pórticos en el campo de las estructuras formadas por barras; y placas (paredes), estructuras dobladas y membranas en las estructuras formadas por superficies continuas.

2.2.1. Vigas. La acción principal de una viga es actuar como elemento primario en marcos rígidos de vigas y columnas, además de trabajar principalmente ante flexión, por ello es aprovechable para el sostén de losas macizas o nervadas. Dicha capacidad de esfuerzo a flexión se producirán tensiones de tracción y compresión, de esta manera podemos decir que las vigas son elementos estructurales, diseñados para sostener cargas lineales, concretadas o uniformes, en una sola dirección. La viga soporta cargas de compresión, que son absorbidas por el concreto, y las fuerzas de flexión son contrarrestadas por las varillas de acero corrugado, las vigas también soportan esfuerzos cortantes hacia los extremos por tanto es conveniente, reforzar los tercios de extremos de la viga. Para lograr que este elemento se dimensione, cabe tener en cuenta la resistencia por flexión. Una viga con mayor peralte (altura) es adecuada para soportar estas cargas, pero de acuerdo a la disposición del proyecto y su alto costo hacen que estas no sean convenientes. Para lograr peraltes adecuados y no incrementar sus dimensiones, es conveniente incrementar el área del acero de refuerzo para compensar la resistencia a la flexión. Para el diseño de una viga se deberá considerar también para su dimensionamiento, los esfuerzos de corte, torsión, de control, de agrietamiento y deflexión. (A. 2012, 12. Vigas de concreto.

Revista

ARQHYS.com.

Obtenido

08,

2016,

de

http://www.arqhys.com/construccion/vigas-de-concreto.html.)

2.2.2. Columnas. 10


Las columnas de hormigón armado son los elementos lineales, que en una estructura se encargan de transmitir las cargas de las vigas que sobre ellas apoyan, y las transmiten a la estructura de fundación. Si bien en la generalidad de los casos trabajan a compresión simple, pueden verse sometidas a esfuerzos de tracción por flexión por excentricidad de carga u otros esfuerzos (pandeo). Por eso, dado que el hormigón está capacitado para absorber solo esfuerzos de compresión, este tipo de columnas llevan además acero, para absorber los eventuales esfuerzos de tracción. Las formas que se utilizan en columnas de hormigón armado provienen fundamentalmente de las que originan el proyecto. No obstante en cada una de estas formas existe una distribución ideal de la armadura.

2.3. FALLAS MÁS COMUNES EN ELEMENTOS DEL HORMIGÒN ARMADO 2.3.1. Fallas por inadecuadas resistencia al cortante de entrepisos debido a la escasez de elementos tales como las columnas y muros. El colapso de viviendas se debe generalmente a la insuficiente resistencia a carga lateral de los elementos verticales de soporte como son columnas y muros. Las fuerzas de inercia, cuya variación de la base hasta la cúspide del edificio es progresivamente creciente, generan fuerzas cortantes decrecientes desde la base hasta la cúspide, que deben ser resistidas en cada nivel por el conjunto de dichos elementos verticales. De esta forma, es necesaria un área transversal de muros y/o columnas suficiente para resistir adecuadamente las fuerzas cortantes inducidas por el mismo.

2.3.2. Falla frágil de cortante y tensión diagonal en columnas o en vigas. Es muy importante que las edificaciones cuenten con una capacidad de deformación suficiente para soportar adecuadamente la solicitación sísmica sin afectar, obviamente, su resistencia. Cuando la respuesta sísmica de la edificación es dúctil, se presenta elevadas deformación en compresión debidas a efectos combinados de fuerza axial y momento flector.

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Este tipo de fallas se origina debido a la concentración de esfuerzos que se producen precisamente en los extremos de las columnas por las elevadas acciones internas de carga axial, fuerza cortante y momento flector, causadas por las fuerzas sísmicas. Muchas estructuras se han colapsado como resultado de un inadecuado confinamiento del núcleo de concreto en columnas. 2.3.3. Fallas por adherencia del bloque de unión en las Conexiones vigacolumnas debido al deslizamiento de las varillas ancladas o a fallas de cortante. Con frecuencia, entre los distintos elementos estructurales se presentan elevadas concentraciones y complejas condiciones de esfuerzos, mismos que han conducido a distintos y numerosos casos de fallas, especialmente en las uniones entre muros y losas de estructuras a base de es (paredes), entre vigas y columnas en estructuras de marcos, entre columnas y losas planas, y entre columnas y cimentaciones. 2.3.4. Falla frágil en muros cortantes, sin o con aberturas, solos o acoplados. Los muros de cortantes son destinados a resistir principalmente los esfuerzos producto de las fuerzas horizontales sísmicas. Ante esta solicitación, las fallas que suelen presentarse son en una unión con los sistemas de piso por cortante horizontal o vertical, y por vuelco. 2.3.5. Fallas por vibración torsional causada por alta coincidencia en planta del centro de masas con el centro de rigidez. La asimetría en la distribución en planta de los

