investigaciÓn sistemas hÍbridos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ÁREA DE ESTRUCTURAS FIC -UNCP SISTEMAS ESTRUCTURALES HÍBRIDOS EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA DE LAS VIVIENDAS CONSTRUIDAS EN LA PROVINCIA DE HUANCAYO JUNÍN - PERÚ Ing. RONALD SANTANA TAPIA HUANCAYO – PERÚ 2013

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ANALISIS Y DISEÑO DE ALBAÑILERIA

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Page 1: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ÁREA DE ESTRUCTURAS

FIC -UNCP

SISTEMAS ESTRUCTURALES HÍBRIDOS

EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA DE LAS

VIVIENDAS CONSTRUIDAS EN LA PROVINCIA DE

HUANCAYO – JUNÍN - PERÚ

Ing. RONALD SANTANA TAPIA

HUANCAYO – PERÚ 2013

Page 2: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

AGRADECIMIENTO

Quiero agradecer de forma muy especial a mis alumnos de

Ingeniería Antisísmica de la Facultad de Ingeniería Civil de la

Universidad Nacional del Centro del Perú, por el apoyo en los

modelamientos estructurales de las viviendas analizadas en el

programa ETABS y por la realización del metrado de cargas para

la obtención del costo de las estructuras en el programa CPOC.

Page 3: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

DEDICATORIA

A mi amigo Javier Chávez Peña al quien aprecio y admiro

muchísimo. Espero pronto te recuperes por la pérdida de tu

querida madre.

Page 4: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

Contenido

Resumen

I. Introducción

II. Marco teórico

2.1 Evaluación Técnica

2.1.1 Generalidades

2.1.2 Norma Peruana NTE E-030. Sismorresistente

2.2 Evaluación Económica

III. Materiales y métodos

IV. Resultados

V. Discusión

VI. Conclusiones

VII. Recomendaciones

VIII. Referencias Bibliográficas

IX. Anexos

Page 5: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

Resumen

La mayoría de los habitantes de la provincia de Huancayo prefieren a la albañilería

como el material predominante para la construcción de sus viviendas. Las unidades

de albañilería más usadas en nuestra región son las de arcilla cocida de fabricación

artesanal. Los muros construidos con estas unidades de albañilería son de baja

resistencia a la compresión llegando a tener más o menos un f´m=25kg/cm2. Para

aumentar su resistencia a cargas gravitacionales y a cargas laterales principalmente,

los muros son reforzados con elementos de confinamiento vertical y horizontal de

concreto armado, constituyéndose la unidad estructural de material compuesto. La

cimentación de esta unidad estructural, muro confinado, es un cimiento corrido de

concreto ciclópeo.

Una edificación para vivienda con una estructuración sismorresistente netamente con

muros confinados es denominada por la norma E-030 como sistema estructural con

muros de corte. Con un correcto diseño y una óptima construcción este sistema

estructural es muy económico y de gran resistencia al sismo, por lo que se ha ganado

la denominación de construcciones de material noble.

El uso de estas unidades de albañilería de arcilla cocida que se fabrica en nuestra

región artesanalmente, limita a dos el número de pisos a construir según la norma

peruana E-070. Mientras que con el uso de las unidades de albañilería del mismo

material, arcilla cocida, de fabricación industrial podemos construir hasta 5 pisos ó 15

metros de altura tal como señala la misma norma.

Sin embargo, el error de conceptos en el análisis y diseño y la mala práctica

constructiva han distorsionado durante muchos años la verdadera concepción y

enfoque de este sistema estructural de muros de corte. La concepción estructural

para el diseño en combinación con el proceso constructivo puesta en práctica por

profesionales y empíricos dedicados a la construcción de viviendas, permitió crear e

implantar un nuevo sistema estructural al que denominaremos sistema estructural

híbrido que no está normado por el reglamento nacional de edificaciones y que

necesita investigarse a fin de encontrar sus bondades y limitaciones estructurales

sismorresistentes además de económicas.

Page 6: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

En efecto, el sistema estructural híbrido es un sistema cuya configuración estructural

resistente a las de cargas gravitacionales y laterales está dada netamente por los

pórticos. Sin embrago durante el proceso constructivo, que corresponde al de

estructuras de albañilería confinada, se integran muros de albañilería que son

confinados por estos pórticos, cambiando sustancialmente el comportamiento

estructural aporticado planteado inicialmente.

De la investigación realizada para las viviendas seleccionadas para la provincia de

Huancayo, se ha encontrado que presenta un mejor comportamiento estructural

sismorresistente al del sistema de muros de corte de albañilería confinada, debido a

su configuración aporticada y a la presencia de los muros que actúan como

elementos de arriostre así como también a su ductilidad adecuada. Desde el punto

de vista económico, el costo es mayor en comparación con el sistema de muros de

corte de albañilería confinada tomado como referencia.

Page 7: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

I. Introducción

Según el censo del 2007 del INEI, el 51.17% de las viviendas de la provincia de

Huancayo, presenta como material predominante la albañilería. La mayoría de estas

viviendas fueron construidas sin un asesoramiento técnico por un profesional

especialista Arquitecto o Ingeniero Civil, por el contrario fueron encomendados a

capataces o maestros de obra aficionados que construyeron de forma empírica, con

el riesgo de presentar un comportamiento deficiente y vulnerable ante una amenaza

sísmica latente en nuestra región.

Las viviendas de albañilería construidas en la provincia de Huancayo, así como en

otras regiones del Perú, no son concebidas y diseñadas estructuralmente como un

sistema de muros de corte de albañilería confinada (con cimentación corrida de

concreto ciclópeo); que es lo que debería proyectarse debido a su buen

comportamiento estructural sísmico resistente y económico, sino que, es concebido y

diseñado bajo una concepción estructural de un sistema a la que denomino sistema

estructural híbrido (con cimentación con zapatas de concreto reforzado).

Son tres los sistemas estructurales que contempla la norma peruana E-030, a)

sistema aporticado, b) sistema mixto o dual, y c) sistema de muros de corte. Como

puede verse, el sistema estructural híbrido no está normado por el reglamento

nacional de edificaciones, por lo que su estudio e investigación al respecto debe

tomarse en consideración a fin de encontrar y proponer parámetros de exigencias

mínimas desde el punto de vista de su comportamiento estructural sísmico y desde el

punto de vista de su optimización de recursos y por consiguiente económicos.

El sistema estructural híbrido, es un sistema cuya configuración estructural resistente

a la acción de cargas, está compuesta por pórticos y muros de albañilería. Para el

análisis y diseño estructural de este sistema no se considera el aporte de los muros,

en consecuencia se diseña como un sistema netamente aporticado, sin embargo para

la construcción de la edificación, se suele aplicar la metodología de construcción de

un sistema de muros de corte de albañilería confinada.

