Técnicas de reforzamiento Sísmico de Viviendas Informales en Barrios | Structural reinforcement of i

Universidad Central de Venezuela Facultad de Arquitectura y Urbanismo Escuela de Arquitectura Carlos Raúl Villanueva Sector de Estudios Urbanos

INFORME DE PASANTÍA ACADÉMICA TÉCNICAS DE REFORZAMIENTO SÍSMICO DE VIVIENDAS INFORMALES EN BARRIOS

Grupo:

Lilina Oviedo Luciana Pimentel Astrid Safina Tutor Institucional: William Ascanio Tutor Académico: Iris Rosas Asesor estructural: Salvador Safina Caracas, 19 de Septiembre del 2011

Agradecemos en primer lugar a los usuarios del Sector Sucre por su disposición y colaboración en cada una de nuestras visitas haciéndolas placenteras e interesantes.

Igualmente agradecemos a la Prof.

Iris Rosas y al Ing. Salvador Safina por el interés, guía y ayuda brindada a lo largo de la elaboración del trabajo. Finalmente agradecemos a FUNVISIS por brindarnos tanto el espacio de trabajo como los medios de trasporte para realizar las diversas visitas.

ÍNDICE INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………………4 PARTE I: INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL I.1.- RESUMEN DE LAS EDIFICACIONES EN BARRIOS: CARACTERÍSTICAS Y TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES…………………………………………………………………………………6 1.2.- EXPERIENCIAS DE INTERVENCIONES DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL EN BARRIOS…………………………………………………………………………………………..7 1.3.- CÁLCULO DE DENSIDADES DE PAREDES POR METRO CUADRADO…………...25 PARTE II: INVESTIGACIÓN DE CAMPO II.1.- EL ESTUDIO DEL CASO………………………………………………………………….28 II.2.- OBJETIVOS………………………………………………………………………………..28 II.3.-METODOLOGÍA…………………………………………………………………………..28 II.4.- ANÁLISIS DE LAS TIPOLOGÍAS DE VIVIENDA EN BARRIOS………………………...30 II.4.1.- CARACTERÍSTICAS DE LOS CONSTRUCTORES………………………...…31 II.4.2 MATERIALES UTILIZADOS EN CONSTRUCCIONES INFORMALES Y SUS ESPECIFICACIONES………………………………………………………………..…33 II.4.3.- CARACTERÍSTICAS DE LOS RESIDENTES…………………………………..35 II.5.- ANÁLISIS DE LA EDIFICACIÓN…………………………………………………………39 PARTE III: PROPUESTA DE INTERVENCIÓN

III.1.-LINEAMIENTOS POR LOS QUE SE RIGE LA PROPUESTA DE INTERVENCIÓN.......42 III.2.- PROPUESTA PRELIMINAR DE REFORZAMIENTO…………………………………….44 III.2.1.- LISTA DE MATERIALES A EMPLEARSE EN LA PROPUESTA DE REFORZAMIENTO……………………………………………………………………..49 III.2.2.- COSTOS DE MATERIALES SEGÚN LA PROPUESTA DE REFORZAMIENTO…………………………………………………………………..…50 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.…………………………………………………………51 APÉNDICES……………………………………………………………………………………………...53 ANEXOS………………………………………………………………………………………………….99 BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………………110

INTRODUCCIÓN En Caracas como en muchos sitios de Latinoamérica se ha venido incrementando numerosamente la producción de manera informal de edificaciones auto-producidas para resolver el problema de vivienda. Este fenómeno de creación colectiva, ha transformado las áreas metropolitanas de Caracas y en muchas partes de Latinoamérica, es un proceso que va ligado a la dinámica de la ciudad, a sus aspectos económicos, sociales y culturales, por ende no hay razones para pensar que se detendrá en los próximos años.

Casi la mitad de la población que vive en la ciudad de Caracas ha producido de manera informal sus asentamiento; estas edificación en sus inicios ubicados en la periferia de la ciudad, se han convertido al pasar del tiempo en zonas importantes de esta y en una de las manifestaciones más visibles de la nueva morfología urbana.

Este hecho es ocasionado por razones económicas y sociales fundamentalmente, en Caracas uno de los principales problemas, es el acceso a las oferta del mercado formal de viviendas y a la oferta de soluciones habitacionales del sector público, esto respondiendo al desorden principalmente y al mal manejo de recurso en esta área.

La mayoría de estas viviendas auto-producidas en los barrios urbanos de Caracas son construidas por partes, donde la primera fase es la ocupación de la tierra, el asentamiento de carácter provisional, con una vivienda muy precaria con materiales livianos que son obtenidos a muy bajo costo o reciclados. La segunda fase se comienza la construcción de la casa permanente, con materiales rígidos y livianos, entre ellos los más destacados en este tipo de construcción son los bloques de arcilla, bloques de concreto, losa cero y perfiles metálicos, ocupando solamente el primer nivel, seguidamente, en la tercera fase se procede al crecimiento vertical de la vivienda, del número de pisos que sea necesario en relación al número de habitantes y a la capacidad de adquisición de los materiales para la construcción.

En casi todas estas viviendas, los primeros pisos son construidos de bloque trabado o mampostería confinada, mientras los pisos siguientes están hechos con materiales livianos como losas 0 y perfiles metálicos. El número de pisos redundan entre los 2 o 3 pisos.

Por esta condición de ser construcciones parciales, las estructuras que se construyen previamente no tiene la capacidad de resistir el crecimiento vertical de la edificación. A partir de este hecho, se han planteado posibles opciones de reforzamiento de estas viviendas de crecimiento parcial, todo esto con la finalidad de mejorar su capacidad sismorresistente.

En el presente trabajo se investiga una opción de reforzamiento en Venezuela, basado en la eficacia, la rapidez y la autoconstrucción; la investigación acerca de un procedimiento de reforzamiento que pueda ser producido por sus mismos

constructores, utilizando materiales económicos y de fácil manejo, con la posibilidad de que la edificación no sea evacuada a la hora de hacer el reforzamiento.

Para conocer más acerca de las características de los barrios caraqueños, su origen y el por qué de su informalidad constructiva, se han analizado diferentes casos en diferentes barrios, que como ya hemos dicho, son las zonas más familiarizadas con asentamientos informales.

El proyecto está ubicado en el barrio Colina de Telares Palos Grandes, Parroquia Caricuao, al suroeste del área metropolitana de Caracas. Ésta siendo una zona muy propensa a derrumbes y teniendo dificultades de acceso, tomando en cuenta las fuentes de trabajo y el transporte al centro de la ciudad, es de importancia entonces, para empezar el proyecto “piloto” de reforzamiento de barrios para Caracas en una de las casas del sector Sucre, que sea de fácil acceso la vivienda en la que se hará la ejecución del proyecto.

Para obtener un mayor conocimiento de las tipologías estructurales de los barrios se revisaron una serie de tesis y proyectos, en Caracas y en zonas cercanas, que fueran referentes importantes para la investigación, aparte se realizaron ensayos en el sitio y encuestas a algunas familias y obreros de la zona.

El contenido de este informe se ha dividido en tres partes. Una primera parte que resume la indagación documental, basada en la revisión de trabajos previos realizados por algunos investigadores sobre las tipologías constructivas en barrios de Caracas, así como de experiencias de intervención dirigidas al reforzamiento de estructuras en barrios.

La segunda parte, en la que se explica todo lo referente a las edificaciones en barrios, sus características y tipologías estructurales, y la experiencia de la investigación en el sitio, desde encuestas a las personas del sector, hasta el levantamiento de la casa elegida, para la realización de plantas, cortes y fachadas y así permitir de esta manera, el fácil manejo de las dimensiones para la realización del proyecto de reforzamiento sísmico.

Y por último una tercera parte en la que se explica y describe como tal el proyecto escogido para el reforzamiento estructural de las edificaciones en barrios, que será implementado como prueba en la casa piloto.

PARTE I: INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL

La investigación documental ayudó a familiarizarse con los conceptos teóricos de la materia y sirvió de referencia para el resto del trabajo. Dicha información ha sido recopilada de diferentes fuentes, dando ejemplos de trabajos antecedentes que sirvieron también como referentes.

I.1 RESUMEN DE LAS EDIFICACIONES EN BARRIOS: CARACTERÍSTICAS Y TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES. Las edificaciones en barrios venezolanos y más específicos, caraqueños, se reconocen en su mayoría por ser viviendas autoconstruidas y construidas parcialmente, bien sea por falta de recursos o porque una vez terminada, se hacen ampliaciones, la mayoría de estas edificaciones usan la mampostería como el principal recurso en su construcción, ya que en la realidad venezolana es el material de mas fácil y económica adquisición (conclusión propia), esto se ve reflejado al momento de usar concreto en las construcciones, ya que al no poder costearlo usan uno de muy baja resistencia, ya que en la mezcla colocan más porcentaje de agua y menos de cemento (Informe del IMME, R. Bonilla; 2011); y porque a medida que se construyen más edificaciones en barrios, se van creando ciertos modismos constructivos, lo que hace que los acabados y las estructuras tengan en su mayoría un mismo estilo y los mismos materiales de construcción.

La mampostería puede usarse en tres sistemas constructivos distintos: (1) La mampostería estructural no reforzada, que es aquella que simplemente coloca bloque sobre bloque, pegados con un mortero y dichos bloques son los que resisten todas las cargas. (2) La mampostería estructural reforzada o armada internamente, a la cual se le colocan cabillas de acero en el interior de los bloques para que este ayude a reforzar los bloques absorbiendo los esfuerzos de tracción que la mampostería no puede y proporcionando ductilidad para soportar acciones sísmicas, siendo más resistente que la mampostería no reforzada tanto para poder ampliar la vivienda, como a la hora de un sismo. (3) Y por último la mampostería estructural confinada, en la cual los refuerzos de acero, en vez de ir en el interior, se colocan en elementos confinantes, que se llaman machones, teniendo las mismas propiedades estructurales que la reforzada internamente. Este sistema constructivo de mampostería confinada a su vez tiene dos variantes: (3.a) la primera es cuando se hacen los machones o columnas y el resto de la estructura y luego se le agregan los bloques de mampostería como paredes, de esta forma la mayoría de las veces los machones sobresalen de la pared.(3.b) Y la segunda es cuando primero se levantan las paredes de mampostería dejando los espacios en donde van los machones con los refuerzos de acero y luego se vacían los machones, ahorrando encofrado y diferenciándose de la otra variante ya que el acabado de los machones queda al ras de la pared de mampostería. (Marianela Lafuente, IMME, UCV; 2001)

Además de la mampostería para la construcción de viviendas en barrios también son usadas otras técnicas y otros materiales, en su mayoría livianos como son las láminas de zinc y los perfiles metálicas, mayormente usados en los techos de el

último nivel y la losacero para los techos de niveles intermedios que serán el piso del nivel de arriba por lo que deben soportar mayores cargas que los livianos.

Aún habiendo otras técnicas constructivas la mampostería confinada con vigas y machones vaciados en sitio, es el sistema constructivo más utilizado en las viviendas de los barrios venezolanos. Dicho sistema trae consigo muchas preocupaciones en el aspecto sismorresistente, ya que la mayoría de las edificaciones construidas bajo el mismo, no cumplen con las exigencias de una buena práctica constructiva de acuerdo a las normas, además que en Venezuela no existe una norma para la construcción en mampostería de la que se puedan guiar los constructores. Lo que ocasiona que se atente contra la sostenibilidad de la edificación y se hagan más vulnerables los asentamientos en barrios. (Marianela Lafuente, IMME, UCV; 2001) Se dice que el sistema constructivo de mampostería confinada no cumple con los requerimientos de una buena práctica constructiva de acuerdo a las normas, ya que, al igual que otros sistemas sus mayores problemas se evidencian en la estructura (Paola Cano, IDEC, FAU; 2003), entre esos problemas están los siguientes: a) Las columnas y las vigas no están dimensionadas correctamente para las cargas que reciben, normalmente esto ocurre porque se hacen ampliaciones de la vivienda agregando pisos verticalmente y no se refuerza la estructura anterior, b) Las columnas no están alineadas, c) Hay cruce de vigas y no hay columna, d) Faltan algunas vigas, e) El acero utilizado para la estructura es de menor dimensión que el solicitado en la norma, f) Las correas que sujetan las cabillas de acero estén a una distancia mayor a la que deberían y no continua, g) El concreto es de muy baja resistencia (Dr. Ing. Enrique Castilla IMME, UCV; 2001), entre otros problemas, y no todos son tan fácilmente identificables. La mayoría de estos ocurren ya que los constructores son las mismas personas que luego habitaran las viviendas y no están capacitados teóricamente para saber las normas o la importancia que estas tienen, sus conocimientos son adquiridos al ver otras construcciones y pocas veces al trabajar como obreros en una construcción, pero a la hora de construirse su propia casa ellos mismos son los proyectistas y los constructores y es cuando ocurren los inconvenientes.

Además de los problemas que pueden ocasionarse en la construcción de dichas viviendas, existen también inconvenientes debido a la ubicación de las mismas, ya que al no tener espacio en la ciudad, empiezan a invadir los cerros y terrenos inestables con condiciones topográficas difíciles, caracterizados por pendientes muy empinadas, suelos inestables o quebradas cercanas, que en época de lluvia ocasionan derrumbes y deslizamientos.

En las viviendas de los barrios, de todas las características antes mencionadas, ocurren ciertos fenómenos constructivos que nos permiten referirnos a dos o más viviendas como una sola, estos fenómenos constructivos se refieren al hecho de compartir una o más paredes o parte de la estructura, bien sea una columna o una viga en donde se apoye otra viga, con una vivienda adyacente a otra, al momento de analizar la edificación por separado de acuerdo a como se habitan es imposible, porque una sin la otra se derrumbaría.

I.2.- EXPERIENCIAS DE INTERVENCIONES DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL EN BARRIOS. El reforzamiento estructural en viviendas ubicadas en barrios, es un tema que se ha investigado por algunos autores y se ha experimentado anteriormente. Para este trabajo fue necesario buscar ciertas experiencias anteriores que nos ayudarán a entender y proponer ideas nuevas ante dicho problema.

Se realizaron así las experiencias de los siguientes autores: Marinilli, Castilla, Peña, Avon, Bastardo, Cadenas, Fernández, García, Jiménez, Maldonado, Sánchez, Andrade, Olbrich, Páez, Garcés, Cano, Ramírez, Schmitz, Molina, Lafuente. De cada una se realizó una síntesis considerando: 01_ Descripción del caso, 02_ Estudio y aplicación del reforzamiento y 03_ Conclusiones.

REFERENTE 01: Autor Título del trabajo

Marinilli , Angelo Enrique Castilla (Tutor Académico) “EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LOS ELEMENTOS CONFINANTES EN MUROS DE MAMPOSTERÍA SOMETIDOS A ACCIONES SÍSMICAS”

Adscripción

Tesis de grado UCV

Año

2004

Lugar

Caracas, Venezuela

01_DESCRIPCIÓN DEL CASO La mampostería confinada es un sistema estructural el cual consiste básicamente de paños de mampostería y elementos esbeltos de confinamiento. . Los paños de mampostería son usualmente fabricados con ladrillos o con bloques asentados con mortero. Los elementos de confinamiento son machones y vigas de corona, usualmente fabricados de concreto reforzado.

