UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLAREAL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
PLAN DE TESIS: DETERMINACION Y EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE VIVIENDAS AUTOCONSTRUIDAS EN EL DISTRITO DE CALLERIA, PUCALLPA – 2014
INDICE I.
II.
GENERALIDADES 1.1.
TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN
1.2.
TESISTA
1.3.
ASESOR
PLANTEAMIENTO PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.1.
ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN DEL PROBLEMA
2.2.
FORMULACION DEL PROBLEMA
2.3.
OBJETIVOS 2.3.1. OBJETIVO GENERAL 2.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
III.
2.4.
JUSTIFICACIÓN JUSTIFICACIÓ N E IMPORTANCIA
2.5.
LIMITACIONES Y ALCANCES
MARCO TEÓRICO
V.
MARCO METODOLÓGICO 5.1.
TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACION 5.1.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN 5.1.2. NIVEL DE INVESTIGACIÓN
5.2.
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ESQUEMA DE LA INVESTIGACIÓN IMETODOLOGÍA
VI.
METODOLOGIA 6.1.
DETERMINACIÓN DEL UNIVERSO/POBLACIÓN
6.2.
MUESTRA
6.3.
TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS 6.3.1. FUENTES, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS 6.3.2. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE DATOS
VII.
ASPECTOS ADMINISTRATIVOS Y PRESUPUESTALES 7.1.
POTENCIAL HUMANO
7.2.
RECURSOS MATERIALES
7.3.
RECURSOS FINANCIEROS
PLAN DE TESIS I.
GENERALIDADES 1.1.
TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN DETERMINACION Y EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE VIVIENDAS AUTOCONSTRUIDAS EN EL DISTRITO DE CALLERIA – PUCALLPA – 2014.
1.2.
TESISTA
1.3.
ASESOR ING. Mg.. …………………………………
II.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.1.
ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN DEL PROBLEMA ANTECEDENTES A nivel regional y local no existen antecedentes de estudios similares de lo que se pretende estudiar, pero haremos usos de todas las fuentes primarias, secundarias y
estructural. (CISMID/FIC/UNI, CONSTRUYENDO EDIFICACIONES DE ALBAÑILERIA CON TECNOLOGIAS APROPIADAS, Marzo del 2004). El gran reto de las viviendas de autoconstrucción, que responden a las características del modelo arquitectónico de un lugar, consiste en superar los problemas estructurales generados, tanto por la construcción de muros de albañilería tubular en el primer piso, como por insuficiente rigidez que proveen muros internos de corta longitud”. (Sirumbal
L., Julio 2009). Los ensayos de laboratorio son muy importantes para determinar el comportamiento estructural de un material poco investigado como el ladrillo, Es recomendable la realización de ensayos de muros de albañilería a escala natural, sujetos a cargas cíclicas laterales. Esto verificaría las fórmulas dadas en la NTE E.070 (Ref.1) también son válidas para este tipo de albañilería”. (Sirumbal L., Julio 2009).
La mayor variación de dimensiones y el mayor alabeo de las unidades, conducen a un mayor grosor de las juntas de mortero (por encima del valor nominal de 10 mm), lo que trae por consecuencia, una reducción significativa de la resistencia a compresión y a fuerza cortante en la albañilería” (San Bartolomé A. – SENCICO, Comentarios a la
norma E.070). Actualmente, la arquitectura moderna, las razones económicas y la mejor calidad de los materiales de construcción, conllevan a proyectar edificios de albañilería donde se
La ciudad de Pucallpa es una de las ciudades con mayor tasa de crecimiento poblacional (primero en la amazonia peruana), tienen aproximadamente 350 Asentamientos Humanos registrados y por ende la demanda de vivienda es alta, según fuente de la Municipalidad Provincial de Coronel Portillo, Municipalidad Distrital de Yarinacocha, Municipalidad Distrital de Manantay; las familias que se asientan son generalmente de otras provincias de nuestro departamento con un modo de vivencia particular. Estos habitantes no son insertados en un plan de desarrollo, ya que el distrito no cuenta con un plan director actualizado. Este problema y la realidad económica de los pobladores hacen que un gran número de familias con limitados recursos económicos opte por la autoconstrucción, como único medio factible para la construcción de sus viviendas. Este hecho, que parece ser común y cotidiano, se convierte en un gran problema cuando ocurren los sismos y otros fenómenos naturales, debido a las deficiencias constructivas y estructurales de este tipo de edificaciones, ya que los proyectos son realizados de manera particular que no se encuentran adecuadamente calificados por un profesional. 2.2.
