informeensayo n2

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

Escuela de Graduados

INFORME DEL MODULO Nº2

COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE UNA VIVIENDA DE ADOBE Y QUINCHA DE DOS PISOS

GENERALIDADES

El segundo ensayo se desarrolló en el Laboratorio de Estructuras de la Pontificia

Universidad Católica del Perú (LEPUCP) el día 07 de Diciembre del presente año.

El ensayo nos servirá para hacer comparaciones con los resultados del primer

modulo ensayado.

El diseño estructural se conserva y mas bien se consideran las recomendaciones

de los resultados el modulo Nº1. Además dos ángulos de 50cm a cada lado por 2” de

alto y 3mm de espesor, fijados con tirafones de 1 ½”, éstos ángulos se consideraron

básicamente porque la viga solera (sobre la puerta) se agrieto en la instalación.

Primero de desarrolló el diseño estructural, para proceder con la elaboración del

proyecto, construcción del modulo y desarrollo del ensayo.

MEMORIA DE CÁLCULO

A continuación se presenta una comprobación de diseño por medio de un

Análisis Teórico, basado en las referencias indicadas al final del capítulo.

Por medio de este análisis podemos llegar a la conclusión de que los muros de

adobe de 21cm de espesor en el primer piso con refuerzo de caña horizontal y los

paneles de quincha de 7.5 cm de espesor en el segundo piso (módulo mixto) soportarán

fuerzas cortantes y cargas verticales.

Para el diseño se verificó con las condiciones de suelo y zonificación sísmica en

la zona de costa.

MEMORIA DE DISEÑO ESTRUCTURAL

El análisis y diseño de las estructuras de adobe y quincha pre-fabricada, se hará

para que la estructura en conjunto pueda soportar el efecto de las siguientes cargas: peso

propio, cargas muertas, cargas vivas estática y dinámica, además de las cargas de sismo.

Los criterios que se consideraron en el diseño son:

Los muros de adobe llevaran caña chancada a cada 4 hiladas distribuidos en toda

la altura, sobre los muros se superponen vigas soleras con barrotes a cada 20cm,



se consideran dinteles de caña bambú en las 2 ventanas y en la puerta donde

40cm estarán embebidos en los muros de adobe.

Los paneles de quincha se unen entre si con clavos de 2” y anclados al entre piso

que para este caso es entablado, en las cuatro esquinas se considera columnas

cuadradas de 3” anclada a las vigas principales. En la parte superior de los

paneles llevaran vigas soleras.

En este caso las distancias entre muros es pequeña, por eso consideramos que las

estructuras de techos funcionan como diafragma rígido, lo cual nos permite

distribuir la fuerza cortante total proporcionalmente las rigideces de los muros,

cuando son todos de las mismas características son proporcionales a su longitud.

DESCRIPCIÓN DEL CONJUNTO ESTRUCTURAL

El tipo de estructuración corresponde al de edificaciones formado por muros de

adobe en el primer piso y por paneles de quincha en el segundo piso, ambos tipos de

muros en dos direcciones octogonales.

Los muros de adobe y de quincha se encargan de transmitir las cargas verticales

a la cimentación y tambien tomarán las fuerzas horizontales en ambas direcciones, el

refuerzo de caña chancada en los muros de adobe es un aporte para soportar las fuerzas

horizontales en ambos sentidos.

El módulo esta conformado por dos pisos, el primer piso formado por muros de

adobe y fue construido a base de tierra de chacra, arena gruesa, paja y caña bambú; el

segundo piso formado por muros de quincha y fue construido a base de madera copaiba

(parantes, travesaños y soleras), carrizo redondo, y revoque de barro (tierra de chacra,

arena gruesa y paja).

El techo del primer piso esta formado por vigas soleras apoyadas en los muros

de adobe, sobre éstas las vigas principales y transversalmente el entablado apoyado en

las vigas principales.

El techo del segundo piso esta formado por vigas principales apoyadas en las

vigas soleras que amarran a los paneles de quincha en la parte superior, y

perpendicularmente lleva carrizos redondos sujetos por clavos y amarrados con

alambres #16 sobre éste se incluye torta de barro de 1” de espesor.

