info:eu-repo/semantics/bachelorthesis Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)

(1)

Evaluación de la vulnerabilidad sísmica en

viviendas autoconstruidas de acuerdo al

Reglamento Nacional de Edificaciones en el

A.H. San José, distrito de San Martin de Porres

Item Type info:eu-repo/semantics/bachelorThesis

Authors Arevalo Casas, Allan Stewart

DOI http://doi.org/10.19083/tesis/648665

Publisher Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)

Rights info:eu-repo/semantics/openAccess;

Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International

Download date 26/01/2021 23:58:49

Item License http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

(2)

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA ACADÉMICO DE INGENIERÍA CIVIL

“Evaluación de la vulnerabilidad sísmica en viviendas autoconstruidas de

acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones en el A.H. San José, distrito

de San Martin de Porres”

TESIS

Para optar el título profesional de Ingeniero Civil

AUTOR

Arevalo Casas, Allan Stewart (0000-0001-7201-8486)

ASESOR

Euscátigue Asencios, Mardonio Porfirio (0000-0002-7440-4820)

(3)

I

DEDICATORIA

Dedicado a mis padres Carlos y María, por su constante esfuerzo por convertirme en un profesional. En memoria a mi abuela Santos, mi más bonita motivación, que desde el cielo me bendice.

(4)

II RESUMEN

El presente proyecto de investigación emplea dos métodos con la finalidad de diagnosticar el riesgo y comportamiento sísmico, en viviendas construidas de manera informal dentro del asentamiento humano San José, situado en el distrito de San Martin de Porres, ciudad de Lima. Estos procedimientos se aplicaron a una muestra de 07 edificaciones caracterizadas por usar el mismo sistema constructivo, albañilería confinada.

La primera metodología utilizada es de enfoque cualitativo, elaborada en campo mediante fichas de encuesta, que describen las características estructurales, arquitectónicas y procesos constructivos. Seguidamente, en gabinete se desarrolló en función a la densidad de muros y muros al volteo, la estimación de la vulnerabilidad, peligro y riesgo sísmico de las viviendas seleccionadas. La siguiente metodología presenta un enfoque cuantitativo, analiza el comportamiento sísmico mediante el software Etabs 2016, calculando la fuerza cortante basal, desplazamientos del centro de masa y desplazamientos relativos de entrepiso, acorde al Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE).

Los resultados alcanzados al aplicar estos procedimientos, permiten determinar el nivel existente de vulnerabilidad sísmica en estructuras, que se encuentran comprometidas frente a la presencia de un sismo, incrementando su fragilidad debido a que nuestra región se encuentra dentro de una zona de alta sismicidad.

Finalmente, se proponen recomendaciones con el propósito de disminuir la construcción de edificaciones sin asesoramiento a cargo de ingenieros especialistas y fomentar una política de viviendas seguras en asentamientos humanos.

Palabras clave: Vulnerabilidad sísmica, peligro sísmico, riesgo sísmico, viviendas, autoconstrucción, asentamientos humanos, comportamiento sísmico.

(5)

III "Evaluation of the seismic vulnerability in self-constructed houses according to the National Regulation of Buildings in the San José H.A., district of San Martin de Porres"

ABSTRACT

The present project of the investigation apply’s two methodologies with the objective to diagnose the risk and behavior of an earthquake, in houses constructed inadequately in high poverty areas such as in San José, situated in the district of San Martin de Porres, City of Lima. These procedures were applied to a sample of 07 structures characterized for using the same constructive system.

The first methodology used is focused on qualitative aspects of a structures, elaborating in fields as inquested, describes the structural and architectural character and process information. Secondly, in office, it has was been developed that the function of density in wall and in wall rotation, the estimations of the seismic vulnerability, dangers and risk of selected buildings. The second methodology presents a focus on the qualitative analysis of the seismic behavior using software Etabs 2016, calculating the strength of the displacement of the mass in the center and displacement relative to the mezzanine according to the National Regulations of Infrastructures.

The results of achieving these procedures allows to predetermine the level of seismic vulnerability in structures, that find themselves involved in the presence of an earthquake incrementing their fragility due to the fact that our region is in the zone of high seismicity. Finally, we propose recommendations with the objective to decrease the possibilities of compromised structural buildings, leaving in charge specialist engineer to encourage the policy of safe infrastructures in humane settlements.

Keywords: Seismic vulnerability, seismic danger, seismic risk, housing, self-construction, human settlements, seismic behavior.

(6)

IV TABLA DE CONTENIDO

CAPÍTULO I. GENERALIDADES ... 1

1.1 Introducción ... 1

1.2 Realidad Problemática ... 2

1.3 Formulación del Problema ... 7

1.4 Hipótesis ... 7

1.5 Objetivo General ... 7

1.6 Objetivos Específicos ... 7

CAPÍTULO II. MARCO TEORICO ... 8

2.1 Sismos ... 8 2.2 Vulnerabilidad Sísmica ... 10 2.3 Tipología Estructural ... 10 2.4 Albañilería Confinada ... 10 2.5 Fragilidad ... 10 2.6 Autoconstrucción ... 11 2.7 Ficha de Encuesta ... 11 2.7.1 Datos Generales... 12 2.7.2 Datos Técnicos ... 12 2.7.3 Esquemas de la Vivienda ... 12 2.8 Peligro Sísmico ... 15 2.9 Riesgo Sísmico ... 15

