Memoria de Calculo Vivienda Adobe

AET.CORP ARQUITECTURA DISEÑO INGENIERIA CONSTRUCCION

MEMORIA DE CÁLCULO

MEMORIA DE CÁLCULO

PROPIETARIO

: SINSA PARRAGUEZ GALARCE

PROYECTO

: RECONSTRUCCION VIVIENDA

LOCALIDAD

: RUTA I - 410

COMUNA

: PICHILEMU

PROVINCIA

: CARDENAL CARO

REGION

: SEXTA

A.-

GENERALIDADES: Se contempla la reparación y regularización de la vivienda según las características que a continuación se describen. Compuesta por fundaciones de pirca según dimensiones indicadas en planos de estructura. Albañilería de ladrillos de adobe puestos en soga con escuadras en esquinas según construcción típica de viviendas

de adobe. Cadeneta superior de madera fijada mediante espárragos de fierro a la albañilería de adobe, cubierta de techumbre compuesta por tijerales y cubierta de teja de arcilla pegadas con adobe al ensardinado. Puertas de madera. La presente MEMORIA DE CALCULO constara de 2 partes fundamentales. A1.-

PARTE I - ANALISIS VIVIENDA DE ADOBE

Se realizara cálculos matemáticos para analizar la condición y características constructivas de la vivienda en las condiciones existentes, la cual estará fundada en normativas extranjeras, básicamente Norma Peruanas e italiana. No obstante esto solo tendrá carácter de referencial para entender de mejor manera la solución de reforzamiento estructural de la vivienda en cuestión. Finalmente servirá como una evaluación de daños para poder medir lo comprometido de la estructura siendo complementario con el informe de daño adjunto y planimetría referente a este mismo ítem. A2.PARTE 2 - SOLUCION PLANTEADA REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL VIVIENDA DE ADOBE Y ANALISIS ESTRUCTURAL SOLUCION PROPUESTA Se plantea solución de malla de fierro eletrosoldada tipo ACMA C-139, la cual se instalara una vez retirado todo el revestimiento de adobe. Se amarrara por ambas caras mediante alambre galvanizado N°18 para posterior aplicar revoque de hormigón tipo mortero. AET.CORP ARQUITECTURA DISENO INGENIERIA CONSTRUCCION ARRIENDO DE VEHICULOS Y MAQUINARIA LOS NOGALES N°165/74669703 www.aetcorp.cl

MEMORIA DE CALCULO – MAYO 2013 - Página 1 de 26


MEMORIA DE CÁLCULO

       

B.-

ZONA SISMICA SEGUN NCH 433: 3 CLASIFICACION DE SUELO SEGÚN NCH 433: III CLASIFICACION DE SUELO SEGÚN DS 61: C FACTOR MODIFICACION RESPUESTA SEGÚN NCH 433: 4 CLASIFICACION DE LA ESTRUCTURA SEGÚN OGUC: F CLASIFICACION DE LA ESTRUCTURA POST APLICACIÓN SOLUCION: MIXTA A - F TENSION ADMISIBLE DEL TERRENO: 1,2 Kg/cm2 Estático y 1,6 Kg/cm2 Dinámico ESTRATO Y CLASIFICACION SEGÚN USCS o AASHTO: ARCILLAS LIMOSAS (OL)

PLANTA VIVIENDA IDENTIFICACION DE DAÑOS

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C.- PARTE 1 C.2.-

BASE DEL ANALISIS VIVIENDA DE ADOBE

C.2.1.- RECOMENDACIONES PARA LA ELABORACION DE NORMAS TECNICAS DE EDIFICACIONES DE ADOBE Y TAPIA Y BTC. Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED) Red Temática XIV. A. HABITERRA – La Paz, Bolivia 1995 C.2.2.-

NORMA PERUANA NTE 080 (MTC 2006)

C.2.3.- CARACTERISTICAS MECANICAS DEL ADOBE, TAPIAL Y QUINCHA. Ensayos Departamento de Ingeniería Civil-Pontificia Universidad Católica del Perú-LEDI (Blondet et al 1986, Otazzi 1981, Otazzi 1995 y Vargas 1978). Universidad Nacional de Ingeniería CISMID (Kuroiwa 1972 y Pique 1992)

C.3.-

ANALISIS SISMICO DE ESTRUCTURAS DE ADOBE

El análisis sísmico consiste en determinar modelos de análisis de las viviendas evaluadas sobre los cuales se aplica un sismo de análisis. Se calculan los esfuerzos actuantes y resistentes en los elementos estructurales de las viviendas estudiadas para obtener los factores de capacidad/demanda (C/D). Los modelos sísmicos se determinan en base a las fallas típicas presentadas en eventos sísmicos pasados sobre los elementos estructurales de viviendas.

Tipo de vivienda Vivienda de adobe Vivienda de tapial

Tipo de falla en elementos estructurales Flexión Corte Volteo Corte Volteo

Vivienda de quincha

Corte

Vivienda republicana

Corte

Otros tipos de falla poco comunes que podrían presentarse en los elementos estructurales (paneles, muros) son la falla a compresión o la falla por torsión. Debe verificarse en los modelos de análisis la posibilidad de que se presenten este tipo de fallas.




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C.4.-

ESCALA DE VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES

La clasificación determinada se verifica con la clasificación propuesta por el EERI, basada en la Escala Macrosísmica Europea.