El objeto del presente trabajo es evaluar el efecto del número de los elementos de confinamiento vertical, o machones, en el comportamiento sismorresistente de muros de mampostería confinada.

02_ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO Para este fin se construyeron cuatro muros de mampostería confinada a escala natural, todos de las mismas dimensiones en m3, los muros se fabricaron con bloques huecos de concreto y con elementos confinantes de concreto reforzado. El muro M1 contenía un paño de mampostería y dos machones, el muro M2 contenía

dos paños de mampostería y tres machones igualmente espaciados entre sí, el muro M3 contenía también dos paños mampostería pero el machón intermedio estaba ubicado a 1/3 de la longitud del muro y el muro M4 contenía tres paños de mampostería y cuatro machones igualmente espaciados entre sí.

Todos los muros se ensayaron ante cargas verticales constantes y cargas laterales alternas y crecientes, hasta alcanzar el agotamiento de los mismos.

03_CONCLUSIONES Los resultados obtenidos muestran como el número de machones y el espacio entre ellos afecta la degradación de la rigidez lateral, así como, también lo hace la distribución del agrietamiento, la capacidad de disipación de energía, la ductilidad, las distorsiones y las resistencias de agrietamiento. Dichos resultados serán de utilidad para establecer recomendaciones en el diseño de estructuras de mampostería confinada, cuando se requiera un adecuado comportamiento de las mismas ante sismo severos.

REFERENTE 02: Autor

Título del trabajo

Peña B., Alexis Avon, Denis (Tutor Académico) “IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE MAMPOSTERÍA CONFINADA COMO TÉCNICA EN LA CONSTRUCCIÓN ESPONTÁNEA DE VIVIENDAS DEL MUNICIPIO PALAVECINO”

Adscripción

Trabajo especial de grado / UCLA

Año

2005

Lugar

Estado Lara, Venezuela

01_DESCRIPCIÓN DEL CASO La mampostería confinada es el sistema constructivo más usado en la construcción o autoconstrucción, sin asesoramiento técnico ni adecuación estructural o seguimiento de normas de viviendas. En este trabajo se investiga dicha forma de construcción en busca de que las viviendas sean seguras ante entes externos del medio.

02_ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO La investigación se realizó en dos partes: la primera, que identifica el sistema de mampostería confinada como técnica constructiva empleada comúnmente en la autoproducción de viviendas. Y la segunda, que consistió en la evaluación de los componentes del sistema de mampostería confinada (bloque, mortero de pega y

prisma), bajo los criterios de análisis estipulados en las Normas Peruanas, ACI, COVENIN, ASTM Y UBS Standard, así como la evaluación de muros construidos con este sistema de manera similar a los elaborados en las viviendas autoproducidas en barrios.

03_CONCLUSIONES “Al finalizar la investigación, tomando en cuenta varias viviendas escogidas al azar, se puede observar que un gran porcentaje de las mismas están construidas con el sistema de mampostería confinada (37,86%). En las cuales los elementos de mampostería de concreto (bloques normales y prismas) no cumplen con las normas vigentes y el concreto es de muy baja resistencia.”

Para el ensayo de aplicación de cargas puntuales laterales se determinó un valor de resistencia menor que el valor de carga actuante al corte originado por sismos, por lo cual las viviendas promedio construidas bajo las condiciones mencionadas, nos son capaces de resistir las cargas sísmicas calculadas estadísticamente.

REFERENTE 03:

Autor

Título del trabajo

Bastardo V., Jesireth y Cadenas O., Yanelys D. Fernández, Norberto (Tutor Académico) Castilla, Enrique (Tutor Académico) “INFLUENCIA DEL ESPESOR DEL FRISO EN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MAMPOSTERÍA CON BLOQUES HUECOS DE ARCILLA DE CONCRETO”

Adscripción

Tesis de grado / ULA

Año

2006

Lugar

Venezuela

01_DESCRIPCIÓN DEL CASO Los muros de mampostería son usados en edificaciones ubicadas en zonas sísmicas, como elemento de cerramiento o como divisor de espacios. En algunos casos los muros llenan parcialmente la altura de la columna, ocasionando el fenómeno de la columna corta, falla que puede producir el colapso total o parcial de la estructura de la edificación al momento de un sismo. Estos muros de mampostería son usados sin un previo estudio de su influencia en la estructura de la edificación.

02_ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO Se estudia entonces la influencia del espesor de un friso colocado a las paredes de mampostería que ayude a las propiedades mecánicas de la pared a la hora de un

sismo. Para el estudio se construyeron pilas y muretes de bloques huecos de arcilla y de concreto, sin frisar y con friso de dos espesores (1 y 2 cm) y luego a las pilas, a los bloques, al mortero y al friso se les aplicaron ensayos de compresión simple y a los muretes ensayos de compresión diagonal.

03_CONCLUSIONES Los resultados de los ensayos aplicados, dieron que el uso del friso en una pared de mampostería aumenta la resistencia a compresión y al corte. Y con respecto a la diferencia de espesores del friso, la mayor, se da con los bloques sin friso y con el friso de 1cm, ya que con el segundo hay un aumento del 37% en la resistencia a la compresión en los bloques huecos de arcilla y un 48% en los de concreto, así como un incremento de 218% en la resistencia al corte en la mampostería de bloques huecos de arcilla y un 123% en los de concreto. Cuando se aumenta el espesor del friso de 1 a 2 cm la diferencia de la resistencia de la mampostería es poca.

Gracias a este estudio y sus respectivos ensayos se puede recomendar el uso de un friso de aproximadamente de 1cm para mejorar la resistencia de los muros de mampostería de bloques huecos, tanto de arcilla como de concreto, en caso de ocurrir un sismo.

REFERENTE 04: Autor Título del trabajo

García F., Marielena ; Jiménez M., Roselena Avon, Denis (Tutor Académico) “EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO SISMORRESISTENTE DE LA MAMPOSTERÍA CONFINADA ELABORADA CON BLOQUES DE CONCRETO ALIGERADO”

Adscripción

Trabajo especial de grado / UCLA

Año

2001

Lugar

Venezuela

01_DESCRIPCIÓN DEL CASO Muros mampostería confinada elaborada con bloques de concreto aligerado. Está conformada por muros construidos con ladrillos pegados con mortero confinados por sistemas de concreto reforzado tradicionales como columnas.

02_ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO El análisis acerca de este sistema constructivo fue estudiado mediante diferentes ensayos, que abarcaba desde los materiales hasta la reacción de movimientos sísmicos.

El primer paso fue el estudio de las propiedades mecánicas de los materiales, mediante ensayos de resistencia a la compresión y tracción en unidades de mampostería, así como también la resistencia al corte por cizallamiento a prismas de mampostería. Además se realizó un análisis estructural mediante ensayos monotónicos y cíclicos de muros a escala natural.

Con respecto a las cargas se realizaron diferentes ensayos, los cuales dieron como resultado que los muros sometidos a carga lateral y vertical constante presentan mejor comportamiento que los muros sometidos a carga lateral.

03_CONCLUSIONES La vivienda propuesta soporta los esfuerzos de corte inducidos por la acción de cargas sísmicas, por lo que es factible estructuralmente este tipo de sistema constructivo para viviendas de una sola planta.

REFERENTE 05:

Autor

Título del trabajo

Maldonado , Marialejandra ; Sánchez Daza Gustavo Adolfo Andrade, Luis (Tutor Académico); Avon, Denis (Tutor Académico) “EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA DE REFORZARMIENTO SISMORRESISTENTE DE LA MAMPOSTERÍA ELABORADA CON BLOQUES DE ADOBE”

Adscripción

Trabajo especial de grado

Año

2005

Lugar

Venezuela

01_DESCRIPCIÓN DEL CASO Las edificaciones construidas con muros de mampostería no son tan resistentes a la hora de un sismo, por lo que se investigan nuevos sistemas de reforzamiento y su comportamiento sismorresistente. En el presente trabajo se investigará el comportamiento de la mampostería reforzada con una malla geosintética elaborada con adobes estabilizados con un 5% de cemento.

02_ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO Se realizaron estudios de las propiedades mecánicas de los materiales que componen el muro, (mampostería y mortero de pega y friso en prismas y cubos). Los estudios se realizaron a través de ensayos de resistencia a la compresión. Además se realizaron

ensayos monotónicos e histéricos a muros en escala natural, basados en la teoría de Gallegos (1998).

Se evaluó el comportamiento sismorresistente de los muros en cuanto a la ductilidad de desplazamiento y se evidenció que la capacidad de carga de la mampostería reforzada, soportó mucho más del doble de la carga que la mampostería sin refuerzo.

03_CONCLUSIONES El reforzamiento con la malla geosintética evitó la propagación de grietas, lo cual refleja un buen sistema de reforzamiento. Se concluye de esta manera que se puede tomar en cuenta el uso de dichas mallas para el reforzamiento de viviendas construidas con muros de mampostería y que deben continuarse investigaciones en esta área.

REFERENTE 06:

Autor Título del trabajo

Olbrich B., Florian M. ; Páez H., Valentina B. Garcés, Francisco (Tutor Académico) “ESTUDIO DE MODELOS DE RIGIDEZ LATERAL EQUIVALENTE PARA ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA CONFINADA.”

Adscripción

Tesis de grado / UCV

Año

s/f

Lugar

Venezuela

01_DESCRIPCIÓN DEL CASO Los modelos de rigidez lateral equivalente para estructuras de mampostería confinada existentes en la literatura técnica, con la finalidad de recomendar uno o más modelos equivalentes que permitan el cálculo de la rigidez lateral de estructuras de mampostería confinada de forma simplificada 02_ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO El estudio se elaboro en seis (6) etapas estructuradas; la primera se elaboro una revisión de las propiedades de los materiales de uso frecuente en Venezuela para estructuras de mampostería confinada y se definieron dos modelos equivalentes conocidos como Biela Diagonal Simple y Columna Ancha. La segunda etapa consistió en ensayos reales llevados a cabo en el IMME acerca de la simulación de modelos numéricos, con la finalidad de calibrar el proceso de simulación y obtener la rigidez lateral. En tercer lugar, se hizo un estudio detallado de modelos numéricos patrón donde se fijaron características mecánicas y geométricas específicos con variaciones de relaciones de aspecto, número de vanos y niveles para calcular sus valores de

rigidez lateral y observar el comportamiento en porcentajes de área del muro de mampostería sometidos a esfuerzos de tracción y compresión. La cuarta etapa consistió en un estudio detallado de los modelos equivalentes con las mismas características mecánicas y geométricas que los modelos patrón con la finalidad de calcular su rigidez lateral equivalente. La quinta etapa un estudio comparativo entre los modelos patrón y equivalentes a través de definiciones de porcentajes de error. La sexta etapa es una propuesta para ajustar el modelo de Biela Diagonal Simple.

03_CONCLUSIONES

Posterior al estudio completo, se logró clasificar y caracterizar mecánicamente y geométricamente la mampostería de uso más común en Venezuela y en base a la relación que mantienen con la distribución del espacio interno (número de pisos, mampostería confinada, materiales empleados nuecero de divisiones internas) se pudo realizar una tabla indicativa en la aplicación de los modelos de Biela Diagonal y Columna ancha para estimar la rigidez lateral equivalente de las estructuras.

REFERENTE 07: Autor Título del trabajo

Adscripción

Paola Cano “REHABILITACIÓN DE VIVIENDAS EN ZONAS DE BARRIOS: CARACTERIZACIÓN, DIAGNÓSTICO Y PROPUESTAS DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL” Trabajo de grado para optar al título de MAGISTER SCIENTIARUM en desarrollo tecnológico de la construcción en IDEC-FAU- UCV

Año

2003

Lugar

Sector 11 de Agosto. Quebrada Anauco. Caracas

01_DESCRIPCIÓN DEL CASO En el presente trabajo se pueden observar tres propuestas de reforzamiento en viviendas de barrios: la primera de carácter individual, donde se refuerza una sola vivienda que tenga problemas estructurales, la segunda de carácter grupal, tomando como parte del grupo a aquellas viviendas que tengan similitudes en los problemas estructurales y la tercera, de carácter grupal también, pero escogiendo las viviendas del grupo por condiciones de adyacencias. Las últimas dos propuestas darían una solución estructural conjunta, que permite considerables ahorros económicos y reducir la vulnerabilidad a la que están expuestas dichas viviendas por estar adosadas entre sí.

02_ ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO Se aplica el reforzamiento de una vivienda individual del sector 11 de Agosto, Quebrada Anauco, calle Real de Cotiza, Caracas. Se estableció la necesidad de construir una losa de fundación superficial para evitar excavar de la manera tradicional para construir zapatas, ya que la vivienda está ubicada en un talud inestable y esto solo podría contribuir a hacer crítica la condición de ese talud.

Proceso constructivo: 1_ Demolición de la base de las paredes a reutilizar, y de los escombros para reutilizar en el rellenado, compactación y nivelación.

2_Compactación para nivelación del espacio en el que serán ubicados los bloques piñatas.

3_ Armado del refuerzo metálico del envigado y ubicación del sistema de encofrado perdido.

4_Armado de la retícula con combinación de tierra y bloques piñata de arcilla.

5_ Colocación del armado de los nervios de la retícula.

6_ Colocación de enmallado de repartición armado a mano con cabilla ¼” (tripa de pollo).

7_ Vaciado.

8_ Observaciones: Se recomienda llevar las instalaciones tanto sanitarias como eléctricas por fuera de la losa y de las paredes.

03_ CONCLUSIONES En este trabajo se ven los beneficios de tener un reforzamiento de carácter grupal, tanto por el ahorro en costo y material como porque resolvería a su vez el problema de estar adosadas las viviendas ya que con una sola losa de fundación superficial, aunque sean varias casas, a la hora de un sismo se verían afectadas como si fueran una sola, y en los barrios la mayoría de las viviendas están adosadas hasta un punto de compartir paredes y elementos estructurales.

REFERENTE 08: Autor Título del trabajo Adscripción

Arq. M.Sc. Laura Ramírez Propuestas de Aplicación del Mortero Armado en Viviendas Progresivas Trabajo de Grado en Desarrollo Tecnológico de la Construcción IDEC / FAU-UCV

Año

1996

Lugar

Venezuela

01_ DESCRIPCIÓN DEL CASO En vista de que la construcción actual en zonas de bajos recursos se da de manera progresiva, en muchos de esos casos, las estructuras previamente construidas no están en la capacidad de soportar las futuras ampliaciones que se realicen, por esto, se busca en este trabajo, encontrar la manera correcta, con el uso de los elementos adecuados de preparar las estructuras y de incorporar nuevos elementos que ayuden al incremento de la resistencia sísmica de la construcción.

02_ ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO Tomando como base una vivienda edificada, se busca lograr su ampliación en horizontal y en vertical siguiendo los estudios de tres elementos constructivos fundamentales: 01.1_ Techo transformable a entrepiso: Sistema de techo que permita transformarse en entrepiso sin sustitución de material, compuesto por componentes horizontales resistentes colocados modularmente entre si cubriendo la totalidad de la luz, combinados con losetas pre-elaboradas de cerramiento, de forma sencilla.