elementos estructurales

resistentes de un edificio causa una vibración torsional ante la acción sísmica y genera fuerzas elevadas en elementos de la periferia del edifico. La vibración torsional ocurre cuando el centro de masa de un edificio tiende a girar respecto a su centro de rapidez. Ante esta acción la construcción tiende a girar respecto a su centro de rigidez, lo que causa grandes incrementos en las fuerzas laterales que actúan sobre los elementos perimetrales de soporte de manera proporcional a sus distancias al centro de rotación. 12


2.3.6. Falla de edificios a base de losas planas por punzonamiento de la losa. Se encuentra producida por los elevados esfuerzos cortantes. Los sistemas de piso quedan sin apoyo dando lugar a un colapso total de los mismos manteniéndose de pie solo las columnas. La discontinuidad en rigidez, resistencia y ductilidad, así como la presencia innecesarias de masas, juegan un papel importante en la respuesta estructural del edificio ante el sismo.

2.3.7. Falla por golpeteo entre edificios. De no existir suficiente separación

entre edificios adyacente, su manera

distinta de vibrar ante la solicitación sísmica conduce al golpeteo entre ellos, produciéndoles severos daños. Este tipo de falla puede ser más grave cuando los cuerpos adyacentes no coinciden en la altura de sus entrepisos, ya que las losas de uno pueden golpear las partes intermedias de las columnas del otro. 2.3.8. Falla en columnas de pisos superiores por la amplificación de los desplazamientos en la cúspide de los edificios. Al propagarse las vibraciones inducidas por el sismo desde la base hasta la cúspide de los edificios, se presentan amplificaciones de la vibración a lo largo de su altura, que se acentúan en sus niveles superiores, principalmente en edificios altos, lo que conduce a una elevada concentración de acciones internas que provocan el colapso de una parte del edificio a partir de determinada altura 2.3.9. Falla frágil de cortante en columnas acortadas por el efecto restrictivo al desplazamiento causado por elementos no estructurales. La interacción entre elementos no estructurales, tales como muros divisores de mampostería, y las columnas de marcos de concreto, provoca concentraciones de fuerza cortante en los extremos libres de las columnas, mismas que tienden a fallar frágilmente por cortante. De esta manera la porción libre de la columna

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adquiere mayor rigidez en comparación con las demás columnas del mismo nivel (piso).

CAPITULO III RESULTADO DE LA INVESTIGACIÓN 3.1. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 3.1.1. Método Analítico. Es aquel que consiste en la segmentación de un todo, descomponiéndolo en sus partes o elementos para observar las causas, la naturaleza y los efectos. El 14


análisis es la indagación y examen de un hecho en particular. Es necesario conocer la naturaleza del fenómeno y objeto que se estudia para comprender su esencia. 3.1.2. Método Sintético. Es un proceso de razonamiento que tiende a reconstruir un todo a partir de los elementos distinguidos por el análisis; se trata de una consecuencia de hacer una explosión metódica y breve, en resumen. 3.2. Técnicas de investigación 3.2.1. Entrevista. Es una técnica donde existe un dialogo entre dos personas basada en la obtención de datos, se elabora con la finalidad de obtener información acerca de las variables de estudio, donde el entrevistador debe tener clara la hipótesis de trabajo, las relaciones que se pretenden demostrar, de tal manera que se pueda elaborar un cuestionario adecuado. 3.2.2. Encuesta. La encuesta es una técnica destinada a obtener resultados de varias personas cuyas opiniones personales interesan al investigador. En esta, se emplea un listado de preguntas escritas, que se entregan al sujeto, con el fin de ser respondidas. Es también llamado Cuestionario. 3.3. Población y muestra. En tipo de muestra que utilizaremos en el presente proyecto es No probabilístico por cuota, el cual se da una cuota o abstracto de acuerdo a la población similar al muestreo estratificado, que será aplicado a un grupo de 50 individuos. 3.4 Análisis de resultados. La presente investigación se relaciona con las afectaciones en las estructuras que se vieron lesionadas tras el evento sísmico, que dieron como resultado el colapso de las mismas, debido a la incapacidad de deformación, dando como resultado una inadecuada respuesta al movimiento sísmico. La finalidad del

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proyecto es mostrar las fallas estructurales y las diversas causas que las produjeron, y elaborar información a partir de ello.