2.10 Densidad Mínima de Muros ... 15

(7)

V

2.12 Centro de Rigidez ... 16

2.13 Etabs 2016 ... 17

2.14 Cálculo de tamaño de muestra ... 18

CAPÍTULO III. METODOLOGÍA DEL TRABAJO ... 19

3.1 Selección de zona de estudio ... 19

3.2 Ficha de encuesta ... 20

3.3 Ficha de reporte ... 20

3.3.1 Detalle de ficha de reporte ... 23

3.3.2 Antecedentes ... 23

3.3.3 Aspectos técnicos ... 23

3.3.4 Estimación de riesgo sísmico ... 23

3.4 Modelamiento de viviendas mediante el software Etabs 2016 ... 27

3.4.1 Descripción de viviendas ... 28

3.4.2 Propiedades de los materiales ... 31

3.4.3 Consideraciones de cargas ... 31

3.4.4 Fuerza cortante mínima en la base ... 31

3.4.5 Desplazamientos laterales ... 32

3.4.6 Análisis estático en dirección X ... 32

3.4.7 Análisis estático en dirección Y ... 33

3.5 Procesamiento de datos ... 35

3.6 Proyección de viviendas ... 35

CAPÍTULO IV. TRABAJO DE CAMPO ... 36

4.1 Ubicación de la zona de estudio ... 36

4.2 Características del suelo ... 37

(8)

VI

4.4 Recopilación de datos ... 38

4.5 Ficha de encuesta ... 39

CAPÍTULO V. RESULTADOS OBTENIDOS ... 42

5.1 Resultados trabajo en campo ... 42

5.1.1 Densidad de muros inadecuada ... 42

5.1.2 Tabiquería no arriostrada ... 42

5.1.3 Vivienda sin junta sísmica... 43

5.1.4 Muros portantes y no portantes de ladrillo pandereta ... 43

5.1.5 Cangrejeras en elementos de concreto ... 44

5.1.6 Acero de refuerzo corroído ... 45

5.2 Análisis de ficha de encuesta y reporte ... 45

5.2.1 Asesoría técnica en viviendas ... 45

5.2.2 Antigüedad de vivienda ... 46

5.2.3 Mano de obra y materiales ... 47

5.2.4 Conservación de la vivienda ... 47

5.2.5 Tabiquerías y parapetos ... 48

5.2.6 Densidad de muros portantes ... 49

5.2.7 Vulnerabilidad, peligro y riesgo sísmico... 49

5.3 Análisis de modelamiento sísmico ... 50

5.3.1 Desplazamientos del centro de masa ... 51

5.3.2 Desplazamientos máximos de entrepisos (derivas) ... 52

5.4 Proyección de viviendas - modelamiento sísmico ... 54

5.4.1 Proyección de viviendas - desplazamientos del centro de masa ... 54

(9)

VII

CAPÍTULO VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 59

6.1 Conclusiones ... 59

6.2 Recomendaciones ... 61

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 62

(10)

VIII ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Parámetros para evaluación de vulnerabilidad sísmica 23

Tabla 2. Valores numéricos de vulnerabilidad sísmica 24

Tabla 3. Parámetros para evaluación del peligro 24

Tabla 4. Valores numéricos de peligro sísmico 25

Tabla 5. Combinaciones de parámetros para evaluación de la vulnerabilidad sísmica 26

Tabla 6. Riesgo sísmico 27

Tabla 7. Rango de valores para el riesgo sísmico 27

Tabla 8. Distorsión de entrepisos conforme al material 32

Tabla 9. Calculo estático en dirección X 33

Tabla 10. Calculo fuerza inercial y Momento en X 33

Tabla 11. Calculo estático en dirección Y 34

Tabla 12. Calculo fuerza inercial y Momento en Y 34

Tabla 13. Desplazamiento del centro de masa 51

Tabla 14. Desplazamiento de entrepisos (derivas) 53

Tabla 15. Proyección del desplazamiento del centro de masa 55

(11)

IX ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Colocación de tuberías dentro de la sección de columna 3

Figura 2. Perforación y Figura mal estado de ladrillos de techo 3

Figura 3. Viga de estructura evidencia exposición del acero 4

Figura 4. Construcción de columna y viga no monolíticas 4

Figura 5. Exposición y corrosión de acero en columna 5

Figura 6. Columna circular apoyada en viguetas 5

Figura 7. Construcción del segundo nivel con ladrillo pandereta en A.H. San José 6

Figura 8. Vigas de madera y acero expuesto en columna 6

Figura 9. Interacción de la placa Nazca con la placa Sudamericana 8

Figura 10. Localización del foco y epicentro de un sismo 9

Figura 11. Albañilería confinada 10

Figura 12. Vivienda autoconstruida en A.H. San José 11

Figura 13. Ficha de encuesta, hoja 1 13

Figura 14. Ficha de encuesta, hoja 2 14

Figura 15. Vivienda de 2 pisos modelada con Etabs 2016 en 3D 17

Figura 16. Plano perimétrico de viviendas como muestra de estudio 20

Figura 17. Ficha de reporte – hoja 01 21

Figura 18. Ficha de reporte – hoja 02 22

Figura 19. Vista tridimensional de modelamiento de vivienda 28

Figura 20. Modelamiento en planta de vivienda 29

Figura 21. Elevación frontal de vivienda 30

Figura 22. Elevación lateral de vivienda 30

Figura 23. Mapa distrital de San Martin de Porres 36

Figura 24. Ubicación del A.H. San José, San Martin de Porres 37

(12)