01.2_ Muro portante: Utilización de componentes verticales resistentes espaciados modularmente entre sí, combinados con tramos de M.A. conformado en sitio que cubrirán los componentes y los espacios entre componentes como cerramiento, estabilizadores y rigidizadores del sistema (conformando una membrana tensa y monolítica).

01.3_ Techo de teja: Diseño de componente de techo de poco peso en M.A. con acabado de teja criolla de arcilla, que racionalice el proceso de construcción del techo de teja en la vivienda popular.

03_ CONCLUSIONES Luego del estudio de cada uno de los elementos antes mencionados, se procede a la ampliación de la casa utilizando los siguientes elementos con las siguientes características: • Techo/ entrepiso: Mortero 1:2 cemento-arena. Agua-cemento: 0,50 en peso.

Aproximadamente 350Kg/cm2.

• Muro portante: armado de aprox. 6 capas de malla hexagonal reforzadas con alambrones en sentido horizontal cada 12cm. Refuerzo de malla electrosoldada de 1”x1” y 3 cabillas de ¼” (6,35mm). Posteriormente vibrado y recubierto.

• Techo de teja: Colocación de TEJACOMP de 4,03m de largo (62Kg) sobre viga corona y amarre de refuerzos Luz 2,40 y aleros de y 65cm.

Proceso constructivo • Remoción del muro para el crecimiento.

• Vaciado de losa • Colocación de componentes verticales

•

Colocación de alambrón de refuerzo y tensado. (4mm) Horizontal cada 30cm y uno en vertical.

• Preparación del entrepiso, colocación de componentes verticales en 2º planta.

• Reforzamiento de los muros portantes.

• Armado del techo.

Consideramos este como uno de los trabajos que puede ofrecer una gran ventaja en la construcción progresiva de los barrios, en especial por el aporte del techo transformable a entrepiso. Ya que si las viviendas de los barrios lo implementaran, al momento de ampliarse, estas tendrían menos problemas estructurales y serían más resistentes.

REFERENTE 09: Autores Título del trabajo Adscripción Año

Dr. Michael Schmitz (FUNVISIS), Ing. Alcibiades Molina (FUNVISIS), Ing. Luis Andrade (UCLA), Ing. Denis Avon (UCLA) Reforzamiento sismo-resistente de casas de ADOBE en la región Andina" (CERESIS/GTZ) Proyecto investigación Actividades realizadas en Venezuela bajo la coordinación de la Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas – FUNVISIS 2000

• Caso a: Barrio Libertador sector el Termial, Lugar

Barquisimeto, Estado Lara, Venezuela.

• Caso b: Av. Principal sector San José Obrero, diagonal a la cancha deportiva, Barquisimeto, Estado Lara, Venezuela.

01_ DESCRIPCIÓN DE CASO En base a la reunión del proyecto Adobe realizada en la Ciudad de Cuzco año 1999, donde se plantea el reforzamiento de construcciones de abobe mediante la aplicación de mallas metálicas en las paredes de la construcción. Se busca trasladar esa metodología a las viviendas informales en Venezuela, por lo que en conjunto con la Facultad de Ingeniería de la Universidad Centro Occidental Lisandro Alvarado (UCLA) y la experiencia en materia de trabajos con el material de construcción de adobe en la región, se decide comenzar la propuesta en dos viviendas del estado Mérida y dos del estado Lara. Sin ser posible el reforzamiento de las viviendas en el estado Mérida, se centra la atención en el reforzamiento de las viviendas del estado Lara.

Las viviendas seleccionadas cuentan con un área de 40 m2 Con adobes de 15 cm, ambas construcciones recientes (3-4 años de construcción). En ellas se puede observar la mala calidad del abobe empleado tanto por su mala

fabricación como por el deterioro temporal del material ante factores atmosféricos como agua y vientos.

02_ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO En primer lugar, se ataca el problema de la calidad de los adobes, donde se propone mejoramiento en la calidad de los mismos mediante la participación de los profesionales de la Universidad Centro Occidental Lisandro Alvarado basándose en las experiencias experimentales que este grupo ha adquirido con el material.

En segundo lugar, se produce con el reforzamiento de las viviendas mediante la incorporación de mallas metálicas en dirección vertical y horizontal a las paredes de la construcción, recubiertas con un enchapado que permita su protección. Estas mallas se aplican tanto en paredes internas como en fachadas. Para ofrecer mayor rigidez a la estructura, en estos casos solo formada por las paredes de la vivienda.

03_ CONCLUSIONES El mejoramiento de la materia prima (bloques de adobe) y la incorporación de la malla metálica recubiertas en enchapado, aumenta significativamente la resistencia de la vivienda a la hora de un sismo, brindando mayor tiempo para el desalojo de la vivienda y al mismo tiempo evitando que la vivienda colapse, igualmente se presentan agrietamientos y daños notables en la construcción pero se evita que esta colapse.

REFERENTE 10:

Autor Título del trabajo Adscripción

Marianela Lafuente, IMME, UCV “COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE ESTRUCTURAS DE MUROS DE MAMPOSTERÍA” Informe tecnico/ Extracto Diseño Sismoresistente especificaciones y criterios empleados en Venezuela

Año

2001

Lugar

Venezuela

01_DESCRIPCIÓN DEL CASO Se discute el comportamiento sísmico de estructuras de muros portantes de mampostería y su uso en Venezuela, destacando las características de los materiales comúnmente utilizados y procedimientos constructivos más frecuentes, así como los resultados experimentales obtenidos en los laboratorios del IMME en las últimas 3 décadas, con propuestas para el diseño y límites de desplazabilidad en muros de mampostería confinada.

02_ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO Se destacan: la mampostería no reforzada, en la cual la mampostería debe soportar todas las cargas, la mampostería reforzada internamente, cuando el acero de refuerzo se dispone internamente y la mampostería confinada, cuando el acero de refuerzo se coloca en elementos confinantes. En estos casos, el acero de refuerzo debe absorber los esfuerzos de tracción que la mampostería no puede resistir, proporcionando la ductilidad necesaria al sistema para soportar adecuadamente las acciones sísmicas.

En el caso de mampostería confinada, la mampostería de relleno influye en el comportamiento de la estructura, alterando la rigidez lateral de la edificación y la manera de responder ante acciones sísmicas, influyendo de manera notable en el comportamiento de los elementos confinantes en función de la rigidez relativa entre estos elementos y el relleno de mampostería. Cuando los elementos confinantes son de pequeñas dimensiones, siguen la deformación impuesta por la mampostería y en este caso, estos elementos deben mantener una acción propiamente confinante a la vez de absorber las tracciones debidas al volcamiento inducido por las acciones horizontales impuestas por el sismo.

En Venezuela, a pesar de la falta de normas específicas para el análisis, construcción y diseño de estructuras de mampostería, su uso es generalizado en el sector de la construcción informal donde la mayoría de las viviendas son construidas de manera no controlada en base a paredes portantes de mampostería confinada a todas luces insuficientes desde el punto de vista estructural.

Durante las últimas décadas, el IMME adelanta un proyecto de investigación orientado a la racionalización del uso de la mampostería estructural con énfasis en la mampostería confinada, con importantes resultados en la caracterización de materiales nacionales. Las Tablas 1 y 2, resumen las propiedades mecánicas de los bloques de arcilla y concreto utilizados en Venezuela, derivados de muestras de varias alfarerías y bloqueras de la región Capital y Valencia, representativo de la producción nacional. Destacan los altos valores de dispersión como reflejo de la alta variabilidad del material, especialmente para los bloques de arcilla donde los métodos de producción son casi artesanales y las alfarerías presentan gran heterogeneidad en cuanto a su nivel técnico y control de la producción. Asimismo, los valores de resistencia a compresión obtenidos están por debajo de los mínimos necesarios para calificarles como bloques estructurales, además que las piezas presentan una calidad bastante baja, con gran heterogeneidad y defectos de acabados, incluso en su dimensiones.

Tabla indicativa (Ver anexo 2) En los barrios o zonas populares, en general se utilizan morteros con dosificaciones en volumen de cuatro partes de arena y una de cemento, aĂąadiendo agua hasta lograr un manejo adecuado. El uso de la cal en el mortero no estĂĄ

generalizado. La resistencia a la compresión promedio es de 70 Kgf/cm2, coeficiente variación 3% y módulo de elasticidad de 15370 Kgf/cm2, muy superior a los valores especificados ASTM para morteros. Se describe los detalles de una vivienda típica del sector informal y su proceso constructivos (no se aclara la fuente de esta información).

•

Resistencia de muros de mampostería confinada

La respuesta estructural de los muros de mampostería confinada es compleja porque la interacción entre el marco y el relleno de mampostería depende de múltiples factores, como por ejemplo, la rigidez relativa pórtico-mampostería, la relación de aspecto de la pared, el mecanismo de falla que presente el relleno, la presencia y nivel de cargas verticales, la presencia de aberturas en el relleno, la heterogeneidad del material con propiedades mecánicas muy variables y difíciles de caracterizar.

Usualmente se trata de manera independiente el efecto de las cargas: a) Perpendiculares al plano de la pared y b) Las cargas laterales en el plano de la pared.

En el primer caso, la resistencia es proporcionada por un efecto de membrana o arco que se genera con la deformación transversal de la pared y que puede ser estimada en base a un modelo simplificado, que supone que la pared se agrieta a media altura.

En el segundo caso, el problema es más complejo, ya que la pared puede presentar distintos patrones de agrietamiento que conducen a diversos mecanismos de falla, por lo que se recomienda evaluar la resistencia derivada de cada uno de los modos de falla y tomar como resistencia de diseño el menor de los valores obtenidos entre: 1) falla por tracción de los elementos verticales confinantes, 2) falla de la junta horizontal del mortero, 3) falla por aplastamiento del material de relleno en compresión, 4) falla por agrietamiento diagonal de la pared.

Como alternativa, en lugar de orientar el diseño por estados límites de resistencia, parece más recomendable el control de los desplazamientos máximos, con valores límites de derivas relativas, que permita evaluar diferentes niveles de diseño para daños reparables y rotura.

En base a los resultados de ensayos experimentales obtenidos en el IMME sobre paredes con bloques de concreto, arcilla y ladrillos macizos, se observa la significativa reducción de rigidez desde los primeros ciclos de carga, por lo que se recomienda limitar la deriva lateral que asegura un nivel de daño moderado y una resistencia lateral aceptable a 1/600 para mampostería confinada con bloques de concreto, 1/300 para mampostería reforzada con bloques de concreto, y (H/L)/700 para mampostería con bloques de arcilla o ladrillos macizos. En particular para paredes de bloques de arcillas, la capacidad resistente en Kgf/cm2 puede estimarse como: Vm = 2,72 f/fm + 1,44 H/L f … esfuerzo de compresión inducido por la carga axial aplicada sobre el muro

fm … resistencia de la pila H… Altura del muro L…Longitud del muro Asimismo se discute las consideraciones para el modelado de la mampostería.

En general prevalecen los modelos simples que representan el comportamiento del relleno con una o varias bielas equivalentes de compresión, caracterizadas por un área equivalente, módulo elasticidad y longitud, la cual puede ser modificada, según los diferentes niveles de desplazamientos, para representar la degradación de rigidez una vez agrietado el relleno. Existen diferentes propuestas que sugieren la colocación de 3 o más bielas para modelar más adecuadamente el relleno, especialmente después del primer agrietamiento diagonal y el empleo de parámetros ajustados experimentalmente para considerar los diferentes estados de agrietamiento e incluso la presencia de aberturas en los muros.

03_CONCLUSIONES Se concluye que, de acuerdo con el estado actual de las investigaciones nacionales, no se recomienda utilizar el comportamiento inelástico de la mampostería para el diseño sismorresistente de estructuras de muros confinados; es decir, no permitir la reducción de cargas de diseño por ductilidad.

REFERENTE 11: Autor

Dr. Ing. Enrique Castilla - IMME, UCV

Título del trabajo

RECOMENDACIONES SISMORESISTENTE DE MANPOSTERIA

Adscripción

Informe

Año

2001

Lugar

Venezuela

PARA EL DISEÑO EDIFICACIONES DE

técnico/ Extracto Diseño Sismorresistente especificaciones y criterios empleados en Venezuela

01_DESCRIPCIÓN DEL CASO El uso confiable de la mampostería como elemento portante depende fundamentalmente del conocimiento y control de los materiales que los componen.

Básicamente existen dos formas constructivas de la mampostería estructural; la primera, proporcionando refuerzos internos con acero longitudinal y transversal, rellenando los alvéolos de los bloques con concreto líquido, conocido como mampostería armada internamente, y la segunda, rodeando las paredes de elementos menores de concreto armado, conocida como mampostería confinada. En este caso, los elementos de confinamiento mejoran el comportamiento de la pared,

garantizando estabilidad ante cargas transversales al plano de la pared y resistiendo el volcamiento ante acciones laterales en su plano, pudiendo en condiciones controladas obtener ciclos de histéresis estables para disipar energía inelástica. Pero la función más importante del elemento de confinamiento es retrasar el agotamiento de las paredes debido a la excesiva debilidad de la mampostería para resistir esfuerzos de tracción, por lo que el confinamiento, retarda la fisuración diagonal, aumentando la resistencia de la pared, impidiendo su agotamiento prematuro y permitiendo mayores niveles de deformación lateral.

El muro ofrece resistencia y capacidad de deformación aún estando fisurado diagonalmente, no obstante, no proporciona mecanismos adecuados de disipar energía inelástica debido a la fragilidad de los materiales, aunque la fricción en el entorno de las grietas representa una fuente no despreciable de disipación de energía.

Atentan contra el desempeño de la pared, la presencia de aberturas como ventanas, entre otras, que proporcionan por adelantado una gran grieta, la falta de mortero en la junta vertical de la mampostería que equivale a un estado de preagrietamiento diagonal y finalmente la colocación de servicios embutidos que debilitan las paredes estructurales.

La experiencia de sismos recientes demuestra que la mayoría de fracasos en mampostería estructural se debe fundamentalmente a vulnerabilidades generadas por deficiencias constructivas que a la mala conducta de la mampostería, resumidas como; no cerrar los lazos de confinamiento, interrumpir arbitrariamente el acero de refuerzo, no anclar debidamente las vigas de corona con los machones, amarre inadecuado de pisos y techo a muros y mala calidad de los materiales.

02_ESTUDIO Y APLICACIÓN DEL REFORZAMIENTO En Venezuela no se cuenta con normas para el diseño y construcción de estructuras de muros de mampostería. La experiencia de IMME en las últimas décadas se resume en el ensayo de más de 33 muros a escala natural, 10 con bloques de arcilla, 13 con bloques de concreto, 10 con ladrillos macizos, ensayos sobre bloques y muretes de mampostería, lo que supone una gran experiencia en la materia. Los ensayos cubre relaciones de aspecto (alto/largo) de 0,75-1,00-1,25, con un esfuerzo axial promedio entre 0-0,25fm donde fm es la resistencia a compresión promedio de las pilas ensayadas. La Tabla 1 reproduce los valores típicos de fm para la mampostería utilizada en Venezuela, con morteros de pega en relaciones volumétricas 4:1:1 (arenacal-cemento)

Se recomienda que las cargas gravitacionales no superen 0,20fm y que la relación de aspecto esté cerca de la unidad. La norma MOP (1955) recomendaba que la separación entre machones sea como máximo 20veces el ancho del bloque.

