Viviendas económicas de concreto con mallas electrosoldadas

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Viviendas Economicas de Concreto Con Mallas blecirosoldaaas ton Mallas Electrosoldadas Presentado al Concurso: Premio

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Viviendas Economicas de Concreto

Con

Mallas blecirosoldaaas

ton

Mallas Electrosoldadas

Presentado al Concurso:

Premio

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INDICE

Resumen Ejecutivo 03

Proposito de la Investigacion e Hipotesis Planteada 05

Metodologia Empleada 06

Trabajos y Experiencias Realizadas

Sistema AGV - Ensayo Ciclico Muros 06

Ensayo Monotonico Modulo Vivienda Escala Natural 07

Ensayo Ciclico Muros: Aberturasy Cuantia Variable 08

Ensayo Monotonico Vivienda Dos Pisos 09

Reparacion, Nuevo Ensayo y Costeo Vivienda Dos Pisos 10

Vivienda Multifamiliar 11

Modulo Vivienda Basico Espesores 0.05 metros 12

Sistemas de Muros de Ductilidad Limitada 13

Resultados

Materiales constitutivos, Concrete y Acero de refuerzo 15

Respuesta por Flexion y Corte 16

Parametros de Modification de la Respuesta Sismica 17

Aplicaciones y Conclusiones

lea Afectados Fenomeno del Nino en Angostura 25

Lima Multifamiliar Miraflores Destugurizacion 26

Modules Vivienda Refugio Arequipa 27

Multifamiliares Lima 28

Conclusiones... ..29

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Resumen Ejecutivo

La idea fuerza en este tipo de edificaciones es la siguiente: "Se pueden desarrollarviviendas seguras y economicas en concrete armado, si usamos sistemas estructuralesen base a muros y estos elementos presentan una densidad adecuada en planta, por ellopuede usarse ma Ha electro soldada y concrete de resistencia moderada, sin detalles derefuerzos que encarecen la estructura, podemos tambien extrapolar estos principiosbasicos a viviendas economicas y seguras para sectores sociales algo mas favorecidos".Dadas las caracterfsticas mencionadas, son ideates para la solucion del tema deviviendas de interes social, al aplicarlo en forma masiva. Existen experiencias en variaspartes del mundo que confirman lo anterior.

A partir de 1998, por iniciativa propia en un comienzo y con el apoyo del Banco deMateriales posteriormente, se inicia un programa de ensayos monotonicos y cfclicos en

2muros, con resistencias de concrete de 100 kg / cm , orientados a viviendas de uno y dosniveles en base a muros delgados con refuerzo muy ligero, por debajo de las cuantiasminimas para acero vertical u horizontal. En el ano 1999, diseno y construyo el primeredificio multifamiliar en Miraflores, en un programa para aliviar la tugurizacion de solares,por encargo del Banco de materiales.

Entre el 2001 y el 2005, siguiendo nuestras sugerencias, las empresas Prodac y Uniconinvierten en continuar investigando sobre el tema que habiamos iniciado, la cual sedesarrollo paralelamente en el CISMID de la UNI y en la PUCP. En ambos casos losinvestigadores de cada universidad fueron acompanados por otros profesionales.

La investigacion en esos anos, se orientaba a evaluar la incidencia en las curvas decapacidad, de la diferencia en las caracteristicas de las relaciones esfuerzo -deformacion de las barras corrugadas y las mallas electro soldadas; ademas de estudiarlas implicancias de la falta de elementos de confmamiento en los bordes de los muros,debido a su reducido espesor y a las deficiencies que podrian presentarse en las juntashorizontales entre el muro y el diafragma rlgido formado por las cimentaciones o las losasde techo, sean macizas o aligeradas, causadas por procedimientos constructivos ydetalles de las armaduras.

Como una culminacion de estos trabajos, se introdujeron cambios en las Normas E.030 yE.060, que incorporaron anexos especfficos sobre Sistemas con Muros de DuctilidadLimitada (SMDL). Posteriormente, tanto en el CISMID como en la PUCP, se hancontinuado los trabajos de investigacion, orientados mayormente a determinar, con mayordetalle, la influencia del uso de malla electro soldada como armadura de los muros,manteniendo siempre una presencia de barras corrugadas en los extremes, ya sea comouna concentration de la armadura o como el refuerzo vertical de los elementos deconfinamiento en el borde de los muros.

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En un trabajo presentado por un grupo de investigadores del CISMID, en el 2006, seplanteaban densidades de muros requeridas en funcion del numero de niveles de laedificacion, ademas de sugerir un nivel maximo de esfuerzo actuante de corte paragarantizar un nivel adecuado de respuesta sismica, sugiriendo un minimo de continuidaden los elementos verticales a fin de soslayar el llamado probiema de la losa detransferencia, que simplemente emulaba un piso blando.

Finalmente, en el 2007, durante una mesa redonda convocada por la PUCP, el Dr.Richard Klingner plateo la necesidad de usar la metodologla del ATC - 63 para zanjar lasdiscusiones y determinar los Parametros de Modification de Respuesta Sismica a usar enlos SMDL, cuando se use muros delgados y refuerzo con mallas.