X

Figura 26. Áreas por lotes del A.H. San José 39

Figura 27. Ficha de encuesta – hoja 01 40

Figura 28. Ficha de encuesta – hoja 02 41

Figura 29. Tabiquería no arriostrada en vivienda 42

Figura 30. Viviendas sin junta sísmica 43

Figura 31. Muro portante de ladrillo tipo pandereta 44

Figura 32. Cangrejera en columna de concreto 44

Figura 33. Acero corroído en viga – columna 45

Figura 34. Asesoría técnica en viviendas 46

Figura 35. Antigüedad de viviendas 46

Figura 36. Calidad de mano de obra y materiales 47

Figura 37. Conservación de la vivienda 48

Figura 38. Densidad de muros al volteo en tabiquería y parapet 48

Figura 39. Densidad de muros portantes en ambos sentidos de la vivienda 49

Figura 40. Vulnerabilidad, peligro sísmico y riesgo sísmico 50

Figura 41. Resumen de los desplazamientos del centro de masa 52

Figura 42. Resumen de desplazamientos máximos de entrepisos (derivas) 54

Figura 43. Proyección de vivienda - desplazamientos del centro de masa 56

(13)

1 CAPÍTULO I. GENERALIDADES

1.1 Introducción

En el cono norte se otorgaron 1677 licencias de edificación para viviendas unifamiliares en el 2013 (INEI, 2014), siendo el sector limeño en donde se concentran la mayor cantidad de viviendas unifamiliares construidas. Los propietarios emprenden la construcción de dichas viviendas por sí mismos o en su mayoría asesorados por un albañil o un maestro de obra con conocimientos empíricos del desarrollo y alcance del proceso constructivo, logrando obtener estructuras vulnerables ante un posible evento telúrico.

Por lo cual, en el presente documento se evaluará la situación actual referente a la vulnerabilidad sísmica que presentan las viviendas autoconstruidas en el A.H. San José, ubicado en el distrito de San Martin de Porres – que pertenece al Cono Norte en ciudad de Lima – de acuerdo a la Norma E.030 Diseño sismorresistente (2016) y la Norma E.070 Albañilería (2006) incluidos en el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE).

Esta evaluación se respaldará en dos formas de análisis – para ello haremos uso de la ficha de encuesta elaborada y que será completada con datos generales de los propietarios, datos técnicos de los elementos estructurales que comprenden la vivienda, y los esquemas de planta y elevación respectivas – para complementar la información obtenida independientemente y brindar un diagnóstico consolidado, este análisis se presentará a través de una metodología de enfoque cualitativo y cuantitativo.

La metodología de óptica cualitativa, contiene los datos recopilados por medio de la ficha de encuesta, en donde se analizan y procesan en una ficha de reporte, generadas por la densidad mínima de muros, centro de masa y la evaluación propiamente dicha de la vulnerabilidad sísmica para cada vivienda del asentamiento humano San José.

Por otra parte, la metodología de enfoque cuantitativo, corresponde al uso del software Etabs 2016.2 con el que se obtendrá los desplazamientos máximos de entrepiso a los que se someterán las viviendas ante una fuerza sísmica determinada.

(14)

2 1.2 Realidad Problemática

La vulnerabilidad sísmica en nuestro país es un problema latente debido a la informalidad con la que los propietarios construyen sus viviendas, al evidenciar esta situación Laucata (2013) afirma que las viviendas informales a nivel nacional son edificadas con materiales de baja calidad, sin dirección técnica especializada y evidentemente con desconocimiento del Reglamento Nacional de Edificaciones con respecto a la Norma E0.30 referente al diseño sismorresistente.

Además, se sabe que el 70% de viviendas son informales y vulnerables a un terremoto de gran magnitud según advirtió la Cámara Peruana de la Construcción (CAPECO) debido a que su diseño no se ha efectuado por profesionales, su construcción no se basa en normas técnicas y la supervisión no cuenta con personas calificadas. (RPP Noticias, 2017).

Este problema ocasiona que ante la presencia de eventos sísmicos las edificaciones se agrieten o colapsen, por lo que se cuantifica pérdidas económicas e incluso de vidas humanas, como en los últimos terremotos situados dentro de nuestro litoral con epicentros en Pisco, Moquegua, Tacna y Arequipa; los cuales cobraron 596 víctimas mortales debido al colapso de los edificios durante y después de ocurrido el movimiento sísmico (El Comercio, 2017), por lo cual se confirmó a nivel nacional que nuestras edificaciones no cumplen con el diseño sismorresistente requerido de acuerdo a las zonas de mayor probabilidad de daño.

Al considerar la inseguridad estructural a la que se encuentra expuesta la población del distrito, nuestra preocupación nos lleva a evaluar el grado de vulnerabilidad sísmica de las viviendas autoconstruidas en el A.H. San José en el distrito de San Martin de Porres, con la finalidad de plantear recomendaciones para el mantenimiento de las viviendas, generando conciencia en los propietarios sobre las falencias de las estructuras existentes, y lograr un menor impacto de daño en la población ante la ocurrencia de un terremoto.