Se recomienda que los machones se ubiquen en las esquinas de la edificación, en la intersección de muros portantes y donde existan importantes aberturas.

La capacidad a cortante de los muros puede estimarse como:

⎡ f ⎤ Vm = φ ⎢α + β e⎥ fm ⎣ ⎦

Donde:

α y β … constantes que depende del tipo de material (2,27 y 1,44 respectivamente, en paredes confinadas de bloques arcilla – Kg y cm) f … esfuerzo axial sobre el área bruta de la pared e … relación de aspecto (alto/ancho) φ … factor de minoración de resistencia a corte Se recomienda establecer requerimientos de estados límites de diseño restringiendo las deformaciones laterales de los entrepisos, para lo cual este límite debe ser igual ∆=e/700 para muros de mampostería confinada de bloques huecos de arcilla.

En cuanto a la relación entre área de muros y área de plantas, hay evidencias de estructuras reales sometidas a terremotos (Gallegos, 1989) que muestran buenos resultados para relaciones área muros/área planta superiores al 2% y en ningún caso esta relación debe ser inferior al 0,5%. Es importante una efectiva conexión de los entrepisos con los elementos portantes verticales, y una proporción equivalente de rigideces laterales en las dos direcciones principales de la edificación equivalente a una distribución comparable de área de paredes en cada dirección. Asimismo, se recomienda evitar la práctica de romper las paredes para embutir los servicios y/o concentrarlos en paredes no estructurales.

Finalmente, los muros portantes deben llegar a las fundaciones, y estos deben ser capaces de soportar las solicitaciones transferidas.

03_CONCLUSIONES Esta investigación propone las siguientes recomendaciones esenciales para el diseño de edificaciones sismorresistentes en mampostería: 1.

2.

3.

4.

5.

6.

Distribución apropiada de paredes en dos direcciones Adecuada conexión entrepiso-paredes Cuidar detalles constructivos Limitar derivas de entrepiso para controlar daños.

Uso de dinteles (bien detallados) de bajo acoplamiento entre muros Sana práctica constructiva y control calidad de materiales y del proceso constructivo.

1.3.- CÁLCULO DE DENSIDADES DE PAREDES POR METRO CUADRADO Es usada la tesis de la profesora Iris Rosas como referencia a encontrar varias viviendas construidas en barrios levantadas en planos para enfocar el cálculo y la investigación sobre ellas.

En base a dicho levantamiento de diferentes viviendas informales, se toma el área total de la vivienda por piso y se miden los metros de paredes lineales (totalidad de paredes), en dirección tanto longitudinal como transversal. Posteriormente se dividen los metros cuadrados de pared entre el área (metros cuadrados) por piso de la vivienda, esto arroja un resultado adimensional que representa la densidad de paredes en una dirección y en la otra, factores fundamentales para obtener rigidez de la estructura.

En casos posteriores se recomienda la diferenciación de las paredes que están dentro de los pórticos estructurales, y las paredes secundarias, ya que estas últimas son ineficientes en la resistencia estructural debido a la falta de confinamiento por parte de la estructura. Las paredes confinadas trabajan como una unidad con la estructura, respondiendo en conjunto ante el sismo, mientras que las paredes sin confinamiento, son más propensas a trabajar de manera independiente por lo que su respuesta ante el sismo no tiene la misma eficiencia que las anteriores.

Se estudiaron 7 viviendas, de las cuales se elabora una tabla resumen para cada una que contiene: 1.

2.

3.

4.

5.

Numero de niveles o pisos (Iris Rosas, tesis; 2004) Área de cada nivel (m2) Densidad en eje X (%) Densidad en eje Y (%) Observaciones y comentarios

Vivienda 1. Familia Calderón Planta 3 2 1

A (m2) 30,88 58,41 58,41

X(%) 4,3 6,8 6,8

Y(%) 2,6 6,5 5,4

Obs Techo liviano - Bloque trabado Bloque arcilla con machones Bloque arcilla con machones

Vivienda 2. Familia Vallenilla Planta 3 2

A (m2) 53,29 52,87

X(%) 3,5 5,0

Y(%) 6,2 6,7

Obs Techo liviano, bloque trabado Bloque arcilla con machones

1

47,07

4,4

7,1

Bloque arcilla con machones

Vivienda 3. Familia Vargas Planta

A (m2)

X(%)

Y(%)

2

20,92

8,5

12,4

1

20,14

7,1

11,1

Obs Losa tabelones, futura ampliación 1 piso Paredes exteriores Bloque 15 cm interiores bloques 10 cm

Vivienda 4. Familia Gonzáles Planta

A (m2)

X(%)

Y(%)

3

57,04

6,0

7,2

2 1

57,04 52,43

6,6 4,7

7,5 5,6

Obs Columnas apoyadas en losa entrepiso, techo liviano 10 columnas 10 columnas

Vivienda 5. Familia Gonzáles Márquez Planta 4 3 2 1

A (m2) 66,87 66,87 66,87 17,41

X(%) 15,3 17,2 17,6 10,7

Y(%) 34,0 34,8 23,5 8,0

Obs Mampostería estructural Viga mas de 5mts de luz (0.25x0.30)

Vivienda 6. Familia Landazori Planta

A (m2)

X(%)

Y(%)

5 4 3 2 1

66,56 92,16 92,16 76,19 34,51

11,3 8,0 12,1 10,7 8,9

11,2 11,8 15,5 13,0 5,9

Obs 7 colunas + paredes mamposteria trabada 11 columnas 11 columnas 11 columnas 12 columnas

Vivienda 7. Casa Comunal (Este levantamiento fue realizado en el trabajo de campo, y es la Casa Comunal Antonio José de Sucre.)

Planta A (m2)

X(%)

Y(%)

3

64,00

2,6

2,5

2

81,00

3,1

3,9

1

122,00

4,9

5,1

Obs Cubiertas livianas, columnas a media altura se prolongan con perfiles metálicos Falta de continuidad entre vigas y columnas, cruce de vigas sin apoyo.

Sótano, muros de bloques de concreto y arcilla

Al tener poca capacidad de adquisición de tierras, y altas densidades de población en cada vivienda, los propietarios se ven en la necesidad de generar viviendas compactas, de poca área y alta distribución de usos por lo que la presencia de la pared divisoria es muy alta, así se obtienen viviendas donde los espacios son muchos pero de pequeñas dimensiones por lo que la relación metros cuadrados de pared – área de la vivienda se ubica entre 2.6% y 1.76% números que representan una alta presencia de paredes.

La norma sísmica sugiere que en residencias, la densidad de paredes considerada segura, es de 0.02 o 2%. En las viviendas estudiadas, todas tienen valores superiores a los indicados por dicha norma, lo cual es un factor positivo en la tipología de vivienda informal. Se dice que es un factor positivo ya que si bien, la estructura formal de la vivienda (vigas y columnas) por lo general no cuentan con las dimensiones ni materialidades adecuadas, las paredes pasan a ser elementos estructurales involuntarios que ayudan al soporte de las losas superiores, disminuyen las cargas correspondientes a los elementos estructurales y al mismo tiempo le brindan rigidez a la construcción tanto en una dirección como en otra.

Ahora, la condición estructural de las paredes, nos da una nueva opción de reforzamiento estructural de viviendas informales, no enfocándose directamente a las vigas y columnas, sino más bien enfocándose en el reforzamiento de las paredes de la construcción, buscando generar densidades equivalentes en ambas direcciones para generar respuestas similares en el comportamiento estructural de la vivienda, evitando

así la concentración de daños en la dirección que posee menos porcentaje de paredes por área, por lo que en este caso, es la dirección más flexible.

PARTE II: INVESTIGACIÓN DE CAMPO

La información que se encuentra en la investigación de campo es aquella recopilada directamente del barrio y de las viviendas sobre las cuales trabajamos, específicamente a la que luego se les hará el reforzamiento.

II.1.- EL ESTUDIO DEL CASO El trabajo de investigación de campo fue realizado en el Barrio Colinas de Telares Palos Grandes ubicado en la Parroquia de Caricuao, principalmente se trabajó en la casa comunal Antonio José de Sucre y en las viviendas de sus alrededores para recopilar la información necesaria. En la cercanía de la zona de trabajo ocurrió un deslizamiento de tierra que se llevó y dejo destruidas varias viviendas, haciendo notar la importancia que tiene un reforzamiento estructural en dichas edificaciones ya que están expuestas a muchos factores ambientales que pueden perjudicarlas.

En este sector, así como en el resto de los barrios de Venezuela habitan personas de baja estabilidad económica, por esta razón cualquier reforzamiento estructural que se haga, se debe pensar que sea apto para que lo puedan costear y ejecutar los mismos habitantes que en su mayoría autoconstruyen sus viviendas.

Para el estudio de dicho reforzamiento se escogió una vivienda piloto y a su vez estas técnicas deberán ser aptas y de fácil aplicación para el resto de las edificaciones del barrio, tomando en cuenta que aunque estén en un mismo sector y tengan muchas características constructivas parecidas, no todas pueden ser tratadas igual a la casa piloto.

II.2.- OBJETIVOS Los objetivos principales de esta investigación consisten en recopilar, revisar y procesar la información existente del tema y de las viviendas a trabajar para levantar los datos en campo sobre las principales características de los sistemas constructivos y de las materiales empleados, así como identificar el estado y relaciones de las construcciones del lugar a manera de que sirvan de base para el desarrollo y ejecución de un proyecto de reforzamiento sísmico real sobre una vivienda previamente seleccionada o vivienda control, que será desarrollado por los ingenieros de FUNVISIS.

II.3.-METODOLOGÍA Para realizar el estudio de las viviendas seleccionadas, se formularon dos encuestas modelo (Apéndice 1) (Apéndice 2), con el objetivo de recopilar la mayor

información posible sobre la manera de construir y de habitar que se da en los asentamientos informales, para generar con estas una base de datos que permita identificar las condiciones actuales en la que se encuentran estos asentamientos informales. Estas encuestas apuntaron a diferentes tipos de información y por ende a personas con diversos roles dentro de la vida del barrio.

La primera encuesta, busca entender cómo se construyen los asentamientos informales, por lo que va dirigida a los constructores como tal. En ella se evalúan aspectos relacionados tanto a nivel de instrucción del constructor, orígenes del conocimiento y experiencia que posee, también los aspectos técnicos más relacionados al oficio, como a dimensiones de elementos estructurales, materiales empleados, y proporciones entre ellos.

La segunda encuesta, apunta al hecho de cómo se habitan estas construcciones y en qué condiciones se encuentran realmente, por lo que van dirigidas a los usuarios de las mismas. En esta encuesta, se evalúan aspectos tanto del habitante a nivel de instrucción, obtención y construcción de la vivienda, como la manera de residirla, número de personas que habitan en dicha vivienda y servicios con los que cuenta. También se incluye un breve levantamiento de los espacios, la estructura y la manera en que se relacionan de la vivienda, elementos presentes en ella relacionados a sus condiciones físicas y resistentes, y problemas estructurales que presentan.

De este segundo grupo de encuestas, distribuidas al azar, se seleccionó una vivienda piloto, en este caso fue la casa Comunal Antonio José de Sucre, de la cual se hizo un levantamiento a detalle, de todos sus elementos estructurales y no estructurales para la posterior realización de la planimetría correspondiente.

La vivienda piloto fue escogida bajo los parámetros de factibilidad de reforzamiento sin necesidad de evacuación de sus habitantes, facilidad de intercambio de información, por el hecho de ser casa comunal, disposición de transporte y recibimiento en cada una de nuestras visitas. Además del hecho que cumple provisionalmente la función de refugio de familias damnificadas por un derrumbe cercano, por lo que cuenta con la mayor cantidad de usuarios en el sector (22 familias aproximadamente), y tiene la posibilidad de recibir ayuda económica para su reforzamiento, por lo que era la opción más adecuada para el estudio.

El estudio de reforzamiento y la propuesta de intervención se realizaron bajo la guiatura del ingeniero estructural especializado Salvador Safina, quien es el encargado por FUNVISIS para que realice dicho proyecto, y consistió en atinar los lineamientos bajo los cuales se rige la propuesta y la propuesta propiamente dicha La casa comunal también sirvió como edificación piloto para el estudio de materiales que paralelamente realizo el IMME (Instituto de Materiales y Modelos Estructurales) donde realizaron unos estudios y unas pruebas de los materiales con los que está construida, pudiéndolos relacionar con los materiales usados en las demás viviendas del barrio(Anexo 3). Para dichos estudios se usaron los siguientes instrumentos:

Esclerómetro: Es el instrumento de medición usado para determinar la resistencia a compresión del hormigón, dichas pruebas pueden hacerse en pilares, muros, pavimentos, etc. Funciona con una pesa tensada con un muelle, que es lanzada contra el hormigón y calcula su rebote, por lo que no es un método exacto, usado mayormente como método de comprobación.

Core drill: Es aquel instrumento que obtiene una muestra cilíndrica del material. El core drill es como un taladro que tiene una broca hueca donde queda la muestra adentro una vez que se hace el ensayo. Dicha muestra es luego analizada para comprobar las propiedades del material. Si la muestra es obtenida de un elemento estructural, deberán asegurarse de no cortar las cabillas antes de ubicar de donde será la extracción.

Ferroscan: Es un escáner que usa electromagnetismo para determinar ubicación, profundidad, espesor de recubrimiento y diámetro de las barras de acero estructural situadas en el concreto armado. Uno de sus objetivos es localizarlas para evitar cortarlas al hacer una perforación del concreto para una prueba de material.

Pulso de Ultrasonido: También llamado pulso ultrasónico es un método no destructivo que permite realizar inspecciones de resistencia, módulo de elasticidad, localización y profundidad de grietas, etc., de concretos en obra sin destruir los elementos.

II.4.- ANÁLISIS DE LAS TIPOLOGÍAS DE VIVIENDA EN BARRIOS El análisis de las tipologías de vivienda en barrios estará conformado por dos bases de datos, realizadas a través de encuestas efectuadas a los constructores y habitantes del barrio y sus conclusiones.

II.4.1.- CARACTERÍSTICAS DE LOS CONSTRUCTORES: Se presentan los resultados de las encuestas realizadas a 7 (siete) constructores del sector, para posteriormente someterlos a un análisis que nos permita entender el conocimiento de los constructores y la manera en que desarrollan su construcción.

En estos resultados se refiere a cada uno de los constructores bajo un orden determinado por FUNVISIS en función de sus números de cédula, pero para su fácil entendimiento están transformados a orden alfabético, de esta manera: 881 ahora llamado cA 2 ahora llamado cE 838 ahora llamado cB 3 ahora llamado cF 1 ahora llamado cC 524 ahora llamado cG 451 ahora llamado cD

Identificador

Tiempo comunidad Escolaridad Experiencia en la construcción Construcciones en la comunidad

cA

cB

cC

cD

cE

cF

cG

26-50 años

26-50 años

26-50 años

11-25 años Primaria 26-50 años

11-25 años

6-10 años

6-10 años

26-50 años 26-50 años

Bachiller 11-25 años

Secundaria 26-50 años

Bachiller 11-25 años

de 6-12

de 13-20

de 6-12

de 1-5

de 1-5

de 1-5

de 1-5

Como aprendió el oficio

auto

Ince

Ince

Ince

auto

auto

auto

Empresas constructuras

no

si

no

si

si

si

si

propietario

propietario

Prop.