3.4.1. ANALISIS DE ENCUESTA PREGUNTA 1: ¿Conoce usted sobre los materiales que conforman el Hormigón Armado? CUADRO 1 Variable Si No Nulo TOTAL

Frecuencia Porcentaje 33 66% 15 30% 2 4% 50 100%

Elaborado por integrantes del grupo #4 A04 C.I. I Semestre 2016

GRAFICO 1

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Elaborado por: Integrantes del grupo #4 A04 C.I. I Semestre 2016 Fuente: Estudiantes de la ULEAM.

INTERPRETACIÓN: Del total de la población encuestada un 66% tiene conocimientos de los posibles materiales del hormigón armado, mientras que un 30% dice no reconocer sobre dichos materiales y un 4% desconoce totalmente acerca de los materiales que se utilizan para elaborar dicha mezcla. PREGUNTA 2:

¿Conoce los materiales que conforman una estructura? Hierro- Cemento- Piedra- Arena- Agua CUADRO 2

Variable Si No Nulo TOTAL



GRAFICO 2

17


Elaborado por: Integrantes del grupo #4 A04 C.I. I Semestre 2016 Fuente: Estudiantes de la ULEAM.

INTERPRETACIÒN: Del total de la población analizada y encuestada, un 96% presenta conocimientos acerca de los materiales que se usan para la estructura y un 4% restante dice no poseer dicho conocimiento.

PREGUNTA 3: ¿Conoce las fallas que pueden existir en una construcción?

CUADRO 3




18


GRAFICO 3

Elaborado por: Integrantes del grupo #4 A04 C.I, I Semestre 2016 Fuente: Estudiantes de la ULEAM

INTERPRETACIÓN: En base a los resultados de las personas encuestadas, un 82% cree saber que es una falla estructural, mientras que un 14% no sabe acerca del tema, y un 4% restante se muestra aparente al tema.

PREGUNTA 4 ¿Cree usted que el uso inadecuado de materiales es el principal motivo del colapso de viviendas?

CUADRO 4

Variable Si No

Frecuencia Porcentaje 45 90% 5 10% 19


Nulo TOTAL

0 50

0% 100%


GRAFICO 4


INTERPRETACIÓN: De un total de 50 persona encuestadas un 90% cree que las fallas y destrucciones de las viviendas se ocasionaron por el uso inadecuado de materiales, y un 10% cree que se dio por otra causa. PREGUNTA 5: ¿El ambiente en el que se encuentra una construcción puede afectar a los materiales que la conforman?

CUADRO 5




20


GRAFICO 5


INTERPRETACIÓN: Del total de la población un 84% cree que las afectaciones de la estructuras se puede producir por el ambiente al que se somete los materiales de la misma, el 16% piensa que se produce por otros factores y nadie se muestra aparente. PREGUNTA 6: ¿Economizar en una construcción será buena opción?

CUADRO 6




GRAFICO 6

21



INTERPRETACIÓN: El total de la población analizada y encuestada, manifiesta que el 18% está de acuerdo con economizar, el 80% piensa que no está bien, y el 26% restante no piensa nada acerca del tema. PREGUNTA 7: ¿Cree usted que se deberían implementar las normas de seguridad en una construcción?

CUADRO 7




GRAFICO 7 22



INTERPRETACIÓN: Del total de personas encuestadas el 98% piensa que las normas de seguridad son indispensables ante una futura construcción, mientras que un 2% piensa lo contrario y se opone. Por lo tanto un 0% opina sobre el tema. PREGUNTA 8: ¿Cree usted que el colapso de viviendas fue causado por falta de conocimientos profesionales?

CUADRO 8




GRAFICO 8

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INTERPRETACIÓN: Del total de la población encuestada un 88% cree que la construcción de viviendas se colapsó por el carente conocimiento profesional, el 10% no lo muestra aparente y un 2% de la población no opina acerca del tema. PREGUNTA 9: ¿Es necesaria la supervisión de un Ingeniero Civil para revisar los planos de una construcción antes de ser elaborada?