Luego de un arduo trabajo, en el segundo semestre del 2008, presentamos el temacentral de nuestra investigacion: "PROPUESTA DEL FACTOR DE REDUCCION DEFUERZA SISMICA PARA SISTEMAS ESTRUCTURALES EN CONCRETO ARMADOCON MUROS REFORZADOS POR BARRAS DUCTILES Y MALLASELECTROSOLDADAS".

El presente documento narra la historia de la investigacion que permitio que se dieran lascondiciones para llevar adelante dicho trabajo de investigacion.

Ha sido necesario extenderse en el tiempo, para permitir una mejor apreciacion deldesarrollo de los hechos y como estos fueron llevando hacia una culminacion, tal como seplantea en el tema central, mencionado anteriormente.

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RESUMEN DE LA INVESTIGACION

PROPOSITO DE LA INVESTiGACION E HIPOTESIS PLANTEADAEl Peru es un pais ubicado en el cinturon de fuego del Pacifico, por ello es afectado deforma recurrente por eventos sismicos.

Esta investigacion busca que se desarrollen viviendas seguras, economicas orientadas aser industrializadas, parcial o totalmente, usando de preferencia insumos de origennacional.

En el ano de 1998, luego del fenomeno del Nino, en la ciudad de lea debfa de realizarseun proceso de apoyo a la poblacion de menores recursos, para reemplazar las viviendasque habfan sido perdidas o danadas por las inundaciones. Teniendo en cuenta que elnivel de pobreza de los beneficiados no les permitla comprar una vivienda, por lo quedeberfa recurrirse a la autoconstruccion, con una supervision tecnica minima y dado queel sistema constructive tradicional (lease albanilena confinada), si bien cumplia con losniveles de seguridad esperados, lamentablemente era muy sensible a la mala calidad dela mano de obra y los plazos de ejecucion significaban una espera muy dolorosa para losdamnificados. De acuerdo a esta realidad se decidio realizar una investigacion para eldesarrollo de viviendas sociales, cuyo material fuera el concreto armado, estructuradas enbase a muros, con una densidad que garantizara una adecuada respuesta estructural.

Este trabajo de investigacion, se desarrollaria por etapas, iniciandose en viviendasunifamiliares y de interes social, para extenderse posteriormente a viviendasmultifamiliares.

Se planted entonces la siguiente hipotesis:

"Las viviendas de concreto armado estructuradas en base a muros y reforzadascon malla electro soldada, implican procesos constructivos mas eficientes, que enel caso de las de interes social unifamiliares permiten la autoconstruccion derefugios basicos o la oferta por el sector privado de viviendas economicas y en lasmultifamiliares significa un ahorro sensible generado por la velocidad del procesoconstructivo, todo esto garantizando niveles adecuados de seguridad estructuralfrente a los sismos que se presentan en nuestro pais."

Las etapas han requerido de varies anos de trabajo, desde sus inicios en viviendasunifamiliares con un nivel y de interes social entre 1998 y 1999, continuando conviviendas de dos niveles entre 1999 y 2000, posteriormente su extension a multifamiliaresentre el 2000 y 2001. En el 2002 se inician los llamados Sistemas de Muros de DuctilidadLimitada, que no son otra cosa que la extension a viviendas para el mercado inmobiliario,de lo desarrollado hasta ese momento.

Posteriormente la investigacion se concentra en la aplicacion para edificacionesmultifamiliares de mas de 05 niveles, buscando disipar inquietudes de su respuesta antedemandas sismicas, culminando en el ano 2008 con la determination de los Parametrosde Modification de Respuesta Sismica, que seguia la metodologia del ATC - 63 deUSA.

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METODOLOGIA EMPLEADADada la naturaleza de la investigation, se decidio seguir el siguiente protocolo:

1. Usando procedimientos de Elementos Finitos, desarrollar prototipos virtuales, esdecir modelos matematicos que permitieran estimar la respuesta estructural antedemandas sfsmicas.

2. Con el fin de validar los modelos virtuales, se construirian prototipos reales, paraser ensayados en los Laboratories de Ensayos de Estructuras del CISMID de laUNI.

3. Finalmente se deberia de seguir lineamientos usados en paises mas adelantados,para la determination de los Parametros de Modification de la RespuestaEstructural que se requieren, a fin de poder aplicar nuestra Norma E.030, queforma parte del Reglamento Nacional de Edificaciones.

TRABAJOS Y EXPERIENCES REALIZADASEn el CISMID de la UNI se realizaron diversos ensayos, en varias etapas:

Sistema AGV: Ensavo Ciclico Muros:

Carga Lateral vs. DesplazamientoMuro AGV-02

desplazamiento (mm)

El objetivo de era confirmar que un espesor de 10 centimetros era adecuado desde elpunto de vista de estabilidad y ademas apreciar las diferencias de las curvas histereticasa diferentes valores de la resistencia en compresion del concrete, la que se vario desde50kg/cm2 hasta 135 kg/cm2. Finalmente se opto por una resistencia de 100 kg/cm2.