Para el análisis y estudio del comportamiento sismorresistente de este sistema

estructural híbrido, se puede plantear que los pórticos son los encargados de resistir

las cargas gravitacionales íntegramente, mientras que las cargas laterales sísmicas

son resistidas por los pórticos con aporte de los muros de albañilería existentes que

Page 8: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

actúan como elementos de arriostre en diagonal formando una X en los vanos. En la

práctica, no se toma en cuenta este enfoque para su estructuración, modelamiento y

diseño estructural. En efecto, las vigas peraltadas de los pórticos portantes absorben

las cargas gravitacionales y lo transmiten a las columnas y estas a su vez a las

zapatas aisladas céntricas o excéntricas, mientras que las cargas laterales del sismo

son resistidas por los pórticos y por los muros de albañilería que trabajan como

puntales biarticulados en diagonal en los vano del pórtico.

Los muros de albañilería empleados generalmente como divisorios de ambientes y

cerramientos para la construcción de viviendas en la provincia de Huancayo, son

construidos con unidades de arcilla cocida fabricados artesanalmente con materia

prima de la región por lo que su resistencia a la compresión de muretes (pilas) se

estima en f’m=25kg/cm2. Con esta resistencia se podría decir que el aporte de los

muros de albañilería a cargas gravitacionales es casi nulo, mientras que para cargas

horizontales sísmicas, es mínimo.

El sistema estructural con muros de albañilería confinada, tomado como referente de

comparación para nuestra investigación, es el sistema que presenta una distinta

concepción tanto desde el punto de vista de su modelamiento como de su diseño y de

su proceso constructivo. El sistema estructural con muros de albañilería confinada,

está compuesto por muros de albañilería enmarcados por elementos de

confinamiento de concreto armado haciendo de cada conjunto la unidad estructural

capaz de resistir las cargas gravitacionales y las cargas laterales impuestas por el

sismo. En este sistema con muros de albañilería confinado las unidades usadas son

las de arcilla fabricados industrialmente (King Kong) y cuya resistencia alcanza un

f’m=65kg/cm2. Bajo este sistema estructural el muro de albañilería se constituye en el

material principal que va resistir tanto la carga gravitacional como la carga lateral. Los

elementos de confinamiento tanto vertical como horizontal le brinda al muro mayor

resistencia y ductilidad. En este sistema estructural, cada muro confinado lleva como

elemento de cimentación el cimiento corrido de concreto ciclópeo que en conjunto

deberá formar en planta especie de una parrilla estructural. Está comprobado que el

sistema estructural con muros de albañilería confinada, cuando se diseña

correctamente y se construye bajo una estricta supervisión, se convierte en un

sistema muy económico y resistente ante cargas de gravedad y ante cargas

impuestas por el sismo.

Page 9: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

Para obtener la muestra representativa se eligió el tipo de investigación no

probabilística o dirigida, seleccionándose del total de las 14921 viviendas “sistema

estructural híbrido” construidas para la provincia de Huancayo, una muestra de 3

viviendas. En efecto, para cada vivienda seleccionada se calculará sus factores de

evaluación técnica y económica, comparándose con los obtenidos al rediseñar las

mismas viviendas; manteniéndose el proyecto arquitectónico inicial, como un sistema

de muros de corte de albañilería confinada.

La evaluación técnica de las viviendas de albañilería “sistema estructural híbrido”

construidas en la provincia de Huancayo, está referida básicamente al análisis del

comportamiento sismorresistente de la estructura en el estado elástico y lineal dado

a través del desplazamiento lateral de entrepiso, parámetro Drift(%); mientras que, la

evaluación económica se dará a través del parámetro “costo por metro cuadrado de

área techada” a nivel de proyecto estructural (casco).

Considerando que la mayoría de las viviendas presentan en sus ambientes

dimensiones relativamente pequeñas y considerando además que la construcción

está limitada a cinco pisos o 15 metros de altura, el “sistema estructural híbrido”

funciona mejor en cuanto a su comportamiento estructural debido a que presenta

mayor ductilidad. Empero, desde el punto de vista del costo por metro cuadrado de

área techada, no sucede lo mismo, el costo del “sistema estructural híbrido es mayor

con respecto al del “sistema de muros de corte de albañilería confinada”.

II. Marco Teórico 2.1 Evaluación Técnica

La evaluación técnica está referida básicamente al análisis del comportamiento

sismorresistente de la estructura en el estado elástico y lineal dado a través del

indicador Drift (%).

2.1.1 Generalidades

Albañilería confinada:

Este es el sistema que tradicionalmente se emplea en casi toda Latinoamérica para la

construcción de edificios de hasta 5 pisos. La Albañilería Confinada se caracteriza

por estar constituida por un muro de albañilería simple enmarcado por elementos de

confinamientos verticales y horizontales de concreto armado, vaciada con

Page 10: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

posterioridad a la construcción del muro. Generalmente, se emplea una conexión

dentada entre la albañilería y las columnas.

El pórtico de concreto armado, que rodea al muro, sirve principalmente para brindarle

ductilidad al sistema; esto es para otorgarle capacidad de deformación inelástica,

incrementando muy levemente su resistencia, por el hecho de que la viga solera y las

columnas son elementos de dimensiones pequeñas y con escaso refuerzo.

Adicionalmente, el pórtico funciona como elemento de arriostre cuando la albañilería

se ve sujeta a acciones perpendiculares a su plano.

Consideraciones básicas para el diseño estructural:

Entre las consideraciones de carácter estructural a tomar en cuenta, se tiene:

- La concepción estructural en albañilería es más apropiada para edificios en los

cuales las plantas están subdivididas en una relativa gran cantidad de ambientes

de tamaño medio o pequeño (3.5 a 5.0 m) y estas plantas se repiten con ligeros

cambios a través de la altura.

- Para que un muro se considere confinado, y ante la naturaleza cíclica del efecto

sísmico, será necesario que la albañilería esté enmarcado en sus cuatro bordes

por elementos de concreto armado (ó cimentación) especialmente diseñados.

- Por la importancia que tienen los muros ubicados en el perímetro del edificio (por

aportar la mayor rigidez torsional), y a todo aquel que absorba más del 10% del

cortante basal sísmico, deberá proporcionársele elementos de confinamiento.

- La sección transversal mínima de los elementos de confinamiento debe ser

donde “t” es el espesor del muro.

- El refuerzo longitudinal mínimo debe ser de y el estribaje mínimo de

confinamiento debe ser de ø1/4” con un espaciamiento de:

.

- La distancia máxima entre columnas debe ser menor al doble de la altura entre

arriostres horizontales , ya que cuanto más distanciadas estén, disminuirá

el confinamiento en la región central de la albañilería, y no se podrá controlar el

tamaño de las grietas.

- El espesor efectivo mínimo de los muros debe ser h/20 (th/20), donde h es la

altura libre del muro. De seguirse esta recomendación y la anterior, se evitará la

falla por carga perpendicular al plano del muro confinado. Asimismo, de

emplearse un espesor h/20, e imponiéndose un límite máximo al esfuerzo axial

actuante igual a , se evitara la falla por compresión en el muro confinado.

Page 11: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

- De preferencia debe emplearse como sistema de techado la losa maciza (o

aligerada) armada en dos sentidos, con el objeto de que todos los muros porten

una carga vertical que no sea excesiva, ya que si bien la resistencia al corte del

muro aumenta con el incremento de la carga vertical, su ductilidad disminuye

drásticamente.