CUADRO 9


Frecuencia 46 3 1 50

Porcentaje 92% 6% 2% 100%


GRAFICO 9

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INTERPRETACIÓN: Del 100% de una población encuestada, el 92% dice que las construcciones deben contar con la supervisión de un Ingeniero Civil y la realización de sus planos, el 6% de la población no lo ve necesario, y tan solo el 2% le es aparente. PREGUNTA 10: ¿Cree usted que la falta de estudios en el terreno puede ser una deficiencia para la estructura a futuro? CUADRO 10




GRAFICO 10

25



INTERPRETACIÓN: Del total de la población muestra que el 98% de ellos cree que es necesario la elaboración de estudios acerca del terreno antes de una construcción, el 2% no lo ve necesario, ni causante del mismo.

3.4.2. ENTREVISTA

Entre las preguntas más relevantes tenemos: ¿Cuál es la función del hormigón? El hormigón tiene la función de resistir de forma conveniente los esfuerzos compresión, pero no presenta el mismo comportamiento ante otros esfuerzos como la tracción, flexión, cortante, entre otras. Por esto es necesario es habitual usarlo en conjunto a ciertas armaduras de acero. En el evento sísmico ocurrido el 16 de Abril. ¿Cuáles cree usted que fueron las principales causas del colapso de las estructuras? Una de las principales fue que en ciertas infraestructuras que tenían varios años de vida, y que se han agregado la arena de mar. No hubo un estudio de suelo y más que eso no se aplicó una buena cimentación es por eso todas las

26


estructuras colapsaron por completos, y en otro casos falta de profesionales. Incremento de pisos sin que la estructura tenga a resistencia adecuada. ¿A qué se debió el colapso de las estructuras tras el evento sísmico en relación con los elementos de Hormigón Armado? Falto de trabajo de las estructuras, falta de cálculo estructural, construcción de edificaciones sin asesoramiento técnico. ¿La falla de un estudio de suelo condiciona la calidad de la edificación? Si, debido a que en años anteriores no se tuvo un adecuado control de calidad en estudios de suelos. Inclusive en la zona costera se ha aplicado la solicitación de permisos para cualquier construcción. ¿Cuál es su recomendación sobre los materiales

en

futuras

construcciones? Toda construcción está coordinada al trabajo correspondiente del estudio de suelo, desde la cimentación, columnas, cálculo estructural, dirección técnica, y la aplicación de los agregados correspondiente. La arena debe ser homogenizada.

3.5 CONCLUSIONES

Como se ha podido verificar a partir de este estudio, es evidente que la única manera de lograr una mayor noción y compresión de los fenómenos sísmicos que generan la visión de fallos estructurales, consiste en determinar un minucioso estudio por especialistas; motivo por el cual podemos concluir nuestro proyecto concretando que:  En el empleo de los materiales que se usan para la elaboración de los elementos del Hormigón Armado, existen deficientes controles los cuales repercuten en la obra.  Entre las diversas fallas estructurales que se produjeron, se puede denotar aquella en la que existió inadecuada resistencia de fuerzas

27


cortante en la misma, por esto es necesario entender que una falla no necesariamente debe ser catastrófica para ser considerada.  Se puede determinar que la principal causa del colapso

de las

edificaciones se produjo por fallos de resistencia de la cortante del entre piso, y la deformación que se obtuvo tras la misma incapacidad en las estructuras.

3.6. RECOMENDACIONES Como futuros profesionales en el área de Ingeniería Civil nos mostramos preocupados por los posibles fallos que se produjeron ante un evento sísmico, que se ocasionaron por malos estudios; los mismo que pueden originar pérdidas humanas y materiales, motivo por el cual nuestras recomendaciones son:  Implementar un

mayor control de calidad en los materiales del

Hormigón Armado puesto que de esto dependerá el correcto desempeño de la obra.

28


 Determinar un estudio previo de las estructuras y obtener un criterio profesional,

de

lo

contrario

su

resultado

será

el

inadecuado

confinamiento del núcleo del concreto.  Establecer líneas de investigación concernientes al estudio y el análisis de fallas de estructuras y patologías estructurales.

BIBLIOGRAFIAS  Sarachaga H. Miguel, (1997).Conceptos Básicos de Sismología para

ingenieros. Lima, Perú. Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas

y

Mitigación

de

desastres.

