En esta Memoria de Título se estudia la vulnerabilidad sísmica de las viviendas de albañilería reforzada de bloques de hormigón que se han construido en la zona norte del país en los últimos 47 años. Con este propósito se utiliza la información relacionada con los daños observados en 19 tipos de viviendas de seis conjuntos habitacionales ubicados en la zona epicentral de los terremotos ocurridos el 20 de diciembre de 1967 (Ms= 7.3), el 13 de Junio del 2005 (Ms=7.8) y el 14 de Noviembre del 2007 (Mw 7.7), zonas en que las intensidades macrosísmicas fueron entre VII y VIII grados en la escala MSK-64. Para evaluar la vulnerabilidad sísmica estructural de las viviendas se utilizaron métodos cualitativos y cuantitativos simples considerando la información técnica disponible de cada uno de los proyectos. Los métodos cuantitativos corresponden a los propuestos por Meli, Lourenco y Roque y Gallegos para edificios de albañilería. De los resultados del estudio se concluye que: La clase de vulnerabilidad a la cual pertenece este tipo de construcción corresponde a la Clase B de la clasificación considerada en las escalas de intensidades macrosísmicas internacionales (MSK-64 o EMS-98). Esto representa una clase de mayor vulnerabilidad que la asignada por estas escalas a las construcciones de albañilería reforzada construidas en los últimos 40 años. Los índices de vulnerabilidad que se relacionan de mejor forma con los daños observados son el índice de densidad de muros por unidad de piso propuesto por Meli (dn) y el índice dado por la relación entre el área de muros en una dirección de la planta y el peso total del edificio propuesto por Lourenco y Roque (2). Teniendo en cuenta las relaciones destacadas en el punto anterior, para evitar que se produzcan daños del tipo severo o grave que obliguen a deshabitar y demoler este tipo de viviendas en un escenario como el producido por los terremotos destacados, se recomienda que la densidad de muros por unidad de piso sea mayor que un 2% o bien que el valor de 2sea mayor que 0.175 m2/ton cuando se trate de viviendas de un piso y que 0.04 m2/ton cuando se trate de viviendas de dos pisos. Teniendo en cuenta los valores anteriores se puede estimar el comportamiento de este tipo de viviendas ante una situación como la generada por los terremotos que han afectado la muestra de viviendas estudiadas, estimación que es necesaria realizar en las viviendas construidas con bloques huecos de hormigón que se ubican en otras ciudades de la región y las cuales no han sido afectadas hasta la fecha por terremotos como los considerados en el estudio.

Ingeniero Civil / El objetivo de esta memoria es desarrollar un modelo teórico para determinar la resistencia al corte de muros de albañilería confinada, la cual corresponde a la carga de agrietamiento diagonal del paño de albañilería. El modelo teórico propuesto se basa en un modelo macro del tipo puntal-tensor en el cual la capacidad resistente del puntal de compresión que representa la presencia del paño de albañilería se determina a partir de la teoría de falla propuesta por Dialer, teoría que considera que el estado de tensiones que se produce en una unidad de albañilería es del tipo biaxial y que las propiedades mecánicas en la interfase unidad-mortero no son las mismas. Para este efecto se introducen dos coeficientes en el modelo, χ y F. Al aplicar el modelo a una muestra de 22 muros sometidos a una fuerza lateral alternada ensayados en Chile entre los años 1987 y 2009, se comprueba que se obtiene una buena estimación de la carga de agrietamiento diagonal del paño de albañilería cuando hay aplicada una carga vertical externa, resultando el valor promedio de la relación entre la carga calculada y la carga experimental igual a 0,95 con un coeficiente de variación de 0,15. En el caso de los muros ensayados sin la presencia de una carga vertical, el modelo sobreestima el valor de la resistencia al corte de los muros, entregando una relación entre la carga calculada y la carga experimental igual a 1,15. Una de las virtudes del modelo es la posibilidad de identificar el modo de falla que controla la resistencia al corte, comprobándose teóricamente que predominan las fallas por adherencia en las juntas de mortero y por tracción en las unidades, y que la falla por compresión en el paño de albañilería queda descartada salvo en aquellos muros construidos con unidades con baja resistencia a la compresión. Además, en los muros con una relación alto-largo igual a 2, la capacidad resistente queda controlada por la fluencia de las barras longitudinales de los pilares de confinamiento. Teniendo en cuenta los resultados de esta memoria, se recomienda continuar con esta investigación concentrándose en la determinación empírica de los coeficientes χ y F y del coeficiente de reducción de la resistencia a la compresión en función de la orientación de la junta horizontal de mortero para muros construidos con las unidades de albañilería fabricadas en Chile.