Car

ga L

ate

ral

(Tf.)

Curvas de ComportamientoMuros AGV - Vivienda Alumitech

°015

10

5 -

5 J2 = a - 6 -3 J

-15 -

20

m'i.

"^) 3 6 9 12 1

desplazamiento (mm)

5

AGV-03

AGV 0°

AGV 01

- - - - 1/250

1/500

1/625

1/1250

1/2500

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Ensavo Monotonico Modulo Vivienda a Escala Natural:

Ensayo Monotonico- Modulo de ViviendaAGV- Alumitecn

30

20 \0

' desplazamiento (mm) '

Ensayo Monotonico- Modulo de ViviendaAGV- Aiumitech

05desplazam1ento(mm)1 5

1.

En esta etapa se pudo confirmar que cuantias menores a 0.0025 y concretes conresistencias del orden de los 100 kg/cm2 tenian comportamientos SORPRENDENTES,que de acuerdo a lo observado en el ensayo, significaba que el especimen tenia unacapacidad a las fuerzas laterales, superior a 8.88 veces lo que el reglamento exigia ensuelo rigido y 6.34 veces en un suelo flexible, situacion muy comun en los asentamientoshumanos de la costa peruana.

La estabilidad estructural ante cargas verticales y la union techo -tambien fue evaluada, obteniendose resultados satisfactorios:

muros delgados,

Efecto del desplazamiento a lo largo del tiempo25 (sic =190 kg/m2)

tiempo (horas)

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Luego de un tiempo (1999), con apoyo del Banco de Materiales, se planifico una nuevaetapa de ensayos, tanto en muros cuanto en una vivienda de interes social de dosniveles, a escala natural.Ensavos de Muros: Clclico de 14 Muros con Aberturas v Cuantias Variables.En este grupo de ensayos se estudiaron dos variables: La cuantia del muro y el areaefectiva del muro, a continuation mostramos la geometria del especimen y los resultadosde las curvas de capacidad por cuantia:

0.58

O.O&iSO.O.OJJ

VISTA ADELANTE

Envoi ventes

Desplazamiento (mm)

Mientras que los resultados por area efectiva estan en lo que sigue:

Envolventes Muros AGV-Banco de Materiales

320 -16 -12 -8 -4 ,•* 4 8 12 16 20

Desplazamiento (mm)

Muro-5

— Muro-6

- - Miro-7

Muro-8

Muro-9

Muro-10

- . - Miro-11

Muro-12

Muro-13

Muro-14

Muro-15

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Ensayo de Vivienda Dos Pisos Escala Natural: Monotonico.

Modulo AGV Piso-1

Proyecto Banco de Materiales

0.002 0.004 0006 0.008Ostors ion Angular

Desplazamiento Horizontal - Nivel 2300 mm. - Piso 1Modulo AGV - Proyecto Banco de Materiales

Desplazamiento Horizontal - Nivel 5100 mm. - Piso 2Modulo AGV - Proyecto Banco de Materiales

Transcribimos una parte de las conclusiones del Dr. Zavala, del CISMID, en lainterpretation de los resultados del ensayo que se le habia encargado:

"Si consideramos que el sistema es no convencional o no normado por las normas de disefiosismorresistente E-030, se debe de proponer un valor maximo de distorsion basado en los experimentosrealizados. En la Figura 44 se grafica el nivel de cortante requerido por las norma tecnica E-030 delReglamento Nacional de Construction, para el diseno sismorresistente de edificaciones. En el item 6.5 sepresenta una estimation del nivei de corte basal requerido por la estructura considerando un factor R=5.Podemos leer que para el nivel requerido por a norma, el modulo se encontraba dentro del rango elasticode comportamiento, tanto para el caso de suelo flexible, como para el caso de suelo rigido, estado elasticoque se mantiene hasta una distorsion aproximada de 1/500. En conclusibn el especimen cumple con losniveles requeridos por la norma. Sin embargo de la historia de agrietamientos puede interpretarse que elagrietamiento en zonas las esquinas de los alfeizares se inicia en los primeros pasos con carga de 5tf, parauna distorsion aproximada de 1/3500 y la concentration de esfuerzos en los talones esquineros delespecimen inician el deterioro de los mismos para un corte en la base de 7.82 Tf y una distorsionaproximada de 1/2700. Si comparamos el nivel de carga requerido identificaremos que para un suelo rigidoy bajo un sismo severe el modulo presentarfa agrietamientos en las esquinas de los alfeizares, lo quepuede ser evitado si estos se afslan. Por otro lado en condiciones de suelo flexible existirfan grietas en lostalones no considerables. En ambos casos el modulo cumple con la filosofia del diseno sismorresistente(NT-030, item 1.2)."

El siguiente paso, ante tan buen desempeno, son los multifamiliares.

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Ensavo de Vivienda REPARADA de Dos Pisos Escala Natural: Monotonico.La vivienda de dos niveles, fue reparada con procedimientos de inyeccion epoxica ynuevamente se realize el ensayo, para evaluar su respuesta luego de la reparacion yasociar el costo de reparacion al costo de la estructura.

