Informe de sismo resistencia - Grupo 5

IN FOR ME DE

© Lourdes Delgado

SISMORESISTENCIA

FAUA - UNI LIMA - PERÚ 2021

INFORME DE SISMO RESISTENCIA CONSTRUCCIÓN 1A / 2021-1 Universidad Nacional de Ingeniería - UNI Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Artes Autores: Balvin Castellanos, Ronny Angel Delgado Chávez, Lourdes Nayeli Huamàn Rodriguez, Sebastìan Guimar Iparraguirre Villanueva, Raisa Marìa Salvatierra Maza, Nataly Rocìo Curso: CONSTRUCCIÓN 1A Còdigo: APA 321A Càtedra: Ing. Raquel Barrionuevo de Machicao Arq. Miguel Santivañez Pimentel Mg. Arq. Ruth Inga Guillen Diseño y gráficos: Balvin Castellanos, Ronny Angel Delgado Chávez, Lourdes Nayeli Huamàn Rodriguez, Sebastìan Guimar Iparraguirre Villanueva, Raisa Marìa Salvatierra Maza, Nataly Rocìo Prohibida su reproducción parcial o total de las imàgenes, textos y caracterìsticas gràficas de este documento por cualquier medio sin permiso de los autores.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE ARQUITECTURA, URBANISMO Y ARTES

INFORME DE SISMO RESISTENCIA

Integrantes - GRUPO 5 Balvin Castellanos, Ronny Angel Delgado Chávez, Lourdes Nayeli Huamán Rodríguez, Sebastián Guimar Iparraguirre Villanueva, Raisa María Salvatierra Maza, Nataly Rocio

Cátedra Ing. Raquel Barrionuevo de Machicao Arq. Miguel Santivañez Pimentel Mg. Arq. Ruth Inga Guillen

Mg. Arq. Ruth Inga Guillen Ciclo 2021-1

ÍNDICE DE CONTENIDO 1.

Resumen

6

2.

Introducción

8

3.

Objetivos

10

4.

Desarrollo 4.1 Presentaciòn del proyecto

13

4.1.1 Ubicación

13

4.1.2 Características del proyecto

14

4.1.3 Plantas

15

4.1.4 Cortes

18

4.2 Ensayo N°1

20

4.3 Ensayo N°2

27

4.4 Ensayo final

34

5.

Conclusiones y Recomendaciones

40

6.

Referencias Bibliográficas

42

1

RESUMEN

FAUA - UNI

RESUMEN En el presente trabajo se analizará el diseño estructural de un edificio que posteriormente se modificará de acuerdo a los problemas que se encuentren. Nuestro desarrollo está basado en ensayos de cada propuesta: En el primer ensayo, adaptamos el diseño de un edificio con sistema estructural de acero a uno de albañilería armada. Luego realizamos una maqueta a la cual le aplicamos fuerzas similares a un sismo. Y a través de varios ensayos fuimos modificando el modelo, para lograr que sea más sismorresistente.

Palabras clave: Edificio, colapso, maqueta, sismorresistencia.

ABSTRACT In this report, the structural design of a building will be analyzed, which will later be modified according to the problems encountered. Our development is based on trials of each proposal: In the first trial, we adapted the design of a building with a steel structural system to one of reinforced masonry. Then we make a model to which we apply forces similar to an earthquake. And through several tests we were modifying the model, to make it more earthquake resistant.

Keywords: Building, collapse, model, earthquake resistance.

6

2

INTRODUCCIÓN

FAUA - UNI

INTRODUCCIÓN El presente trabajo se realizó a partir del proyecto propuesto en el Taller 2A, en el que se diseñaron viviendas para el AA.HH. Laderas de Chillòn, emplazados en terrenos con pendiente. La vivienda elegida estaba diseñada con un sistema estructural aporticado de acero, el cual permitía generar grandes vanos. Sin embargo, para fines del curso se cambió el sistema estructural a uno de albañilería confinada, el sistema de estructuración más utilizado.