El objetivo principal de la presente investigación es idear un sistema que logre disminuir el costo y el tiempo de elaboración de muros no portantes de albañilería confinada. Para lograrlo se ha diseñado un sistema de bloques de arcilla apilables en seco y autoencajables que cumple con todas las normas imputables. Para determinar el rendimiento del sistema diseñado se fabricaron las piezas y se construyó un muro con medidas típicas. Los resultados para dicho caso de estudio se resumen en un ahorro de 17% en el costo directo (considerando todo el muro en su conjunto) y 76% en el tiempo empleado (solo en el asentado de bloques). / The principal objective of this research is to design a system that manage to reduce the cost and time in the construction of non-structural masonry walls. To achieve this, it has been designed a Mortarless Dry-Stacked Interlocking Masonry Clay Bricks which verifies all the imputable codes. To determine the performance of the system, the bricks were made and a wall with typical measurements was built. The results for this study are 17% of reduction in the direct cost (considering the whole wall) and 76 % less time used (alone in the brick seating). / Tesis

La investigación presentada busca realizar una comparación entre dos sistemas estructurales poco usado en la ciudad de Chiclayo: Muros de ductilidad limitada y Albañilería Confinada; analizando una misma edificación ubicada en tres tipos de suelo predominantes de la ciudad, con el fin de precisar el sistema que aporte mayores ventajas tanto estructurales como económicas. Ya que, ambos sistemas poseen una buena densidad de muros en ambas direcciones lo cual nos permite compararlos directamente por poseer características similares, es por ello que, para el sistema estructural de muros de ductilidad limitada se utilizaron muros delgados de 0.10 m de espesor, para que compita económicamente con el sistema de albañilería quien tiene un espesor de muro de 0.15 m. Finalmente de la investigación se obtienen como resultados que el sistema muros de ductilidad limitada para los tres edificios poseen mayores ventajas estructurales, sin embargo este sistema resulta más costoso al construirlo a comparación de la albañilería confinada. Sin embargo, no se presenta gran diferencia significativa, puesto que se está analizando una misma arquitectura y en una misma ciudad o zona sísmica.

Se presentan los resultados de los ensayos de suelo, inspecciones visuales y modelos matemáticos de 14 viviendas de albañilería pertenecientes a un programa estatal denominado “Techo Propio”, ubicadas en la ciudad de Eten, provincia de Chiclayo, Perú. Con el propósito de evaluar el daños en las que están sometidas las viviendas se determinan las causas probables de sus patologías predominantes. Los resultados demuestran que en la mayoría de viviendas, el elemento estructural más afectado son los muros (4,31%), seguido de las columnas (2,79%) y las vigas (2,24%). Las patologías predominantes son las eflorescencias (2,01%), las cangrejeras (0,62%), las fisuras (0,51%) y grietas (0,30%), siendo estas estéticamente graves. A través de los estudios y recopilación de datos de las unidades de albañilería, mecánica de suelos, densidad de muros y modelamiento estructural, se logró determinar el peligro sísmico en lo cual están sometidas las viviendas, teniendo un 57,1% de las viviendas en riesgo sísmico alto y el 42,9% en riesgo sísmico medio. Este resultado demuestra la vulnerabilidad a la que están expuestas estas viviendas ante una acción sísmico.