(15)

3 Figura 1. Colocación de tuberías dentro de la sección de columna

Fuente: Elaboración propia, 2018.

Figura 2. Perforación y Figura mal estado de ladrillos de techo

(16)

4 Figura 3. Viga de estructura evidencia exposición del acero

Fuente: Elaboración propia, 2018

Figura 4. Construcción de columna y viga no monolíticas

(17)

5 Figura 5. Exposición y corrosión de acero en columna

Figura 6. Columna circular apoyada en viguetas

(18)

6 Figura 7. Construcción del segundo nivel con ladrillo pandereta en A.H. San José

Figura 8. Vigas de madera y acero expuesto en columna

(19)

7 1.3 Formulación del Problema

¿Cuál es el grado de vulnerabilidad sísmica de las viviendas construidas de manera informal en el A.H. San José, distrito de San Martin de Porres?

1.4 Hipótesis

Las viviendas ubicadas en el A.H. San José, distrito de San Martin de Porres, en la actualidad presentan un alto grado de vulnerabilidad, al ser construidas incumpliendo lo estipulado en el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE), evidenciando deficiencias en su estructura.

1.5 Objetivo General

Determinar el nivel existente de la vulnerabilidad sísmica en viviendas construidas de manera informal en el A.H. San José, de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones.

1.6 Objetivos Específicos

 Realizar el levantamiento de distribución y conformación de viviendas autoconstruidas en el A.H. San José.

 Obtener información de las viviendas evaluadas mediante las fichas de encuesta y reporte.

 Evaluar el comportamiento sísmico de cada edificación, utilizando el software Etabs 2016.

 Establecer un diagnóstico de la vulnerabilidad y comportamiento sísmico, para cada vivienda seleccionada como muestra de estudio.

(20)

8 CAPÍTULO II. MARCO TEORICO

Según la Norma E.030 de diseño sismorresistente perteneciente al Reglamento Nacional de Edificaciones, estipula que la Filosofía y Principios del Diseño Sismorresistente son: evitar la pérdida de vidas humanas, asegurar la continuidad de los servicios básicos y minimizar los daños a la propiedad (El Peruano, 2016).

En el presente trabajo de investigación se realizará un estudio de las viviendas construidas informalmente en el asentamiento humano San José, en el distrito de San Martín de Porres, con la información recopilada a través de la aplicación de los procedimientos de enfoque cualitativos y cuantitativos planteados.

Se define a continuación los conceptos relacionados a nuestra investigación: 2.1 Sismos

Los sismos son movimientos de la corteza terrestre o vibraciones del suelo causado por la liberación de energía de la tierra. El principio de sismos en el Perú, se genera fundamentalmente a la coacción de la placa Nazca (placa oceánica) frente a la placa Sudamericana (placa continental).

Figura 9. Interacción de la placa Nazca con la placa Sudamericana

(21)

9 Frente a la costa del Perú se produce el fenómeno de subducción en el que la placa Nazca se introduce debajo de la placa Sudamericana. Cuando se presenta un movimiento relativo entre estas dos placas se generan ondas sísmicas, que producen el movimiento del suelo (Mosqueira, 2005).

Las ondas sísmicas se categorizan en ondas de cuerpo y en ondas de superficie. Las ondas de cuerpo vienen a ser aquellas que se transmiten desde el interior de la corteza terrestre en dirección a la superficie. En cambio, las ondas superficiales solo se propagan sobre la superficie y son las más perjudiciales para las edificaciones. Para el estudio de los sismos es necesario conocer dos puntos imaginarios. Uno de ellos es el foco o hipocentro, que es el centro de propagación de las ondas símicas. El foco se idealiza como un punto en la superficie de falla donde se inicia la ruptura. Desde otro ángulo, tenemos el epicentro, que viene a ser la proyección en sentido vertical del hipocentro sobre la superficie terrestre.

Figura 10. Localización del foco y epicentro de un sismo

(22)

10 2.2 Vulnerabilidad Sísmica

Sandi (como se citó en Safina, 2003) afirma que la vulnerabilidad sísmica es una propiedad intrínseca de la estructura, una característica de su propio comportamiento ante la acción de un sismo descrito a través de una ley causa-efecto, donde la causa es el sismo y el efecto es el daño. Por lo que en nuestro estudio se usará esta definición para el daño ocasionado con nuestra metodología.

2.3 Tipología Estructural

Representan agrupamientos estructurales en donde se pueden asociar las edificaciones conforme a sus sistemas constructivos. Albañilería confinada se utilizará como tipología de vivienda construida para realizar nuestro análisis de vulnerabilidad sísmica.

2.4 Albañilería Confinada

Es un prototipo de técnica constructiva en donde se emplea el ladrillo de arcilla horneado o bloques de concreto, que, debido a su unión con elementos estructurales, tales como, vigas y columnas, componen un muro de mayor resistencia.

Figura 11. Albañilería confinada

Fuente: PNUD, 2009.

2.5 Fragilidad

Es la posibilidad de obtener un estado límite de daño según el grado de amenaza o inseguridad, convirtiéndose de esta manera en una magnitud de la vulnerabilidad.