FORMULACION DEL PROBLEMA
2.2.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA GENERAL ¿Cuáles son las características principales de las viviendas autoconstruidas y
2.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Determinar en laboratorio las características mecánicas de los muros portantes con la finalidad de observar su comportamiento estructural. 2. Determinar las características principales en el comportamiento estructural de las viviendas autoconstruidas típicas, ante solicitaciones por cargas laterales y de gravedad, con la finalidad de identificar las fallas problemas de cimentación, inadecuado uso de los materiales de construcción en el Distrito de Calleria Pucallpa?
3. Determinar mediante análisis el estado elástico de un modelo típico de vivienda autoconstruida para realizar un análisis comparativo en base a lo estipulado en la Norma Técnica Peruana E.070 de Albañilería y E.030 de Diseño Sismorresistente. 2.4.
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA La ciudad de Pucallpa ubicado dentro de la región oriental de nuestro país que se encuentra en una zona de actividad sísmica intermedia (zona 2 según la NTE E.030), existiendo gran cantidad de edificaciones de albañilería de hasta 3 pisos, lo que hace que éstas sean vulnerables a los efectos de los sismos. Así mismo, existe la necesidad de conocer las propiedades físicas y mecánicas del material que es
El alcance de este trabajo abarca en primer lugar procurar la investigación en esta parte del país, con estas acciones dar alcances a la comunidad de ingeniería de la construcción y a la sociedad sobre las diferentes problemáticas sobre la autoconstrucción que existen en nuestra ciudad y región, específicamente el Distrito de Calleria y de esta manera pretender elevar la “cultura segura” de la construcción mediante la participación de los especialistas y por ende mejorar la calidad de vida de los habitantes. III.
MARCO TEÓRICO 3.1.
Revisión de estudios realizados Según la Asociación Internacional para la Ingeniería Sísmica (IAEE), la autoconstrucción se puede definir como “aquellas edificacio nes construidas en varios
países, de manera informal, utilizando procedimientos tradicionales, con poca o nula intervención en el diseño de arquitectos e ingenieros calificados”. (SIRUMBAL L.,
2009). El déficit de viviendas en el Perú es principalmente de orden cualitativo, presenta malas condiciones de habitabilidad, de precariedad habitacional, de localización de la vivienda (en lugares inadecuados y riesgosos). Como se explica, ello se debe tanto a la situación de pobreza en las que vive una buena parte de la población, que no le
aspecto informal con que se construyen estos sistemas, pese a la existencia de normas nacionales de construcción y diseño estructural. (San Bartolomé A. Defectos que Incidieron en el Comportamiento de las Construcciones de Albañilería en el Sismo de Pisco del 15-08-2007). 3.2.