- De preferencia, las vigas aisladas y coplanares con los muros no deben ser

chatas, ya que las vigas de un peralte suficiente, son elementos dúctiles que

pueden aprovecharse como disipadores de energía entes que ocurra la falla de

los muros; además, éstas atenúan las concentraciones de esfuerzos en la losa del

techo, producto del giro de los muros, e incrementan la rigidez lateral del sistema.

- El alfeizar de ventanas, debe separarse de la estructura principal con una junta

sísmica no menor de ½” y diseñarse ante acciones perpendiculares a su plano. De

no realizarse esta independización, se creará problemas de muros cortos, y el

modelaje matemático será mucho más complejo.

- La densidad mínima de los muros confinados en cada dirección del edificio, será:

, (para edificios)

, (para viviendas de 1 ó 2 pisos)

Dónde:

Área de muros en cada dirección (m²)

Área de la edificación por piso (m²)

Número de pisos de la edificación

- La longitud total mínima de muros, expresada en metros lineales en cada

dirección será igual a:

Dónde:

Longitud mínima de muros (m)

Área en planta (m²)

Número de pisos

- Para una edificación de uno o dos pisos, un criterio para un diseño simplificado es

considerar:

Dónde:

Longitud mínima de muros (m)

= Área construida (m²)

Page 12: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

Modelos estructurales:

El modelo para las estructuras de albañilería no se encuentra bien definido como si lo

está el análisis de pórticos, por lo que hay una serie de idealizaciones ninguna de las

cuales es completamente satisfactoria.

Veamos algunos modelos de análisis más usados en estructuras de albañilería.

A. MODELO DEL MEDIO CONTINUO: Transforma el sistema discreto de muros y

vigas por un sistema continuo equivalente.

Ventajas: Fórmulas sencillas.

Desventajas: Malo para idealizar estructuras muy complejas.

B. MODELO DE LOS ELEMENTOS FINITOS: Discretiza la estructura en un sistema

de pequeños cuadriláteros o triángulos, de manera similar a una estructura de

barras.

Ventajas: Es el método más potente. Podemos hacer análisis no lineal, existen

muchos programas multipropósito.

Desventajas: Manejo de gran cantidad de datos de entrada y salida.

FIGURA N° 1: Modelo estructural de los Elementos Finitos

Page 13: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

C. MODELO DEL PORTICO DE COLUMNA ANCHA: Considera a los sistemas

de muros y vigas o losas como pórticos.

Ventajas: Se puede analizar usando un programa de pórticos planos, que

incluya deformación de corte.

Desventajas: Determinación de una adecuada longitud de brazo rígido,

muchas veces no hay continuidad de los muros a lo largo de

toda la altura.

FIGURA N° 2: Modelo estructural de Columna Ancha

D. MODELO PISO POR PISO: Distribución de fuerzas cortantes proporcional a

las rigideces de los muros, luego se hace una corrección por torsión.

Ventajas: Fácil uso, especialmente en computadoras usando la hoja

electrónica Excel.

Desventajas: Inadecuado cuando hay muros no ortogonales.

E. MODELO SEUDOTRIDIMENSIONAL: Basado en el método de rigideces, da

generalidad; pudiendo fácilmente analizar plantas con diferentes

distribuciones de muros.

Ventajas: Generalidad, fácil programación y adaptación para uso en oficina.

Desventajas: No incluye la deformación axial en el análisis.

Page 14: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

Para el análisis de las viviendas de albañilería construidas en la provincia de

Huancayo, estructurado como sistemas híbridos, se plantea el modelo de

aporticos arriostrados con elementos biarticulados simulando puntales diagonales

en los vanos del pórtico en donde existe el muro de albañilería.

2.1.2 Norma Peruana NTE E-020. Cargas

1. CARGA MUERTA

MATERIALES:

Se considerará el peso real de los materiales que conforman y de los que

deberá soportar la edificación, calculados en base a los pesos unitarios que

aparecen en el cuadro que se muestra a continuación, pudiéndose usar

pesos unitarios menores cuando se justifique debidamente.

El peso real se podrá determinar por medio de análisis o usando los datos

indicados en los diseños y catalogas de los fabricantes.

PESOS UNITARIOS

ITEM MATERIALES PESO

(kg/m3)

1 Aislamientos de:

- Fibra de vidrio

- Corcho

- Poliuretano Poliestireno

- Fibrocemento

300

200

200

600

2 Albañilería de:

- Adobe

- Unidades de albañilería solidas

- Unidades de albañilería huecas

1600

1800

1350

3 Concreto Simple de:

- Grava

- Cascote de ladrillo

- Pómez

2300

1900

1700

4 Concreto Armado de:

- Grava

- Cascote de ladrillo

- Pómez

2400

1900

1700

5 Enlucido o Revoque de:

- Mortero de cemento

- Mortero de cal y cemento

- Mortero de cal y cemento

- Yeso

2000

1850

1700

1000

Page 15: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

6 Líquidos:

- Agua

- Agua de mar

- Alcohol

- Aceites

- Ácido muriático

- Ácido nítrico

- Ácido sulfúrico

- Soda caustica

- Petróleo

- Gasolina

1000

1030

800

930

1200

1500

1800

1700

870

670

7 Maderas:

- Coníferas secas

- Coníferas húmedas

- Duras secas

- Duras húmedas

550

750

700

1000

8 Mampostería de:

- Caliza

- Granito

- Mármol

- Pómez

- Bloques de vidrio

2400

2600

2700

1200

1000

9 Materiales almacenados:

- Cemento

- Coke

- Carbón de piedra

- Briquetas de carbón de piedra

- Lignito

- Turba

- Hielo

- Basuras domesticas

- Trigo, frijoles, pallares, arroz

- Papas

- Frutas

- Harina

- Azúcar

- Sal

- Pastos secos

- Papel

- Leña

1450

1200

1550

1750

1250

600

920

660

750

700

650

700

750

1000

400

1000

600

10 Materiales amontonados:

- Tierra

- Grava y arenas secas

- Coke

- Escorias de carbón

- Escorias de altos hornos

- Piedra pómez

1600

1600

520

1000

1500

700

11 Metales:

- Acero

- Hierro dulce

- Fundición

7850

7800

7250

Page 16: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

- Aluminio

- Plomo

- Cobre

- Bronce

- Zinc

- Estaño

- Latón

- Mercurio

- Níquel

2750

11400

8900

8500

69020

742020

8500

13600

9000

12 Otros:

- Acrílicos

- Vidrios

- Concreto asfaltico

- Losetas

- Teja artesanal

- Teja industrial

- Cartón bituminoso

- Ladrillo pastelero

- Asbesto - cemento

1200

2500

2400

2400

1600

1800

600

1600

2500

PESOS DE ALIGERADOS DE CONCRETO ARMADO

VIGUETAS DE 10 CMS. DE ANCHO A 40 CMS. ENTRE EJES Espesor Aligerado

(m) Espeso de losa Superior Peso Propio

(kg/m2)

0.17 0.05 280

0.2 0.05 300

0.25 0.05 350

0.3 0.05 420

0.35 0.05 475

0.4 0.10 600

DISPOSITIVOS DE SERVICIO Y EQUIPOS

Se consideraran el peso de todos los dispositivos de servicio de la edificación,

inclusive las tuberías, ductos y equipos de calefacción y aire acondicionado,

instalaciones eléctricas, ascensores, maquinarias para ascensores y otros

dispositivos fijos similares. El peso de los equipos con los que se amueble una

zona dada, será considerado como carga viva.