ANALISIS Y DISEÑO

Se realizó el análisis y diseño de los elementos estructurales respectivamente,

como:

Cimentación



La cimentación es de concreto armado, no se ha diseñado en este caso porque es

existente y estándar para los ensayos en el LEPUCP (ensayos a escala natural).

Muros

A continuación presentamos el diseño de muros, utilizando las cargas verticales,

y analizados por fuerza cortante, etc.

Techos

Se realizó el diseño de vigas soleras y vigas principales correspondientes.

MURO DE ADOBE:

f'm: Esfuerzo de rotura nominal

f'm = hpila/(<Ladobe)

Ør: coeficiente de reducción por variabilidad de la resistencia real.

Øc: coeficiente de reducción por variabilidad de las cargas.

Øe: coeficiente de reducción por excentricidad.

ØL: coeficiente de reducción por esbeltez.

Los resultados que obtuvierosn en la UNI, sirvio para resumir en esta tabla.

COEFICIENTE UN PISO DOS PISOS

Ør 0.81 0.63

Øc 0.69 0.7

Øe 0.77 0.5

Por lo tanto:

Para edificaciones de un piso:fm = 0,43 x ØL x f'm

Para edificaciones de dos pisos:fm = 0,22 x ØL x f'm

1. Chequeo por carga vertical:

Esfuerzo de rotura nominal (adobe común) f'm = 8 kg /cm2 Tabla 5-7

Coeficiente de reducción por variabilidad de resistencia realØr = 0.81

Coeficiente de reducción por variabilidad de carga Øc = 0.69

Coeficiente de reducción por excentricidad Øe = 0.77

Altura de muro h = 2.80 m

Espesor de muro t = 0.21 m

Módulo de elasticidad del muro (adobe común) E = 1700 kg/cm2 Tabla 5-7

Longitud mayor del adobe L1 = 26 cm

Ancho del adobe L2 = 21 cm

Altura del adobe L3 = 7.5 cm

Junta estandar j = 2 cm

* Cálculo del esfuerzo admisible:

Aplicando la ecuación:fm = Ør x Øc x Øe x ØL x f'm

fm = 3.443 ØL ………(1)

De acuerdo al apartado 5.5, para edificaciones de 1 nivel: K = 2

DISEÑO ESTRUCTURAL - MURO DE ADOBE



Luego: K x h = 26.6666667

t

De la ecuación (5-6):E = α x f'mα = E

f ' m

α = 2 1 2 . 5

E n t o n c e s : 1 . 2 8 3 √ α = 1 8 . 7 0 2 7 7 8 2

f i n a l m e n t e : K x h > 1 . 2 8 3 √ α

t

2 6 . 6 6 6 6 6 6 7 > 1 8 . 7 0 2 7 7 8 2 O K !

Luego aplicando la ecuacion: ØL = (0.908^2) x α ( K h ) ^ 2

t ^ 2

ØL =0 . 2 4 6 3 7 3 0 3

Con este valor de la expresión (1), tenemos:fm = 0.84821898 kg/m2

* Determinación de los esfuerzos actuantes:

Muro en estudio "Eje A" (mas crítico)

Largo L = 1.11 m

Alto h = 2.8 m

Ancho t = 0.21 m

Area tributaria At = 2.512225 m2

Area de la sección del muro As = 0.2331 m2

Se puede establecer el metrado de cargas siguiente:

Descripción Peso Unit. Und Area/VolumenPeso Parcial Observacion

Entrepiso

Peso del entablado de 1"20 kg/m2 2.512225 50.2445 Tabla 8.10

Peso de la vigueta (3"x6")15.2 kg/m2 2.512225 38.18582 Tabla 13.4

Peso de la solera (2"x2")2.6 kg/m2 2.512225 6.531785 Tabla 13.4

Cobertura

Peso de cobertura liviana(torta de barro 1")35 kg/m2 2.512225 87.927875 Tabla 13.6

Peso de vigueteria (3"x4")9.8 kg/m2 2.512225 24.619805 Tabla 13.4

Muro

Peso de muro de adobe1800 kg/m3 0.65268 1174.824

Carga Viva

Entrepiso 100 kg/m2 2.512225 251.2225

Techo 0 kg/m2 2.512225 0

Total (P) 1633.55629 kg

factuante = 0.70079635 kg/cm2

entonces: factuante < fm OK!