Prop.

Prop.

propietario

propietario

25

25

32

quien decide forma construcción

Secundaria Secundaria

Dosificación concreto por saco cemento: Arena (palas)

30

30

30

30

Piedra (palas)

15

15

15

15

30

35

16

Agua (Cuñetes)

2

3

2

3

2,5

3

4

x

x

x

x

x zapata

Tipología construcción Bloques Trabados Paredes con machones Porticos rellenos paredes Tipo de fundación

zapata

x

x

x

x

zapata

zapata

zapata

zapata

zapata

profundidad /espesor (mts)

1,5

Dimensiones (mts)

1x1

1x1

1x1

1x1

1x0.8

1.5x1

1,5 1x2

25x25

30x30

25x25

20x20

25x25

30x30

25x25

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

3/8" de 1015cm

3/8"

5.2mm

3/8"

3/8"

3/8"

3/8"

10cm

10cm

15cm

12cm

10cm

10cm

Columnas Dimensiones (cms) cabilla principal estribo separación estribos

Vigas Dimensiones (cms) cabilla principal estribo separación estribos

30x40

25x25

20x30

25x25

30x35

25x27

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

3/8" de 1015cm

3/8"

5.2mm

3/8"

3/8"

3/8"

3/8"

10cm

10cm

15cm

12cm

10cm

10cm

30x30

30x30

25x25

20x30

25x25

30x30

25x25

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

1/2"

3/8" de 1015cm

3/8"

5.2mm

3/8"

3/8"

3/8"

3/8"

10cm

10cm

15cm

12cm

10cm

10cm

x

x

x

Vigas de riostras Dimensiones (cms) cabilla principal estribo separación estribos Tipo de techo Losa maciza tabelones

x

x

x

losa nervada

x

x

x

losacero

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

otra Tipo de pared bloques arcilla 10cm bloques arcilla 15cm

x

bloques concreto Frisos

dos caras

dos caras

dos caras

dos caras

dos caras

dos caras

dos caras

60

40

75

30+40

48

3,5

6

5

Mezcla de friso (por saco cemento) arena (palas)

45

60

agua (cuñetes)

5

6 3 5 Fuente: Elaboración propia

En estos resultados se puede observar en cuanto a la instrucción de los constructores, que en su mayoría presentan un nivel de instrucción media - baja específicamente hasta bachillerato, continuando su preparación como constructor de una manera autodidacta, a excepción de 3 casos donde reciben formación del INCES. Debido a esta formación incompleta, al momento de construir utilizan elementos estructurales que no cuentan con la resistencia necesaria y al mismo emplean materiales no adecuados, o en proporciones no apropiadas para la construcción, generando un déficit en la estructura al momento de resistir un movimiento sísmico.

Se puede ver, en las especificaciones de la metodología de construcción que se aplica en las casas del barrio, las notables diferencias entre las dimensiones de elementos utilizados, los materiales empleados, y las proporciones entre estos y

las regidas por la norma sísmica, factor por el cual las construcciones en barrios son mucho más vulnerables a daños que las construcciones formales.

Es importante aclarar, que en las visitas efectuadas al lugar, se pudo ver que la manera de construir en el barrio difiere totalmente de las respuestas obtenidas por los constructores en cuanto a su metodología propia, en la realidad, la mezcla de concreto es mucho más líquida, lo que la hace menos resistente.

El acero utilizado, es menor al establecido por la norman COVENIN 1753 del 2006, las cabillas son de 5.2mm (0.21 cm2) para los estribos y de 3/8” para las principales, cuando según la norma deberían ser cabillas de mínimo 3/8” para los estribos y de1/2” para las principales; a esto se suma un mortero pobre y un friso de poco espesor que a futuro fomenta la corrosión del acero, como en varios casos vistos en el lugar.

Esta diferencia entre las respuestas dadas y la realidad constructiva, indica que el conocimiento por parte de los constructores está ahí, pero por motivos económicos, dificultad de adquisición de materiales constructivos y hasta por cultura constructiva del barrio, no siguen las especificaciones de la norma sísmica al momento de construir dichas edificaciones, estas además tienen condición de crecimiento paulatino, ya que se idean primeramente para el soporte de 1 o 2 pisos y años más tarde cuentan con 4 o 5 pisos sin haber hecho mejora alguna en la estructura pre existente.

II.4.2.- MATERIALES UTILIZADOS EN LAS CONSTRUCCIONES INFORMALES Y SUS ESPECIFICACIONES En base al estudio de materiales del IMME y visitas hechas por el equipo de trabajo al lugar en repetidas ocasiones, se pudo generar un listados de los materiales más frecuentes en la construcción de las viviendas del sector.

• Alambres trefilados: Diámetro 5,2mm Área 0,212 cm2 Longitud 6mts Peso 0,166 kg/m Resistencia 5500kgf/cm2 Limite elástico 5000kgf/cm2 Alargamiento de ruptura 5% • Cabilla: El acero de refuerzo colocado en los elementos estructurales clasifica como A28 de acuerdo con la Norma COVENIN 316-83. Donde, Las columnas poseen cuatro (4) barras de acero de refuerzo como acero principal, así mismo se detecto que no existe confinamiento en las zonas cercanas a los nodos y las vigas poseen dos barras de acero de refuerzo como acero principal, la separación de los estribos varía entre 13 y 15 cm a todo lo largo del tramo de las vigas y no existe confinamiento en las zonas cercanas a los nodos. (Extraído del Informe Técnico de materiales realizado por el IMME 2011)

• Perfiles IPN: En diferentes dimensiones dependiendo de su uso como prolongación de columnas o estructura de la cubierta.

• Losacero: Calibre 18 Espesor 8 a 10 cm 150 Kg.m2 Deflexión máxima 1/180 de la longitud de la lámina en volado Resistencia 210 Kg/cm2 • Tabelones: De 60 -80 cm, armados com perfiles metálicos, y em algunos casos se incorporan correas de concreto.

• Bloques de arcilla: De 10 y de 15 cm, utilizados tanto como mampostería sencilla como mampostería estructural.

• Arena amarilla: Arena lavada de rio •

Concreto:

Cuyas especificaciones se encuentran en el cuadro de vigas y columnas del ensayo a compresión de núcleos de concreto realizado por el IMME. VIGAS Y COLUMNAS ENSAYO A COMPRESION DE NUCLEOS

Muestra PB-COL-1 PB-COL-2 P1-VIGA

Diámetro Altura Peso (cm) 7,54 7,54 7,54

(cm) (kg) 15,26 1,513 9,51 0,892 11,07 1,075

Carga Max. (kgf) 3.590 2.830 3.780

Rc

Rcc 2

(kgf/cm ) 80 63 85

(kgf/cm2) 80 58 80

Fuente: Extracto del Informe Técnico de materiales realizado por el IMME 2011

Estos resultados de la resistencia del concreto en la Casa Comunal, indican que el material utilizado no cumple con el valor mínimo de resistencia establecido, por el contrario, tiene un valor muy bajo 80 2 kgf/cm

Esto no llega a los valores para ser considerado un concreto pobre, por lo que se demuestra La baja calidad de los materiales empleados.

• Piedra picada Piedra picada N 1 II.4.3.- CARACTERÍSTICAS DE LOS RESIDENTES: A continuación se presentan los resultados del segundo grupo de encuestas realizadas a los usuarios del sector, para posteriormente someterlos a un análisis que nos permita entender las condiciones de estos usuarios y la manera en que viven el lugar así como tiempo de residencia, orígenes de la vivienda, servicios con los que cuenta, número de habitantes, etc. Los resultados de estas encuestas se presentan en dos grupos clasificados por el tiempo de residencia en el lugar (de 1 a 25 años y de 25 años en adelante), ya que así se puede relacionar el estado de las mismas con el tiempo que llevan construidas, además los usuarios no permanecen anónimos, para en casa de volver al lugar poder ubicarlos.

Parte 1 (1 a 25 años en el sector) Maikely Gómez

María Juana García

1-5 años

Francis Mendoza

Soraida Rosales

6-10 años

11-25 años

11-25 años

Universidad

Primaria

Primaria

Bachillerato

propia

propia

propia

propia

no

no

no

no

si

no

no

no

vivienda

vivienda

viv/taller

vivienda

todos

todos

todos

todos

Número de niveles

3

3

Estima construir más niveles

no

Identificador

Tiempo comunidad Escolaridad Datos de la vivienda Propia/Alquilada/otra realizó la construcción recibió ayuda para la construcción Uso inmueble Servicios

3

3

no

no

pronunciada

leve

plano

si

si

Configuración vertical soporte edificación pendiente ubicación vivienda Cantidad problemas estructurales deslizamientos cercanos

plano 7 si

4

Detalles de la vivienda Sótano Dimensiones (mts)

30m2

si

No. personas en el piso

0

Tipo de Construcción

2

Vigas en techo del nivel

2

Tipo de techo del nivel

2

Tipo de paredes

2

Presencia frisos

3

Planta Baja 45m2

10x15

No. personas en el piso

Dimensiones (mts)

3x6 0

Sobrenivel

2

5

Tipo de Construcción

3

3

3

Vigas en techo del nivel

3

3

3

Tipo de techo del nivel

2

2

2

Tipo de paredes

1

2

2

Presencia frisos

2

3

2

Nivel Piso 1 3x6

8x14

55m2

10x15

No. personas en el piso

Dimensiones (mts)

2

4

2

4

Tipo de Construcción

2

3

2

3

Vigas en techo del nivel

2

3

2

3

Tipo de techo del nivel

4

2

5

2

Tipo de paredes

1

1

2

2

Presencia frisos

3

3

3

Nivel Piso 2 3x8

8x10

10x15

No. personas en el piso

Dimensiones (mts)

0

2

2

Tipo de Construcción

2

3

3

Vigas en techo del nivel

1

1y3

1

Tipo de techo del nivel

5

2y5

5

Tipo de paredes

1

1

1

Presencia frisos

1

2

1

Nivel Piso 3 8x4

Dimensiones (mts) No. personas en el piso

1

Tipo de Construcción Vigas en techo del nivel

1

Tipo de techo del nivel

5

Tipo de paredes

1

Presencia frisos

3

Parte 2 (26 a 50 años en el sector)

José Díaz

Alexis Quintana

Casa Comunal

Tiempo comunidad

26-50 años

26-50 años

26-50 años

Escolaridad

Bachillerato

Primaria

Identificador

Alba Gómez de Sala

Ramón Gómez

26-50 años

26-50 años

Primaria

Bachillerato

Datos de la vivienda Propia/Alquilada/otra realizó la construcción recibió ayuda para la construcción Uso inmueble Servicios

propia

propia

propia

propia

propia

si

si

no

no

si

si

no

si

si

si

viv/com

vivienda

vivienda

vivienda

vivienda

todos

todos

todos

todos

todos

Número de niveles

2

2

3

3

2

Estima construir más niveles

no

si(1)

no

no

no

Configuración vertical

d

b

soporte edificación

b

a

pendiente ubicación vivienda Cantidad problemas estructurales deslizamientos cercanos

leve

pronunciada pronunciada

3 si

si

leve

leve

5

6

4

si

si

si

122m2

6x3

Detalles de la vivienda Sótano Dimensiones (mts) No. personas en el piso

15

0

Tipo de Construcción

3

2

Vigas en techo del nivel

3

2

Tipo de techo del nivel

2

4

Tipo de paredes

2

2

Presencia frisos

3

1

Planta Baja Dimensiones (mts)

180m2

4x20

17x5

0

6

1

4

Tipo de Construcción

1y3

3

3

3

Vigas en techo del nivel

2y3

2

3

3

Tipo de techo del nivel

2

2

4

4

No. personas en el piso

60m2

Sobrenivel

Tipo de paredes

2y3

2

2

1

Presencia frisos

3

3

2

3

Nivel Piso 1 60m2

10x15

160m2

6x20

12x5

No. personas en el piso

Dimensiones (mts)

4

10

16

2

2

Tipo de Construcción

3

3

1y3

2

1

Vigas en techo del nivel

3

3

2y3

2

1 5

Tipo de techo del nivel

2

2

2y5

5

Tipo de paredes

2y3

1

2

2

1

Presencia frisos

1

3

2y3

1

1

Nivel Piso 2 Dimensiones (mts)

10x15

No. personas en el piso

5

Tipo de Construcción

3

Vigas en techo del nivel

1

Tipo de techo del nivel

5

Tipo de paredes

1

Presencia frisos

3

Nivel Piso 3 Dimensiones (mts) No. personas en el piso Tipo de Construcción Vigas en techo del nivel Tipo de techo del nivel Tipo de paredes Presencia frisos

Se puede observar que el barrio Telares los Palos Grandes cuenta con una población establecida desde hace aproximadamente 20 años, que han vivido el crecimiento del barrio. Las viviendas de esta población son de pertenencia propia y han sido construidas por constructores de la zona, bajo la toma de decisiones de los propietarios.

Las viviendas de los alrededores cuentan con 2 o 3 pisos, (Imágenes 9-10-11-12) en algunos casos el último es terraza, o se incorporan pequeñas terrazas en los niveles superiores. Aprovechan el crecimiento vertical para ganar algunos metros en área por lo que algunas de las viviendas aumentan el área de la planta en función que ascienden niveles, factor que se hace más notable ya que están ubicadas en terrenos en pendiente pronunciada, condición que favorece a este crecimiento en altura.

Algunas de las características estructurales más notables de las viviendas en el sector son: • Estructura de la construcción a base de pórticos – vigas y columnascon presencia de algunas paredes de carácter estructural.

• Vigas construidas inicialmente con las columnas generando primero la estructura y luego la mampostería • Losas de tabelones de 60 – 80 cm de ancho 20cm y espesor 4-6 cm con perfiles metálicos IPN. En algunos casos se utiliza losacero.

• Bloques de 15 cm con friso de aproximadamente 2 cm.

• Presencia de friso en ambas caras de la paredes.

• Problemas de columnas no alineadas en las construcciones.

• Cambio de dimensiones de las columnas tanto en una planta como a media que varían las plantas.

• En niveles superiores es frecuente la falta de viga para amarrar las columnas.

• Cruce de Vigas sin apoyo en algunos casos se llega a permitir cruces de viga en volados sin apoyo alguno.

• Debido a la baja calidad del friso, se encuentra porosidad e irregularidad en superficies de vigas, columnas y machones permitiendo la corrosión del acero • Derrumbes en la zona.