Marco Situacional En nuestro medio la mayoría de construcciones son dirigidas por “Maestros de Obra”,
albañiles y propietarios (autoconstrucción), quienes en muchos casos no tienen una concepción básica acertada, o la tienen técnicamente equivocada, sobre el desarrollo y alcance de los procesos constructivos, por no haber recibido capacitación técnica alguna, basándose sólo en su experiencia personal. La supervisión calificada por parte de un Ingeniero es importante para obtener resultados seguros y satisfactorios, resolviendo algunos problemas y dificultades que se presenten durante la ejecución de las obras. Los materiales utilizados en las construcciones, en su mayoría, no cumplen con los requerimientos técnicos básicos para obtener estructuras adecuadas que brinden seguridad, tal es el caso de los ladrillos artesanales que presentan resquebrajaduras, estando a la vez mal cocidos y con sus dimensiones variables; los agregados utilizados son traídos de los cerros cercanos y muchos de ellos se encuentran con limos y materiales orgánicos y son mezclados durante la elaboración del concreto.
producen dichas fuerzas en cada miembro estructural. Para este fin, los reglamentos aceptan que las estructuras tienen comportamiento elástico lineal y que podrá aplicarse el método dinámico modal de análisis sísmico, que requiere el cálculo de periodos y modos de vibrar. Vulnerabilidad Sísmica A partir de experiencias de terremotos pasados se ha observado que ciertos edificios, dentro de la misma tipología estructural, experimentan un daño más severo que otros, a pesar de estar ubicados en la misma zona. Al grado de daño que sufre una estructura, ocasionado por un sismo de determinadas características, se le denomina vulnerabilidad. Por ello, a los edificios se les puede clasificar en “más vulnerables” o “menos vulnerables” frente a un mismo evento sísmico.
La vulnerabilidad frente a un sismo de determinadas características es una propiedad intrínseca de cada estructura y, por tanto, independiente de la peligrosidad del emplazamiento. Esto quiere decir que una estructura puede ser vulnerable pero no estar en riesgo si no se encuentra en un sitio con una cierta peligrosidad sísmica. Albañilería Confinada Albañilería reforzada con elementos de concreto armado en todo su perímetro,
Confinamiento. Conjunto de elementos de concreto armado, Horizontales y verticales, cuya función es la de proveer ductilidad a un muro portante. Muro Portante. Muro diseñado y construido en forma tal que pueda transmitir cargas horizontales y verticales de un nivel al nivel inferior o a la cimentación. Estos muros componen la estructura de un edificio de albañilería y deberán tener continuidad vertical. Muro No Portante. Muro diseñado y construido en forma tal que sólo lleva cargas provenientes de su peso propio y cargas transversales a su plano. Son, por ejemplo, los parapetos y los cercos. Viga Solera. Viga de concreto armado vaciado sobre el muro de albañilería para proveerle arriostre y confinamiento. Tabique. Muro no portante de carga vertical, utilizado para subdividir ambientes o como cierre perimetral. Unidad de Albañilería. Ladrillos y bloques de arcilla cocida, de concreto o de sílicecal. Puede ser sólida, hueca, alveolar ó tubular.
distintas categorías que normalmente se pueden asociar a diferentes formas de comportamiento de las estructuras. Eflorescencia. Depósito de sales, usualmente blancas que se forman en las superficies. Vulnerabilidad4. Es el grado de exposición de las personas, familias y comunidades o sociedades frente a una amenaza o peligro. IV.
HIPÓTESIS, VARIABLES, INDICADORES Y DEFINICIONES OPERACIONALES 4.1.
HIPÓTESIS
4.1.1. HIPÓTESIS GENERAL La determinación y evaluación del comportamiento estructural de las viviendas típicas autoconstruidas mediante procesos mecánicos y de laboratorio, permitirá identificar que esta no cumpla los estándares de la norma técnica de construcción.
4.1.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICAS 1. Obteniendo las características mecánicas de los muros portantes, se puede determinar el comportamiento estructural.
VARIABLES DEPENDIENTES:
Propiedades físico - mecánicas de unidades de albañilería tubular (hueca y poco maciza), mortero, pilas de albañilería simple.
4.3.
HIPOTESIS
Comportamiento estructural de la unidad de vivienda autoconstruida típica.