-

-

60

50

40

•30

oo

20

10

Comportamiento Modulo BANMATOriginal (4/5/2000) vs Reparado(8/6/2000)Nivel de Sismo Esperado: Lima 17/10/66

0.002 0.004 0.006Dis tors ion Angular

0.008 0.01

Rso-2

Pfeo-1 Reparado

•Rso-1

Rso-2 Reparado

Lima: 17/10/66

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Vivienda Multifamiliar.Se ha realizado el Modelaje por Elementos Finitos, Analisis y Diseno Estructural de 03Modules de Vivienda Tipo, Multifamiliares. La estructuracion se ha efectuado en base aplacas delgadas de concrete de baja resistencia, techos de losas y/o aligerados conladrillos de poliestireno expandido. Se ha estudiado el comportamiento estatico ydinamico, para diversos tipos de suelos, abarcando desde suelos malos hasta suelosbuenos, indicandose en cada case la cimentacion adecuada. La armadura determinadaes la minima que los reglamentos permiten, con algunas varillas adicionales alrededor delos vanos y en los extremes de las placas. El concrete funcionaria adecuadamente hastapara una resistencia de 100 kg/cm2. Las estructuras presentan una Confiabilidad,expresada en el Indice de Confiabilidad p, superior a las exigidas por las Normas del ACLLas Estructuras presentan una fragilidad adecuada frente al RIESGO de una solicitacionsismica severa.

m 4.10 M1c:Mod»lo M/2S/99 18:29 1C I/ 8 VM- 7 Lo- 45 I*. 41 «- SVIW 4.30 FM*:Mpdu1o OI/W99 14:48 tc I/ 6 vu- 7 10- 45 I*- 41 t- 0

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I11 !1 -nM.913?648944 . t i» ,« i I1640807834320TH

-5.632

5VIf« 4,» Fil*:w>duli> « JS « VU- I to- 1W I*- O B - 0

ESTADO LIMITE 1

Indice de Confiabilidad = 1.84 Probabilidad de Falla = 3.302350E-02

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Modulo Vivienda Basico Espesores Reducidos de 0.05 metros:Acorde con los planes de asistencia de interes social, nemos desarrollado un ModuloMinimo de Vivienda, compuesto por un solo ambiente de 15.5 m2 de area techada. Esteambiente esta concebido a ser cobijo de las personas en extrema pobreza, cuando nopuedan tomar un credito de mayor monto para construir un Modulo Basico de Vivienda.Se ha desarrollado una optimizacion de costos en base a criterios estructurales yaprobados anteriormente en diversos Programas de Investigacion y Desarrollo que hemosefectuado. Como resultado se ha estructurado un modulo en base a placas delgadas deconcrete armado de moderada resistencia, los techos son de losas macizas delgadas ylas cimentaciones en base a plateas armadas. Este Modulo Minimo de Vivienda brindaracobijo y seguridad a sus usuarios, mejorando su calidad de vida con respecto a lasesteras y plasticos. La seguridad frente a los sismos esta garantizada.

ESWDOMCARGAD^l+E

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CaptBdry

i50^544.VJW13601528.74531.47514.2056-93S5-03343

Kg/cm2 « .01

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SISTEMAS DE MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA:

Luego de un tiempo, entre el ano 2001 y 2004, se realizaron a lo largo y ancho del paispresentaciones sobre las viviendas economicas y debido a nuestra actividad empresarial,desarrollamos proyectos inmobiliarios, orientados a Mi Vivienda, que tuvieron gran exito.Diferentes actores del sector privado imitaron dichos desarrollos, aunque empezaron adistorsionar su base fundamental, al disenar edificios que ya no eran regulares en altura yaparecio la denominada losa de transferencia, que implicaba un piso blando.

Esto origino que en el ano 2006 se hicieran adendas a las Normas E.030 y E.060, que anuestro entender metian en un solo saco a los edificios ideados por nosotros (regularesen altura) con los que presentaban irregularidades estructurales. La mayor discrepanciase centraba en si era o no posible el uso de malla electro soldada como refuerzo delmuro, por las caracteristicas que poseia su curva esfuerzo - deformacion, encomparacion con las barras comunes de acero de refuerzo. En esas circunstancias anteuna convocatoria de la PUCP (2007), se realiza una mesa redonda, en la que estuvoinvitado el Profesor Klingner y en mesa se plateo que la forma adecuada de tomar unadecision, era mediante la metodologia del ATC - 63.

Como resultado de esto, nos embarcamos en un trabajo de investigacion, que es elmeollo del presente informe, que nos demoro un ano, finalmente lo presentamos ydifundimos (tambien con el auspicio de la PUCP) e mediados del 2008, con unapropuesta para los valores de "R" y los factores de amplification de desplazamientos,para estos sistemas, cuyo contenido en forma sucinta se expone a continuation.