En el presente trabajo se explica los diferentes tipos de asentamientos generados en una zapata sobre arcilla y se resalta las peculiaridades e importancia de cada uno. A su vez, se describen los daños que pueden ejercer estos asentamientos a la estructura y se contextualiza las condiciones sobre las que la respuesta de la arcilla a esta carga de la cimentación es variada. Por ello, se presenta una variada cantidad de fórmulas usadas y propuestas para el cálculo de los asentamientos de zapatas en arcillas. Dichas formulas se detallan y describen identificando sus requerimientos y condiciones bajo las cuales fueron planteadas. Este punto es importante ya que saber los requerimientos que presenten, así como las condiciones bajo las que se diseñaron ayuda a elegir la correcta o más idónea al momento de requerir el cálculo de asentamientos de zapatas en zarcillas para algún proyecto. Dentro de los métodos evaluados se verán asentamientos inmediatos, por consolidación primaria y por consolidación secundaria. Sabiendo que estamos evaluando para arcillas se toma en mayor consideración el asentamiento por consolidación primaria. Como una de las principales conclusiones del trabajo se tiene que para elegir el mejor método de cálculo se debe tener en cuenta varios factores técnicos, así como económicos, a su vez se debe tener en cuenta el riesgo del diseño para decidir si los esfuerzos extras requeridos para usar métodos más modernos valdrán la pena para el proyecto. Mediante la masificación y difusión de los nuevos métodos se podrá elevar la calidad de los trabajos, así como generar que se sean económicamente factible su uso y registro de información más detallada.

En este proyecto se desarrolla una metodología simple para determinar el riesgo sísmico de viviendas informales de albañilería confinada. Para ello, se ha realizado un estudio sobre los errores arquitectónicos, constructivos y estructurales de 270 viviendas construidas informalmente en 5 ciudades de la costa del Perú. Las viviendas informales son construidas por pobladores, albañiles y maestros de obra, sin asesoramiento técnico o profesional. Muchas veces las viviendas informales son vulnerables ante los sismos y colapsan, causando innumerables pérdidas económicas y lamentables pérdidas de vida. Para recolectar información sobre las construcciones informales se encuestaron un total de 270 viviendas ubicadas en Chiclayo (30), Trujillo (30), Lima (150), Ica (30) y Arequipa (30). Las tareas de recolección de información en campo se realizaron en fichas de encuesta por alumnos de la PUCP. Después la información recogida fue procesada en fichas de reporte donde se obtuvo la vulnerabilidad, peligro y riesgo sísmico de las viviendas encuestadas. Luego, con la información obtenida se elaboró una base de datos para clasificar los principales defectos de las viviendas analizadas. Los resultados obtenidos contribuyeron al desarrollo de una cartilla para la construcción y mantenimiento de viviendas de albañilería confinada en zonas de alto peligro sísmico. La cartilla presenta información sobre cada paso del proceso constructivo en forma gráfica y con lenguaje muy simple. Se espera que, con una adecuada difusión, esta cartilla pueda servir para que los pobladores y albañiles puedan conocer mejor cómo pueden construir viviendas sismorresistentes de albañilería confinada. Esta tesis está organizada en nueve capítulos y un apéndice distribuidos de la siguiente forma: En el Capítulo 1, “Introducción”, se plantea el problema de las viviendas informales de albañilería de arcilla de la costa del Perú. Se describen los antecedentes de trabajo y se explica la justificación de esta investigación. Además, se muestran las hipótesis propuestas y los objetivos que se esperan cumplir. En el Capítulo 2, “Marco teórico y metodología”, se presenta la relación que existe entre el problema particular de estudio y las teorías e investigaciones similares realizadas anteriormente. También, se presenta la metodología seguida y se explican los conceptos relacionados en el desarrollo de la investigación. En el Capítulo 3, “Descripción de las zonas estudiadas”, se muestran las características geográficas, demográficas y socio económicas de las zonas donde se han realizado encuestas de viviendas informales. En el Capítulo 4, “Fichas de encuesta y fichas de reporte”, se describen las fichas de encuesta y de reporte, y se explican detalladamente los cálculos para determinar el riesgo sísmico de las viviendas de albañilería. En el Capítulo 5, “Defectos de la construcción de las viviendas informales”, se describen los problemas de ubicación, constructivos y estructurales más comunes de las viviendas autoconstruidas. También, se realiza un análisis de la calidad de mano de obra en la construcción de las viviendas. En el Capítulo 6, “Base de datos de los errores constructivos”, se presentan tablas de conteo donde se han organizado estadísticamente los errores constructivos encontrados en las viviendas informales. En el Capítulo 7, “Construcción de viviendas”, se desarrolla un conjunto de recomendaciones básicas para que el poblador pueda construir adecuadamente su vivienda sismorresistente de albañilería. En el Capítulo 8, “Reparación y reforzamiento de viviendas”, se presenta un conjunto de recomendaciones básicas para la reparación y reforzamiento de viviendas sismorresistentes de albañilería. Se espera que con estas recomendaciones el poblador sea capaz de realizar reparaciones y reforzamientos sencillos. Finalmente, en el Capítulo 9, “Conclusiones y recomendaciones”, se escriben las conclusiones del trabajo y se resumen los resultados de la investigación. Además, se muestran las recomendaciones para futuras líneas de investigación sobre vulnerabilidad de viviendas de albañilería. El apéndice, “Cartilla de recomendaciones técnicas para la construcción y mantenimiento de viviendas de albañilería”, contiene una cartilla gráfica que muestra cómo construir y reparar viviendas de albañilería confinada sismorresistente. / Tesis