(23)

11 2.6 Autoconstrucción

La urgencia de las personas en contar con una vivienda propia, genera la autoconstrucción, se desarrolla en zonas no urbanizadas o en asentamientos humanos y se caracterizan por presentar deficiencias dentro de sus elementos estructurales, arquitectónicas y de procesos constructivos, volviéndose vulnerables ante la ocurrencia de un fenómeno sísmico. La informalidad en el interior del país, se genera por el acelerado crecimiento de nuestra población en los últimos años, un déficit de ingresos económicos por parte propietarios y la urgencia de contar con una vivienda propia.

Los propietarios construyen informalmente al utilizar: materiales de baja calidad, no incluyen personal técnico especializado y no consideran los reglamentos ni las normas establecidas para un proceso constructivo adecuado.

De esta manera, el sistema autoconstructivo genera un procedimiento alternativo basado en la poca información de los propietarios referente a procesos constructivos, bajo presupuesto para materiales y mano de obra.

Figura 12. Vivienda autoconstruida en A.H. San José

2.7 Ficha de Encuesta

Esta ficha elaborada en campo (Mosqueira y Tarque, 2005) nos sirve como base para obtener nuestro diseño, realizando modificaciones de acuerdo a la información que se pretende recopilar.

(24)

12 La ficha de encuesta se diseñó en hojas de cálculo MS Excel con la finalidad de recabar información de las viviendas seleccionadas en el muestreo realizado, la cual consta de 3 partes:

2.7.1 Datos Generales

Registrará información básica de la familia que reside en la vivienda, su ubicación, asesoría técnica para el diseño y proceso constructivo, tiempo de vida de la estructura y si la edificación sufrió algún deterioro por sismo ocurrido durante su existencia; con la finalidad de conocer el estado actual de la estructura.

2.7.2 Datos Técnicos

Se recopilará las características de elementos estructurales de la edificación, tales como, cimentaciones, muros portantes y tabiquerías, losas o teches, vigas y columnas; incluyendo detalles adicionales sobre el proceso constructivo de cada elemento y su estado actual. Adicionalmente, se considerará los diversos inconvenientes que presente de ubicación con las viviendas colindantes, la distribución de las estructuras, factores que degraden los elementos estructurales, calidad de los materiales utilizados y en rasgos generales el estado de conservación de la vivienda.

2.7.3 Esquemas de la Vivienda

Consta de los bosquejos a mano alzada realizados en campo de vista en planta, de acuerdo a los pisos con los que cuente la edificación, y su elevación respectiva, considerando las juntas sísmicas encontradas en los lados laterales de las viviendas.

(25)

13 Figura 13. Ficha de encuesta, hoja 1

(26)

14 Figura 14. Ficha de encuesta, hoja 2

(27)

15 2.8 Peligro Sísmico

De acuerdo con Mosqueira (2011), entendemos por peligro sísmico a “la Probabilidad de ocurrencia de movimientos sísmicos de cierta intensidad en una zona determinada durante un tiempo definido. El peligro también puede incluir otros efectos que el mismo sismo genera, como derrumbes y licuefacción de suelos” (p.4).

2.9 Riesgo Sísmico

Se considera riesgo sísmico al nivel de pérdidas probables que pueden afectar una edificación como a la población que la comprende, durante un intervalo de tiempo al que permanecen expuestas a las ondas sísmicas.

2.10 Densidad Mínima de Muros

La densidad mínima de muros portantes (ver art. 17 NTE E.070) a asegurar en cada dirección de la estructura se obtendrá mediante la siguiente fórmula:

(1.1) Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones Norma E0.70, 2016.

Donde: “Z”, “U” y “S” corresponden a los factores de zona sísmica, importancia de la edificación y del suelo, respectivamente, especificados en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente.

“N” es el número de pisos del edificio;

“L” es la longitud total del muro (incluyendo columnas, sí existiesen); y, “t” es el espesor efectivo del muro

De no cumplirse la expresión (Artículo 19 (19.2b)), podrá cambiarse el espesor de algunos de los muros, o agregarse placas de concreto armado, en cuyo caso, para hacer uso de la

fórmula, deberá amplificarse el espesor real de la placa por la relación 𝐸𝑐 _𝐸

𝑚

⁄ , donde 𝐸_𝑐 y

𝐸𝑚 son los módulos de elasticidad del concreto y de la albañilería, respectivamente (Norma

(28)

16 2.11 Centro de Masa

El centro de masa o centro de gravedad, es un concepto muy importante cuando se diseñan estructuras y máquinas ya que de su situación dependerá que éstas sean estables y no pierdan su posición de trabajo. En él suponemos que está concentrada toda la masa del objeto, pero sólo de forma virtual, ya que la masa de un objeto se encuentra repartida por todo él (San Bartolomé, 1998).

 La posición del centro de gravedad de un objeto depende de su forma.

 La posición del centro de gravedad también depende de la distribución de masas en él.

(1.2)

(1.3) Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones Norma E0.30, 2016.

2.12 Centro de Rigidez

Es el punto con respecto al cual el edificio se mueve desplazándose como un todo, es el punto donde se pueden considerar concentradas las rigideces de todos los pórticos. Si el edificio presenta rotaciones estas serán con respecto a este punto.