Recuperado

de:

chrome-

extension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmad/https://nnomas.files.w ordpress.com/2012/12/publi_3.pdf  Montoya J. Pedro, Meseguer G. Álvaro & Cabré M. Francisco. (2000).

Hormigón Armado basada en EHE ajustada al código modelo y al eurocódigo. 14va Edición. Editorial Gustavo Gili, S.A, Barcelona.

29


Recuperado de: https://es.idoub.com/doc/88344576/Hormigon-Armado14-Edicion-Jimenez-Montoya  Solís Carcaño, Moreno E. Castro B. (2005). Durabilidad en la Estructura de Concreto de Vivienda en Zona Costera. Ingeniería, Revista Académica.  Montes H. Enrique, Martín G. Luisa, (2007). Hormigón Armado y Pretensado. Granada. España. Editorial Grupo de Investigación TEP190. Ingeniera e Infraestructura. Depósito legal: GR-2975/2007.  Zepeda, J.A.; Pineda, J.A.; Alcocer, S.M. (1996). Comportamiento ante

Cargas Laterales de Muros de Mampostería Confinada Reforzados con Malla Electrosoldada. X Congreso Nacional de Ingeniería Estructural. Vol. II. 919-925. Mérida, Yucatán, México. Recuperado de: chromeextension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmad/http://www.smie.org. mx/SMIE_Articulos/co/co_13/te_02/ar_10.pdf

ANEXO #1 DIAGRAMA CAUSA-EFECTOS

30


DIAGRAMA CAUSA EFECTO - ÁRBOL DE PROBLEMAS

1. Poca resistencia a elementos estructurales. 2. Fisuras a causa de flexión. 3. Colapso por efecto de fuerza sísmica.

Afectación de estructuras por fallas de elementos del Hormigón Armado.

1. Deficiente calidad de los materiales 2. Sobrecarga en ciertos elementos estructurales 3. Estructuras pesadas

ANEXOS #2 ESQUEMA DE VARIABLES Y CARACTERISTICAS 31


PRIMER PASO

SEGUNDO PASO

TERCER PASO

CUARTO PASO

QUINTO PASO

Carrera

Área de Interés

Temas Generales

Temas Específicos

Especificación del objetivo de estudio

Ingeniería Civil

 





Estructuras Aplicación de estudios

  

Flexión y la tracción del acero Granulometría Elaboración de cemento PORTLAN Propiedades de la armadura

     

Encofrado de columna Porosidad del hormigón Corrosión de armadura Resistencia del hormigón Mala en cementación Calculo inadecuado de infraestructura





Estudio del hormigón armado y su afectación en la estructuras que se realizaron en la ciudad de Manta Estudio de la deficiencia estructurales, realizadas con conocimientos empíricos en la Parroquia "Los Esteros"

Delimitación:  

Estudio de la afectación de estructuras por fallas de elementos de Hormigón Armado, en la ciudad de Manta durante el periodo Junio-Septiembre del 2016. Estudio de la construcción de viviendas sin supervisión técnica, y su afectación a los moradores de la Parroquia “Los Esteros” de manta en el periodo de Junio-Septiembre 2016.

ANEXOS #3 BASE LEGAL La Norma Ecuatoriana de la Construcción “NEC”, promovida por la Subsecretaría de Hábitat y Asentamientos Humanos del Ministerio de 32


Desarrollo Urbano y Vivienda (MIDUVI), tiene como objetivo principal la actualización del Código Ecuatoriano de la Construcción (2001), con la finalidad de regular los procesos que permitan cumplir con las exigencias básicas de seguridad y calidad en todo tipo de edificaciones como consecuencia de las características del proyecto, la construcción, el uso y el mantenimiento; especificando parámetros, objetivos y procedimientos con base a los siguientes criterios: (i) establecer parámetros mínimos de seguridad y salud; (ii) mejorar los mecanismos de control y mantenimiento; (iii) definir principios de diseño y montaje con niveles mínimos de calidad; (iv) reducir el consumo energético y mejorar la eficiencia energética; (v) abogar por el cumplimiento de los principios básicos de habitabilidad; (vi) fijar responsabilidades, obligaciones y derechos de los actores involucrados. Los requisitos establecidos en la NEC serán de obligatorio cumplimiento a nivel nacional; por lo tanto, todos los profesionales, empresas e instituciones públicas y privadas tienen la obligación de cumplir y hacer cumplir los requisitos establecidos para cada uno de los capítulos contemplados. De este modo, los proyectos arquitectónicos y los procesos de construcción deberán observar las condiciones o parámetros establecidos en la Norma Ecuatoriana de la Construcción y las regulaciones locales, expedidas por los distintos Gobiernos Autónomos Descentralizados Municipales, deberán acogerse a dicha Norma, en ejercicio de las competencias asignadas por el COOTAD.