II.5.- ANÁLISIS DE LA EDIFICACIÓN (CASA COMUNAL - PILOTO)

Se presenta en levantamiento planimétrico (en reducción sin escala) para tener un acercamiento y una visión de lo que es la vivienda piloto, casa comunal Antonio José de Sucre. (Planos a escala apéndice 4)

Imagen 1

Imagen 2

Imagen 3

Imagen 4

Imagen 5

Imagen 7

Imagen 6

Imagen 8

Se puede observar, que la Casa Comunal posee dos accesos, el primero por la calle principal (Imagen 13), con tránsito vehicular y el segundo en una escalera de una vereda peatonal (Imagen 14). La construcción cuenta con 3 pisos, los dos superiores están distribuidos en medios niveles lo que genera 5 niveles.

Si bien la Casa Comunal se desarrolla hasta la pared del eje 3 (Imagen 2) también fue tomada como parte de la construcción el anexo ubicado en los ejes 4 – 5 en el nivel Planta Baja ya que comparten la misma pared de mampostería y presentan una fusión de la estructura de ambas casas, por lo que se toman como un conjunto. (Imagen 15) La vivienda a estudiar se encuentra en una pendiente pronunciada, con un desnivel de aproximadamente 5 metros entre su parte superior y su parte inferior, por lo que se tiene una fachada principal de pequeñas dimensiones y el resto de las fachadas se extienden tanto en altura como en área. De igual manera los pisos varían en área.

El primer piso (Nivel Sótano) tiene un área de 122 m2, es el nivel que tiene el acceso lateral, por la escalera, y está formado por un pasillo principal que distribuye hacia varias habitaciones. Cuenta con 18 columnas de 20cm x 20 cm distribuidos en 5 ejes estructurales, completamente alineadas. La losa es de tabelones de 80 cm y nervios de concreto y acero con poca presencia de mortero.

En este nivel se manifiesta claramente la condición etapas de la vivienda en zonas informales, desde el eje mantiene una distribución estructural que responde a construcción existente, mientras que en el eje 1 varia estructural y el nivel de piso en unos 30 cm. (Imagen 1)

de construcción por 5 hasta el eje 2, se una etapa de la dicha configuración

El segundo piso (Nivel Planta Baja) tiene un área de 180 m2, distribuidos en dos medios niveles con una diferencia de cota de 90 cm. Está formado por un espacio principal de acceso de la calle, donde se encuentra el núcleo de circulación vertical y distribuye hacia 3 habitaciones en los diferentes medio niveles.

Cuenta con 22 columnas de 20cm x 20cm distribuidas en 5 ejes estructurales más las columnas metálicas dentro de las paredes perimetrales, a diferencia del nivel sótano, las columnas perimetrales del eje C tienen una desviación de 40 cm con respecto al eje original. Igualmente en el eje 3, debido a la unión de la casa comunal con el anexo, se da un fenómeno de doble viga (una apoyada sobre la otra). (Imagen 15) Otro de los problemas observados en este nivel, es el cruce de vigas sin apoyo, como lo son Columna D-3, D-1, D-2, EJE 5. Generalmente ubicados en los volados de la construcción. (Imagen 16) La losa de este nivel es de tabelones de 80 cm con nervios de concreto en toda la casa comunal, mientras que en el anexo se halla un techo liviano en el área de la sala (Imagen 8) ya que inicialmente el espacio estaba pensado como una terraza que posteriormente se decidió techar, por eso la pared perimetral del eje 5 entre ejes B-D tiene perfiles metálicos que parten desde las columnas del nivel inferior hasta la cubierta ligera, haciendo el papel de columnas estructurales en conjunto con la pared de mampostería reforzada.

Tanto en el nivel sótano como en el nivel PB, la mampostería trabaja con bloques arcilla de 15 cm con friso por ambos lados, aunque en algunos casos, existen paredes frisadas hasta media altura, o por un solo lado.

El tercer piso (Nivel Planta Alta) tiene un área de 160 m2, igualmente distribuidos en dos medios niveles con una diferencia de cota de 90 cm. En él, la falta de alineación de las columnas del eje C se mantiene, y los problemas de vigas cruzadas sin apoyo y la falta de alineación siguen presentes.

Este nivel cuenta con 15 columnas en 4 ejes y un 5 eje de columnas metálicas. Los ejes 1,2 y 3 tienen una cubierta de tabelones con nervios de acero, excepto la cubierta de los dormitorios 3 y 4 que es un techo ligero, mientras los ejes 4 y 5 son parte de la terraza del anexo que además de tener una cubierta ligera, cuentan con columnas de perfiles metálicos que parten de las columnas del nivel inferior. Este tercer piso, es el nivel más permeable de la construcción, ya que al igual que el nivel inferior, fue inicialmente pensado como una terraza y posteriormente techado para su uso de habitaciones.

A nivel general, la vivienda cuenta con 2 núcleos de circulación independientes formados por escaleras que ascienden medios niveles y niveles completos. Los dos primero niveles son estructuras de concreto con mampostería confinada mientras que en el ultimo nivel se agrega una estructura metálica y cubiertas ligeras.

Gracias a los planos se puede observar mejor como la vivienda piloto, al igual que el resto de las edificaciones estudiadas, no responden a una ortogonalidad en planta, ni a un sistema constructivo organizado, al contrario se evidencia que es una edificación autoconstruida y construida en partes, por personas no expertas en la construcción. Al igual que las viviendas analizadas anteriormente es relevante la cantidad de paredes internas para separar espacios de pocos metros cuadrados, ya que de esta manera pueden tener más espacios sacrificando su tamaño y comodidad, pero con la ventaja que dichas paredes comienzan a ser elementos estructurales aún cuando no sean portantes, sólo por el hecho de que aparecen ayudando a la estructura, que no ha sido calculada según las normas, a soportar las cargas de la edificación.

Se evidencia también la inclinación de la pendiente sobre la cual está construida, sobre un suelo no propiamente resistente, lo que podemos concluir de las encuestas, ya que muy cercanamente han ocurrido deslizamientos.

PARTE III: PROPUESTA DE INTERVENCIÓN

La propuesta de intervención será la solución aportada ante el problema de reforzar estructuralmente las viviendas autoproducidas en barrios para que puedan resistir los esfuerzos ante un sismo o cualquier otro fenómeno natural. Ésta fue desarrollada de la mano del Doctor Ingeniero Salvador Safina, coordinador técnico del subproyecto de Reforzamiento Sísmico de Viviendas Informales en los barrios, en el marco del Proyecto de investigación de Misión Ciencias Hábitat y Vivienda desarrollado por FUNVISIS para el Ministerio del Poder Popular de Ciencias y Tecnología.

III.1.- LINEAMIENTOS POR LOS QUE SE RIGE LA PROPUESTA DE INTERVENCIÓN En base a la Norma Colombiana de Construcción Sismo Resistente (NCCSR) (NSR-10, 2010) se genera un análisis y unas recomendaciones posteriores para la aplicación del reforzamiento de mampostería adaptándolo a la tipología constructiva de los sectores informales en Venezuela.

El título D de la citada norma está dedicado exclusivamente al diseño y la construcción de estructuras de mampostería, estableciendo su clasificación, usos y calidad de materiales, con especial atención a los requisitos mínimos de la pega de unión, morteros de rellenos y las unidades de mampostería para la determinación de la resistencia de la misma y estableciendo recomendaciones para el análisis y diseño.

El capítulo D.12, establece los lineamientos para el uso de la mampostería reforzada externamente, la cual consiste en la colocación de mallas electro soldadas dentro de un mortero de recubrimiento (friso) en ambas caras laterales de los muros, fijándola a ellos mediante conectores o clavos de acero.

Si bien las especificaciones están dirigidas al reforzamiento de muros de mampostería cuyas unidades, pega de unión y mortero de recubrimiento cumplen

con los requisitos mínimos establecidos en esta norma, y que son muy superiores a las características utilizadas en Venezuela en la construcción de edificaciones informales, las mismas representan una buena guía para la definición de una estrategia de reforzamiento sísmico de edificaciones informales de nuestros barrios.

Especificaciones normativas establecidas en la NCCSR •

El espesor mínimo es de 13 cms correspondiente a 9 cms para el muro de mampostería y un friso de espesor no menor de 2 cms en cada cara.

•

Para fines de diseño sismo resistente, este sistema se considera de capacidad mínima de disipación de energía en el rango inelástico.

•

En cada lado del muro se debe colocar una malla electrosoldada de manera que la cuantía de refuerzo total en cada dirección (horizontal y vertical) respecto al área bruta del muro (incluyendo los frisos) sea mayor de 0,00035 (0,035%), con separación de refuerzos no mayor de 30 cms.

•

Dichas mallas deberán ser ancladas de manera que puedan desarrollar su resistencia cedente. En caso de usarse conectores de clavos de acero o tiros de potencia controlada, estos tendrán un diámetro mínimo de 3mm, quedar fuera del muro al menos 1 cms y tener una densidad de 9 conectores/m2. En caso de usarse barras que atraviesan el muro con ganchos de 90° abrazando ambas mallas, serán de diámetro mínimo 4,5mm y densidad de 4 barras/m2. En ambos casos, las mallas deben amarrarse a los conectores con alambre galvanizado No. 16 (1,30mm).

•

Las mallas deben ser continuas a lo ancho y alto del muro con los solapes requeridos, y anclarse adecuadamente a las fundaciones. Las mallas deben rodear los bordes verticales de los muros y los bordes de las aberturas, siendo necesario prolongarlas al menos 20 cms mas allá del extremo de dicho borde.

•

El espesor de las capas del mortero de recubrimiento estará entre 1,5 y 4,5 cms, colocado en capas sucesivas entre 1,0 y 1,5 cms hasta completar el espesor total y sometido a curado húmedo continuo durante 7 días. La malla tendrá un recubrimiento mínimo de 1,0 cm a la cara externa y 0,5 cms a la superficie de la mampostería.

El análisis debe basarse en el concepto de sección transformada y los esfuerzos admisibles, de manera que los esfuerzos evaluados en cualquier porción de la mampostería compuesta deberán estar dentro de los límites establecidos para el material. La sección transformada mantendrá el mismo espesor que la sección original, mientras que la dimensión paralela al eje neutro de la sección será el producto de la relación modular por la dimensión original.

De manera simplificada, el análisis y diseño podrá despreciar el aporte de resistencia de la porción de mampostería, dándole toda la responsabilidad a las capas de mortero de recubrimiento reforzado.

III.2.- PROPUESTA PRELIMINAR DE REFORZAMIENTO El planteamiento de una estrategia de reforzamiento sísmico de viviendas informales en los barrios fue realizado de la mano con el asesor ingeniero estructural especialista antes mencionado, este supone un proceso por etapas desarrolladas en los siguientes términos: Fase 1. Sectorización En algunos casos, el mal comportamiento de las viviendas informales de los barrios se deben a factores que poco tiene que ver con la estructura de la edificación en sí, asociado a los llamados problemas antrópicos, tales como deslaves o derrumbes de tierra, entre otros, ya que estas edificaciones muchas veces se construyen sobre terreno poco favorables, con pendientes fuertes, terrenos de rellenos o en viejos cauces de quebradas que comprometen la estabilidad de la construcción.

En este sentido, la sectorización comprende la fase de identificación de aquellas áreas caracterizadas por terrenos inestables e inundables de los barrios que atentan directamente contra la seguridad de las edificaciones. Sectores en los cuales no se justifica la implementación de algún programa de reforzamiento sísmico de construcciones, pues sería una inversión no sustentada y que no contribuye a la mitigación de los niveles de vulnerabilidad sísmica.

En este sentido, la implementación de cualquier programa de reforzamiento sísmico de viviendas informales deberá ser enfocada en aquellos sectores de los barrios exentos de estos problemas antrópicos y que garanticen una inversión sustentable.

Fase 2. Identificación de deficiencias estructurales En términos generales, todas las edificaciones de los barrios cuentan, mal que bien, con una concepción estructural fundamentalmente orientada a soportar las acciones gravitacionales (verticales) debidas al peso propio de la edificación y las cargas de uso a lo largo de su vida útil, pero, en pocas ocasiones dicha concepción considera proporcionar competencia estructural ante cargas laterales debidas fundamentalmente a la acción sísmica, generando una estructuración patológica principalmente referida a la presencia de debilidades estructurales que atentan contra el adecuado desempeño sísmico de la estructura, anticipando mecanismos de fallas frágiles e indeseables que comprometen la seguridad estructural.

Entre estas deficiencias estructurales destacan principalmente los llamados entrepisos blandos, los entrepisos débiles, el indeseable efecto de columna corta que conducen a fallas frágiles prematuras. Otras deficiencias importantes son la falta de redundancia estructural, la presencia de masas innecesarias y la irregular distribución de rigidez en planta que exaltan indeseables efectos torsionales.

También destacan en esta categoría de deficiencias estructurales, particularmente presente en los barrios densamente ocupados, la interacción entre construcciones vecinas y/o adosadas, especialmente cuando los entrepisos están a diferentes alturas entre sí, de modo que uno puede cizallar las columnas o elementos portantes de la construcción vecina precipitando su colapso y comprometiendo su propia estabilidad. Esta interacción puede incluso modificar sustancialmente el patrón de respuesta esperado de la edificación en caso de estar aislada, induciendo complicados efectos torsionales de difícil estimación.

También es importante destacar que debido a la manera progresiva cómo evolucionan estas construcciones, que originalmente empiezan teniendo un piso con una estructura dimensionada para esas cargas (fundaciones, columnas, etc.), pero que posteriormente crecen en altura, en ocasiones modificando los esquemas estructurales empleados, alcanzando finalmente edificaciones con debilidades manifiestas en sus primeros niveles.

Cada edificación puede contar con más de una de estas deficiencias estructurales, de manera que esta fase implica la necesaria identificación de estas estructuraciones patológicas y orientar la estrategia de reforzamiento hacia la corrección de las mismas; por ejemplo, en el caso de entrepisos blandos o débiles, incorporando nuevos elementos que incrementen su rigidez o resistencia según el caso, en el caso de columnas cortas, desacoplando la pared a media altura a modo que la columna pueda deformarse libremente en toda su altura o bien, completando la porción de pared faltante para garantizar una condición homogénea de la columna en toda su altura. En el caso de falta de redundancia estructural, definiendo nuevas líneas resistente que garanticen la competencia estructural en el caso de la falla anticipada de alguna de ellas, en el caso de masas innecesaria, liberando a la edificación de esos pesos innecesarios que redundaran en más fuerzas laterales y en el caso de irregular distribución de rigidez en planta, proporcionando elementos rigidizantes estratégicamente dispuestos en las plantas de manera de lograr una aproximación efectiva entre el centro de rigidez y el centro de masa reduciendo así las excentricidades de planta que son las responsables de los indeseables efectos torsionales. En este sentido, es importante mantener las excentricidades en valores máximos entre 6-10% de las dimensiones de las plantas y garantizar una distribución de rigidez en cada dirección comparables entre sí, con diferencias no mayores al 15%.

En los casos donde se identifiquen interacciones indeseables entre edificaciones vecinas y/o adosadas, será necesario lograr la independencia de los diferentes módulos estructurales, proporcionando juntas entre edificaciones con separación de al menos 2,5 cms y en caso que las edificaciones compartan alguna pared se implementará la construcción de una vecina con la junta antes

mencionada, dicha junta se hará también para favorecer en medida de lo posible, la configuración de módulos independientes regulares, con formas cuadradas a rectangulares en planta con relaciones no mayores 1:3 y evitando cuerpos salientes excéntricos y/o aberturas con área mayores al 15% área planta.

