propuesta de un edificio de albañilería confinada a .en el presente trabajo se desarrolla el...

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  • TESIS PUCP

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  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PER FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERA

    PROPUESTA DE UN SEGUNDO MODELO DE UN EDIFICIO DE ALBAILERA CONFINADA A ESCALA REDUCIDA A ENSAYAR EN MESA

    VIBRADORA

    REA DE ESTRUCTURAS

    TESIS PARA OPTAR EL TTULO DE INGENIERO CIVIL

    PRESENTADO POR

    - ANITA FIORELLA ROJAS RIVERA - CARLOS DAVID NONTOL ESPINOZA

    LIMA PER

    2006

  • RESUMEN

    Con la experiencia obtenida del comportamiento de estructuras de

    albailera, se ha planteado una propuesta de diseo a la rotura para

    edificaciones estructuradas por muros de albailera confinada. Dada la

    singularidad del mtodo de diseo, es necesario verificarlo mediante un

    ensayo de simulacin ssmica en mesa vibradora.

    En el presente trabajo se desarrolla el diseo estructural de un edificio de

    albailera confinada a escala natural y se propone un modelo a escala

    reducida a ensayar, dejando para un futuro trabajo la simulacin en mesa

    vibradora y la interpretacin de resultados.

    El edificio elegido es multifamiliar de cuatro niveles, estructurado por muros

    de albailera confinada unidos entre s por una losa maciza de concreto

    armado en cada entrepiso. Debido a las limitaciones, tanto geomtricas

    como de carga, impuestas por la mesa vibradora del Laboratorio de

    Estructuras de la Pontificia Universidad Catlica del Per, se plantea un

    modelo a escala reducida con un factor de escala igual a tres (3).

    Se disea el edificio a escala natural, segn el Proyecto de Norma Tcnica

    de Edificacin E.070 Albailera, para luego reproducir sus caractersticas

    geomtricas y fsicas en el modelo a escala reducida. Asimismo, se disea

    la cimentacin que permitir el anclaje de la estructura a la mesa vibradora y

    le servir de soporte al momento de transportarlo.

    Se presenta adems el metrado de materiales requeridos y los detalles

    estructurales necesarios para la construccin del modelo a escala.

  • NDICE

    CAPTULO 1 .................................................................................................................. 1 INTRODUCCIN............................................................................................................ 1

    1.1. OBJETIVOS................................................................................................................. 1 1.2. CARACTERSTICAS DE LA ESTRUCTURA............................................................... 2 1.3. CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES.............................................................. 4 1.4. REGLAMENTOS Y NORMAS...................................................................................... 4

    CAPTULO 2 .................................................................................................................. 5 ANLISIS DEL EDIFICIO .............................................................................................. 5

    2.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS.................................................... 5 2.2. PARAMETROS SISMICOS ......................................................................................... 6 2.3. REQUISITOS ESTRUCTURALES MNIMOS.............................................................. 7 2.4. METRADO DE CARGAS ........................................................................................... 10 2.5. CARGAS AXIALES ACUMULADAS EN CADA MURO ................................................. PARA EL ANLISIS SSMICO................................................................................... 18 2.6. CENTRO DE GRAVEDAD ......................................................................................... 18

    CAPTULO 3 ................................................................................................................ 21 ANLISIS ESTRUCTURAL......................................................................................... 21

    3.1. MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA ................................................................. 21 3.2. FUERZAS DE ENTREPISO....................................................................................... 39 3.3. ANLISIS SSMICO ANTE SISMO MODERADO...................................................... 40 3.4. VERIFICACIONES NECESARIAS PARA EL DISEO DE LOS ................................... MUROS CONFINADOS ANTE SISMOS MODERADOS Y SEVEROS. .................... 51

    CAPTULO 4 ................................................................................................................ 60 DISEO DE LOS ELEMENTOS DE ALBAILERIA CONFINADA ............................ 60