Para verificar su comportamiento ante un posible sismo, se realizó diversos ensayos, para poder lograr finalmente un edificio sismorresistente.

8

3

OBJETIVOS

FAUA - UNI

3. OBJETIVOS

●

Adaptar el diseño de un proyecto con sistema estructural de acero a uno de albañilería.

●

Desarrollar lo aprendido del sistema constructivo de albañilería a través de ensayos en un modelo constructivo.

●

Comprender el comportamiento de un modelo constructivo en un ensayo de simulación de sismos.

●

Reconocer y analizar las fallas estructurales en cada ensayo.

●

Proponer alternativas de solución considerando las condicionantes de diseño arquitectónico para mejorar la sismoresistencia del proyecto.

10

4

DESARROLLO

4.1 Presentación del proyecto 4.2 Ensayo N°1 4.3 Ensayo N°2 4.4 Ensayo Final

Informe de sismo resistencia

4.1 PRESENTACIÓN DEL PROYECTO 4.1.1 UBICACIÓN .

La vivienda la cual se le realizará el ensayo se encuentra ubicado en el AA.HH Laderas de Chillón, en el distrito de Puente Piedra, Lima, Perú.

Perú

Lima

Puente Piedra Imagen N°1. Ubicación de Puente Piedra. (2021).

Elaborado por: Huamán, S.

Imagen N°2. Ubicación de la vivienda. (2021).

Elaborado por: Salvatierra, N.

Imagen N°3. Vista Satelital AA. HH. Laderas de Chillón. (2020). Google Earth.

13

FAUA - UNI

4.1.2 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO .

SISTEMA APORTICADO

El proyecto que alberga dos viviendas está diseñado con un sistema constructivo de acero, en el cual se usó un sistema aporticado de perfiles metálicos y losas colaborantes como estructura principal.

Se empleó arcotechos, paneles termoaislantes con

machihembrado

endentado

para

el

cerramiento exterior y para las divisiones Imagen N°4. Sistema Aporticado. (2020). Grupo Acero - Diseño Arquitectónico 2A - 2020-2.

ARCOTECHOS

interiores se utilizó el sistema drywall.

PÉRGOLAS METÁLICAS

© Nataly Salvatierra

DRYWALL (INTERIOR)

PANELES TERMOAISLANTES Imagen N°5. Vista Del Proyecto. (2020).

Salvatierra. N.

14

Informe de sismo resistencia

4.1.3 PLANTAS

Elaborado por Salvatierra. N.

15

FAUA - UNI

4.1.3 PLANTAS

Elaborado por Salvatierra. N.

16

Informe de sismo resistencia

4.1.3 PLANTAS

Elaborado por Salvatierra. N.

17

FAUA - UNI

4.1.4 CORTES

Elaborado por Salvatierra. N.

18

4.2

ENSAYO N°1

FAUA - UNI

4.2 ENSAYO N°1 MEMORIA Para este primer ensayo adaptamos el diseño preexistente proyectado con sistema estructural de acero a un sistema de albañilería

confinada,

conservando

la

disposición de columnas y vigas, las cuales confinan a los muros de albañilería.

© Nataly Salvatierra

PROCESO

Para realizar la maqueta en escala 1:25 se utilizó: madera balsa de sección cuadrada de 8mm, para la representación de las columnas y vigas; papel cometa para las divisiones

interiores,

cerramientos

exteriores y losas; cartón corrugado para elaborar el terreno en pendiente. © Nataly Salvatierra

SIMULACIÓN DEL SISMO Se

inició

la

simulación

aplicando

movimientos circulares en el plano vertical y fuerzas en sentido horizontal. A medida que transcurría el tiempo, incrementaba la intensidad sísmica hasta el colapso de la edificación. © Nataly Salvatierra

Imagen N°6. Fotos de la maqueta del primer ensayo. (2021). Salvatierra, N.