El Factor de Reduction de Respuesta Sismica, "R", es conceptualmente desarrollado comoun medio para tomar en cuenta dos aspectos de la respuesta estructural ante demandassismicas: Primeramente su capacidad para disipar energia, al incursionar en el rangoinelastico y en segundo termino la sobre resistencia inherente de los sistemas estructurales ysus materiales constitutivos. El mencionado Factor ha venido siendo determinado en base atres fuentes: La observation del desempeno estructural ante sismos pasados; porprocedimientos tecnicos en base a ciertos principios y por criterios planteados porexperimentados investigadores en el tema, Los Sistemas Estructurales con Muros deDuctilidad Limitada (SMDL), toman importancia en nuestro medio, como una consecuenciadel gran crecimiento del sector inmobiliario, a principios de la presente decada. Su usoextensive ha generado inquietudes en las autoridades pertinentes, quienes han legisladolimitando el uso de ciertos materiales constitutivos (mallas electro soldadas) a un ciertonumero de niveles, a ciertas regiones de la estructura y condicionando la necesidad de usarconfinamientos en los bordes de los muros estructurales a criterios derivados de respuestascontroladas por desplazamientos. El presente informe tiene por objetivo, siguiendo lametodologia planteada por el ATC 63, determinar que valor del Factor R podria ser usadocuando las estructuras de muros portantes cumplan con ciertas condiciones: continuidad delos muros, densidades de muros adecuadas, uso de refuerzo en base a barras corrugadas enlos extremes y de malla electro soldada en el alma, tanto vertical como horizontal. Elprocedimiento usado se sustenta en evaluar la demanda de la deformacion global de lasestructuras, como una funcion del valor de R. Las capacidades de los muros de SMDL sesustentan en ensayos casi estaticos con ciclos alternos de desplazamiento. Simulaciones derespuesta no lineales se han llevado a cabo, con comportamientos histereticos de carga -desplazamiento desarrollados a partir de los ensayos antes mencionados, usando ademaslas curvas esfuerzo deformacion de los materiales constitutivos; la demanda sfsmica seobtiene de un grupo de registros sismicos, para suelos duros, que incluyen entre otros, a losque se usaron para desarrollar el Espectro de Diseno de nuestra Norma E.030. Este estudioha sido fmanciado por la empresa PRODAC SA y se enmarca dentro de un esfuerzo continueen la Investigacion y el Desarrollo de Sistemas Estructurales reforzados con mallas electrosoldadas, aplicados a viviendas economicas, que se inicio en el ano 1998. Centres de

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Investigation en el CISMID de la UNI y en la PUCP, con destacados profesionales, hancontribuido en forma directa o indirecta a generar una parte importante de la informacion queha permitido desarrollar el presente informe al llevar adelante los ensayos encargados yproporcionar las interpretaciones sobre los temas solicitados que han permitido ratificar lahipotesis planteada en 1998.El presente trabajo es aplicable a sistemas estructurales que usan los denominados muros deductilidad limitada, de acuerdo a lo indicado en el articulo 12 de la Norma E.030 y en laadenda respectiva.Las estructuras consideradas tienen las siguientes caracterlsticas:

• Su sistema estructural es el de muros portantes.• Un alto porcentaje de los muros son continues en toda la elevation de la estructura, de

acuerdo a lo planteado por Galvez y otros (2006).• La densidad de muros en el eje debil, es mayor o igual a 2.5% para edificaciones de

cinco hasta ocho niveles y de 3% o mayor para edificaciones hasta doce niveles.• Los muros tienen espesores de 100 mm o superiores.• El refuerzo se distribuye del siguiente modo: Barras corrugadas (ASTM A615, ASTM

A706) se usan en los extremes; malla electro soldada (ASTM A497) se usa comorefuerzo vertical y horizontal en el alma del muro.

• El criterio seguido para el confinamiento en los bordes del muro es el de resistencia (seconfma si los esfuerzos en compresion ultima exceden el 0.2fc), pues el criterio enbase a desplazamientos de la adenda en la Norma E.060, presenta incongruencias,San Bartolome (agosto 2006).

• La altura de entrepiso es aproximadamente 2500 mm.• Las luces en los diafragmas rigidos que generan los techos, son no mayores a los 4500

mm.• Los muros tienen un debil acoplamiento entre ellos, aportado por las losas de piso.

El desarrollo inmobiliario del pais, puede interpretarse como una consecuencia directa deluso de estas edificaciones, tal como se apreciara posteriormente de la estadistica deviviendas en concrete armado que tiene el INEI.

En el 2006, a consecuencia de un cambio en la Norma E.060, se realizo un trabajo, porun grupo de colegas en el CISMID, que tuvo como principal aporte reconocer los nivelesde capacidad al corte en los SMDL:

en Muros deDualldad.ftJdaRelation isoraon • Ktoeno de cate

tmifurx ^tf^jcvt-]MWC*CK» 4 IMKCaCM.*- ! .«?• '*«"«<-»«»•"

—Aot»me«;»wM

*ff*X»

Notas sobre el comportamiento de Edificaciones con Muros de ConcreteReforzados con Malla Efectrosoldada

Adolfo Galvez"1

Javier Pique |2>Hugo Scaletti|3)

Carlos Zavala(4)