Existe línea de rigidez en el sentido X y línea de rigidez en el sentido Y, la intersección de ellas representa el centro de rigidez. Las líneas de rigidez representan la línea de acción de la resultante de las rigideces en cada sentido asumiendo que las rigideces de cada pórtico fueran fuerzas (San Bartolomé, 1998).

(1.4)

(29)

17 (1.6) Fuente: San Bartlomé, 1998

2.13 Etabs 2016

El Etabs 2016 v16.2.1 es un software utilizado para el diseño y análisis estructural de edificaciones. Este programa se ha perfeccionado a través de sus 40 años de experiencia a través de investigación y desarrollo en el modelado.

A partir de la creación del modelo en digital mediante la generación de imágenes simplificadas, el software ETABS comprende todas las fases de un modelo de ingeniería estructural. Por lo que la creación de estos diseños resulta con mayor facilidad – los comandos de dibujo intuitivas permiten la rápida generación de suelo y la elevación, también se puede trasladar dibujos CAD directamente en los modelos de ETABS o utilizar plantillas en la que los objetos pueden ser superpuestos.

Con la finalidad de realizar la verificación de los desplazamientos laterales máximos y los desplazamientos laterales relativos admisibles (límite para la distorsión del entrepiso) según plantea la Norma E0.30, utilizaremos el software Etabs para obtener los valores y realizar la comparación.

Figura 15. Vivienda de 2 pisos modelada con Etabs 2016 en 3D

(30)

18 2.14 Cálculo de tamaño de muestra

Para determinar la cantidad mínima de viviendas a considerar en nuestro muestreo nos basamos en el cálculo del tamaño de muestra para poblaciones finitas, tamaño reducido y que es posible conocer, (Morales, 2012) considerando 2 aspectos fundamentales para ello:

 Primero, al conocer la cantidad exacta de viviendas en la zona el tamaño de la muestra se calculará mediante la siguiente fórmula:

𝑛 =

𝑁 1+𝑒2(𝑁−1) 𝑧2𝑝𝑞

(1.8)

Fuente: Morales, 2012. Donde:

n: tamaño de la muestra que deseamos conocer; N: tamaño conocido de la población;

e = 0.3: error muestral;

z = 1.96: valor correspondiente al nivel de confianza; y, pq = 0.25: varianza de la población (constante)

 Segundo, obtenida la cantidad mínima aceptable para iniciar nuestro muestreo, se seleccionará el tipo de muestra tomando en cuenta las características de las viviendas a considerar.

(31)

19 CAPÍTULO III. METODOLOGÍA DEL TRABAJO

La metodología de investigación utilizada presenta un enfoque cualitativo gracias al desarrollo de las fichas de encuestas junto a las fichas de reportes y de óptica cuantitativa mediante el modelamiento sísmico, conforme a la información de viviendas recolectadas. Por esta razón, se han elaborado investigaciones de campo y teóricas. La investigación de campo comprende las encuestas dirigidas a las viviendas autoconstruidas seleccionadas. Asimismo, la investigación teórica consiste en el desarrollo de las fichas de encuesta y fichas de reporte elaborados en una hoja Ms Excel y modelamiento de las 07 viviendas seleccionadas como muestra de estudio, en un programa computacional Etabs 2016.

Para la obtención de objetivos planteados en este proyecto, se emplea la siguiente metodología:

3.1 Selección de zona de estudio

Para la selección de la zona de estudio se consideró localizar un distrito en donde predomine la construcción de viviendas de manera informal. Teniendo en consideración este criterio, se ubicó el distrito de San Martin de Porres, en donde se identificó un asentamiento humano caracterizado por realizar la construcción de sus viviendas sin asesoría técnica y carencia de planos de diversas especialidades tales como, arquitectura, estructuras e instalaciones. De esta manera se seleccionaron edificaciones típicas de la zona, realizando nuestro levantamiento de distribución y encuestas a 07 viviendas dentro del asentamiento humano denominado San José. Para mejor discernimiento, en la siguiente imagen se aprecia las edificaciones seleccionadas como muestra de estudio, de igual forma, se visualiza las dimensiones perimétricas de las mismas.

(32)

20 Figura 16. Plano perimétrico de viviendas como muestra de estudio

Fuente: Elaboración propia, 2018. 3.2 Ficha de encuesta

Se elaboró una ficha de encuesta a fin de describir las principales características del sistema estructural, no estructural y procesos constructivos de cada vivienda seleccionada, además de precisar observaciones del estado actual de las estructuras que conforman las edificaciones en estudio. Seguidamente, trasladamos la información recolectada en campo, apoyándonos del software Ms Excel. Asimismo, traspasamos los croquis de los planos elaborados a mano alzada de cada edificación al software Autocad.

3.3 Ficha de reporte

Con la información obtenida por parte de nuestras fichas de encuesta se procede a realizar las fichas de informe. Estas consisten en precisar cálculos a fin de estimar la vulnerabilidad sísmica presente en una edificación, conforme al Reglamento Nacional de Edificaciones, utilizando sus parámetros de zonificación, clasificación de tipos de suelo y factores de amplificación sísmica, apoyándonos de una hoja de cálculo del programa Ms Excel.