Fase 3. Reforzamiento sísmico La realidad de las construcciones informales de los barrios tiene como factor común, el uso de tipologías constructivas muy específicas, generalmente caracterizadas por estructuras de mampostería confinada con paredes de bloques de arcilla (en menores ocasiones de concreto), enmarcados en machones y vigas de concreto armado de dimensiones comparables a los muros (vaciadas antes o después de levantadas las paredes) en los primeros pisos y paredes de bloques simplemente trabadas en los últimos niveles. Estas edificaciones generalmente cuentan con zapatas aisladas interconectadas con vigas de riostras y losa de pavimento soportada por el terreno compactado. Los pisos son generalmente nervados con losa de tabelones (perfiles IPN80 + bloque tabelones) o nervios vaciados de concreto (nervios 10cms ancho y bloques de tabelones).

Modernamente se hace frecuente el uso de entrepisos mixtos con encofrado colaborante (losacero o similar) de 8 cms de espesor sobre correas metálicas. La cubierta de techo generalmente es a base de láminas livianas del tipo acerolit o similar. En esta condición, las edificaciones pueden alcanzar varios pisos.

En ocasiones, para adaptarse a las irregularidades topográficas de la parcela se recurre al uso de semi-sótanos o pisos enterrados, con muros de contención generalmente a base de bloques de concreto, o bien, se opta por elevar columnas hasta el nivel de planta baja, creando unos pisos elevados con una infraestructura expuesta y manifiestamente vulnerable. Esta última condición es más crítica y requiere particular atención, especialmente por las diferencias en las rigideces laterales de las líneas resistentes transversales que inducen importantes efectos torsionales que deben ser corregidos.

Una situación especial se presenta en aquellos casos en que los primeros niveles presentan baja densidad de paredes internas (procurando la creación de ambientes libres para usos comerciales o afines), donde toda la responsabilidad se concentra solamente en las columnas aisladas que generalmente son de pequeñas dimensiones, deficientemente reforzadas y que requieren ser objeto de especial atención.

Otro de los factores comunes identificados en todas las investigaciones realizadas sobre construcciones informales en los barrios es la deficiente calidad de los materiales empleados y el uso de técnicas constructivas, que contribuye a exaltar los niveles de vulnerabilidad sísmica de estas edificaciones.

Particular cuidado merece el uso de unidades de mampostería (bloques de arcilla o concreto) que no cumplen con los requisitos mínimos exigidos por la mayoría de los códigos internacionales para ser catalogados como unidades de mampostería estructurales. Por otra parte, las proporciones de la mezcla para los

morteros de pega de bloques y los morteros para frisos están lejos de los estándares mínimos aceptables, destacando el uso de agregados indeseables en la mezcla como por ejemplo la arena amarilla, limitada cuantía de cemento y elevadas relaciones agua/cemento que atentan directamente contra la resistencia del mortero. En lo referente al concreto de los elementos de confinamiento, las pruebas de los resultados de ensayos experimentales realizados por el IMME dan cuenta de resistencias muy por debajo de lo catalogado como un concreto pobre, con valores de resistencia característica inferiores a 80Kg/cm2, asociadas a proporciones inadecuadas de cementos y agregados, el empleo de bajas cuantías de cemento y uso de relaciones elevadas agua/cemento en procura de mezclas económica y trabajables, de fácil colocación en ausencia de medios apropiados para el vibrado de concreto, especialmente en las columnas y/o machones.

Finalmente se constata la deficiente colocación de los refuerzos de acero en los elementos confinantes de concreto armado, donde resaltan por su gravedad, la falta de anclaje de las barras, la inapropiada disposición de solapes de barras y el insuficiente confinamiento con estribos en vigas y ligaduras en las columnas, especialmente en los extremos de los miembros estructurales, llamadas zonas de confinamiento, donde se esperan las principales concentraciones de demandas de ductilidad.

En este sentido, la estrategia de reforzamiento sísmico propiamente dicho debe estar dirigida a elevar la capacidad resistente de las edificaciones para soportar las acciones sísmicas esperadas y garantizar la suficiente rigidez lateral que permita mantener los niveles de deformaciones relativas de entrepiso por debajo de los límites admisibles para que las paredes mantengan su integridad y competencia estructural, controlando el daño.

La experiencia de estudios experimentales ha puesto de manifiesto que en el caso de mampostería confinada, los elementos de confinamiento (machones y vigas de corona) juegan un papen importante en la acción confinante de la pared y en la generación de un mecanismo complementario de resistencia e incluso de disipación de energía. Sin embargo, la realidad de las construcciones informales de los barrios es que estos elementos confinantes son poco confiables por todas las deficiencias antes mencionadas. De manera que se concluye que el principal mecanismo resistente a cargas laterales está representado por las paredes de bloque, que aunque construidas con materiales deficientes, cuentan con una resistencia propia que debe ser conservada durante la ocurrencia de un evento sísmico.

Por lo tanto, las premisas bajo las cuales se soporta la estrategia de reforzamiento sísmico se apoyan en las siguientes hipótesis: 1. Los elementos de confinamiento tienen una función fundamentalmente de confinamiento de las paredes que enmarcan, mejorando así su integridad y capacidad de deformación ante cargas laterales, sin contribuir significativamente a la resistencia y rigidez del conjunto.

2. La rigidez y resistencia a carga laterales esta fundamentalmente aportada por las paredes enmarcadas entre machones y vigas (mampostería

confinada). En este particular, a pesar de la resistencia reducida de la unidad de mampostería (bloque de arcilla o concreto) y del mortero de unión entre bloques, siempre que se mantengan las cargas verticales sobre las paredes de carga por debajo del 20% de su capacidad, el mecanismo resistente que gobierna es la falla por corte, cuya resistencia puede ser estimada.

3. Para garantizar que las paredes mantengan su integridad y competencia estructural, con agrietamientos controlados, las derivas de entrepiso se deben mantener por debajo de 1/700.

Bajo estas premisas, el reforzamiento estructural consiste en proporcionar una densidad de paredes en cada dirección cuya resistencia al corte supere la demanda al corte estimada en dicho piso y cuya rigidez garantice el cumplimiento de los límites de deformabilidad impuestos. Esta paredes deberán ser distribuidas de manera que el aporte de rigidez en cada dirección sea aproximadamente similar y procurando balancear las rigideces para reducir las excentricidades existentes.

Una vez determinada la cuantía de paredes en cada dirección y en cada nivel de la edificación, se compara con las disposiciones de paredes enmarcadas existentes (no considerando las paredes divisorias no enmarcadas). El diferencial de paredes deberá ser complementado con nuevas paredes, o bien, reforzando las paredes existentes para proporcionar una rigidez y resistencia equivalente al déficit identificado. Esta última condición es la que generalmente será implementada y la idea fundamental es lograr un esquema de reforzamiento de paredes que sea amigable y adaptado a la cultura constructiva del barrio, fácilmente implementable por la propia comunidad de constructores con un mínimo de control y seguimiento profesional.

Existen diferentes técnicas de reforzamiento para lograr el objetivo planteado, pero en el marco del presente proyecto se propone estimular en uso de la mampostería reforzada externamente, la cual consiste en la colocación de mallas electrosoldadas dentro de un mortero de recubrimiento (friso) en ambas caras laterales de los muros, fijándola a ellos mediante conectores o clavos de acero.

Para la implementación práctica de esta solución, se adoptará como guía, las recomendaciones del Capítulo D.12 del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10, 2010). Si bien estas especificaciones están dirigidas al reforzamiento de muros de mampostería cuyas unidades, pega de unión y mortero de recubrimiento cumplen con los requisitos mínimos establecidos en propia norma, y que son muy superiores a las características de los materiales utilizados en Venezuela en la construcción de edificaciones informales, las mismas representan una buena guía para la definición de una estrategia de reforzamiento sísmico de edificaciones informales de nuestros barrios.

Como regla general se propone el uso friso tipo S según ASTM C270, con una relación volumétrica de 3,0 partes de arena lavada cernida y 0,33 partes de cal hidratada por cada parte de cemento, para una resistencia promedio de al menos 120 Kg/cm2, aplicado en dos capas de 1,5 cms cada una, para un total de 3,0 cms

en cada cara. Cada cara será reforzada con una malla electrosoldada estándar plana R-0.98 conformada por alambres de 5mm de diámetro espaciados a 150 mm en cada dirección (As = 0,98 cm2/m - fy = 5.000 Kg/cm2) de Sidetur o similar. Dichas mallas se comercializan en piezas planas de 2,40x6,00 mts y tienen un peso de 22 Kgf/pieza. De esta manera, la densidad de refuerzo es superior a 0,0008 valor que está por encima del requerimiento mínimo.

Como conectores de corte se emplearán, clavos de acero disparados con pistola regulable en los elementos de concreto (machones y vigas) tipo XC-42-P8 de Hilti o similar, de 3,0 mm de diámetro y 42 mm de longitud, espaciados a cada 25 cms de distancia. En las paredes se dispondrán barras de acero trefilado (fy = 5.000 Kg/cm2) de 6mm de diámetro con ganchos a 90° de 0,30 mts espaciadas a cada 0,50 mts en cada dirección, sujetando las mallas con alambre galvanizado No. 16 (1,30mm). (Safina, 2011, material inédito) A continuación se presenta un plano sin escala que muestra la disposición de las perforaciones donde se ubicarán los clavos y las barras de acero. (Planos a escala apéndice 5)

Imagen 17 En base a la propuesta desarrollada, se genera una lista de materiales por metro lineal de reforzamiento de pared y los costos de la materia prima y mano de obra necesarias.

III.2.1.- LISTA DE MATERIALES A EMPLEARSE EN LA PROPUESTA DE REFORZAMIENTO Por metros lineales de pared, asumiendo una separación de machones de 4 mts y altura de pared de 2,50 mts.

Cantidad Unidad Piezas • Perforaciones en paredes Ø 8 mm …………………… 8 • Conectores Ø 6mm x 0,30…………………….…………. 8 Piezas • Clavos acero P42 de Hilti ..……………………………… 10 Piezas • Malla electrosoldada R-0,98 de Sidetur ……………… 5,4 m2

•

Friso tipo S relación 1: 0,3 : 3 Cemento-Cal-Arena…………………………………... 0,15

m3

III.2.2.- COSTOS DE MATERIALES SEGÚN LA PROPUESTA DE REFORZAMIENTO DESCRIPCION Friso Mano de Obra Malla Perforación Conector Clavo de acero

UNIDAD m3

Precio Unitario* CANTIDAD TOTAL* 480 0.15 75

m2 m2 unidad unidad

50 22 5 5

5 5.4 8 8

250 118.28 40 40

unidad

5

10

50 575 Bsf./ml

* Precios expresados en Bolívares Fuertes *** Precios referenciales Alcaldía Municipio Bolivariano Libertador y Precios referenciales consultas varias a distribuidores de materiales.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES La cultura constructiva de los sectores informales responde tanto a factores económicos, como sociales y culturales, por lo que sus construcciones tienen una tipología clara de crecimiento progresivo. Esta forma de construir parcialmente ocasiona diferencias entre los elementos que componen la estructura, la manera y materiales con que se realizan y las posibles cargas bajo las cuales están diseñados. Por ello, se puede decir que en la construcción de estas viviendas se ve en el pasar del tiempo la evolución del conocimiento y de la técnica adquirida de los constructores, que si bien no es aplicada de la manera más óptima, buscan reproducir bajo sus propias limitaciones la manera de construir en el sector formal.

Por esta razón es incorrecto afirmar que las construcciones en los barrios están hechas bajo una mala praxis constructiva, de ser así estas no se mantuvieran como lo hacen, y mucho menos, podrían resistir ampliaciones tanto en planta como verticalmente. Sin embargo, al referimos a estas construcciones de viviendas informales autoproducidas en barrios, debemos señalar que no están construidas bajo los criterios de las normas y técnicas de construcción generalmente aceptadas, entre ellas la norma COVENIN 1753 del 2006.

Del trabajo llevado a cabo, consideramos que aunque es importante el reforzamiento de la casa comunal, ya que esta cumple una función comunitaria, y actualmente con la condición de refugio, es de advertir que consideramos necesario el estudio y reforzamiento de otras viviendas del sector. Toda vez que, de los resultados obtenidos en las encuestas y de lo que pudimos observar; las casas adosadas a otras, y que comparten alguna pared o parte de la estructura, son las edificaciones predominantes en el barrio examinado y en el resto de los barrios en Venezuela. Lo cual en definitiva, nos lleva a concluir que la escogencia de una edificación aislada como piloto, no es representativa de las construcciones existentes en los barrios, por el contrario el macizado como viviendas adosadas con elementos comunes si lo es. Por lo que el estudio de una edificación que cumpliera con estas condiciones hubiese arrojado resultados más característicos en relación a la utilización del friso estructural, como solución adecuada de reforzamiento en barrios.

En relación a lo anterior, el reforzamiento estructural, deberá ser distinto en aquellas casas adosadas unas con otras, ya que a diferencia de la casa elegida, estas se caracterizan por compartir paredes y/o estructura, o tener una contigua a la otra. Lo que conlleva a una serie de problemas, que a diferencia de las casas con más de 2 fachadas libres, estas coinciden por tener problemas más graves de estructura e inestabilidad. Uno de los más notorios para este conjunto de viviendas adosadas, es la dependencia entre ellas, esto en relación al proyecto de reforzamiento sísmico, se apelaría por hacer un análisis previo acerca del muro o los muros compartidos, ya que sería diferente el reforzamiento, por las cargas que pueden llevar, por el roce que puede originarse entre ellos o por la dependencia que para estar bien reforzado por ambos lados es necesario que la vivienda vecina

haga su parte del trabajo, esto además de tener que originar las juntas de separación.

Por otro lado, podemos llegar a la conclusión que aunque la mampostería no ofrece las mismas propiedades que otros materiales para disipar la energía cuando se les somete a acciones sísmicas severas, factores tales como una adecuada concepción estructural en donde se disponga de una distribución apta de paredes estructurales en las dos direcciones principales, cuidar los detalles en el proceso de reforzamiento, y limitar los daños controlando los ángulos de los pisos, podrían resultar estructuras seguras y competitivas con las estructuras de los materiales tradicionales.

No obstante, es de tener en cuenta que si no se cuenta con un eficiente y riguroso control de calidad de los materiales y la técnica utilizada para el empleo del friso estructural como proyecto de reforzamiento sísmico, no se logrará obtener las edificaciones sismoresistentes deseadas.

Es de gran importancia tener en cuenta, que aunque en Venezuela existen guías e instructivos para la construcción en mampostería, es requerida la disposición de una norma u otra guía moderna de diseño y construcciones de edificaciones con muros de mampostería estructural; donde se considere el buen desempeño de tales muros contra amenazas sísmica y el reforzamiento de los mismos en caso de ser necesario; debe dirigirse hacia un diseño que contenga en su proyecto materiales de bajo costo y fácil manejo. Si bien es cierto que casi la mitad de la población de Caracas, origina viviendas autoproducidas, no se han elaborado normas concretas con las que dicho constructor deba guiarse a la hora de empezar su vivienda, por lo que se espera con dicha norma combatir el problema de la vulnerabilidad de estas construcciones desde un comienzo y que luego no sea necesario el reforzamiento de un friso estructural.