DEFINICIÓN OPERACIONAL DE VARIABLES, DIMENSIONES E INDICADORES,
VARIABLES
HIPOTESIS GENERAL: VI. La determinación y Viviendas evaluación del Autoconstruidas comportamiento estructural típicas. de las viviendas típicas autoconstruidas mediante procesos mecánicos y de VD. laboratorio, permitirá Vulnerabilidad, identificar que esta no comportamiento cumpla los estándares de la estructural. norma técnica de construcción. HIPOTESIS 1: VI. Obteniendo las Características características mecánicas mecánicas de de los muros portantes, se muros portantes. puede determinar el
VD.
INDICADORES
DIMENSIONES
Soporte de carga Ductilidad Rigidez
Nivel de daño: Ninguno, muy leve, leve o bajo, moderado, severo o alto.
Soporte de carga Nivel de Daño: Ninguno / Muy Leve, Leve,
ESCALA DE MEDICIÓN O UNIDAD DE MEDIDA
Variación dimensional y alabeo de unidades de albañilería. Calidad del mortero. Resistencia característica de albañilería Módulo de elasticidad de la albañilería Espesor Efectivo
Esfuerzo Axial máximo(σm)
Calidad estructural
Aplastamiento
Mm Kg/cm2
(f´m). (t)
(Vm).
V.
MARCO METODOLÓGICO 5.1.
TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACION
5.1.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN El enfoque de la investigación a desarrollar es del tipo hibrido o mixto (Cuantitativo y Cualitativo). 5.1.2. NIVEL DE INVESTIGACIÓN
Descriptiva. Comprende el proceso de identificación, descripción, caracterización de las viviendas autoconstruidas típicas.
Experimental. Para determinar las características mecánicas de las unidades de albañilería, calidad del mortero y albañilería simple se realizará ensayos en el laboratorio de la Escuela Profesional de
Ingeniería Civil de las Universidad
Nacional de Ucayali.
Analítico. Los diferentes tópicos serán analizados ampliamente mediante sus correspondientes variables los mismos que nos permitirán llegar a conclusiones valiosas para contrastar la hipótesis de trabajo.
4. Realizar ensayos en el laboratorio de la Universidad Nacional de Ucayali para determinar las características físico-mecánicos de las unidades de albañilería, el mortero y pila de albañilería simple. 5. Realizar el análisis estructural sísmico en el estado elástico, de un modelo de vivienda típica autoconstruida en un programa de cómputo basado en elementos finitos (SAP2000 V.15). 6. Conclusiones y recomendaciones. 7. Elaboración del informe final. Para el desarrollo del presente tema de Tesis, se seguirá paso a paso los 7 ítems descritos anteriormente. Los tiempos de ejecución de cada uno están descritos en el cronograma de acciones. VI.
METODOLOGIA 6.1.
DETERMINACIÓN DEL UNIVERSO/POBLACIÓN El universo estará dado por viviendas autoconstruidas típicas del Distrito de Callleria, Pucallpa, cuyos muros son construidos a base de unidades de albañilería hueca y poco masiva con orificios longitudinales paralelos a la cara de asiento.
Para el ensayo de Alabeo. Estará constituida por ladrillos secos enteros obtenidos según la Norma ITINTEC 331.019 “Elementos de arcilla cocida. Ladrillos de arcilla usados en albañilería. Muestreo y Recepción”. Pueden usarse los mismos ladrillos usados en la determinación de
dimensiones. Para el Ensayo de compresión de la unidad (f´b=f´cb). Constituido por medios ladrillos secos obtenidos por corte perpendicular al largo del espécimen basado en las especificaciones de la norma ITINTEC 331.018 y 331.019. Donde se recomienda ensayar 5 especímenes por lote. Para el ensayo del mortero (Ensayo de comprensión de cubos – Rc). Moldear seis cubos de 50mm para determinar la resistencia a la comprensión de una muestra de cada tanda del mortero empleado para construir las pilas de albañilería simple; y se ensayarán tres a 14 días y los tres siguientes a 28 días. Todos los procedimientos según la norma ASTM C-119. Ensayo de pilas. Tiene tres objetivos: en el rango elástico determinar el módulo de elasticidad (Em); en la rotura determinar la resistencia (f’m) y la forma de falla. Se harán por lo menos cinco pilas
Ensayos en laboratorios sobre características mecánicas de las unidades de albañilería, calidad del mortero, y pila de albañilería simple. Procesamiento de datos con herramientas digitales como el word, excel, etc. Modelar en software de estructuras SAP2000. Los resultados se plasmarán en fichas técnicas de laboratorios y memoria descriptiva de evaluación estructural. VII.