(33)

21 Figura 17. Ficha de reporte – hoja 01

Vivienda N°: 09-B Ficha N°: 01

DENSIDAD DE MUROS 510

F. Zona (Z) = 0.45 VR = Resistencia al corte(kN) = Ae (0.5v'm.α+0.23fa) F. Edificación (U) = 1

F. Amplificación (C)= 2.5 F. Reducción (R) = 3

F. Suelo (S)= 1.05

Area Densidad Resistencia

Piso 1 Peso acum. Existente:Ae Requerida:Ar Ae/Area piso 1 VR

m2 kN/m2 m2 m2 Adimensional % kN Adimensional

80.5 16.9 1.5 2.1 0.7 1.8 _-- _-- _Inadecuado

80.5 16.9 4.0 2.1 1.9 5.0 _-- _-- _Adecuado

DENSIDAD DE MUROS AL VOLTEO

Mom . act Mom . rest. Resultado

C1 a t 0.4C1m Pa2 25 t2 adim . m m kN-m /m kN-m /m M1 3.0 2.85 0.15 1.3 0.6 Inestable M2 3.0 2.85 0.15 1.3 0.6 Inestable M3 3.0 2.60 0.15 2.5 0.6 Inestable M4 3.0 2.60 0.15 2.5 0.6 Inestable M5 3.0 2.45 0.15 1.1 0.6 Inestable M6 3.0 2.45 0.15 1.1 0.6 Inestable M7 3.0 2.70 0.15 1.1 0.6 Inestable M8 3.0 2.70 0.15 1.1 0.6 Inestable M9 3.0 2.70 0.15 1.1 0.6 Inestable M10 3.0 2.70 0.15 1.1 0.6 Inestable M11 3.0 2.60 0.15 1.2 0.6 Inestable M12 3.0 2.60 0.15 1.2 0.6 Inestable M13 3.0 2.45 0.15 1.3 0.6 Inestable M14 3.0 2.45 0.15 1.3 0.6 Inestable M15 2.0 1.65 0.15 0.5 0.6 Estable M16 2.0 2.45 0.15 0.6 0.6 Inestable M17 2.0 2.45 0.15 0.6 0.6 Inestable M18 2.0 2.45 0.15 0.6 0.6 Inestable M19 2.0 2.75 0.15 1.7 0.6 Inestable M20 2.0 1.50 0.15 0.5 0.6 Estable M21 2.0 2.75 0.15 1.4 0.6 Inestable M22 2.0 1.40 0.15 0.4 0.6 Estable M23 2.0 1.50 0.15 0.5 0.6 Estable 0.05 2.7 0.05 2.7 0.10 2.7 0.10 0.10 2.7 0.10 2.7 0.08 2.7 2.7 0.06 0.11 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 0.05 2.7 0.07 2.7 0.07 2.7 0.09 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7

VULNERABILIDAD SISMICA DE VIVIENDAS INFORMALES EN SAN MARTIN DE PORRES, LIMA, PERU

FICHA DE REPORTE

Resistencia característica a corte (kPa): Vm =

Resultado VR/V

Ae / Ar V=ZUCSP/R

kN

Cortante Basal Area de muros

Muro

0.06 534.8 Análisis en el sentido "Y" Análisis en el sentido "X" 534.8 Factores 0.06 0.05 0.05 0.05 0.06 0.11 0.05 0.05 Ma : Mr 2.7 kN/m2 adim . P m 0.05 2.7 2.7

(34)

22 Figura 18. Ficha de reporte – hoja 02

x x 2 2 = 2.6 x x 2 1 = 2.2 MEDIO MEDIO MEDIO ALTO ALTO ALTO 2.5 2 2 1.5 1.5 1 Alta Medio Alto Resultado: Riesgo Sísmico: Vulnerabilidad Peligro DIAGNÓSTICO Calificación: 3 2.5 2 Bajo Medio Alto Baja Alta BAJO MEDIO MEDIO RIESGO SÍSMICO Vulnerabilidad

Baja Media Alta Peligro Bajo Medio Alto Ondulada Vulnerabilidad _Media Peligro RIESGO SÍSMICO Resultado Peligro : Medio Peligro Sísmico Alta x Flexible 3

Baja Rígido Plana

Media Intermedio Media

PELIGRO SÍSMICO

ESTRUCTURAL NO ESTRUCTURAL

Sísmicidad Perfil del suelo Topografía

Vulnerabilidad Sísmica Resultado Vulnerabilidad : Alta Inadecuada: x 3 Mala calidad

Densidad Mano de obra y materiales

Todos inestables Adecuada: Aceptable: Todos estables Algunos estables Buena calidad Regular calidad Tabiquería y parapetos ESTRUCTURAL NO ESTRUCTURAL VULNERABILIDAD SISMICA 𝑛 = 𝑛 𝑛 𝐸 =

(35)

23 En estas hojas de cálculo se verificará la densidad mínima de muros para cada vivienda de albañilería confinada en estudio. Además, se comprobará la estabilidad de muros no portantes de la edificación.

3.3.1 Detalle de ficha de reporte

Se describe el contenido de las fichas de informe que se presentarán para cada vivienda en estudio, detallando la siguiente información técnica y estructural:

3.3.2 Antecedentes

Se precisa información de la ubicación, tipo de asesorías que recibió durante las etapas de diseño y construcción de la vivienda.