2. Chequeo de cargas horizontales perpendiculares al plano:

* Determinar el Esfuerzo Resistente Admisible en flexión en el plano vertical:

fv = 4 σó σ = Pσ = 0 . 7 0 0 7 9 6 3 5 k g / c m 2

3 L x t

E n t o n c e s : f v = 0 . 9 3 4 3 9 5 1 3 k g / c m 2

* Determinación del Esfuerzo Resistente Admisible en flexión en el plano horizontal:

fh = 1.88 x νr x c x √((c/t)^2)+1donde: c = L1 - j = 12 cm

z 2

z = L3 + j = 9.5 cm

pero tambien: vr = μ + f x σμ = 0 . 1 5 k g / c m 2

f = 1 . 0 9

v r = 0 . 9 1 3 8 6 8 0 2 k g / c m 2

f h = 2 . 4 9 9 5 2 5 7 k g / c m 2

* Determinación del Momento Flector actuante:

M m á x =

β x w x a^2d o n d e : w = H

h

w : e s l a i n t e n c i d a d d e l a f u e r z a h o r i z o n t a l p o r m e t r o l i n e a l d e a l t u r a .

t a m b i e n : H = C m x P d o n d e : C m = S x U x C

H : f u e r z a s i s m i c a e n l a b a s e d e l m u r o . S = 1 . 2 T a b l a 5 - 9

C m : c o e f i c i e n t e s i s m i c o . U = 1 T a b l a 5 - 1 0

C = 0 . 2 T a b l a 5 - 1 1

C m = 0 . 2 4 H = 3 9 2 . 0 5 3 5 0 8 k g

w = 1 4 0 . 0 1 9 1 1 k g / m

a = h = 2 . 8 m β = 0 . 5 M u r o n o a r r i o s t r a d o

L = 0 . 3 9 6 4 2 8 5 7

a

e n t o n c e s :

M máx. =5 4 8 . 8 7 4 9 1 2 k g - m

* D e t e r m i n a c i ó n d e l M o m e t o R e s i s t e n t e :

M r = f v x t ^ 2 M r = 6 8 . 6 7 8 0 4 2 k g - m

6

P o r l o t a n t o : M m á x < M r

5 4 8 . 8 7 4 9 1 2 < 6 8 . 6 7 8 0 4 2 N O A C E P T A !

* C h e q u e o c o m p l e m e n t a r i o p o r c o m p r e s i ó n :

e = M m á x e = 3 3 . 6 c m

P



* Para que el muro trabaje solo a compresión se debe cumplir:

e ≤ t t = 3.5

6 6

33.6 ≤ 3.5 NO ACEPTA!

3. Chequeo por cargas horizontales que actúan en el plano del muro:

* Verificar los esfuerzos cortantes:

Va = Cm x P ó Va = Cm x σ L x t

e n t o n c e s .

Va = 0.168 kg/cm2

Vad = 0.45 x (μ + f x σ) V a d = 0 . 4 1 1 2 4 0 6 1 k g / c m 2

V a d : E s f u e r z o c o r t a n t e a d m i s i b l e .

p o r l o t a n t o : V a < V a d

0 . 1 6 8 1 9 1 1 2 < 0 . 4 1 1 2 4 0 6 1 O K !

Se adjuntaran archivos en excel de los cálculos restantes.

ENSAYO Nº2

El movimiento sísmico se aplicó en dirección “x” (perpendicular al muro de la

puerta), se desarrolló en 5 fases quienes se muestran a continuación:

Señal de comando: Sismo de Ocoña (f = 6,2 Hz).

Fase Aceleración (x g)

Vibración libre inicial 1,5 mm

1 0.10

Vibración libre post fase 1 1,5 mm

2 0.30


3 0.60


4 0.80


5 (*)

1.00

(*) Dependiendo del resultado del la fase 4.