ASPECTOS ADMINISTRATIVOS Y PRESUPUESTALES 7.1.
POTENCIAL HUMANO Tesista: Abelino Guevara tapia
7.2.
RECURSOS MATERIALES Entre ellos contamos con material Bibliográfico e Internet. Para su procesamiento en gabinete, contamos con laptops, impresoras, papel y útiles de escritorio. Y los diferentes ensayos necesarios se van a desarrollar en el laboratorio de ensayo de materiales de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ucayali.
7.3.
RECURSOS FINANCIEROS Los gastos ocasionados por la investigación estarán a cargo del Tesista y con apoyo
7.5.PRESUPUESTO
Bienes:
S/. 2,700.00
Adquisición de software
500.00
Compra de bibliografía
1,000.00
Papel, útiles de escritorio
500.00
Material de impresión
500.00
Otros
200.00
Servicios:
S/. 5,800.00
Trabajos de Campo
1,000.00
Pruebas de Laboratorio
2,000.0
Movilidad local
800.00
Viáticos-Otros
1000.00
Imprevistos:
S/. 500.00
TOTAL GENERAL:
S/. 9,000.00
TANIA ANA ARAOZ ESCOBEDO, JHONATAN PEDRO VELEZMORO GIRÓN, 2012. Reforzamiento de Viviendas Existentes Construidas con Muros Confinados Hechos con Ladrillos Pandereta - Segunda Etapa, Tesis para optar el Título de Ingeniero Civil, que presentan los bachilleres, Lima-Perú.
HUGO LEONARDO SANTIAGO FÉLIX, 2000, Unidades de Albañilería Cocida en Huánuco, Tesis para obtener el Título de Ingeniero Civil, UNHEVAL – HuánucoPerú.
ESTRADA VILLANUEVA, ALDO GINES, 2000. Propuesta de Modelo de Análisis Dinámico para Estructuras de Albañilería Confinada con Unidades de Ladrillos de Arcilla Cocida; Tesis para obtener el Título de Ingeniero Civil; UNHEVAL – Huánuco.
JESÚS QUISPE ROMERO, 2005, El Problema de la Vivienda en el Perú, Retos y Perspectivas/Revista INVI, Mayo, año/vol20, número 053, Universidad de Chile, Santiago, Chile.
Ángel San Bartolomé, 2008. Comentarios a la Norma Técnica de Edificación E.070 “Albañilería”.
MATRIZ DE CONSISTENCIA DEL PLAN DE TESIS TITULO: DETERMINACION Y EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE VIVIENDAS AUTOCONSTRUIDAS EN EL DISTRITO DE CALLERIA – PUCALLPA 2014 TEMA
PLANTEMIENTO DEL PROBLEMA
HIP TESIS DE INVESTIGACIÓN
OBJETIVOS DEL ESTUDIO
1. Problema General:
1.Objetivo general:
Hipótesis General:
¿Cuáles son las características principales de las viviendas autoconstruidas y deficiencias de las viviendas que hacen que esta no cumpla con su función de ser una vivienda segura y confortable en el Distrit0 de Calleria?.
Estudiar el comportamiento estructural de las viviendas típicas autoconstruidas para identificar las deficiencias que esta no cumpla con su función de ser una vivienda segura en el Distrito de Calleria Pucallpa – 2014.