Nivel de desempeño

Descripción

Valor referencial

Completamente Operacional

No hay daño. Rigidez dentro del rango elástico No hay pérdida de rigidez

Factor C/D >>1

Operacional

Daño ligero Rigidez dentro del rango elástico Existe una ligera pérdida de rigidez. Agrietamiento menor de los elementos estructurales

Factor C/D >>1

Supervivencia

Daño ligero a moderado Pierde rigidez original Conserva resistencia lateral y de carga Mantiene un margen contra el colapso

Factor C/D >1

Cerca al Colapso

Daño moderado a grave Pierde rigidez y resistencia Los elementos siguen soportando cargas de gravedad No colapsa el piso pero hay deformaciones permanentes

Factor C/D <1

Colapso

Colapso parcial o total pérdida de soporte de carga de gravedad

C.5.-

IDENTIFICACION DE MATERIALES INTERVINIETES

C.5.1.-

ADOBE:

Factor C/D <<1

El adobe es un bloque macizo de tierra sin cocer que puede contener paja u otro material que mejore su estabilidad frente a agentes externos. El suelo ideal contiene proporciones adecuadas de gravilla, arena (de 55 a 75%) y arcilla (de 25 a 45%), mantiene un bajo nivel de sales y no presenta materia orgánica que degrade la resistencia final. Es usual la elaboración de los adobes con el suelo del terreno sobre el que se va a construir. En su mayoría, éstos son suelos de chacra con alto contenido de materia orgánica.




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C.5.1.1.C.5.1.1.1.-

CARACTERISTICAS MECANICAS RESISTENCIA AL CORTE

A partir del ajuste lineal mostrado en la figura anterior se obtiene la ecuación 4.1 que relaciona los esfuerzos axiales y de corte para muros sometidos a cargas axiales: τ = 0,09 + 0,55σ

(4.1a)

τ : Esfuerzo cortante última (kgf/cm2) σ : Esfuerzo de compresión aplicada (kgf/cm2)

En unidades del Sistema Internacional: τ = 8,82 + 0,55σ

(4.1b)

τ : Esfuerzo cortante (kPa) σ : Esfuerzo de compresión (kPa)

C.5.1.1.2.-

RESISTENCIA A LA FLEXION

La resistencia de un muro de adobe ante fuerzas ortogonales a su plano se calcula para la zona crítica del muro ubicada en sus esquinas superiores. Las fuerzas horizontales generan flexión en los muros, lo que ocasiona grietas en las esquinas superiores que luego se propagan hacia abajo. Estas grietas se deben a la poca resistencia del adobe a la tracción. El momento resistente Mres en los extremos de un muro de adobe se puede calcular con la ecuación 4.2: AET.CORP ARQUITECTURA DISENO INGENIERIA CONSTRUCCION ARRIENDO DE VEHICULOS Y MAQUINARIA LOS NOGALES N°165/74669703 www.aetcorp.cl



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M res = ft x t2 / 6

(4.2)

ft : esfuerzo a tracción por flexión último (kPa) t : espesor del muro (m) A partir de los resultados de ensayos realizados en el Perú, se toma como valor promedio del esfuerzo último de tracción por flexión del adobe (ft) 245 kPa (Ottazzi y Meli 1981). C.5.1.1.3.-

RESISTENCIA AL VOLTEO

La resistencia de un muro de adobe ante fuerzas ortogonales al plano se determina asumiendo que el muro se comporta como un sólido rígido (Loaiza 2002). En la Figura 4.4 se muestra un diagrama de fuerza – desplazamiento de un muro ensayado. En el diagrama se observa que al alcanzar la fuerza ortogonal el valor P 1, el desplazamiento en la parte superior del muro es igual a δ1 (punto A). A partir de este punto, el muro presenta mayores desplazamientos hasta alcanzar el valor δ2 (punto B). El incremento de desplazamientos se debe al giro del muro al comportarse como un sólido rígido. Finalmente, el muro no es capaz de soportar mayores deformaciones y colapsa por volteo (punto C).

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE MURO DE ADOBE SOMETIDO A UNA FUERZA DE VOLTEO P




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Para todos los casos el muro se comportara como un sólido rígido que gira en torno a un punto (O). La carga P, perpendicular al plano del muro, se aplica a una distancia “d” del nivel del suelo. La carga “W” representa el peso del muro, mientras que las fuerzas “H” y “V” son las reacciones generadas en su base. Si se logra vencer al momento resistente del sólido entonces se concluye que el muro volcará o colapsará (Vargas y Blondet 1978). La resistencia al volteo del muro de adobe es provista por el peso propio del muro. La ecuación 4.3 permite calcular el momento resistente en la base del muro (M res). M res = W x e= γ x b² x h/2

(4.3)

M res : Momento Resistente del muro en la base (kN/m - m) W : peso del muro (kN/m) e : punto de aplicación de la fuerza de volteo (m) γ : peso específico del adobe (kN/m3) h : altura del muro (m) b : espesor del muro (m) C.6.-

ESFUERZO ADMISIBLES ADOBE El esfuerzo admisible a compresión de los muros de adobe Fc será: Fc = 0,4.fp.Fr Fp = resistencia a compresión Fr = factor de reducción por excentricidad de cargas y esbeltez del muro, que se tomara como 0,7, para muros interiores que soporten techos con claros que no difieran en más del 50% y 0,6 para muros exteriores o interiores con claros que difieran en más del 50%. Cuando no haya información, el esfuerzo admisible a compresión en mampostería de adobe con morteros tipo I

o II, será: Fc = 0,2 Mpa = 2kg/cm2 C.6.1.-

ESFUERZOS ADMISIBLE DE COMPRESIÓN POR APLASTAMIENTO El esfuerzo admisible de compresión por aplastamiento, será un 25% mayor, que el determinado anteriormente. AET.CORP ARQUITECTURA DISENO INGENIERIA CONSTRUCCION ARRIENDO DE VEHICULOS Y MAQUINARIA LOS NOGALES N°165/74669703 www.aetcorp.cl