La presente investigación se realiza con la finalidad de ejecutar un estudio comparativo del comportamiento sísmico entre un edificio de viviendas multifamiliares construido principalmente con concreto armado y otro que mezcla elementos de albañilería confinada con concreto armado. Lo que se busca es evaluar los parámetros sísmicos y las respuestas inelásticas de ambas estructuras, así como descubrir cuál de los modelos de edificios sufriría menos deterioro ante cargas sísmicas. La motivación principal para realizar esta investigación se basa en encontrar las principales diferencias sísmicas entre los tipos de construcción según los sectores económicos de la población. Mientras que la población de recursos económicos altos puede costearse una vivienda de concreto armado, la población restante solo se puede permitir construir viviendas de albañilería. Debido a construcciones y/o análisis sísmicos ineficientes, se ha visto a lo largo de los años que las viviendas de albañilería son las primeras en colapsar ante cargas sísmicas. La hipótesis de este trabajo de investigación plantea que, de diseñarse apropiadamente, los edificios de albañilería confinada pueden llegar a ser tan resistentes ante cargas sísmicas como los edificios de concreto armado. Para poner a prueba lo planteado se ha realizado un modelo tridimensional de ambas estructuras en el software estructural ETABS 2016, teniendo como principales datos de salida los periodos, los desplazamientos y las derivas máximas. Los resultados indican que si bien es cierto que el sistema estructural de concreto armado tiene menor periodo y se encuentra más lejos de los límites exigidos por la Norma sismorresistente E.030, el sistema estructural de albañilería confinada no se encuentra tan alejado de su contrincante, hasta incluso tiene derivas mucho menores a la máxima permitida. Por este motivo se llega a la conclusión principal que los edificios de albañilería confinada pueden ser tan resistentes a cargas sísmicas como lo son los edificios de concreto armado. / Tesis