TABIQUES

Se considerara el peso de todos los tabiques, usando los pesos reales en las

ubicaciones que indican los planos.

Page 17: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

Cuando no se conozcan la distribución de tabiques, obligatoriamente se usara las

cargas mínimas repartidas equivalentes que se muestran en el cuadro siguiente,

las que serán añadidas a la carga muerta.

CARGAS MÍNIMAS REPARTIDAS EQUIVALENTES A LA TABIQUERIA Peso del Tabique *

(kg/m) Carga Equivalente (kg/cm

2)

A ser añadida a la carga muerta

74 o menos 30

75 a 149 60

150 a 249 90

250 a 399 150

400 a 549 210

550 a 699 270

700 a 849 330

850 a 1000 3390

* Se calcula multiplicando el peso específico del material de la tabiquería por la altura y el ancho de la misma.

En el caso que los tabiques puedan ser cambiados de lugar se considerara la

condición que cauce los mayores esfuerzos entre la ubicación inicial y las cargas

mínimas repartidas equivalentes.

2. CARGA VIVA O SOBRECARGA

Además de las cargas muertas, cargas sísmicas, debido al sismo y otras que se

apliquen, se diseñara la edificación tomando en cuenta cargas vivas repartidas,

cargas vivas concentradas, o combinaciones simultáneas de cargas repartidas y

concentradas según las que produzcan un mayor esfuerzo.

CARGA VIVA DEL PISO

Carga viva mínima repartida

- Se usara como mínimo los valores que mostramos a continuación (VER TABLA),

para diferentes tipos de ocupación o uso.

- Cuando la ocupación o uso de un espacio no sea conforme con ninguno de los

que figuran en la tabla, el proyectista determinara la carga viva justificándola ante

las autoridades competentes.

CARGAS VIVAS MÍNIMAS REPARTIDAS

Ocupación o Uso Cargas Repartidas

(kg/m2)

Almacenaje 500

Baños Igual a la carga principal del

resto del área

Page 18: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

Bibliotecas

- Salas de lectura

- Salas de almacenaje

- Corredores y escaleras

300

750

400

Centros de Educación

- Aulas

- Talleres

- Auditorios, gimnasios

- Laboratorios

- Corredores y escaleras

300

350

350

300

400

Garajes

Hospitales

- Salas de operación, laboratorios y áreas de servicio

- Cuartos

- Corredores y escaleras

250

300

200

400

Hoteles

- Cuartos

- Salas públicas, almacenaje y servicios

- Corredores y escaleras

200

500

400

Instituciones Penales

- Zona de habitación

- Zonas publicas

- Corredores y escaleras

200

400

400

Lugares de Asamblea

- Con asientos fijos

- Con asientos móviles

- Salones de baile, restaurantes, museos y gimnasios

- Graderías y tribunas

- Corredores y escaleras

300

400

400

500

500

Oficinas

- Exceptuando salas de archivo y computación

- Salas de archivo

- Salas de computación

- Corredores y escaleras

250

500

350

400

Teatros

- Vestidores

- Cuarto de proyección

- Escenario

- Zonas publicas

200

500

750

750

Tiendas

- Ambientes

- Corredores y escaleras

500

500

Viviendas

- Habitación

- Corredores y escaleras

200

200

Carga viva mínima repartida

Page 19: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

- Cuando existe una carga viva concentrada, se colocara la carga viva repartida

establecida en la tabla anterior de tal forma que produzca los esfuerzos máximos.

- Los pisos que soportan cualquier tipo de maquinaria u otras cargas vivas

concentradas en exceso de 500kg. (incluido el peso de los apoyos bases), serán

diseñados para soportar tal peso como una carga concentrada o como grupo de

cargas concentradas.

- Cuando exista una carga viva concentrada, se puede omitir la carga viva repartida

en la zona ocupada de la carga concentrada.

CARGA VIVA EN BARANDAS Y PARAPETOS

Las barandas y parapetos alrededor de los huecos para escaleras, balcones y techos

en general, con la exclusión de las ubicadas en teatros, lugares de asamblea y

viviendas unifamiliares, serán diseñados para resistir la aplicación simultanea de una

fuerza horizontal y una vertical de 60 kg/m, ambas aplicadas en su parte superior.

Las barandas y parapetos de los balcones de teatros y lugares de asamblea serán

diseñados para una fuerza horizontal de 75kg/m y una vertical de 150 kg/m, ambas

aplicadas en su parte superior. Las barandas y parapetos en viviendas unifamiliares,

se diseñaran para una fuerza horizontal y una vertical de 30 kg/m ambas aplicadas

en su parte superior.

CARGAS VIVAS DEL TECHO

Las cargas vivas mínimas serán las siguientes:

- Para los techos con una inclinación hasta de 3° con relación a la horizontal es de

100 kg/m2.

- Para los techos con una inclinación mayor de 3° es de 100 kg/m2, reducida en 5

kg/m2, por cada grado de pendiente por encima de 3°, hasta un mínimo de 50

kg/m2.

- Para techos curvos, 50 kg/m2.

- Para techos con coberturas livianas de asbesto – cementos, calaminas,

fibrocemento o tela para toldos y doseles, cualquiera sea su pendiente, 30 kg/m2,

- Cuando los techos tengan jardines, la carga viva mínima de diseño de las

porciones con jardín será de 100 kg/m2. El peso de los materiales del jardín será

considerado como carga muerta y se hará este cómputo sobre la base de tierra

saturada. Las zonas adyacentes de las porciones con jardín serán consideradas

como área de asamblea, a no ser que haya disposiciones específicas

permanentes que impidan su uso.

Page 20: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

- Cuando se coloque algún anuncio o equipo en un techo, el diseño tomara en

cuenta todas las acciones que dicho anuncio o equipo ocasione.

2.1.3 Norma Peruana NTE E-030. Sismorresistente

1. PESO DE LA EDIFICACIÓN (P)

El peso P, se calculará adicionando a la CARGA MUERTA un porcentaje de

la CARGA VIVA o SOBRECARGA que se determinará de la siguiente

manera:

P = PCM + % PCV

= 50% Para EDIFICACIONES de las categorías A y B.

= 25% Para EDIFICACIONES de la categoría C.

= 80% Para DEPOSITOS DE ALMACENAJE.

= 100% Para estructuras como TANQUES, SILOS y SIMILARES.

CATEGORIA

A Cuya función no debería interrumpirse inmediatamente

EDIFICACIONES después que ocurra un sismo:

ESENCIALES - Hospitales

- Centrales de Comunicaciones

- Cuarteles de Bomberos y Policias

- Subestaciones Eléctricas

- Reservorios de Agua

- Centros Educativos

También se incluyen edificacions cuyo colapso puede

representar un riesgo adicional, como grandes hornos,

depósitos de materiales inflamables o tóxicos.