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C.6.2.-

ESFUERZO ADMISIBLE DE CORTE Para cargas contenidos en el plano del muro Vm = 0,4.v.Fe Fe = V.l/M (0,3 <=Fe<=1) v = esfuerzo cortante de ensayo Fe = Factor de reducción por esbeltez de muro o de la zona del muro (mochetas) V y M (Fuerza cortante y momento flector actuantes) l = Longitud del muro o mocheta. Para muros de un solo nivel, el factor Fe, puede calcularse como el cociente l/h (siendo h, la altura del muro) V.l = Vtotal V.h = M

C.6.3.-

MORTEROS TIPO I y II Cuando no se disponga de información, se adoptaran para morteros tipo I y II: Vm = 0,03.Fe Mpa (0,3 Fe kg/cm2)

C.6.4.-

ESFUERZO ADMISIBLE DE TRACCIÓN POR FLEXIÓN

El esfuerzo admisible de tracción por flexión (Ft) para cargas perpendiculares al plano, se determinara de acuerdo a: Ft = 0,4 .ft Cuando no se disponga de información experimental Ft = 0,04 Mpa (0,4 kg/cm2) C.6.4.1.- ESFUERZO ADMISIBLE DE COMPRESIÓN POR FLEXIÓN El esfuerzo admisible de compresión por flexión, se determinara: Fm =0,4. Fp Cuando no se disponga de información Fm = 0,3 Mpa (3 kg/cm2) C.6.5.-

ESFUERZOS COMBINADOS En muros sometidos a flexo compresión combinada, por carga vertical y momento flexor, se deberá satisfacer: fc/Fc + fm/Fm <= 1 fc = Esfuerzo de compresión producido por carga vertical Fc = Esfuerzo admisible de compresión por carga vertical fm = Esfuerzo de compresión por flexión Fm = Esfuerzo admisible de compresión por flexión.




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C.6.6.-

MÓDULO DE ELASTICIDAD Si no se determina mediante ensayo: Para mortero TIPO I (E = 500 Mpa 5.000 kg/cm2) Para mortero TIPO II (E = 200 Mpa 2.000 kg/cm2)

C.6.7.-

MÓDULO DE RIGIDEZ A CORTE Si no se determina mediante ensayo: G = 0,4. E

C.6.8.- PESO VOLUMÉTRICO C.6.8.1.- ADOBE Adoptar 1.600 kg/m3 C.6.8.2.- MADERA Adoptar 800 kg/m3 C.6.8.3.- ESTUCO ADOBE TIPO I Adoptar 200kg/m3 TIPO II Adoptar 300 kg/m3 C.7.-

DISEÑO DE MUROS TRANSVERSALES

Los muros de adobe, sometidos a cargas perpendiculares a su plano, serán diseñados utilizando el método elástico. Los muros se analizaran con las teorías clásicas de losas o placas elásticas, considerando el borde inferior (En contacto con la cimentación) como simplemente apoyado. El borde superior se considerara como libre en ausencia de solera o simplemente apoyado si existe solera. Los bordes verticales se supondrán empotrados para el caso de encuentros en T o en cruz y como semi-empotrados para encuentros en esquina. Alternativamente podrá utilizarse el Procedimiento de las líneas de Fractura o Agrietamiento, aplicable a materiales frágiles como la mampostería de adobe, o en su defecto el procedimiento de las líneas de fluencia, que si bien estrictamente no es aplicable a materiales frágiles, predice aceptablemente las cargas de falla y permite introducir de manera sencilla la ortotropia de resistencia, las condiciones de restricción parcial en los apoyos y la presencia de aberturas en los muros. C.7.1.-

DISEÑO DE MUROS LONGITUDINALES

El cálculo del esfuerzo cortante se hará sobre el área transversal crítica de cada muro (descontando el área de vanos si los hubiera). En el caso de muros con vanos (Fig), la distribución de la fuerza por cortante entre los distintos segmentos o zonas de muro, se hará en proporción a su rigidez. En el cálculo de la rigidez de cada segmento, deberán considerarse las deformaciones por fuerza cortante.




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D.-

ANÁLISIS SÍSMICO

El análisis de esfuerzos en general, para las construcciones de adobe, tiene el problema de su casi nula resistencia a la tracción, con el consiguiente impedimento para aplicar métodos elásticos de análisis, y la incertidumbre sobre si es validos o no, realizar un análisis sísmico considerando diafragma rígido. Con el uso de las malla electrosoldada como refuerzo, se abre la posibilidad de utilizar los diversos programas de análisis elástico para determinar la respuesta dinámica sísmica, de este tipo de construcciones, para lo cual es necesario un trabajo previo de validar modelos en base a las características de las mallas que se utilicen. D.1.-

HIPOTESIS DE DISEÑO

En el análisis sísmico de edificaciones en general, el tipo de análisis depende entre otros factores, de la distribución de masas en el edificio, así, se pueden considerar dos tipos de análisis, el de las masas concentradas en los pisos, típicos de las construcciones a porticadas y el de la masa distribuida por zonas de influencia de muros. Para el caso de edificaciones de adobe, el tipo apropiado es el mencionado en último término, debido a que las paredes de adobe contribuyen con un porcentaje importante de la masa total. D.2.-