APENDICES

APENDICE 1: Encuesta para los Habitantes (1/4)

Encuesta para los Habitantes (2/4)

Encuesta para los Habitantes (3/4)

Encuesta para los Habitantes (4/4)

APENDICE 2: Encuesta para los constructores (1/2)

Encuesta para los constructores (2/2)

APENDICE 3: Fotos

Imagen 9: Viviendas cercanas (1)

Imagen 10: Viviendas cercanas (2)

Imagen 11: Viviendas cercanas (3)

Imagen 12: Viviendas cercanas (4)

Imagen 13: Exterior y acceso principal de la vivienda piloto “Casa Comunal Antonio José de Sucre”

Imagen 14: Acceso peatonal de la vivienda piloto “Casa Comunal Antonio José de Sucre”

Imagen 15: Detalle de estructura Viga sobre Viga

Imagen 16: Detalle estructura Columna no alineada

Imagen17: Exterior de la Casa Comunal

Imagen 18: Estructura en el interior de la cocina de la Planta Alta (Vivienda Piloto)

Imagen 19: Detalle de vigas y techos en Planta Alta (Vivienda Piloto)

Imagen 20: Escaleras en Planta Baja (Vivienda Piloto)

Imagen 21: Cuarto en Planta Baja (Vivienda Piloto)

Imagen 22: Estructura en Planta S贸tano (Vivienda Piloto)

Imagen 23: Pasillo interno en Planta S贸tano (Vivienda Piloto)

Imagen 24: Trabajadores del IMME haciendo prueba de materiales (Core Drill)

Imagen 25: Trabajadores del IMME haciendo prueba de materiales (Ferroscan)

Imagen 26: Trabajadores del IMME haciendo prueba de materiales (Pulso Ultras贸nico)

Imagen 27: Trabajadores del IMME haciendo prueba de materiales (Core Drill)

Imagen 28: Trabajadores del IMME haciendo prueba de materiales (Muestra - Core Drill)

ANEXOS ANEXO 1: Parte del informe del IMME “Estudio de materiales de la Casa Comunal Antonio José de Sucre” UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA INSTITUTO DE MATERIALES Y MODELOS ESTRUCTURALES FACULTAD DE INGENIERÍA Prof. Ricardo Bonilla, Jefe Div. Estudios Especiales Ing. Cesar Peñuela, Coordinador Nave de Ensayos Físicos INFORME TÉCNICO Estudio de Materiales de Casa Comunal Antonio José de Sucre, Caricuao.

5.

ESTUDIO DE MATERIALES

Se realizó una inspección visual de toda la estructura con la finalidad de realizar una selección adecuada de los elementos donde se realizarían los ensayos de ultrasonido, extracciones de núcleos de concreto y barras de acero.

Por medio de los ensayos de campo y laboratorio se pretende obtener de manera confiable las características mecánicas de los materiales (concreto y acero) que conforman la estructura del edificio.

5.1.- EVALUACION DEL CONCRETO 5.1.1 DETERMINACION DE LA HOMOGENEIDAD DEL CONCRETO MEDIANTE LECTURAS ULTRASONICAS. Para estimar la homogeneidad y calidad del concreto se tomaron dieciséis (16) lecturas ultrasónicas, distribuidas entre los elementos columnas y vigas en todos los pisos del local. En los planos de las Figuras No. 1, 2 y 3 se señalan con un punto negro el lugar donde se realizó la medición.

Para la realización del ensayo de ultrasonido, se empleo un equipo de ultrasonido de transmisión directa marca JAMES INSTRUMENT, serial 234589, y como acoplante se uso vaselina industrial.

El procedimiento de ensayo empleado fue el indicado en la norma COVENIN 1681.

Los resultados de las mediciones se presentan en las tablas del No. 1 y 2. Para estimar la homogeneidad del concreto se considero la desviación estándar y el coeficiente de variación y para estimar su resistencia se consideraron los valores de velocidad y los resultados de los ensayos a compresión de los núcleos.

Con relación a la homogeneidad, se empleo el criterio basado en la desviación estándar, sugerido en el Manual Del Concreto Estructural (Porrero, y otros), el cual establece que para velocidades con valores de desviaciones estándar superiores a 110 m/seg se considera que el concreto no es homogéneo, lo cual indica que existen más de un tipo de concreto.

De tal manera que aplicando el criterio expuesto anteriormente, y en función de los resultados obtenidos estos superan los 110 m/seg por lo que se establece que existe más de un tipo de concreto en la estructura del local.

Los resultados de las velocidades ultrasónicas realizadas sobre estos elementos, arrojaron un valor promedio de 2.789 m/seg, con una desviación estándar de 503 m/seg y un coeficiente de variación de 18,05, de acuerdo con el criterio descrito en el punto 5.1.1, el concreto colocado en estos elementos presentan varios valores de resistencia debido a la alta desviación estándar obtenida.

5.1.1.1 ULTRASONIDO EN elementos estructurales: Tabla No. 1 Ultrasonido en Columnas y Vigas

Piso/Elemento Ubicación Velocidad m/seg S/COL 5 2334 S/COL 6 2680 S/VIGA 7 2381 S/VIGA 8 2335 S/VIGA 9 3609 S/COL 10 2342 S/VIGA 11 2762 S/COL 12 2558 S/VIGA 13 3929 S/VIGA 14 2353 PB/VIGA 15 2392 PB/COL 16 2607 P1/VIGA 1 2823 P1/VIGA 2 2967 P1/VIGA 3 3497 P!/VIGA 4 3053

Velocidad Promedio Desv. Estándar Coef. Variación

2789 503 18,05

En las figuras siguientes se presenta la ubicación de los puntos de medición de ultrasonido. Se utiliza el símbolo de un círculo para las columnas y un rectángulo para las vigas.

5.1.2 EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS DE CONCRETO Se efectuó la toma de tres (3) núcleos de concreto de 3” de diámetro en tres (3) elementos estructurales (dos columnas y una viga), seleccionados en

función de la velocidad de pulso ultrasónico, sobre los cuales se realizaron los ensayos de ultrasonido, compresión y perfil de carbonatación.

El equipo empleado para realizar la extracción de los núcleos de concreto consistió en una maquina marca CORE BORE con broca de 3” de diámetro con punta de diamante, para anclar el equipo de extracción sobre los elemento de concreto se emplearon ramplug tipo HDI. La extracción de los núcleos se efectuó siguiendo los lineamientos generales de la norma COVENIN 345.

5.1.3 ENSAYO A COMPRESIÓN Y ULTRASONIDO DE NÚCLEOS DE CONCRETO Previamente al ensayo de compresión de los núcleos se realizaron las lecturas ultrasónicas, a fin de correlacionarlas con los valores obtenidos en el sitio.

Ver tabla de resultados No. 3.

Para establecer la resistencia equivalente a la de un cilindro normalizado de 6” de diámetro, se aplicaron los criterios de la Norma COVENIN 1753, la cual expresa que ningún núcleo tendrá una resistencia inferior al 75% de la resistencia de cálculo, y el promedio de la resistencia de la muestra no será inferior al 85% de la resistencia de cálculo.

En relación con la velocidad de pulso en los núcleos, esta es mayor a la velocidad obtenida en los elementos estructurales, por lo que se aplica un factor de minoración igual a 0,90 establecido en el Manual del Concreto Estructural.

5.1.3.1 ULTRASONIDO EN NUCLEOS: El ensayo de ultrasonido se realizo siguiendo los lineamientos generales de la norma COVENIN 1681. Ver tabla de resultados No. 3.

Tabla No. 3 Ultrasonido en Núcleos Vigas y Columnas Muestra COL 1 COL 2 VIGA Promedio

Velocidad (m/seg) 3343 2568 3110 3007

5.1.3.2 ENSAYO A COMPRESIÓN DE NUCLEOS: El ensayo a compresión de los núcleos se realizo siguiendo los lineamientos generales de la norma COVENIN 338-2002. Ver tablas de resultados No. 4 y 5.

TABLA No. 4 VIGAS Y COLUMNAS ENSAYO A COMPRESION DE NUCLEOS Muestra

Diámetro

Altura

Peso

Carga Max.

Rc

Rcc

PB-COL-1 PB-COL-2 P1-VIGA

(cm) 7,54 7,54 7,54

(cm) 15,26 9,51 11,07

(kg) 1,513 0,892 1,075

(kgf) 3.590 2.830 3.780

(kgf/cm2) 80 63 85

(kgf/cm2) 80 58 80

TABLA No. 5 VIGAS Y COLUMNAS ENSAYO A COMPRESION DE NUCLEOS Muestra

Rcc/0,75

Rcc med/0,85

PB-COL-1 PB-COL-2 P1-VIGA

(kgf/cm2) (kgf/cm2) 107 78 86 107

5.1.4. Correlación resistencia vs velocidad ultrasónica: Analizando los resultados de las lecturas ultrasónicas conjuntamente con los resultados de los núcleos, se obtienen los siguientes resultados: Rcc med/0,85= 86 kgf/cm2 Rcc minimo/0,75= 78 kgf/cm2 V. promedio = 3.007 m/seg V. mínima= 2.568 m/seg

0.90 V. promedio= 2.706 m/seg 0.90 V. mínima= 2.311 m/seg

De las tablas de resultados de las lecturas ultrasónicas correspondientes a los elementos estructurales analizados (columnas y vigas) ninguno se encuentra por debajo del valor mínimo de 2.311 m/seg, por lo cual se refiere a una resistencia mínima del concreto para todos estos elementos de 78 kgf/cm2.

5.1.5. Determinación del perfil de carbonatación: Sobre los núcleos extraídos un perfil de carbonatación, empleando para ello una solución de fenolftaleina diluida en 1% de alcohol. Esta solución se aplico a todo lo largo de cada muestra, en la cual se debe observar si existe un cambio de

color púrpura o turquesa, lo cual es indicativo que no existe presencia de carbonatación en el concreto, de no haber ningún cambio en el color del concreto es indicativo de la presencia de carbonatación.

Una vez aplicada la solución sobre las muestra se obtuvieron los resultados que se muestran en la tabla No. 6.

Tabla No. 6 PERFIL DE CARBONATACION Muestra PB-COL-1 PB-COL-2 P1-VIGA

Observación No Existe carbonatación No Existe carbonatación No Existe carbonatación

5.2.- EVALUACION DEL ACERO DE REFUERZO 5.2.1 DETERMINACION DE LA CANTIDAD DE ACERO DE REFUERZO EN COLUMNAS Y VIGAS Para determinar la posición y cantidad de acero de refuerzo en las columnas se empleo un detector de metales de la marca HILTI denominado FERROSCAN FS10 el cual trabaja por principios magnéticos.

Se realizó un barrido en dos (2) columnas detectándose cuatro (4) barras como acero principal distribuidas dos en cada cara separadas entre sí a diferentes distancias, igualmente la separación de las ligaduras presentan separaciones no equidistantes, por lo que no existe un patrón de separación entre ligadura y ligadura que varía entre 12 y 24 cm.

Se replantearon dos (2) vigas sobre las cuales se detectaron dos (2) barras como acero principal en la parte inferior de esta y ligadura separada entre 13 y 15 cm a todo lo largo del tramo de la viga.

Sótano Columna 10 Sección 20x 21 cm Separación de Ligadura (cm) 12 15 25 13 12

20 cm

21 cm

4 cabillas ø 3/8”

Sótano Columna 6 Sección 30x 25 cm Separación de Ligadura (cm) 20 20 20 20 20

30 cm

25 cm

4 cabillas lisas ø 3/8”

Sótano Viga 7 Sección 25x 22 cm Separación de Estribos (cm) 13 13 13 13 13

22 cm

25 cm

2 cabillas ø 3/8”

Sótano Viga 11 Sección 29x 22 cm Separación de Estribos (cm) 15 15 15 15 15

22 cm

29 cm

2 cabillas ø 3/8” 5.2.2 DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS DEL ACERO DE REFUERZO. Para determinar el tipo de acero usado como refuerzo de los elementos estructurales que conforman la edificación, se tomaron dos (2) muestras de acero (cabillas), sobre una (1) columna de la azotea, las cuales se ensayaron para determinar sus propiedades mecánicas e identificar el tipo de acero. Ver tablas de resultados No. 7, 8 y graficas anexas.

De acuerdo con el límite elástico convencional y el esfuerzo máximo obtenidos de los ensayos a tracción, se considera que existe un (1) tipo de acero de refuerzo empleado en la construcción del local, el cual se describe a continuación: •

Las barras identificadas como 1 y 2 extraídas de una columna, clasifican como acero A-28 según Norma COVENIN 316-83, con un fy de 2.800 kgf/cm2

TABLA No. 8 ENSAYO A TRACCION DE BARRAS DE ACERO DIAMETRO NOMINAL (cm) 3/8" 3/8"

MUESTRA 1 2

ÁREA (cm2) 0,71 0,71

LIM. ELAST. ALARG.20cm CONV.s0,2% % (kgf/cm2) 16,05 3.775 19,05 3.592

TABLA No.9 ENSAYO A TRACCION DE BARRAS DE ACERO MUESTRA

fy*/fy

fsu*/fy*

1 2

1,35 1,28

1,63 1,48

ESFUERZO MAXIMO (kgf/cm2) 6.155 5.324

ENSAYO A TRACCIÓN CABILLA DE ACERO 3/8" Los Telares 2 6000

5000

Esfuerzo (kgf/cm2)

4000

3000

2000

1000

0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Deformación Unitaria x E-4 (cm/cm)

ENSAYO A TRACCIÓN CABILLA DE ACERO 3/8" Los Telares 1 6000

5000

Esfuerzo (kgf/cm2)

4000

3000

2000

1000

0

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Deformación Unitaria x E-4 (cm/cm)

450

500

550

10.

CONCLUSIONES

De los diferentes análisis y evaluaciones realizadas a la casa comunal Antonio José de Sucre podemos concluir lo siguiente: • •

El concreto colocado en los elementos estructurales analizados (columnas y vigas) cumplen con una resistencia mínima de 78 kgf/cm2 y una promedio de 86 kgf/cm2 El concreto de los elementos estructurales no presenta carbonatación, por lo tanto el concreto presenta un pH igual o mayor a 12, lo que garantiza que a la profundidad donde se encuentra el acero de refuerzo (25 milímetros) se mantenga pasivado del proceso de corrosión siempre y cuando no existan otros factores que pudieran ocasionar o iniciar dicho proceso, tales como humedad, perdida del recubrimiento y otros.

•

El acero de refuerzo colocado en los elementos estructurales clasifica como A28 de acuerdo con la Norma COVENIN 316-83.

•

Las columnas poseen cuatro (4) barras de acero de refuerzo como acero principal, así mismo se detecto que no existe confinamiento en las zonas cercanas a los nodos.

•

Las vigas poseen dos barras de acero de refuerzo como acero principal, la separación de los estribos varía entre 13 y 15 cm a todo lo largo del tramo de las vigas y no existe confinamiento en las zonas cercanas a los nodos.

ANEXO 2: Propiedades de las piezas de arcilla

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