20

Informe de sismo resistencia

ANÁLISIS DEL COLAPSO Al aplicar la fuerzas se observó que la estructura

no

trabajaba

en

conjunto,

evidenciando inicialmente en el colapso del quinto nivel, debido a que presentaba una gran discontinuidad de diafragma debido a su menor área con respecto a los niveles inferiores.

El cuarto, tercer y segundo piso se desplomaron debido a un esfuerzo de torsión ocasionado por mayor flexión,

la presencia de

principalmente en la

fachada, debido a los grandes vanos, y rigidez en la parte posterior por la presencia de muros de contención. Sin embargo, actuaron de forma independiente por las diferencias de densidad de muros en ambos niveles.

Finalmente, en el primer piso se generó dos volúmenes independientes debido a que la losa presentaba discontinuidad de diafragma y aberturas por la doble altura y la ubicación de la escalera del primer nivel.

La unión entre los bloques estaba dado por una pequeña área de losa.

21

Imagen N°7. Fotos de la maqueta del primer ensayo. (2021). Salvatierra, N.

FAUA - UNI

DENSIDAD DE MUROS

Muros en el eje X Muros en el eje Y Diafragma

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Informe de sismo resistencia

DENSIDAD DE MUROS

Muros en el eje X Muros en el eje Y Diafragma

23

FAUA - UNI

DENSIDAD DE MUROS

Muros en el eje X Muros en el eje Y Diafragma

24

Informe de sismo resistencia

CUADRO RESUMEN

NIVELES

FALLAS -

No trabaja en conjunto debido a la asimetría y discontinuidad de losa (diafragma) por la perforación de la escalera y la doble altura.

-

La cantidad de muros es diferente en el eje X e Y .

La parte delantera falla 1ro debido a los vanos y la grande de luz, fallando el diafragma (una vez que falla el diafragma todo trabaja “suelto”)

PRIMER NIVEL

SEGUNDO NIVEL

-

TERCER NIVEL

-

CUARTO NIVEL

-

QUINTO NIVEL

La cantidad de muros es diferente en el eje X e Y .

El muro de contención produce asimetría hace que la parte de atrás sea muy rígida y la parte de adelante muy flexible.

La cantidad de muros es diferente en el eje X e Y . Más muros en el eje X , además de tener grandes vanos en los muros del eje Y. Torsión para el eje Y debido a que en la parte posterior es rígido por el muro de contención.

Discontinuidad del diafragma, presenta un menor área en comparación con los niveles inferiores.

RECOMENDACIONES

-

Generar continuidad de diafragma en todos los niveles y simetría en la planta la planta típica.

-

Reducir el tamaño de los vanos y separar con una junta sísmica el muro de contención de la edificación.

-

Debería haber una placa adelante para compensar la asimetrìa.

Usar vigas peraltadas.

-

-

Compensar la densidad de muros.

-

Colocar vigas.

-

Continuidad de diafragma con pisos próximos.

Cuadro N°1.Cuadro resumen primer ensayo: fallas y recomendaciones. (2021).

Balvin, R., Delgado, L., Iparraguirre, N., Huamán, S. y Salvatierra, N.

25

4.3

ENSAYO N°2

Informe de sismo resistencia

4.3 ENSAYO N°2 MEMORIA Para este segundo ensayo modificamos la distribuciòn de las plantas, buscando una regularidad entre todos los niveles.

Además, con los cambios realizados se trató de mejorar el porcentaje de densidad de muros. Para reducir esfuerzo de torsión,

© Ronny Balvin

separamos la edificación con una junta sísmica.

Para realizar la maqueta en escala 1:50 se utilizó: madera balsa de sección cuadrada de 5mm, para la representación de las columnas y vigas; celofàn para las divisiones

interiores,

cerramientos

exteriores y losas; cartón corrugado para

© Ronny Balvin

elaborar el terreno en pendiente.