ESTIMACION DEL DIAFRAGMA RIGIDO

Otra consideración importante para el análisis es determinar si se debe realizar un análisis considerando diafragma de techo rígido o flexible. Normalmente los techos en las construcciones de tierra son de madera y se considera que un techo de este tipo no puede asegurar un comportamiento de diafragma rígido, olvidando que el concepto de diafragma rígido es relativo y depende también de la rigidez de los elementos verticales, en nuestro caso, los muros de adobe. Cuando las viviendas tienen diafragmas que no son rígidos, se debe considerar los efectos de un diafragma flexible en la distribución de cargas sísmicas (FEMA 2004). En construcciones con diafragmas flexibles, los elementos verticales pueden analizarse independientemente, con fuerzas sísmicas proporcionales al área tributaria que corresponde a cada muro. La fuerza cortante basal estimada con la ecuación 5.1 se distribuye en cada muro de manera proporcional a la carga que soporta. V = S x U x C x Z x P / R (5.1) V : Fuerza cortante basal en la estructura (kN) S : Factor de suelo U : Factor de uso C : Coeficiente de amplificación. Depende del periodo (T) C= 2.5 x (Tp/T); C< 2.5 (5.2) Tp : período que determina el fin de la plataforma de aceleración constante en el espectro de aceleraciones. (Fig 5.2) Z : Aceleración del suelo (g) P : Peso que carga la estructura (Carga muerta + 50%Carga Viva) (kN) R : Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas

Fig 5.2 AET.CORP ARQUITECTURA DISENO INGENIERIA CONSTRUCCION ARRIENDO DE VEHICULOS Y MAQUINARIA LOS NOGALES N°165/74669703 www.aetcorp.cl



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Las Figuras 5.3a y 5.3b muestran la diferencia entre la distribución de fuerzas cuando la vivienda tiene un diafragma rígido (Figura 5.3a) y cuanto tiene un diafragma flexible (Figura 5.3b). En el caso de tener diafragma rígido, la carga sísmica (W) se distribuye en razón a la rigidez de los muros; si el diafragma es flexible, la distribución se hace en base a la carga que soporta cada muro.

Fig 5.3a y 5.3b

W : fuerza sísmica distribuida Rig. : Rigidez del muro Δv,d : desplazamiento del muro o del diafragma La distribución vertical de la fuerza sísmica puede ser rectangular o triangular invertida, de acuerdo con las características dinámicas de la estructura. Para construcciones de uno o de dos pisos, que por lo general tienen periodos cortos, el primer modo de respuesta es el que controla el movimiento. La distribución de carga que más se aproxima a la respuesta de un muro es la distribución triangular invertida (Tejada 2001), que se muestra en la Figura 5.4.

La carga sísmica triangular (W) se calcula de acuerdo a la siguiente ecuación: W = 2V / H (5.2) V : cortante basal según el sismo de análisis H : altura total Determinada la solicitación sísmica y su distribución se procede al análisis de las estructuras.

D.3.-

DETERMINACION DEL CORTE BASAL

El cálculo del cortante basal para muros de adobe reforzados con malla electrosoldada,, por un lado existe una amplificación de la respuesta estructural, que no se producía con otros tipos de refuerzo y por otro una capacidad de AET.CORP ARQUITECTURA DISENO INGENIERIA CONSTRUCCION ARRIENDO DE VEHICULOS Y MAQUINARIA LOS NOGALES N°165/74669703 www.aetcorp.cl



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disipación de energía que justifica el uso de un factor de reducción R en forma similar a otros materiales convencionales. Otra variable importante a tener en cuenta, es el valor del amortiguamiento en la etapa pos elástica, que en el caso de adobe o tierra en general, es más alto que en los materiales convencionales. Como se comentó al inicio de la presente memoria, carecemos en Chile, de una norma o recomendación que regule la utilización del adobe como elemento estructural. En consecuencia, se pueden utilizar los coeficientes que fija la norma INPRES-CIRSOC 103, en su parte III, construcciones de albañilería, (Coeficiente sísmico normalizado para mampostería de ladrillos macizos), los coeficientes de destino, establecidos en la parte I de la misma norma, y los criterios y consideraciones de la norma peruana NTE 080. Debido a que se trata de un análisis de equilibrio y no de resistencia, es factible utilizar como coeficiente sísmico el valor 0,20; que es el valor máximo utilizado por la norma NTE 0.80, para zonas con sismo de diseño superiores a los que fija nuestra normativa.(Zona sísmica III) D.4.- PROCEDIMIENTO PARA DISEÑO Una vez hallada las fuerzas en cada muro, el procedimiento para diseñar el refuerzo con malla electrosoldada, es el siguiente: 1.

Con la fuerza cortante en el plano de cada muro, se determina el valor de la tensión cortante, dividiendo la mencionada fuerza, por la sección transversal neta del muro, restando las aberturas de puerta y ventanas, donde corresponda.

2.

Si el esfuerzo cortante resulta menor que 0,02 MPa (0,2 kg/cm2), se acepta que el muro se comportara elásticamente y el refuerzo tiene la condición de refuerzo mínimo.

3.

Si el esfuerzo cortante resulta entre 0,02 y 0,04 MPa (0,2 y 0,4 kg/cm2), significara que se ha sobrepasado el límite elástico inicial y el refuerzo de malla electrosoldad va a tomar de forma conservadora, el corte máximo que puede soportar el muro reforzado para lo cual se utiliza la expresión: fg = (S).(vu).(b).(1/N)

4.

Si el esfuerzo cortante, es mayor a 0,04 MPa, el muro entrara en el rango inelástico con deterioro significativo del muro de adobe, lo cual se asegura usando el refuerzo estipulado, con la misma expresión del punto 3.

5.