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ANALISIS DE LOS RESULTADOS

Materiales constitutivos. Concreto v Acero de refuerzo:Los modelos matematicos usaran las siguientes curvas esfuerzo - deformacion:

20.00

I

ii

CURVA ESFUERZO DEFORMACIONConcreto sin Confinar

o.oo<5 ::::: 0.0025

Deformacion Unitaria

1.1 Ksi - 77 kg/cm2—2.0Ksi-140kg/cm2—3.0Ksi-210kg/cm2—4.0 Ksi - 280 kg/cm2

COMPARACIONCURVA ESFUERZO - DEFORMACION

ALAMBRE PARA MALLA ELECTROSOLDADAY BARRAS CORRUGADASsoo

i7 50 mm6.70 mm5.50 mm4.50 mm

- FoCo it 3

FoCo #4FoCo 12 mm

0.1 0.15

Deformacion Unitaria

0.25

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Respuesta por Flexion v Corte:

El modelo considera dos secciones crfticas, en la base y en la corona del muro, la flexibilidaddel elemento se considera que sigue una distribution lineal entre estas dos secciones a lolargo de la altura del elemento, tal como se muestra en la figura que sigue:

Fiber slice

4,4,-U-4,4,4,4,4.-

Los modelos histereticos a usarse, tienen una envolvente que se muestra a continuacion:

Or, input: a(a ct')

Fig, 6-1 Triliiwar Skeleton Curve of Hysteresis Model

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PARAMETROS DE MODIFICACION DE RESPUESTA SISMICA

De acuerdo a la metodologia del ATC - 63 debemos de evaluar la probabilidad decolapso (distorsion de entrepiso 0,01 o superior), de las estructuras arquetipicas que seestan considerando:

Estructura arquetipica de 5 nivelesA continuacion se muestra la relation entre el Factor de Modification deRespuesta Sismica, R, y la Distorsion Global. Un valor de 4 es adecuado.

Distorsion Global vs. REstructura Arquetipica de 05 Niveles

c

0

0.002

7

fc^— " — n

//

/

%f\m -

<*es*~^.

^-^-Z-- - - " • • •

F

• ^ ^_

1

- - 7036 7036

- - 7038 - - 7039

7D41 704^

.7044 7045

7046 7048

7052 7054

7056 7057

Distorsion Global vs. REstructura Arquetipica de 08 Niveles

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Estructura arquetipica de 12 nivelesA continuation se muestra la relation entre el Factor de Modification deRespuesta Sismica, R, y la Distorsion Global. Un valor de 4 es adecuado.

Distorsion Global vs. REstructura Arquetipica de 12 Niveles

———

7032

7Q35

7038

7041

7044

7046

7050

7062

7056

7058

7033

7036

- - 7039

7042

7045

7048

7051

7054

7057

7060

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Parametros de Modification de Respuesta ForAnalisis No Lineales Tiempo Historia

Actualmente la tendencia es a considerar que el valor de es elproducto de dos factores. El primero debido a la ductilidad, R^ y el

animrln HphiHn a la cnhre reslstencia estjUCtliral, Rn '.

CONCERTO DE R

Procesando a un nivel correspondiente alSismo de Diseno, de las respuestas de lasEstructuras Arquetipicas, podemos apreciarque los Parametros de Modificacion deRespuesta Sismica, podrian ser lossiguientes:

N° Pisos

5 Pisos

8 Pisos

12 Pisos

R,

3.22

3.94

3.05

RO

1.55

1.12

1.51

R

5.00

4.41

4.61

Edmcio de 05 niveles

Sistema con Muros Estructurales

Espesores de Muro de 10 cm.Barras Corrugadas en los extremes y Mallas Electro soldadas en el alma del muro

Lima, Vivienda, Suelo S,Diseno agosto 2004 (antes de adendas)

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ANALISIS DINAMICO INCREMENTALEje Dehil

H

M

§:i

CURVA DE FRAGILIDAD DE COLAPSO

E)e Dehil

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SIGUIENDO PROCEDIMIENTOS DEL ATC - 63

COEFICIENTE DE MODIFICACION DE RESPUESTA, RRATIO DE MARGEN DE COLAPSO, CMR

Eje Debll

0.50

o 1.40

0.10

i immiMi i immiI «• ItargMl <fe C»lnm • «.M f 1.M m S.M

3.0 40

S.I0.2Z sea. 5%] (g)

Respuesta a Sismos Directos

PISCO 2007: PGA=0.38g | Llolleo 1985: PGA=0.71g

2F-3F10.001645910 I -0.0029912 0 0 1 0 I 0 I 0 10.00AM•IF 0.00320*2 0 -0.0014K3A 0 0 0 0 0 O.OOJ2O?2

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RESULTADOS

• Para viviendas unifamiliares economicas de hasta tres pisos, con estructuras enbase a muros de concrete armado, regulares, sin piso blando, seria aplicable losiguiente:

o Muros con espesores desde 0.05 metres hasta 0.10 metres. Densidades demuros iguales o superiores a 2%.

o Concrete de 100 kg/cm2, con asentamientos superiores a 10" y que podriaser conveniente que usen fibras de polipropileno come refuerzo paradisminuir las grietas por contraction.

o Acero de refuerzo, en base a una sola capa de malla electrosoldada, concuantias inferiores a 0.0012; no se requiere confinamiento en los bordes delos muros.

o La cimentacion, sobre suelos arenosos, puede darse por medio de unaplatea de espesor de 0.10 metres, requiriendose en casos excepcionalesuna platea de o.15 metres de espesor.

o En soles del ano 2000, los costos por m2 de casco habitable coninstalaciones electricas y sanitarias minimas, estaban en el orden siguiente:

• Modulo Refugio de 15.5 m2: SI. 130.