B Donde se reunen gran cantidad de personas como:

EDIFICACIONES - Teatros

IMPORTANTES - Estadios

- Centros Comerciales

- Establecimientos Penitenciarios

O como edificios que guardan patrimonios valiosos:

- Museos

- Bibliotecas y Archivos Especiales

También se considerarán:

- Depósitos de Granos

- Otros almacenes importantes para el abastecimiento

C Cuya falla ocasionaría pérdidas de cuantía intermedia

EDIFICACIONES como:

COMUNES - Viviendas

- Oficinas

- Hoteles

- Restaurantes

- Depósitos e Instalaciones Industriales, cuya falla no

acarree peligros adicionales de incendios, fugas de

contaminantes.

CATEGORIA DE LAS EDIFICACIONESDESCRIPCION

Page 21: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

2. FUERZA CORTANTE EN LA BASE (V)

La fuerza cortante total V, en la base de la estructura, se determinará por

la siguiente expresión:

V = ZUSC . P R

En donde:

V = Fuerza Cortante en la Base de la Estructura

Z = Factor de Zona

U = Factor de Uso e Importancia

S = Factor de Suelo

C = Coeficiente de Amplificación Sísmica

R = Coeficiente de Reducción de Solicitaciones Sísmicas

P = Peso Total de la Edificación

Debiendo considerarse para: C/R 0.125

Como el análisis puede hacerse independientemente en cada dirección del

sismo, se tomará el valor total de la fuerza cortante V, tanto para la

dirección X como para la dirección y.

ESTUDIO DE LOS PARÁMETROS SÍSMICOS:

FACTOR DE ZONA (Z)

Es un parámetro de sitio, que involucra la zonificación sísmica territorial

nacional, el mismo que está dividido en TRES ZONAS, según se muestra

en la figura adjunta:

La zonificación propuesta se basa en:

- La distribución espacial de la sismicidad observada.

- Las características generales de los movimientos sísmicos

- La atenuación con la distancia epicentral y,

- Información Neotectónica.

CATEGORIA

A Cuya función no debería interrumpirse inmediatamente

EDIFICACIONES después que ocurra un sismo:

ESENCIALES - Hospitales

- Centrales de Comunicaciones

- Cuarteles de Bomberos y Policias

- Subestaciones Eléctricas

- Reservorios de Agua

- Centros Educativos

También se incluyen edificacions cuyo colapso puede

representar un riesgo adicional, como grandes hornos,

depósitos de materiales inflamables o tóxicos.

B Donde se reunen gran cantidad de personas como:

EDIFICACIONES - Teatros

IMPORTANTES - Estadios

- Centros Comerciales

- Establecimientos Penitenciarios

O como edificios que guardan patrimonios valiosos:

- Museos

- Bibliotecas y Archivos Especiales

También se considerarán:

- Depósitos de Granos

- Otros almacenes importantes para el abastecimiento

C Cuya falla ocasionaría pérdidas de cuantía intermedia

EDIFICACIONES como:

COMUNES - Viviendas

- Oficinas

- Hoteles

- Restaurantes

- Depósitos e Instalaciones Industriales, cuya falla no

acarree peligros adicionales de incendios, fugas de

contaminantes.

CATEGORIA DE LAS EDIFICACIONESDESCRIPCION

Page 22: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

Zona 2

1. Departamento de Loreto. Provincias de Loreto, Alto Amazonas y Ucayali . 2. Departamento de Amazonas. Todas las provincias. 3. Departamento de San Martín. Todas las provincias. 4. Departamento de Huánuco. Todas las provincias. 5. Departamento de Ucayali. Provincias de Coronel Portillo, Atalaya y Padre Abad. 6. Departamento de Pasco. Todas las provincias. 7. Departamento de Junín. Todas las provincias. 8. Departamento de Huancavelica. Provincias de Acobamba, Angaraes,

Churcampa, Tayacaja y Huancavelica. 9. Departamento de Ayacucho. Provincias de Sucre, Huamanga, Huanta y

Vilcashuamán. 10. Departamento de Apurimac. Todas las provincias. 11. Departamento de Cusco. Todas las provincias. 12. Departamento de Madre de Dios. Provincias de Tambopata y Manú. 13. Departamento de Puno. Todas las provinc ias.

ZONA

3 0.4

2 0.3

1 0.15

FACTOR Z(g)

FACTORES DE ZONA

Page 23: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

FACTOR DE USO E IMPORTANCIA (U)

Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a las categorías indicadas

en la siguiente tabla; según la clasificación que se haga se usará el

coeficiente de uso e importancia U.

CATEGORIA FACTOR U

A Cuya función no debería interrumpirse inmediatamente 1.5

EDIFICACIONES después que ocurra un sismo:

ESENCIALES - Hospitales

- Centrales de Comunicaciones

- Cuarteles de Bomberos y Policias

- Subestaciones Eléctricas

- Reservorios de Agua

- Centros Educativos

También se incluyen edificacions cuyo colapso puede

representar un riesgo adicional, como grandes hornos,

depósitos de materiales inflamables o tóxicos.

B Donde se reunen gran cantidad de personas como: 1.3

EDIFICACIONES - Teatros

IMPORTANTES - Estadios

- Centros Comerciales

- Establecimientos Penitenciarios

O como edificios que guardan patrimonios valiosos:

- Museos

- Bibliotecas y Archivos Especiales

También se considerarán:

- Depósitos de Granos

- Otros almacenes importantes para el abastecimiento

C Cuya falla ocasionaría pérdidas de cuantía intermedia 1.0

EDIFICACIONES como:

COMUNES - Viviendas

- Oficinas

- Hoteles

- Restaurantes

- Depósitos e Instalaciones Industriales, cuya falla no

acarree peligros adicionales de incendios, fugas de

contaminantes.

D Cuyas fallas causan pérdidas de menor cuantía y nor- (*)

EDIFICACIONES malmente la probabilidad de causar víctimas es baja:

MENORES - Cercos de menos de 1.50 m de altura

- Depósitos Temporales

- Viviendas Temporales

- Construcciones similares temporales

(*) En estas edificaciones, a criterio del proyectista, se podra omitir

el análisis por fuerzas sísmicas, pero deberá proveerse de la resis-

tencia y rigidez adecuadas para acciones laterales.

DESCRIPCION

CATEGORIA DE LAS EDIFICACIONES

Page 24: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

FACTOR DE SUELO (S)

Es un parámetro de sitio, que involucra la Microzonificación Sísmica, Estudios

de Sitio y Condiciones Geotécnicas locales.

Para la elección del factor de suelo S, y su correspondiente periodo Tp de

vibración, deberá considerarse las propiedades del suelo y el tipo de perfil

que mejor describa las condiciones locales, según la tabla siguiente:

En los sitios donde las propiedades del suelo sean poco conocidas se podrán

usar los valores correspondientes al perfil tipo S3. Solo será necesario

considerar un perfil tipo S4 cuando los estudios Geotécnicos así lo

determinen.