Una vez definida la resistencia a tracción del refuerzo, se determina el momento resistente de la sección por unidad de longitud según la expresión:

Se verifica que sea mayor que los momentos generados por las aceleraciones perpendiculares al plano del muro. 6.

Si los momentos flexores actuantes por efectos de las fuerzas fuera del plano, son mayores al momento resistente, se colocara capas de malla adicional.

7.

Como se podrá comprobar, estos criterios, aseguran el comportamiento de la estructura en el campo inelástico, con control del colapso, cumpliendo con los actuales criterios de sismo resistencia. (Criterio por desempeño estructural). La verificación está más centrada en la estabilidad de la construcción y no en su resistencia.




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E.-

CALCULO MATEMATICO VIVIENDA DE ADOBE

Independiente de los resultados que arroje los procedimiento que a continuación se muestran, para todo evento se considerar que la estructura no cumple, para proceder al reforzamiento con mallas electrosoldadas C-139 y revoque en hormigo según descripción en Especificaciones Técnicas Arquitectónicas. Se tomara como referencia de cálculo los muros portantes de la envolvente ya que son los que tienen mayor solicitud estructural. Según la Norma Peruana NTE 080 (2007), el valor para Vm (Esfuerzos Cortantes Sísmicos) en muros de adobe será:

Vm: ≤ 0.25 kg/cm2




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NOTA: Se puede concluir según los cálculos matemáticos que la vivienda puede resistir el terremoto con daños de menor gravedad, no obstante se considera que n cumple.

F.-

PARTE II

F.SOLUCION PLANTEADA REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL VIVIENDA DE ADOBE Y ANALISIS ESTRUCTURAL SOLUCION PROPUESTA F.1.-

METODOLOGIA

Se procederá a retirar revoque de barro u hormigón según corresponda, hasta llegar al sustrato del muro de albañilería de adobe. Se instalaran soleras superior e inferior de tal forma de generar arriostre y ayudar a estructuralmente los dinteles tanto de puertas como ventanas. Procederá a enmallar por ambas caras de los muros con Malla ACMA C-139 AT 56-50H se fijaran mediante fijaciones de alambre galvanizado N°18 las cuales traspasaran el muro y amarradas por ambos lados fijando esta nueva piel. Posterior se estucara ambas caras según Especificaciones Técnicas Arquitectónicas.

F.1.1.F.1.2.-

CRITERIOS PARA EL CÁLCULO NORMATIVA Normativa para el cálculo de los materiales y de la solución constructiva aplicada a la vivienda de adobe




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F.1.2.1.- NORMAS GENERALES CÁLCULO      

NCH 433 Of 1996 2009 – DISEÑO SISMICO DE EDIFICIOS DECRETO SUPREMO N°61 – MODIFICACIONES NCH 433 NCH 432 2010 – CARGAS DE VIENTO NCH 431 2010 – VARGAS DE NIEVE NCH 1537 2009 – CARGAS PERMANENTES Y CARGAS DE USO NCH 3171 2010 –DISPOSICIONES GENERALES Y COMBINACIONES DE CARGA

F.1.2.2.- NORMAS DE ACERO         

NCH 698 Of 74 – ACERO. BARRAS Y PERFILES LIVIANOS REQUICITOS GENERALES NCH 203 Of 77 – ACERO ESTRUCTURAL NCH 204 Of 78 – ACERO, DISPOCICIONES GENERALES NCH 3260 2012 – ACERO GALVANIZADO REQUICITOS NCH 1186 1997 – ELEMENTOS DE FIJACION, PERNOS Y TUERCAS, TERMINOLOGIA Y DESIGNACION DE DIMENSIONES NCH 1420 1997 – ELEMENTOS DE FIJACION, PERNOS, LONGITUDES NOMINALES Y LONGITUD ROSCADA DE PERNOS PARA USOS GENERALES NCH 301 1963 – PERNOS DE ACERO CON CABEZA Y TUERCA HEXAGONALES NCH 227 1962 - ALAMBRES DE ACERO PARA USOS GENERALES NCH 218 2009 – ACERO MALLAS ELECTROSOLDADAS DE ALAMBRE PARA HORMIGON Y MORTERO ESPECIFICACIONES

F.1.2.3.- HORMIGON – MORTEROS            

NCH 2256/1 – MORTEROS PARTE 1 REQUISITOS GENERALES NCH 2471 2000 – MORTEROS, ADHERENCIA METODO DE TRACCION DIRECTA NCH 2257/1 1996 – MORTEROS CONSISTENCIA RECOMENDADA NCH 2259 1996 – MORTEROS RETENTIVIDAD RECOMENDADA NCH 1498 2012 – HORMIGON Y MORTEROS – AGUA DE AMASADO NCH 1174 1977 – CONSTRUCCION – ALAMBRE ACERO LISO O CON ENTALLADURAS DE GRADO AT56-50H NCH 1173 2010 – ALAMBRE DE ACERO AT56-50H PARA USO EN HORMIGON O MORTERO NCH 3260 2012 – ACERO – ACERO GALVANIZADO PARA HORMIGON ARMADO, REQUICITOS GENERALES NCH 163 1979 – ARIDOS PARA MORTEROOS Y HORMIGONES REQUICITOS GENERALES NCH 2261 2010 – MORTEROS CONFECCION DE PROBETAS EN OBRA DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A COMPRESION NCH 2182 2010 – MORTERO Y HORMIGON, ADITIVOS, CLASIFICACION Y REQUISITOS NCH 1443 2012 – HORMIGON Y MORTERO, AGUA DE AMASADO EXTRACCION DE MUESTRA