Se le aplicó una fase 6 pero con la señal de Mayo ’70 con una aceleración de

1.0g.

RESUMEN DEL ENSAYO

Antes de iniciar cada fase se realiza la vibración libre con un desplazamiento de

1.5mm.

En la primera fase no se apreciaron fisuras.

En la segunda fase aparecieron fisuras muy finas en la parte superior e inferior

de las ventanas en forma escalonada en el sentido de las juntas (diagonalmente).

En la tercera fase se pronuncian las fisuras que aparecieron en la fase anterior y

aparecen otras fisuras muy finas que nacen del dintel hacia las esquinas superiores,

formando triangulaciones escalonadas. Aparecen fisuras en las esquinas inferiores de las

ventanas en forma escalonada.

En la cuarta fase se pronuncian las fisuras de la fase anterior en las esquinas

superiores de los encuentro entre muros de ventanas con el muro de la puerta,

pronunciándose las triangulaciones escalonadas. Aparecen fisuras formando

triangulaciones escalonadas en la esquina inferior derecha entre muro de ventana con

muro de puerta (se aprecia en la foto).

En la quinta fase las fisuras de la fase anterior se convierten en grietas, se

pronuncian las triangulaciones escalonadas en las dos esquinas de unión entre muros de

ventana con muro de puerta.

En la sexta fase las gritas se pronunciaron significativamente, hubieron

deslizamientos hasta de 10cm, también se produjo desprendimiento de adobes en una de

las esquinas (encuentro de muro de ventana con muro de puerta), como se aprecia en las

fotos.

A pesar de estas grietas el modulo queda estable, hubo desprendimiento de

adobes y mortero pero no hubo colapso, el muro de quincha quedó deslizado sobre el

muro de adobe aproximadamente 5.0cm.



CONCLUSIONES

1. El segundo ensayo cubrió las expectativas, de acuerdo a los diseños y cálculos

teóricos.

2. El muro de adobe se comportó mejor con respecto al primer modulo, gracias al

aporte de la caña considerada a dos hiladas sobre los dinteles (todo el perímetro).

3. Con el sismo de Mayo ’70 se demostró el buen funcionamiento de la caña

chancada a cada cuatro hiladas en los muros de adobe, los paneles de quincha

demostraron su flexibilidad ante la fuerza horizontal del movimiento sísmico.

4. El segundo piso (muros de quincha) absorvieron la energía que disiparon los

muros de adobe al aplicarle el movimiento sísmico.

5. Las vigas soleras del adobe se comportaron mucho mejor que en el módulo, el

dado recomendado en el primer ensayo si fue efectivo. La viga collar funciono

como un solo diafragma rígido.

6. Los dos ángulos en las vigas soleras también aportaron, ayudando a que la viga

collar se comporte como un solo diafragma.

7. Las áreas mas afectadas fueron en la esquina superior e inferior de la unión entre

muro de ventana con muro de puerta (lateral izquierda), como se aprecian en las

fotos.

8. En el muro de adobe (lateral derecho), se produjo una grieta de 2.5cm, nace en la

esquina inferior de la ventana y se pronuncia en forma diagonal escalonada.

9. Los muros de quincha antes del ensayo presentaban fisuras naturales producidas

por la contracción del barro cuando se seca. Luego del ensayo se pronunciaron

las fisuras pero en general quedo estable, no sufrió daños significativos.

10. En conclusión luego de este ensayo se puede considerar como un sistema de

construcción para la población, con garantía porque no colapso pero para sismos

hasta de aceleración 1.0g.

11. Es importante el proceso constructivo desde la obtención de los materiales,

elaboración de adobes, elaboración de paneles de quincha, y mucho cuidado con

los controles de proporciones de materiales y agua. Adobes 5:1:1 (tierra de

chacra, arena y paja), mortero 3:2:1 (tierra de chacra, arena y paja), el revoque

en la quincha y en el techo 3:1:1 (tierra de chacra, arena y paja).

12. Es importante los resultados de otras tesis porque podemos encontrar muy

buenas recomendaciones para mejorar las investigaciones.