• Vivienda de 30 m2, con proyeccion a segundo piso: SI. 200.

• Vivienda de 45 m2, preparada para tres pisos: SI. 225

• La reparation luego de un sismo severo estaria en el rango de 6 a8% del valor del casco.

• Para viviendas multifamiliares economicas, de hasta cinco pisos, con sistemasestructurales similares a las unifamiliares, seria aplicable lo siguiente:

o Muros con espesores entre 0.08 y 0.10 metres. Densidades de murosiguales o superiores a 0.5% veces el numero de niveles.

o Concreto de 105 kg/cm2, con asentamientos superiores a 10" y que podriaser conveniente que usen fibras de polipropileno como refuerzo paradisminuir las grietas por contraction.

o Acero de refuerzo, en base a una sola capa de malla electrosoldada, concuantias inferiores a 0.0012; no se requiere confinamiento en los bordes delos muros. Concentration de barras ductiles, en los extremes de ciertosmuros, en las intersecciones de muros y alrededor de vanes que no sehayan aislado por temas arquitectonicos.

o La cimentacion, sobre suelos arenosos, puede darse por medio de unaplatea de espesor de 0.12 metros, requiriendose en casos excepcionalesuna platea de o.17 metros de espesor.

o En soles del ano 2000, los costos por m2 de acabados normales coninstalaciones electricas y sanitarias comunes, estaban en el orden de SI.350.

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• Para viviendas multifamiliares normales, de hasta 12 pisos seria aplicable losiguiente:

o Su sistema estructural es el de muros portantes.o Un alto porcentaje de los muros son continues en toda la elevacion de la

estructura, de acuerdo a lo planteado por Galvez y otros (2006).o La densidad de muros en el eje debil, es mayor o igual a 2.5% para

edificaciones de cinco hasta ocho niveles y de 3% o mayor paraedificaciones hasta doce niveles.

o Los muros tienen espesores de 100 mm o superiores.o El refuerzo se distribuye del siguiente modo: Barras corrugadas (ASTM

A615, ASTM A706) se usan en los extremes; malla electro soldada (ASTMA497) se usa como refuerzo vertical y horizontal en el alma del muro.

o El criterio seguido para el confinamiento en los bordes del muro es el deresistencia (se confina si los esfuerzos en compresion ultima exceden el0.2f c), pues el criterio en base a desplazamientos de la adenda en la NormaE.060, presenta incongruencias, San Bartolome (agosto 2006).

o La altura de entrepiso es aproximadamente 2500 mm.o Las luces en los diafragmas rigidos que generan los techos, son no mayores

a los 4500 mm.o Los muros tienen un debil acoplamiento entre ellos, aportado por las losas

de piso.o Podria concluirse los siguiente, de su comportamiento estructural y de los

Parametros de Modification de Respuesta Sismica:

• Se ha seguido un procedimiento racional, que puede ser replicadopara otros tipos de sistemas estructurales y otros materiales, paraobtener de manera sistematica el Coeficiente de Reduction deFuerza Sismica, R, que es usado en el articulo 12, tabla 6, de laNorma E.030 del Reglamento Nacional de Edificaciones.

• El valor propuesto es de 4.0• El valor propuesto es aplicable si las estructuras cumplen con las

limitaciones indicadas en el presente trabajo: Densidad de muros,regularidad en altura, uso en viviendas y otras descritas en loscapitulos pertinentes.

• Los valores de R son dependientes del periodo de las estructuras.• Si bien los ensayos demuestran claramente que la distorsion global

ultima de 0.005 refleja el comportamiento de los muros, unainvestigation en la literatura disponible y la simulation respectiva pormedio de procedimientos no lineales que pretenden reflejar laincursion en el rango inelastico de las edificaciones, permitenconsiderar que valores superiores a este podrian ser alcanzados. Eneste trabajo se considera que distorsiones globales del orden de1.00% pueden alcanzarse sin que se produzcan colapsosestructurales.

• Los mecanismos de disipacion de energia en estos sistemasestructurales, no implican necesariamente ductilidades apreciables nila formation de rotulas plasticas o mecanismos de plasticidadconcentrada. La energia se disiparla por friction en las grietas,aplastamiento del concreto y otros medios que se nan descrito en elcapltulo respectivo.

• La media geometrica de las maximas distorsiones globales no esmuy sensible al tipo de material usado como armadura en el

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concrete; pese a las diferencias en las curvas esfuerzo - deformacionde las mallas electro soldadas y las barras ductiles, en todos loscasos se cumple con la Norma E.030.