F.1.2.4.- NORMAS DE MADERA       

NCH 1970/1 1988 – MADERAS PARTE 1 NCH 1970/2 1988 – MADERAS PARTE 2 NCH 819 2012 – MADERA PRESERVADA, PINO RADIATA, CLASIFICACION SEGÚN RIESGO DE DETERIORO EN SERVICIO Y MUESTREO NCH 1207 Of 90 – PINO RADIATA, CLASIFICACION VISUAL PARA USO ESTRUCTURAL NCH 1102 Of 90 – PINO RADIATA CLASIFICACION ESTRUCURAL Y SUS GRADOS NCH 1990 2006 – MADERA TENSION ADMISIBLE PARA MADERAS ESTRUCTURALES NCH 1198 2006 – CONSTRUCCION EN MADERAS – CALCULO AET.CORP ARQUITECTURA DISENO INGENIERIA CONSTRUCCION ARRIENDO DE VEHICULOS Y MAQUINARIA LOS NOGALES N°165/74669703 www.aetcorp.cl



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F.2.F.2.1.-

CALCULO SOLUCION PROPUESTA DE REFORZAMIENTO. MORTERO

Método resistencia última diagrama parábola. Deberá cumplir con la NCH 2256/1 en sus requisitos generales. En cuanto a requisitos Principales deberá cumplir lo indicado en la TABLA I de la Nch 2256/1. Resistencia a la Compresión Mínima a los 28 días 2,5Mpa y su espesor será de 5cm tanto al interior como exterior de los muros. Deberá aplicar la Nch 158. Adherencia mínima a los 28 días 0,2Mpa. Deberá aplicar la Nch 2471. Consistencia Recomendada será de 500mm tanto interior como exterior de los muros. Deberá aplicar la Nch 2257/1. Retentividad mínima será en porcentaje 60% para mortero exterior y 70% para mortero interior. Para recubrimiento de superficies con malla metálica deberá aplicar lo indicado en la TABLA II de la Nch 2256/1, superficie Tipo IV esto para medir el nivel de absorbencia y velocidad de absorción. El procedimiento para medir el nivel de la absorbencia deberá ser el indicado según la ANEXO A de la Nch ya citada Con todo lo anterior deberá cumplir según corresponda a todo lo indicado en el punto F.1.2.3 de las presentes especificaciones técnicas. Nota: 1) Para morteros colocados sobre superficies nuevas.. 2) Para estucos colocados manualmente, cuando se empleen equipos mecanizados (mortero proyectado, estucadoras mecánicas, entre otros) es necesario estudiar cada caso en particular 3) Si el ambiente de exposición es adverso durante la colocación (altas temperatura, fuertes vientos, radiación solar directa) se recomienda valores de retentividad cercanos al 70% 4) En ambientes rigurosos es conveniente que la retentividad sea superior a 60% y también cuando la absorbencia del parámetro es alta (según tabla 2). F.2.2.-

SECCIONES DE ACERO MALLA ELECTROSOLDAD TIPO AT56 – 50H

La metodología de cálculo estará basada en Tensiones Admisibles ASD, estipulada en el manual de diseño basado en tensiones admisibles, novena edición y la Nch 1173 del 2010. Además de lo ya mencionado deberá cumplir con lo que indique las Nch 3260 para definir los requisitos generales y la Nch 218 para definir sus especificaciones técnicas. Se proyecta la solución constructiva con malla electrosoldad tipo C-139 marca ACMA calidad del fierro deberá ser AT56 – 50H, la cual deberá estar por ambos lados del muro, tanto interior como exterior, la metodología de amarre será alambre de fierro galvanizado la cual se aplicara según los criterio de la Nch 227. F.2.3.-

PERNOS DE ACERO

Los pernos para el desarrollo de las piezas de refuerzos en intersección de muros están basados en el cálculo de Tensiones Admisibles ASD y lo dispuesto en la Nch 1186 y la Nch 1420. La calidad de los pernos, tuercas y golillas deberá ser A42 – 23, además deberán cumplir con la Nch 300 y 301, serán de fierro galvanizado o en su defecto zincado. Las distancias del centro de los agujeros para pernos al borde de cualquier elemento de conexión serán según la Nch 427. F.2.4.-

MADERAS

La totalidad de las piezas de maderas deberá cumplir con la Nch 819 y Nch 1970 parte I y II. Su diseño en cuanto a las piezas deberá cumplir la Nch 1990. Su metodología de cálculo será según Tensiones Admisibles. AET.CORP ARQUITECTURA DISENO INGENIERIA CONSTRUCCION ARRIENDO DE VEHICULOS Y MAQUINARIA LOS NOGALES N°165/74669703 www.aetcorp.cl



MEMORIA DE CÁLCULO

F.3.-

PROGRAMA PARA LA SIMULACION APLICACIÓN SISMICA A LA ESTRUCTURA

Se usa el Ram Elements 12.5 que permite modelar el comportamiento de la estructura bajo la acción de las diferentes combinaciones de carga. Este programa se basa en la utilización de elementos del tipo barra de seis grados de libertad por nodo, a nivel elemental permite definir secciones y materiales diferentes para cada barra. El programa trabaja asumiendo que en los elementos componentes de la estructura, se cumplen las siguientes hipótesis: 1. Una relación entre desplazamientos y deformaciones de primer orden. 2. Una relación entre tensiones y deformaciones del tipo elástica lineal e isotrópica. 3. Con relación al análisis sísmico de la estructura, éste se considera mediante análisis estático equivalente. 4. Como resultado del análisis estructural se determinan los esfuerzos en cada una de las barras, niveles de desplazamientos y rotación que alcanza la estructura en cada estado de carga. Con esta información se procede a seleccionar los elementos más críticos desde el punto de vista de las solicitaciones y a realizar la verificación de la capacidad resistente de los mismos de acuerdo con los criterios definidos por las normas Nch 1198 (madera estructural), NCH 2256/1, NCH 1174, NCH 1173 (hormigón armado con alambre electrosoldada tipo AT56 – 50H), y NCH 698 Of 74, NCH 203 Of 77, NCH 3260 2012, NCH 218 2009 (Norma de Acero), especificaciones del AISC. 5. El programa es capaz de diseñar elementos metálicos, basadas en el diseño de tensiones admisibles y también en el método de carga y factores de resistencia LRFD. El programa también calcula elementos de madera según la Norma Americana ASD y las compruebas usando las NCH 1970/1, NCH 1198, NCH 1990. F.3.1.-