RECOMENDACIONES

1. Mejorar el proceso constructivo especialmente en las esquinas (amarres entre

adobes) para evitar los agrietamientos en forma triangular escalonada que se

formó en las dos esquinas superiores e inferiores de los muros de ventanas y de

puerta, como se muestra en las fotos.

2. Que sigan las investigaciones para mejorar este tipo de vivienda y sea un aporte

importante para la población.



ANEXO DE FOTOS

FASE 1:



FASE 2:



FASE 3:



Grieta diagonal escalonada.

Grieta diagonal escalonada.



FASE 4:



Grietas en triangulación escalonada.

Grietas diagonales escalonadas.



FASE 5:



Areas con fallas mas criticas .



FASE 6:



Areas con fallas mas criticas.



Esquina superio.

Esquina inferior.



BIBLIOGRAFÍA

REFERENCIAS

1. Ángel San Bartolomé, Daniel Quiun y Luis Zegarra 1999. “TÉCNICAS PARA EL REFORZAMIENTO SÍSMICO DE VIVIENDAS DE ADOBE”

2. Ángel San Bartolomé y Richard Pehovaz 2001. “COMPORTAMIENTO A

CARGA LATERAL CÍCLICA DE MUROS DE ADOBE CONFINADOS” Pontificia Universidad Católica del Perú.

3. Bariola Juan, Blondet Marcial, Torrealva Daniel, Vargas Julio 1986.

“COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE VIVIENDAS DE ADOBE” Pontificia Universidad Católica del Perú.

4. Marcial Blondet, Gladys Villa Garcia M., Svetlana Brzev 2003.

“CONSTRUCCIONES DE ADOBE RESISTENTES A LOS TERREMOTOS: TUTOR” Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) y British Columbia Institute of Technology.

5. Bariola J. 1982. “SISTEMA MODULAR DE QUINCHA CON SUELO

CEMENTADO” Pontificia Universidad Católica del Perú.

6. Torrealva D. y Muñoz A. 1987. “VIVIENDA DE QUINCHA EN DOS PISOS – COMPORTAMIENTO DINÁMICO” Pontificia Universidad Católica del Perú.

7. Miguel Atauje y Doris Gonzáles 1990. “CONSTRUYENCO CON

QUINCHA EN VILLA EL SALVADOR” Pontificia Universidad Católica del Perú.

8. Repetto Pedro y Zegarra Luis 1980. “EVALUACIÓN DE

EDIFICACIONES DAÑADAS EN LIMA METROPOLITANA EN EL SISMO DE OCTUBRE DE 1974” Pontificia Universidad Católica del Perú.

9. Urbano Tejada 2001. “BUENA TIERRA”

10. World Housing Encyclopedia <www.world-housing.net>

11. ICG. Actualizado al 2002. “Norma Técnica de Edificaciones E080

ADOBE”.

12. ICG. Actualizado al 2002. “Norma Técnica de Edificaciones E102 CONSTRUCCIONES DE MADERA”.

http://www.pucp.edu.pe/secc/civil/publicaciones/1986-4.pdf



13. ICG. Actualizado al 2002. “Norma Técnica de Edificaciones E030 DISEÑO SISMORRESISTENTE”.

14. ININVI 1984. “Norma Técnica de Edificaciones E.102 DISEÑO Y

CONSTRUCCIÓN EN MADERA”. BIBLIOGRAFIA

1. Bariola J. 1982. “ASPECTOS DE LA ESTABILIDAD DINÁMICA DE MUROS DE ADOBE” Pontificia Universidad Católica del Perú.

2. Torrealva Daniel, Vargas Julio 1984. “ESTUDIO EXPERIMENTAL DE VIVIENDAS DE ADOBE EN MESA VIBRADORA” Pontificia Universidad Católica del Perú.

3. PREDES Julio 2005. “QUINCHA MEJORADA” Lima – Perú.

4. Zegarra Luis, San Bartolomé Angel, Quiun. “LIMITACIONES Y

ALCANCES DEL REFORZAMIENTO DE VIVIENDAS EXISTENTES DE ADOBE EN LOS PAISES ANDINOS” Lima – Perú.



informeensayo n2

Engineering