    4.1. DISEO DE LOS MUROS ......................................................................................... 60 4.2. DISEO DEL ALFIZAR ........................................................................................... 74

    CAPTULO 5 ................................................................................................................ 81 DISEO DE ELEMENTOS DE CONCRETO ARMADO.............................................. 81

    5.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE LA LOSA MACIZA................................................... 81 5.2. DISEO DE LA LOSA MACIZA ................................................................................. 81

    CAPTULO 6 ................................................................................................................ 87 MODELO A ESCALA REDUCIDA............................................................................... 87

    6.1. CARACTERSTICAS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES............................ 88 6.2. PESO DEL MODELO A ESCALA REDUCIDA........................................................... 92 6.3. CIMENTACIN.......................................................................................................... 94 6.4. PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA ...................................................................... 108 6.5. PERIODO FUNDAMENTAL DE VIBRACIN .......................................................... 108 6.6. MESA VIBRADORA................................................................................................. 109 6.7. MTODO CONSTRUCTIVO Y MATERIALES......................................................... 110 6.8. METRADO DE MATERIALES REQUERIDOS ........................................................ 112

    CONCLUSIONES....................................................................................................... 114 BIBLIOGRAFA.......................................................................................................... 116

  • 1

    CAPTULO 1

    INTRODUCCIN

    Teniendo como base las lecciones dejadas por terremotos pasados, los numerosos

    ensayos de carga lateral cclica y los anlisis tericos realizados en edificaciones

    estructuradas con muros portantes de albailera confinada, se ha visto la necesidad

    de plantear una nueva propuesta de diseo a la rotura tal que permita tener

    edificaciones con un mejor comportamiento ante las solicitaciones ssmicas que se

    presentan en nuestro pas.

    Tomando como base los planteamientos de esta nueva propuesta de diseo, se

    estudia el comportamiento de un edificio de cuatro niveles simulando las solicitaciones

    ssmicas en mesa vibradora, pero, debido a las limitaciones de la mesa vibradora del

    Laboratorio de Estructuras de la PUCP, no es posible ensayar un edificio a escala

    natural, por ello se debe plantear un espcimen a escala reducida.

    Este estudio abarca las siguientes etapas: el diseo de la estructura a escala natural,

    diseo del modelo a escala reducida, la simulacin ssmica en mesa vibradora y la

    interpretacin de resultados. En el presente trabajo se desarrolla nicamente el

    anlisis estructural del edificio a escala natural y se plantea el modelo a escala

    reducida a ser ensayado, dejando la simulacin en mesa vibradora y la interpretacin

    de resultados para un siguiente trabajo.

    1.1. OBJETIVOS

    La presente Tesis tiene por objeto plantear el modelo a escala reducida de un

    edificio de cuatro niveles en la ciudad de Lima, estructurado con muros portantes

    de albailera confinada, para en un futuro poder someterlo a ensayos de

    simulacin ssmica en las instalaciones del Laboratorio de Estructuras de la

    Pontificia Universidad Catlica del Per.

    Para esto se disea a la rotura un edificio a escala natural tomando como base

    los nuevos criterios de diseo propuestos en La Norma Tcnica de Edificacin

    E.070-Albailera, para luego reproducir su geometra en el modelo a escala

  • 2

    reducida, debiendo mantener constante la cuanta del refuerzo de acero y la

    resistencia unitaria de los materiales. Asimismo el modelo debe cumplir con las

    limitaciones que presenta la mesa vibradora donde ser ensayado.

    En el desarrollo de este trabajo se pondr especial nfasis al diseo de los

    elementos de albailera estructural que conforman este sistema, es decir, el

    diseo de los muros de albailera, diseo de columnas de confinamiento y diseo

    de vigas soleras; el diseo de los dems elementos que conforman la estructura

    se presentan como complemento a este estudio.

    1.2. CARACTERSTICAS DE LA ESTRUCTURA

    El edificio en estudio es parte de un edificio multifamiliar con acceso a sus niveles

    superiores a travs de una escalera exterior. Para este estudio se

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