La determinación y evaluación del comportamiento estructural de las viviendas típicas autoconstruidas mediante procesos mecánicos y de laboratorio, permitirá identificar que esta no cumpla los estándares de la norma técnica de construcción.
VARIABLES DE ESTUDIO/DIMENSIONES/IND.
METODOLOGIA
Variable Independiente Unidad de v ivienda típi ca autoconst ruida de
DETERMIN ACION Y EVALUACI ÓN DEL COMPORT AMIENTO ESTRUCTU RAL DE VIVIENDAS AUTOCON STRUIDAS EN EL DISTRITO DE CALLERIA – PUCALLPA – 2014.
¿Cuál es el comportamiento estructural de las viviendas autoconstruidas típicas, ante solicitaciones por cargas laterales y de gravedad en el Distrito de Calleria Pucallpa? ¿En qué medida la determinación del comportamiento estructural y evaluación del grado de las mismas influyen en las construcciones de las viviendas autoconstruidas en el Distrito de Calleria- Pucallpa?
2.Objetivos específicos:
1.
2.
Estudiar y Determinar en laboratorio las características mecánicas de los muros portantes con la finalidad de observar su comportamiento estructural. Determinar las características principales en el comportamiento estructural de las viviendas autoconstruidas típicas, ante solicitaciones por cargas laterales y de gravedad, con la finalidad de identificar las fallas problemas de cimentación, inadecuado uso de los materiales de construcción en el Distrito de Calleria - Pucallpa?
1.
2.
Determinar mediante análisis el estado elástico de un modelo típico de vivienda autoconstruida para realizar un análisis comparativo en base a lo estipulado en la Norma Técnica Peruana E.070 de Albañilería y E.030 de Diseño Sismorresistente .
Obteniendo las características mecánicas de los muros portantes, se puede determinar el comportamiento estructural
confinada
construida
con
unidades tubulares (hueca y poco maciza) en el
Tipo de Investigación: Cuantitativa y Cualitativa.
Distrito de Calleria - Pucallpa.
Hipótesis Específicos
3. 3.
albañilería
Variable Dependiente
Nivel de Investigación:
Propiedades físico - mecánicas de unidades de albañilería tubular (hueca y poco maciza),
Experimental, Descriptiva, Aplicativa, Analítica.
mortero, pilas de albañilería simple.
Método:
Comportamiento estructural de la unidad de vivienda autoconstruida. Dimensiones/Indicadores.
La aplicación mediante solicitaciones por cargas laterales y de gravedad, permite identificar las fallas de problemas de cimentación, inadecuado uso de los materiales de construcción de las viviendas autoconstruidas en el Distrito de Calleria – Pucallpa
X1: Variación dimensional y alabeo de
La determinación del estado elástico mediante análisis sísmico permite conocer la calidad estructural de la albañilería y análisis comparativo en base a lo estipulado en la Norma Técnica Peruana E.070 de Albañilería y E.030 de Diseño Sismoresistente.
X5: Espesor Efectivo (t)
unidades de albañilería. X2: Calidad del mortero. X3: Resistencia característica de albañilería (f´m, v´m). X4: Módulo de elasticidad de la albañilería (Em) X7: Esfuerzo Axial máximo(σm) X6: Aplastamiento X9: Densidad Mínima de Muros X9:
Resistencia al corte de los muros
de albañilería (V m). X10: Distorsiones angulares. X11: Excentricidades
Recolección de información: Fuente: Primaria y secundaria. Técnica: Laboratorio y modelamiento. Procesamiento de la Información: Categorización de Variables. Software: SAP, S10, Excel. Corrida del modelo Estimación de Variables. Nivel de Contraste de Hipótesis: H0: i = 0: (nula) Todos los coeficientes de las variables Xi no son significativos, es decir las variables independientes no influyen sobre la variable dependiente. H1: i
≠ 0:
(alternativa)
Al menos un coeficiente de las variables Xi son significativos por lo tanto las variables independientes sí influyen en la variable dependiente.
20
21