ANEXOS #4 FOTOGRAFIAS

33


ANEXOS #5 FORMATO DE ENCUESTAS

34


UNIVERSIDAD LAICA “ELOY ALFARO” DE MANABÍ Creada Ley 10 Reg. No. 313 Noviembre 13 de 1985

DEPARTAMENTO DE ISIÓN Y NIVELACIÓN UNIVERSITARIA Tel: 2623046 - 2623740 Ext. 260- 261

Sírvase a responder las siguientes preguntas correspondientes a nuestro trabajo de investigación “Estudio de las afectaciones de estructuras por fallas de los Elementos del Hormigón Armado en la parroquia “Los Esteros” durante un periodo de Junio a Septiembre del 2016”. De antemano quedamos muy agradecidas por su colaboración. 1.

¿Conoce usted sobre los materiales que conforman el hormigón armado? SI NO NULO

2.

¿Conoce los materiales que está construida una estructura? HIERRO-CEMENTO-PIEDRA-ARENA-AGUA SI NO NULO

3.

¿Conoce las fallas que pueden existir en una construcción? SI NO NULO

4.

¿Cree usted que el uso inadecuado de materiales fue el principal motivo del colapso de viviendas? SI NO NULO

5.

¿El ambiente en que se encuentra una construcción puede afectar a los materiales que la conforman? SI NO NULO

6.

¿Economizar en una construcción, será una buena opción? SI NO NULO

7.

¿Cree usted que deberían implementar normas de seguridad en una construcción? SI NO NULO

8.

¿Cree usted que el colapso de vivienda fue causado por falta de conocimientos profesionales? SI NO NULO

9.

¿Es necesario la supervisión de un Ingeniero Civil para revisar los planos de una construcción antes de ser elaborado? SI NO NULO

10. ¿Cree usted que la falta de estudios en el terreno puede ser una deficiencia para la estructura a futuro? SI NO NULO

ANEXO #6 FORMATO DE ENTREVISTA

UNIVERSIDAD LAICA “ELOY ALFARO” DE MANABÍ Creada Ley 10 Reg. No. 313 Noviembre 13 de 1985

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DEPARTAMENTO DE ISIÓN Y NIVELACIÓN UNIVERSITARIA Tel: 2623046 - 2623740 Ext. 260- 261

ENTREVISTA 1. ¿Cuál es su nombre? 2. ¿Qué edad tiene? 3. ¿Qué motivo lo impulsó a seguir esta profesión? 4. ¿Qué nos puede decir acerca del hormigón armado y sus elementos? 5. ¿Cuál es la función del hormigón? 6. En el evento sísmico ocurrido el 16 de Abril. ¿Cuáles cree usted que fueron las principales causas del colapso de las estructuras? 7. ¿A qué se debió el colapso de las estructuras tras el evento sísmico en relación con los elementos de Hormigón Armado? 8. ¿La falla de un estudio de suelo condiciona la calidad de la edificación? 9. ¿Cuál es su recomendación sobre los materiales en futuras construcciones? 10. ¿Considera usted, que el colapso de las estructuras se produjo por falta de aplicación de normas de construcción?

ANEXO #7 MES SEMANA

JUNIO 2

3

4

5

1

2

3

4

JULIO

5

1

2

3

4

AGOSTO 5

1

2

3 4 5

SEPTIEMBRE 1

ACTIVIDAD

36

2 3

4


Proponer problemáticas Realizar diagrama causa y efecto Delimitar el tema Definir el planteamiento del problema y justificación Solicitar la aprobación del tema Definir objetivos Realizar cuadro de variables y características, esquema gráfico y marco teórico Revisar el esquema del informe final de PIS Establece método, técnica e instrumento Emplear la aplicación del instrumento, tabulación de datos e interpretación de resultados Definir conclusiones Revisión final del proyecto Sustentación CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

37

Proyecto Hormigón Armado 625614

Overview 3e4r5l

More details w3441

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