COEFICIENTE DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (C)

De acuerdo a las condiciones de sitio, se define el factor de amplificación

sísmica C. Este coeficiente se interpreta como el factor de amplificación de la

respuesta estructural respecto a la aceleración en el suelo.

C = 2.5 Tp , C 2.5

T

En donde:

Tp = Período de vibración del suelo (Tabla anterior)

T = Período fundamental de la estructura

El período fundamental para cada dirección se estimará con la siguiente

expresión:

T = hn

CT En donde:

hn = Altura total de la edificación en metros.

TIPO Tp S

(Seg)

S1 Roca o suelo muy rígidos 0.4 1.0

S2 Suelos intermedios 0.6 1.2

S3 Suelos flexibles o con estratos

de gran espesor 0.9 1.4

S4 Condiciones excepcionales (*) (*)

(*) Los valores de Tp y S para este caso serán establecidos

por el especialista, pero en ningún caso serán menores

que los especificados para el perfil tipo S3.

DESCRIPCION

PARAMETROS DE SUELO

Page 25: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

CT = 35 Para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección

considerada sean únicamente pórticos. CT = 45 Para edificios de concreto armado cuyos elementos

sismorresistentes sean pórticos y las cajas de ascensores y escaleras.

CT = 60 Para estructuras de mampostería y para todos los edificios de concreto armado cuyos elementos sismorresistentes sean fundamentalmente muros de corte.

COEFICIENTE DE REDUCCION POR DUCTILIDAD (R)

Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y el

sistema de estructuración sismorresistente predominante en cada dirección

tal como se indica en la tabla. Asimismo, según la clasificación que se haga

de una edificación se usará un coeficiente de reducción de fuerza sísmica R,

según se indica en la misma tabla.

Coeficiente de Reducción, R

Para estructuras regulares (*) (**)

Acero

Pórticos dúctiles con uniones resistentes a

momentos. 9.5

Otras estructuras de acero

Arriostres Excéntricos 6.5

Arriostres en Cruz 6.0

Concreto Armado

Pórticos(1)

. 8

Dual(2)

. 7

De muros estructurales(3)

. 6

Muros de ductilidad limitada(4)

. 4

Albañilería Armada o Confinada(5)

. 3

Madera (Por esfuerzos admisibles) 7

Sistema Estructural

COEFICIENTE DE REDUCCION DE FUERZA SISMICA

1. Por lo menos el 80% del cortante en la base actúa sobre las columnas de los pórticos que cumplan los requisitos de la NTE E.060 Concreto Armado. En caso se tengan muros estructurales, éstos deberán diseñarse para resistir una fracción de la acción sísmica total de acuerdo con su rigidez. 2. Las acciones sísmicas son resistidas por una combinación de pórticos y muros estructurales. Los pórticos deberán ser diseñados para tomar por lo menos 25% del cortante en la base. Los muros estructurales serán diseñados para las fuerzas obtenidas del análisis según Artículo 16 (16.2) 3. Sistema en el que la resistencia sísmica está dada predominantemente por muros estructurales sobre los que actúa por lo menos el 80% del cortante en la base. 4. Edificación de baja altura con alta densidad de muros de ductilidad limitada. 5. Para diseño por esfuerzos admisibles el valor de R será 6

Page 26: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

(*) Estos coeficientes se aplicarán únicamente a estructuras en las que los elementos verticales y horizontales permitan la disipación de la energía manteniendo la estabilidad de la estructura. No se aplican a estructuras tipo péndulo invertido.

(**) Para estructuras irregulares, los valores de R deben ser tomados como ¾ de los anotados en la Tabla.

3. DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZA SÍSMICA EN ALTURA (Fi)

Una vez obtenida la fuerza horizontal en la base del edificio V, se distribuye

en cada nivel según la siguiente expresión:

Fi = Pi hi . V

Pj hj

En donde:

Fi = Fuerza sísmica en el nivel i

Pi = Peso del nivel i

hi = Altura del nivel i, con respecto al nivel del terreno.

V = Cortante basal en la base del edificio

Si el periodo fundamental T, es mayor que 0,7 s, una parte de la fuerza

cortante V, denominada Fa, deberá aplicarse como fuerza concentrada en la

parte superior de la estructura. Esta fuerza Fa se determinará mediante la

expresión:

V15,0VT07,0Fa

Donde el período T en la expresión anterior será el mismo que el usado para

la determinación de la fuerza cortante en la base.

El resto de la fuerza cortante, es decir (V - Fa) se distribuirá entre los distintos

niveles, incluyendo el último, de acuerdo a la siguiente expresión:

an

1jjj

iii FV

hP

hPF

4. ANÁLISIS DINÁMICO

Para edificaciones convencionales podrá usarse el procedimiento de

superposición espectral; y para edificaciones especiales deberá usarse un

análisis tiempo-historia.

A. Aceleración Espectral Para cada una de las direcciones analizadas se utilizará un espectro

inelástico de seudo aceleraciones definido por:

Page 27: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

g R

C S U Z Sa

Para el análisis en la dirección vertical podrá usarse un espectro con valores

iguales a los 2/3 del espectro empleado para las direcciones horizontales.

B. Criterios de Superposición La respuesta máxima elástica esperada (r) correspondiente al efecto conjunto

de los diferentes modos de vibración empleados (ri) podrá determinarse

usando la siguiente expresión:

m

1i

2

i

m

1i

i r 75.0 r 25.0 r

En cada dirección se considerarán aquellos modos de vibración cuya suma

de masas efectivas sea por lo menos el 90% de la masa de la estructura, pero

deberá tomarse en cuenta por lo menos los tres primeros modos

predominantes en la dirección de análisis.

5. DESPLAZAMIENTOS LATERALES PERMISIBLES

Los desplazamientos laterales se calcularán multiplicando por 0.75R los

resultados obtenidos del análisis lineal y elástico con las Solicitaciones

Sísmicas Reducidas.

El máximo desplazamiento lateral relativo de entrepiso, no deberá exceder la

fracción de la altura de entrepiso que se indica en la siguiente tabla:

Concreto Armado 0.007 * hei

Acero 0.010 * hei

Albañilería 0.005 * hei

Madera 0.010 * hei

hei : Altura del entrepiso i

MATERIAL PREDOMINANTE

LIMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO

DESPLAZAMIENTO

MAXIMO

Page 28: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

6. EFECTOS DE TORSIÓN

Si el centro de masas no coincide con el centro de rigideces se produce un

momento torsor el cuál produce un incremento en los cortantes, estos

incrementos deben ser considerados para efectos de diseño.

El momento torsor se evalúa en cada nivel y en cada dirección de análisis del

sismo.