SIMULACIÓN DEL SISMO Se

inició

la

simulación

aplicando

movimientos circulares en el plano vertical y fuerzas en sentido horizontal. A medida que transcurría el tiempo se incrementaba la intensidad sísmica.

© Ronny Balvin

Imagen N°8. Fotos de la maqueta del segundo ensayo. (2021). Balvin, R.

27

FAUA - UNI

ANÁLISIS DEL COLAPSO Al aplicar la fuerzas se observó que la estructura no trabajaba en conjunto; por un lado, los tres últimos niveles se movían en conjunto y los dos primeros no recibían fuerza alguna.

De esta manera, el cuarto piso es el que colapsó primero, el quinto nivel no presentó fallas

y el tercer

piso fue el

siguiente en colapsar, todo esto debido a que no existía una continuidad de losas en el tercer nivel y el porcentaje de densidad de muros no fue el adecuado sobretodo en el tercer y cuarto piso.

El primer y segundo piso, actuaron de manera independiente, esto debido a la discontinuidad de los muros interiores entre ambos niveles.

Finalmente, el primer piso y el segundo colapsaron en la misma direcciòn.

Imagen N° 9. Fotos de la maqueta del segundo ensayo. (2021). Balvin, R.

28

Informe de sismo resistencia

4.3.1 PLANTAS Y DENSIDAD DE MURO

DORMITORIO

BAÑO

LAVANDERÍA

COMEDOR SALA

PATIO

COCINA

PRIMERA PLANTA

BAÑO DORMITORIO

LAVANDERÍA

ESTUDIO

DORMITORIO

SALA DE ESTAR

PATIO

Muros en el eje X Muros en el eje Y Diafragma

SEGUNDA PLANTA Elaborado por Iparraguirre R.

29

FAUA - UNI

4.3.1 PLANTAS Y DENSIDAD DE MURO

BAÑO

DORMITORIO

LAVANDERÍA

COMEDOR

SALA

HALL

COCINA

TERCERA PLANTA

BAÑO DORMITORIO

BAÑO

ESTUDIO SALA

DORMITORIO

DORMITORIO

Muros en el eje X Muros en el eje Y Diafragma

CUARTA PLANTA Elaborado por Iparraguirre R.

30

Informe de sismo resistencia

4.3.1 PLANTAS Y DENSIDAD DE MURO

BAÑO DORMITORIO

BAÑO

SALA DE ESTAR

BIBLIOTECA

QUINTA PLANTA

Muros en el eje X Muros en el eje Y Diafragma

Elaborado por Iparraguirre R.

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FAUA - UNI

CUADRO RESUMEN

NIVELES

FALLAS -

PRIMER NIVEL

TERCER NIVEL

CUARTO NIVEL

QUINTO NIVEL

Falla por torsión debido a que el porcentaje de densidad de muros no era el adecuado.

-

Falla por torsión debido a que el porcentaje de densidad de muros no era el adecuado.

-

Discontinuidad del terreno.

-

Falla completa (desprendimiento del volumen).

-

No contiene fallas.

SEGUNDO NIVEL

RECOMENDACIONES

-

-

-

GENERAL

Adherir mejor los materiales.

-

-

Rediseñar tomando en cuenta la cantidad de muros y continuidad entre pisos.

NO HAY CONTINUIDAD entre el 1ero, 2do y 3ero, 4to, 5to.

-

Dejar un espacio entre el terreno y los muros de contenciòn (junta sísmica).

Forma continua de losa.

Cuadro N°2.Cuadro resumen segundo ensayo: fallas y recomendaciones. (2021).

Balvin, R., Delgado, L., Iparraguirre, N., Huamán, S. y Salvatierra, N.

32

4.4

ENSAYO FINAL

FAUA - UNI

4.4 ENSAYO FINAL

© Lourdes Delgado

MEMORIA Para este último ensayo se rediseñó las plantas de cada nivel generando una mayor continuidad entre los diafragmas, esto se logró eliminando las terrazas y formando así una fachada continua.