COMBINACIONES DE CARGA

Para el diseño de madera, acero, estabilidad de fundaciones y análisis de deformaciones: PP + SC PP + V PP + S PP+ 0.75SC + 0.75V PP+0.75SC + 0.75S Dónde: PP = Peso de la estructura más las cargas permanentes. SC = Sobrecarga de uso. S = Sismo en dos direcciones ortogonales. V = Viento en dos direcciones ortogonales. Para el diseño de hormigón armado y fundaciones, consideramos: 1.4PP + 1.4S 1.2PP + 1.6S 1.2PP + S+1.6V 1.4PP + 1.7SC 1.4PP + 1.4SC + 1.4S 1.05PP + 1.275SC + 1.275 V F.4.-

PROCEDIMIENTO

La Malla ACMA C-139 tiene 1,39 cm2/m de acero, lo que significa que resiste la tracción máxima con fluencia de material de 6.950 kilos. AET.CORP ARQUITECTURA DISENO INGENIERIA CONSTRUCCION ARRIENDO DE VEHICULOS Y MAQUINARIA LOS NOGALES N°165/74669703 www.aetcorp.cl



MEMORIA DE CÁLCULO

Para iniciar se modeló numéricamente un “obelisco o machón”, con una sección de 95X25 cm. y una altura de 270 cm. Las dimensiones dependieron del ancho de la dimensión de las hojas de la malla metálica que se encuentra en el mercado y del espesor y la altura de la dimensión media de los muros de adobe. El “obelisco o machon”, calculado con el sistema de STRAUS7, con un esquema estático de encaje perfecto en el pie, ha sido sometido a las acciones horizontales paramétricas distribuidas, aplicadas alternativamente al lado corto y al lado largo de la sección y posteriormente a ambos lados contemporáneamente. Como podremos apreciar a continuación se analizaron diversos casos para llegar al más idóneo a la realidad del programa y nuestras características morfológicas y geográficas. 1. 2. 3.

Obelisco o Machón no confinado Obelisco o Machón Confinado Obelisco confinado con elementos diatónicos de enlace transversal

Se ha considerado muy significativo para los objetivos del análisis el desplazamiento horizontal a la cabeza del obelisco. 1.-

OBELISCO O MACHON SIMPLE CARGA DISTRIBUIDA HORIZONTALMENTE APLICADA SOBRE EL LADO CORTO Desplazamiento a la cabeza del obelisco o machon: Obelisco no confinado = micron 3.21 Obelisco confinado = micron 3.18 Obelisco confinado y diatones = micron 3.03




MEMORIA DE CÁLCULO

1.1.-

OBELISCO O MACHON CONFINADO CON ELEMENTOS DIATONICOS O MALLA CARGA DISTRIBUIDA HORIZONTALMENTE APLICADA SOBRE EL LADO CORTO Desplazamiento a la cabeza del obelisco o machon: Obelisco no confinado = micron 41.84 Obelisco confinado = micron 37.61 Obelisco confinado y diatones = micron 35.92

1.2.CARGA DISTRIBUIDA HORIZONTALMENTE APLICADA SOBRE LOS LADOS CORTO Y LARGO Desplazamiento a la cabeza del obelisco o machon: Obelisco no confinado = micron 41.95 Obelisco confinado = micron 37.72 Obelisco confinado e diatones = micron 35.83 CONCLUSION OBELISCO O MACHON SIMPLE CON Y SIN REFUERZO El caso n.1 no resulta significativo porque la acción de las fuerzas se encuentran en el sentido de la máxima dimensión del obelisco. En los casos 2 y 3 el aporte de la malla se traduce en un mejoramiento del 11%, mientras que los elementos diatónicos aumentan además el beneficio en una medida del 6 %. Sucesivamente se ha enriquecido la geometría del obelisco considerando dos obeliscos conjuntos formando un ángulo. Se han reproducido las mismas condiciones de carga. Los dos obeliscos no han sido amarrados.




MEMORIA DE CÁLCULO

2.-

OBELISCO O MACHON COMPUESTO CARGA DISTRIBUIDO HORIZONTALMENTE APLICADA SOBRE EL LADO “A” Desplazamiento a la cabeza del obelisco: Obelisco no confinado = cm. 0.42 Obelisco confinado = cm. 0.077 Obelisco confinado y diatones = cm. 0.072

CARGA DISTRIBUIDA HORIZONTALMENTE APLICADA SOBRE EL LADO B Desplazamiento a la cabeza del obelisco o machon: Obelisco no confinado = cm. 0.42 Obelisco confinado = cm. 0.21 Obelisco confinado y diatones = cm. 0.20 CARGA DISTRIBUIDA HORIZONTALMENTE APLICADA SOBRE LOS LADOS A y B Desplazamiento a la cabeza del obelisco: Obelisco no confinado = cm. 0.43 Obelisco confinado = cm. 0.22 Obelisco confinado y diatones = cm. 0.20