A. Cálculo de excentricidades

Dirección de análisis XX:

Excentricidad real : ey = yCM – yCR = e

Excentr. accidental : eacc = 0.05 Dy Dirección de análisis YY: Excentricidad real : ex = xCM – xCR = e

Excentr. accidental : eacc = 0.05 Dx

B. Cálculo de Momentos torsores

En cada nivel además de la fuerza cortante directa, se aplicará el momento

torsor bajo dos condiciones siguientes:

Dirección de análisis XX:

Condición 1 : Mt1x = Vi (1.5 e + eacc)

Condición 2 : Mt2x = Vi (e – eacc)

Dirección de análisis YY:

Condición 1 : Mt1y = Vi (1.5 e + eacc)

Condición 2 : Mt2y = Vi (e – eacc)

Dónde:

Vi = Fuerza cortante del piso “i”.

C. Incremento de fuerza cortante por torsión:

Dirección de análisis XX:

Condición 1 : ΔVix = Mt1x . Kxi . (yi – yCR)

E J

Condición 2 : ΔVix = Mt2x . Kxi . (yi – yCR) E J

Page 29: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

Dirección de análisis YY:

Condición 1 : ΔViy = Mt1y . Kyi . (xi – xCR) E J

Condición 2 : ΔViy = Mt2y . Kyi . (xi – xCR) E J

2yi2xi XE

KY

E

KJ

x = x – xCR y = y - yCR Dónde: J = Momento polar de inercia. x, y = Ubicación del muro respecto a un sistema de referencia.

2.2 Evaluación Económica

La evaluación económica de las viviendas de albañilería construidas en la provincia

de Huancayo, se dará a través del parámetro “costo por metro cuadrado de área

techada” tomando como referencia el costo por metro cuadrado de área techada de

viviendas económicas construidas con un sistema de albañilería confinada con

cimentaciones corridas de concreto ciclópeo, y será a nivel de proyecto estructural

(casco).

El costo por metro cuadrado de área techada, se dará en moneda nacional (soles) y

su equivalente en moneda extranjera (dólar) con unidad de cambio a abril del 2012.

Se dará un valor para el primer piso únicamente (debido a que contiene el costo de la

cimentación) y para un nivel típico que corresponde a los demás pisos incluido el

techo. No se tomará en cuenta el costo de depreciación de la vivienda por la

antigüedad.

COTIZACIONES DE INSUMOS:

Para determinar el costo por metro cuadrado de área techada de las viviendas de

albañilería construidas en la provincia de Huancayo, se realizó varias cotizaciones de

diferentes empresas proveedoras de materiales para la construcción y se tomó un

valor promedio que mostramos a continuación.

Page 30: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

DESCRIPCION UND P.U (s/)

Cemento Andino bols 20.50

Piedra Chancada de 3/4 m3 54.00

Piedra Chancada 1/2 m3 56.00

Arena Gruesa m3 60.00

Arean Fina m3 90.00

Hormigon Confitillado m3 50.00

Fierro Corrugado 1/2" und 29.50

Fierro Corrugado 3/4" und 70.00

Fierro Corrugado 5/8" und 46.50

Fierro 12mm. und 27.00

Fierro Corrugado 3/8" und 17.00

Varillas Corrugadas 4.7mm x9m und 4.50

Varillas de 6mm. Temp. X 9mts. 1/4 und 7.00

Fierros 8mm und 13.00

Alambre de Amarre N° 16 kg 4.50

Alambre de Amarre N° 08 kg 4.50

Clavos 2", 21/2, 3", 4" kg 4.50

Piedra Grande para Cimiento m3 45.00

Panderetas Lizo LARK ciento 630.00

Panderetas Rayas LARK ciento 630.00

Caravista LARK ciento 1000.00

KING KONG LARK ciento 800.00

Tubos 2" und 10.00

Tubos 3" und 17.00

Tubos 4" und 22.00

Hoja de Sierra und 4.50

COTIZACION DE INSUMOS DE CONSTRUCCION

Al 30 de abril del 2012.

III. Materiales y Métodos

Para la evaluación técnica dada a través del comportamiento estructural de las

edificaciones para viviendas de albañilería construidas en la provincia de Huancayo,

se usó el programa computacional SAP2000 en su versión v14, mientras que para la

evaluación económica a través de la determinación del costo por metro cuadrado de

área techada, se usó el programa de computo CPOC en su versión v2011.

La metodología aplicada para evaluar el comportamiento de las estructuras de las

viviendas construidas en la provincia de Huancayo es a través del cálculo del Drift(%)

y para lo cual la estructura se modelará como sistemas híbridos consistentes en

pórticos en cuyos vanos; si existe muro, serán representados por elementos

biarticulados colocados como puntales en diagonal formando una X. En el modelo

Page 31: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

están consideradas todas las características de resistencia del material y de

dimensiones de los elementos, las cargas que soportan la estructura y las

condiciones de resistencia del suelo de fundación sobre el cual será edificada la

vivienda. El análisis del comportamiento estructural de las viviendas, corresponde al

estado elástico del material con comportamiento lineal de la estructura y de sus

elementos componentes.

La metodología aplicada para el cálculo del costo por metro cuadrado de área

techada de la construcción a nivel de casco, será realizar un análisis de costo unitario

considerando los rubros de materiales, mano de obra y equipos, por cada partida. El

monto presupuestado se dará a nivel de costo directo.

IV. Resultados MODELO 1: Vivienda de 3 pisos:

Sistema estructural híbrido:

Piso Drift(%) - Calculado Drift(%) - Límite OBSERVACIONES

1 0.21 0.7 Cumple!

2 0.19 0.7 Cumple!

3 0.15 0.7 Cumple!

Costo/m2 (área techada): S/. 560

Sistema estructural con muros de corte de albañilería confinada:

Piso Drift(%) - Calculado Drift(%) - Límite OBSERVACIONES

1 0.13 0.5 Cumple!

2 0.12 0.5 Cumple!

3 0.09 0.5 Cumple!

Costo/m2 (área techada): S/. 425 MODELO 2: Vivienda de 3 pisos:

Sistema estructural híbrido:

Piso Drift(%) - Calculado Drift(%) - Límite OBSERVACIONES

1 0.42 0.7 Cumple!

2 0.31 0.7 Cumple!

Page 32: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

3 0.43 0.7 Cumple!

Costo/m2 (área techada): S/. 665

Sistema estructural con muros de corte de albañilería confinada:

Piso Drift(%) - Calculado Drift(%) - Límite OBSERVACIONES

1 0.33 0.5 Cumple!

2 0.29 0.5 Cumple!

3 0.24 0.5 Cumple!

Costo/m2 (área techada): S/. 470

MODELO 3: Vivienda de 3 pisos:

Sistema estructural híbrido:

Piso Drift(%) - Calculado Drift(%) - Límite OBSERVACIONES

1 0.21 0.7 Cumple!

2 0.23 0.7 Cumple!

3 0.20 0.7 Cumple!

Costo/m2 (área techada): S/. 710 Sistema estructural con muros de corte de albañilería confinada:

Piso Drift(%) - Calculado Drift(%) - Límite OBSERVACIONES

1 0.14 0.5 Cumple!

2 0.15 0.5 Cumple!

3 0.14 0.5 Cumple!