La presente tesis tiene como objetivo el análisis y diseño estructural de un edificio de 5 pisos con tanque elevado destinado al uso de viviendas, ubicado en Lima. Este proyecto se ha desarrollado empleando sistemas de construcción en el Perú: Muros de Albañilería Confinada y Elementos de Concreto Armado. El edificio se proyecta sobre un terreno rectangular de aproximadamente 260 m2, con un área techada de 235 m2, distribuido de modo que todos los pisos cuentan con cuatro departamentos de aproximadamente 50 m2. Los accesos se encuentran en las zonas laterales del edificio del primer piso, los cuales conducen a la escalera que une los cinco niveles. El terreno sobre el cual se encuentra el edificio es una grava arenosa típica de Lima cuya capacidad admisible es de 4.0 kg/cm2, a una profundidad de 1.50 m. En cuanto al diseño del edificio, se emplearon muros de corte tanto de albañilería confinada y de concreto armado. Se buscó una distribución que garantice una rigidez adecuada en ambas direcciones con la finalidad de controlar los desplazamientos laterales y evitar problemas de torsión, en conjunto con el uso de dinteles y vigas peraltadas en la zona correspondiente a la caja de la escalera. Definido lo anterior, se procedió a pre-dimensionar los elementos estructurales principales (losas macizas, vigas, columnas, muros de albañilería y de concreto armado), siguiendo los criterios y recomendaciones de los libros de diseño estructural empleados en esta tesis. A continuación se procedió a realizar el metrado de cargas verticales para el análisis sísmico, cumpliendo con lo estipulado en las normas E.020 y E.030 de Cargas y de Diseño Sismo Resistente, respectivamente, con especial énfasis en las solicitudes de la norma E.070 de Albañilería para los muros respectivos. Posterior al análisis y verificación del cumplimiento de los requisitos y comprobación sísmica global del edificio, se diseñaron los elementos estructurales según la norma E.060 de Concreto Armado y en el caso de los muros de albañilería confinada, de acuerdo a la norma E.070. Tales elementos diseñados fueron los siguientes: losas macizas, vigas, muros de corte de concreto (placas), muros de albañilería, escalera, tanque elevado y cimentación, esta última tomando en consideración la Norma E.050 de Cimentaciones. Finalmente se presenta el presupuesto correspondiente al casco de la estructura, con precios actualizados al mes de setiembre del presente año. / Tesis

El objetivo específico de esta memoria es analizar la posibilidad de utilizar el modelo propuesto por Crisafulli para determinar la resistencia al corte de muros de albañilería confinada, aplicándolo a una muestra de 22 muros sometidos a una fuerza lateral alternada aplicada en forma cuasi-estática en ensayos realizados en Chile entre los años 1987 y 2009. El modelo de Crisafulli se basa en un modelo macro del tipo puntal-tensor y en la teoría de falla propuesta por Mann y Müller con la que se establece la capacidad resistente del puntal de compresión que representa la presencia del paño de albañilería. De los resultados obtenidos al aplicar el modelo se comprueba que se obtiene una buena estimación de la carga de agrietamiento diagonal por corte del paño de albañilería cuando no hay aplicada una carga vertical externa, resultando el valor promedio de la relación entre la carga calculada y la carga experimental igual a 0,92 con un coeficiente de variación de 0,16. En el caso de los muros sometidos a una carga vertical, el modelo subestima el valor de la resistencia al corte de los muros, debido a que no incluye el efecto benéfico de la fuerza axial de compresión sobre esta resistencia, entregando una relación entre carga calculada y carga experimental igual a 0,55. Teniendo en cuenta este último resultado, en esta memoria se propone una modificación del modelo de Crisafulli, la cual se relaciona con: (a) el ancho del puntal en compresión cuando está presente la carga vertical de compresión, (b) la distribución de la carga vertical en la sección transversal del muro, y (c) la reducción de la resistencia a la compresión de la albañilería debido a la inclinación del puntal de compresión con respecto a la junta horizontal de mortero. Con el Modelo Modificado se logra mejorar la estimación de la resistencia al corte de los muros ensayados con carga vertical, resultando el valor promedio de la relación entre la carga calculada y la carga experimental igual a 0,68 con un coeficiente de variación de 0,13. Otra bondad del modelo es la posibilidad de identificar el modo de falla que controla la resistencia al corte, comprobándose teóricamente que predominan las fallas por adherencia y tracción diagonal, que la falla por compresión diagonal queda descartada salvo en aquellos muros construidos con unidades con baja resistencia a la compresión y que en los muros con esbeltez igual a 2 la falla está controlada por la fluencia de las armaduras longitudinales de los pilares de confinamiento. Se observa que las predicciones tienen una buena coincidencia con los modos de falla observados en los ensayos con la excepción de los muros esbeltos en los cuales no es posible confirmar el modo de falla por fluencia a causa de la ausencia de instrumentación en la armadura. Teniendo en cuenta los resultados de esta memoria, se recomienda continuar con esta investigación concentrándose en la determinación del ancho del puntal de compresión en función de la carga vertical aplicada y del coeficiente de reducción de la resistencia a la compresión en función de la orientación de la junta horizontal de mortero para muros con unidades con baja resistencia a la compresión o muros construidos con ladrillo fiscal.