MEMORIA DE CÁLCULO

CONCLUSION OBELISCO O MACHON COMPUESTO SIN AMARRAR CON Y SIN REFUERZO Se observa que en el caso 1 la acción de confinamiento es notablemente positiva, pero solo porque las fuerzas están dirigidas en el sentido más favorable a la resistencia de los muros. En los casos 2 y 3 el mejoramiento prestacional va entorno del 50%. Sin embargo parece evidente que el comportamiento del obelisco o machon compuesto se vea afectado por la falta de amarramiento de los muros en los ángulos. Se ha procedido entonces a repetir las simulaciones numéricas considerando los dos muros amarrados en los ángulos. 3.-

OBELISCO O MACHON COMPUESTO AMARRADO CARGA DISTRIBUIDA HORIZONTALMENTE APLICADA SOBRE EL LADO A Desplazamientos a la cabeza del obelisco o machon: Obelisco no confinado = cm. 0.045 Obelisco confinado = cm. 0.043 Obelisco confinado y diatones = cm. 0.041 CARGA DISTRIBUIDA HORIZONTALMENTE APLICADA SOBRE EL LADO B Desplazamientos a la cabeza del obelisco o machon: Obelisco no confinado = cm. 0.045 Obelisco confinado = cm. 0.043 Obelisco confinado y diatones = cm. 0.041 CARGA DISTRIBUIDA HORIZONTALMENTE APLICADA SOBRE EL LADO A y B Desplazamientos a la cabeza del obelisco o machon: Obelisco no confinado = cm. 0.058 Obelisco confinado = cm. 0.053 Obelisco confinado y diatones = cm. 0.052




MEMORIA DE CÁLCULO

CONCLUSIONES OBELISCO O MACHON COMPUESTO AMARRADO Lo que aparece evidente es cuanto, a paridad de acciones externas el simple amarramiento de las paredes reduce los desplazamientos en modo determinante, llevándolos a sólo el 10% de los desplazamientos relevados en el caso de paredes no amarradas. Al benéfico efecto del amarramiento el confinamiento produce un ulterior efecto benéfico del 10%. Como conclusión se pude deducir que el confinamiento ayuda notablemente al comportamiento de la albañilería, en los lugares donde los muros no fueron amarrados; el amarramiento de los muros produce por sí mismo un aumento notable de la resistencia frente a un sismo, en este caso tanto el confinamiento como los elementos diatónicos, tendrían la función de contenimiento del material terroso en fase de colapso, aumentando aunque mínimamente la ductibilidad de la estructura. Para una ulterior confirmación de las deducciones precedentemente indicadas se ha realizado la modelación de una simple construcción de un vano de 3x3m. Se consideraron los siguientes casos: • Paredes no amarradas • Paredes no amarradas y confinadas • Paredes amarradas • Paredes amarradas y confinadas Se ha ejecutado un análisis estático y mecánico, simulando el terremoto del 20010. Es estimulante poder afirmar y concluir lo que hemos reiterado. El papel del confinamiento es fundamental en el caso de paredes no amarradas, contribuyendo también en el caso de paredes amarradas, especialmente en la fase de colapso de las estructuras. Es de nuestra opinión que se debería utilizar los dos tipos de intervenciones contemporáneamente: intervención de “cosido y descosido” para amarrar los ángulos y sucesivamente el con amarramiento con malla metálica.

MODELOS DINAMICOS

1.- Estructura con Paredes no amarradas y confinada

2.- Estructura con Paredes no amarradas y no confinadas




MEMORIA DE CÁLCULO

3.- Estructura de Paredes amarradas y no confinadas

4.- Estructura de Paredes amarradas y confinadas

El coeficiente sísmico tiene un valor de C=0.264 AET.CORP ARQUITECTURA DISENO INGENIERIA CONSTRUCCION ARRIENDO DE VEHICULOS Y MAQUINARIA LOS NOGALES N°165/74669703 www.aetcorp.cl



MEMORIA DE CÁLCULO

G.-

OBSERVACIONES

La primera parte de esta memoria de cálculo es de carácter referencia y solo deberá ser considerada como un informe de evaluación de daños en la vivienda aplicado con fórmulas numéricas y no forma parte de la solución estructural y el análisis estático y mecánico de cada uno de los casos antes descritos H.-

CONCLUSION

Observamos que las tensiones máximas que se producen tiene un valor muy cercano al límite elástico del adobe que es de 0,2 k/cm2, a partir del cual se empieza a fisurar llegando como máximo a una valor de 0,4, valor a partir del cual las fisuras se transforman en grietas por colapso de la tensión de corte en el adobe. Esto nos indica que la vivienda bien construida puede resistir la acción sísmica con muy poco daño como tuvo en la práctica y la resolución de reparación pasa a ser entonces de reforzamiento de la estructura. Analizando los modelos realizados en el punto F.4 en adelante, se puede apreciar que realizando debidos amarres y reforzamientos con la malla propuesta y su sistema constructivo descrito se puede asegurar un adecuado comportamiento a eventos de sismo en escala RIGHTER 7 grados y superior. I.-

NOTA

Agradecimientos al Sr Francisco Yaya, Ingeniero Civil Estructural de la Pontificia Universidad Católica del Perú, por su colaboración en el desarrollo de la presente memoria de calculo

ARQUITECTO

FRANCISCO RUIZ TAGLE

AET.CORP

ARQUITECTURA DISEÑO INGENIERIA CONSTRUCCION www.aetcorp.cl



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