Costo/m2 (área techada): S/. 571

V. Discusión Para el modelo 1, con respecto al comportamiento estructural ambos sistemas

cumplen con el valor límite de desplazamiento de entrepiso que exige la norma E-

030. Igualmente, se puede mencionar que ambos sistemas estructurales presentan

una adecuada rigidez lateral. La discusión radica en que el sistema hibrido usa

paneles o muros de albañilería con unidades de fabricación artesanal cuya

resistencia es estimada en f’m=25kg/cm2, mientras que el sistema estructural con

Page 33: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

muros de corte llevan paneles construidos con unidades de fabricación industrial de

mayor resistencia f’m=65kg/cm2.

Para el modelo 1, con respecto a la parte económica, podemos decir que el sistema

estructural con muros de corte es más económico que el sistema estructural hibrido

en 31.76%.

Para el modelo 2, de la evaluación estructural ambos sistemas cumplen con el Drift

reglamentario estipulado en la norma peruana E-030. Ambos sistemas son menos

rígidos que el modelo 2, por lo que sus periodos de vibración aumentan bajando sus

frecuencias de vibración ante el efecto de un eventual movimiento sísmico en la

zona.

Para el modelo 2, podemos mencionar que el sistema estructural con muros de corte

es más económico que el sistema estructural hibrido en 41.49%.

Para el modelo 3, ambos sistemas cumplen con el límite de la distorsión angular de

entre piso que contempla la norma sismorresistente NTE E-030. Ambos sistemas

presentan una adecuada rigidez lateral, pero eso no nos garantiza que presenten un

buen comportamiento sísmico, por lo que se hace necesario realizar estudios más

rigurosos mediante análisis no lineales.

Para el modelo 3, podemos mencionar que el sistema estructural con muros de corte

es más económico que el sistema estructural hibrido en 24.34%.

VI. Conclusiones 6.1 Respecto a los desplazamientos de entrepiso, Drift, ambos sistemas cumplen

con el valor límite establecido en la norma E-030.

6.2 Se concluye que ambos sistemas estructurales presentan una adecuada

rigidez lateral y cuyos periodos de vibración son cortos.

6.3 El sistema estructural con muros de corte de albañilería confinada, presenta un

mejor comportamiento estructural que el sistema estructural hibrido, debido a

que en los paneles o muros de albañilería llevan unidades más resistentes de

arcilla cocida de fabricación industrial (ladrillos King Kong)

6.4 El sistema estructural hibrido es económicamente más caro que el sistema

estructural con muros de corte de albañilería confinada en aproximadamente

30%.

Page 34: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

VII. Recomendaciones 7.1 Se recomienda realizar evaluaciones de comportamiento estructural de las

viviendas, mediante análisis no lineales para determinar el grado de ductilidad y

comportamiento más allá del rango elástico y que nos permitan dar una opinión

mucha más rigurosa.

7.2 Se recomienda realizar ensayos de laboratorio para elementos de sistemas

estructurales híbridos y de sistemas estructurales con muros de corte de

albañilería confinada, para determinar la capacidad estructural y los parámetros

de calibración de comportamiento de la estructura.

7.3 Se recomienda realizar estudios para determinar las propiedades físico-

mecánicas de los materiales de la región como son los agregados, el hormigón

(ripio) y las unidades de albañilería de arcilla cocida de fabricación artesanal,

entre otros.

VIII. Referencias Bibliográficas

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2. Paz, M. (1993). Dinámica Estructural. Kentucky: REVERTE S.A.

3. Piqué J. (2008). Diseño Sísmico por Comportamiento Esperado. Lima: Fondo

Editorial ICG.

4. SANTANA, R. (2009), Análisis y Diseño Sísmico Estático y Dinámico Edificios de

Albañilería Confinada. 1ra. Ed. 233p.

5. SENCICO. Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma Técnica de Edificación

NTE E-020 “Norma de Cargas”.

6. ENCICO. Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma Técnica de Edificación

NTE E-030 (2003), “Diseño Sismorresistente”.

7. ENCICO. Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma Técnica de Edificación

NTE E-070, “Albañilería”.

8. AGUÍAR, R. (2003), Análisis Sísmico por Desempeño, Ecuador Editorial Centro de

Investigaciones Científicas (CEINCI) Escuela Politécnica del Ejercito Valle de los

chillos, 1ra. Ed. 323p.

9. AGUIRRE, G. (2004), Evaluación de las Características Estructurales de la

Albañilería producida con unidades fabricadas en la Región Central Junín, Tesis de

Maestría Pontificia Universidad Católica del Perú, 312p.

10. SAN BARTOLOME, A. (1998), Construcciones de Albañilería – Comportamiento

Sísmico y Diseño Estructural, PUCP, 1ra. Ed. 215p.

Page 35: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

11. SAN BARTOLOME, A. (2006), Ejemplo de aplicación de la Norma E070 en el

diseño de un edificio de Albañilería Confinada, PUCP, Perú 38p.

12. CHOPRA, A. & GOEL, R. (2000), Capacity- Demand diagram methods based on

inelastic design spectrum, Proceedings of 12th World Conference on Earthquake

Engineering, New Zealand.

13. GALLEGOS, H (1989), Albañilería Estructural, Pontificia Universidad Católica del

Perú, Fondo Editorial, Lima, Perú.

14. PARK, R. y PAULAY, T. (1980). Estructuras de Concreto Reforzado. Editorial

Limusa. México.

15. PAULAY, T. y PRIESTLEY, M. (1992). Seismic Design of Reinforced Concrete

and Masonry Buildings. John Wiley & Sons. New York.

16. RODRÍGUEZ, S. y PATIÑO, C. (2008) Comportamiento de la Albañilería en

Ensayos de Compresión Diagonal y Compresión Pura. Ponencia del X CONEIC

Cuzco 2008 12p.

17. RUIZ-GARCÍA y MIRANDA (2003), Evaluación de los Factores de Reducción de

Resistencia por Ductilidad para Estructuras de Mampostería Cimentadas en

Terreno Firme. Revista de Ingeniería Sísmica, 69, 1-23.

18. RUIZ-GARCÍA y SÁNCHEZ & ALCOCER (1998), Rehabilitación de Muros de

Mampostería Confinada Mediante Malla de Alambre y Recubrimiento de Mortero,

Memorias del Onceavo Congreso Nacional de Ingeniería Estructural.

19. SÁNCHEZ y ALCOCER & FLORES (1996), Estudio Experimental Sobre una

Estructura de Mampostería Confinada Tridimensional, Construida a Escala Natural

y Sujeta a Cargas Laterales. Memorias del Décimo Congreso Nacional de

Ingeniería Estructural, 909-918.

20. MONROY y BOLAÑOS y MUÑOZ & BLONDET (2005). Espectros de Peligro

Uniforme en el Peru. Concepción: Congreso Chileno de Sismología e Ingeniería

Antisísmica.

Page 36: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

IX. Anexos

MODELO 1: Fachada Principal

Planta 1° Piso Planta 2° y 3° Pisos

Page 37: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

MODELO 2: Fachada Principal

Planta 1° Piso Planta 2° y 3° Pisos

Page 38: INVESTIGACIÓN SISTEMAS HÍBRIDOS

MODELO 3. Fachada Principal

Planta 1° Piso Planta 2° y 3° Piso