• La ductilidad por desplazamiento, u, es dependiente del periodo ypresenta valores de 1.56, 1.54 y 2.22 para las estructuras de 05, 08 y12 niveles respectivamente. Sin embargo para un indicerepresentado por la relacion con la densidad de muros es casiconstante, evidenciando que la densidad de muros es el parametromas influyente en este tipo de respuesta estructural.

• Usando el criterio de que el factor R = RM R0, los valores encontradosserian los siguientes: RM valdria 3.22, 3.94 y 3.05 para 05, 08 y 12niveles; similarmente R0 valdria 1.55, 1.12 y 1.50 y finalmente Rtendria valores teoricos de 5.00, 4.41 y 4.61 para edificaciones de 05,08 y 12 niveles. Por lo tanto un valor de 4.00, tal como el planteado,seria conservador.

« Los niveles de peligro sismico considerados para las estructurasarquetipicas se han obtenido de un conjunto de registros de nuestromedio. Evidentemente un conjunto distinto implicaria diferencias enlos resultados y por ello en las recomendaciones hacemossugerencias que atenuarian esta fuente de incertidumbre.

Como recomendaciones finales, proponemos lo siguiente:o La base de datos de registros sismicos debe de ampliarse, a fin de contar

con grupos diferentes que reflejen la realidad de las fuentes sismogenicasde nuestro pais, para ello las Instituciones que cuentan con dichos registrosdeben de ponerlos a disposicion de la comunidad cientifica a fin de haceruso de ellos.

o Seria conveniente crear una base de datos de los ensayos clclicos paracargas laterales, poniendo los archivos de resultados a disposicion de losinvestigadores, para que la metodologia usada se difunda. Esto seria paracada sistema estructural y cada tipo de material, a fin de ir creando unabase global que permitiria calibrar los modelos estructurales a fin de difundirlos procedimientos no lineales de analisis estructural y convertirlos enherramientas de uso rutinario en las oficinas de diseno. Para ello losinvestigadores de nuestras universidades deberian compartir sus resultadoscon el publico, no ha nivel de graficos, sino a nivel de archivos de resultadosde los pasos de los ensayos.

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APLICACIONES Y CONCLUSIONES

Mostramos a continuation, imageries que expresan las diversa aplicaciones yaefectuadas del trabajo de investigation realizado.

ICA AFECTADOS FENOMENO DEL NINO EN ANGOSTURA

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LIMA MULTIFAMILIAR MIRAFLORES DESTUGURIZACION

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MODULOS VIVIENDA REFUGIO AREQUIPA

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MULTIFAMILIARES LIMA ACTIVIDAD EMPRESARIAL DEL INVESTIGADOR

Mostramos algunas fotos de edificios orientados al mercado de Mi Vivienda, que se handesarrollado como una extension logica de la investigation. Hay un gran numero deinmuebles, construidos en todo el pais que se han construido en base a Sistemas deMuros de Ductilidad Limitada.

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CONCLUSIONES

En nuestra opinion, los siguientes elementos de juicio van a permitir una mejorapreciacion a los miembros del jurado, en su proceso de calificacion.

• Al desarrollar viviendas economicas y seguras, tanto para estratos deprimidoscomo medios, hemos colaborado a que la comunidad de peruanos que nocontaban con una vivienda (sea de interes social o para sectores socioeconomicos mas altos) mejoren su calidad de vida al poder adquirirla.

• La investigacion ha demostrado que a la tecnologia desarrollada es posible darleun uso practice, la construccion en viviendas de concrete tenia un indice de 100 en1994, presenta una dinamica muy grande si la comparamos con las viviendas deotros materiales:

VIVIENDAS NUEVAS CONSTRUIDASFuente: INEI - Sector Construccion

260

Ano

Lo anteriormente expuesto sustenta que la creatividad de la investigacion ha sidocapaz de colaborar a que se materialice una capacidad de generar resultadosconcretes, cuando el entorno economico (estabilidad) y fmanciero (creditoshipotecarios al alcance del usuario) reune condiciones adecuadas.

El enfoque tecnico es profundo: con modelamientos matematicos en base aelementos fmitos; procedimientos de analisis no lineal, inelasticos, tiempo historia;ensayos monotonicos y ciclicos; ensayos en viviendas de uno y dos pisos a escalanatural; con evaluaciones de vulnerabilidad y riesgo al reparar y volver a ensayarlas viviendas ensayadas, dando por lo tanto resultados concretes y fiables. Lamejor muestra la han dado las mas de mil casas que se edificaron porautoconstruccion en lea en 1999 y que en el terremoto del 2007 no sufrieron elmenor dano.

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Se ha demostrado fehacientemente que el sector privado puede invertir, que lasuniversidades mas representativas del pais pueden colaborar y que la sociedad ensu conjunto puede beneficiarse, de programas de investigation ideados porperuanos, desarrollados por peruanos y que han beneficiado de manera tangible aun numero muy grande de compatriotas al permitirles tener una vivienda a sualcance y segura.

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