Para evitar el esfuerzo de volteo se aplicaron juntas sísmicas tanto en los dos primeros

niveles,

como

en

los

© Lourdes Delgado

tres

superiores con respecto a los muros de contención. También se analizó la densidad de muros del ensayo anterior y en base a ello se aumentaron o redujeron muros para que

cumpla

esta

condición

satisfactoriamente, además se trató en lo posible que su ubicación coincida entre los

© Lourdes Delgado

niveles.

Para realizar la maqueta en escala 1:50 se utilizó: madera balsa de sección cuadrada de 5mm, para la representación de las columnas y vigas; celofán para las divisiones

interiores,

cerramientos

exteriores y losas; cartón corrugado para elaborar el terreno en pendiente.

Imagen N°10. Fotos de la maqueta del ensayo final. (2021). Delgado, L.

34

Informe de sismo resistencia

SIMULACIÓN DEL SISMO Se

inició

la

simulación

aplicando

movimientos circulares en el plano vertical y fuerzas en sentido horizontal.

A medida que transcurría el tiempo se incrementaba la intensidad sísmica.

Se observó que toda la estructura trabajaba en conjunto durante todo el

© Lourdes Delgado

sismo, debido a las mejoras realizadas al diseño

arquitectónico

y

estructural,

tomando en cuenta sus condicionantes.

Sin embargo, también se evidenció un error en el cálculo de junta sísmica debido a las constantes colisiones entre

© Lourdes Delgado

el edificio y el muro de contención.

Finalmente la maqueta no colapsó, por más que se aplicó fuerzas en distintas direcciones e intensidades, debido a la buena manufactura de su elaboración y a las correcciones de errores analizados en

© Lourdes Delgado

los ensayos anteriores.

Imagen N°11. Fotos de la maqueta del ensayo final. (2021). Delgado, L.

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FAUA - UNI

4.4.1 PLANTAS Y DENSIDAD DE MURO

PRIMERA PLANTA

Muros en el eje X Muros en el eje Y Diafragma

SEGUNDA PLANTA

Elaborado por Huamán, S.

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Informe de sismo resistencia

4.4.1 PLANTAS Y DENSIDAD DE MURO

TERCERA PLANTA

Muros en el eje X Muros en el eje Y Diafragma

CUARTA PLANTA

Elaborado por Huamán, S.

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FAUA - UNI

4.4.1 PLANTAS Y DENSIDAD DE MURO

QUINTA PLANTA

Muros en el eje X Muros en el eje Y Diafragma

Elaborado por Huamán, S.

38

5

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

FAUA - UNI

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Al realizar las pruebas, se ha puesto en práctica los conocimientos brindados por la cátedra con respeto al tema de albañilería. A medida que se desarrollaron los ensayos se observaron y analizaron los errores que causaron el colapso, para ello se buscaron diversas opciones para solucionarlos en base a la teoría enseñada en el presente curso, con lo cual se tenía como objetivo evitar el colapso.

Para una mejor apreciación de la distribución interior, se recomienda el uso de materiales transparentes como el celofán, empleado en dos últimos ensayos.

Finalmente, debemos de tener en cuenta, al momento de realizar un diseño, sus condicionantes arquitectónicas y estructurales, tales como la continuidad de diafragmas, la densidad de muros, disposición y tamaño de vanos, simetría en plantas y no usar dinteles. Para un próximo ensayo se hubiese mejorado la separación de junta sísmica entre la edificación y el muro de contención, así como el no usar dinteles para las ventanas y tener en cuenta en el diseño, factores como la iluminación natural, ventilación, entre otros.

40

6

BIBLIOGRAFÍA

FAUA - UNI

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Barrionuevo, R. (2021). Sistema estructural de Albañilería. Construcción 1A. CISMID. (2004). Guía para la construcción con albañilería. Universidad Nacional de Ingeniería.

Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma E.070. Albañilería.

42