3.3.3 Aspectos técnicos

Se describe los tipos de materiales empleados y las dimensiones de cada elemento estructural que forma parte de la vivienda en estudio. Asimismo, se menciona los mayores problemas presentes en la edificación tales como, problemas constructivos, calidad de mano de obra y algún otro factor que pueda afectar el comportamiento de una edificación.

3.3.4 Estimación de riesgo sísmico

Para determinar riesgo sísmico presente en cada edificación en estudio, la vulnerabilidad estructural se estima en función a los siguientes parámetros: densidad de muros, calidad de la mano de obra y materiales utilizados. Seguidamente, la vulnerabilidad no estructural se encuentra en función a la estabilidad de muros al volteo. (Kuroiwa, 2002).

Tabla 1. Parámetros para evaluación de vulnerabilidad sísmica

Fuente: Mosqueira y Tarque, 2005.

Adecuada 1 Buena calidad 1 Todos estables 1

Aceptable 2 Regular calidad 2 Algunos estables 2

Inadecuada 3 Mala calidad 3 Todos inestables 3

Tabiquería

No estructural VULNERABILIDAD

10% Densidad de muros Mano de obra y materiales

Estructural

(36)

24 Como se aprecia en la tabla 01. Se estima un 60% de incidencia por parte del valor calculado en la densidad de muros, un 30% de participación por parte de la mano de obra y materiales, dado que este parámetro se obtendrá según observación visual que considere a su criterio la persona a cargo del trabajo de campo, complementando con un 10% de influencia a la vulnerabilidad no estructural, considerando los cálculos de tabiquería y parapetos en cada vivienda.

Para evaluar la vulnerabilidad sísmica se establecen tres tipos de vulnerabilidad; baja media y alta, asignando un rango de números a cada una de ellas como se aprecia en la siguiente imagen.

Tabla 2. Valores numéricos de vulnerabilidad sísmica

Para estimar el peligro sísmico se ha estimado un 40% de incidencia para la zona de sismicidad y para el tipo de suelo, puesto que ambos parámetros mencionados, presentan relación directa para el cálculo de la fuerza sísmica, establecida en la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente E 0.30.

Tabla 3. Parámetros para evaluación del peligro

1.0 - 1.4 1.5 - 2.1 2.2 - 3.0 Baja Media Alta

RANGO DE VALORES - VULNERABILIDAD SÍSMICA

Rango Vulnerabilidad Sísmica

Baja 1 Rígido 1 Plana 1

Media 2 Intermedio 2 Media 2

Alta 3 Flexible 3 Pronunciada 3

40% 40% 20%

PELIGRO SÍSMICO

(37)

25 Asimismo, se asigna un rango de valores a fin de obtener valores numéricos para el cálculo del peligro sísmico presente en cada vivienda en estudio. En la siguiente tabla se puede visualizar los parámetros asignados para cada tipo de sismicidad.

Tabla 4. Valores numéricos de peligro sísmico

Con el propósito de evaluar la vulnerabilidad de cada edificación en estudio, se establece la siguiente tabla 05. Presentando las distintas combinaciones para la vulnerabilidad sísmica.

2.0 - 2.4 2.6 - 3.0 1.4 - 1.6 1.8 - 2.4 1.0 - 1.6 1.8 - 2.0 Baja Bajo Medio Alto 2.2 Media Bajo Medio Alto 2.6

RANGO DE VALORES - PELIGRO SÍSMICO

Sísmicidad Peligro Sísmico Rango

Alta

Bajo 1.8

Medio Alto

(38)

26 Tabla 5. Combinaciones de parámetros para evaluación de la vulnerabilidad sísmica

Fuente: Mosqueira y Tarque, 2005

Una vez asignados rangos numéricos tanto a la vulnerabilidad sísmica como al peligro sísmico, se procede a analizar los resultados en función a la siguiente tabla, denominada riesgo sísmico. X X X 1.0 X X X 1.1 X X X 1.2 X X X 1.3 X X X 1.4 X X X 1.5 X X X 1.6 X X X 1.7 X X X 1.8 X X X 1.6 X X X 1.7 X X X 1.8 X X X 1.9 X X X 2.0 X X X 2.1 X X X 2.2 X X X 2.3 X X X 2.4 X X X 2.2 X X X 2.3 X X X 2.4 X X X 2.5 X X X 2.6 X X X 2.7 X X X 2.8 X X X 2.9 X X X 3.0 No estructural 10% Valor Numerico BAJA MEDIA ALTA VULNERABILIDAD SÍSMICA M. O. y materiales 30% In e st ab le s Est ab le s A lg u n o s Est ab le s Estabilidad parapetos Estructural Densidad de muros 60% A d e cu ad a In ad e cu ad a A ce p ta b le M al a B u e n a R e gu la r

(39)

27 Tabla 6. Riesgo sísmico

Finalmente, se asigna valores numéricos, para cada estado de vulnerabilidad y peligro, otorgando una incidencia del 50% para cada uno de ellos, con la finalidad de estimar el riesgo sísmico, presente en cada vivienda que conforma nuestra muestra de estudio.

Tabla 7. Rango de valores para el riesgo sísmico

3.4 Modelamiento de viviendas mediante el software Etabs 2016

La metodología de investigación empleada presenta un enfoque cuantitativo, en donde se analizará cada vivienda seleccionada como muestra de estudio utilizando el software Etabs 2016.02, estipulado en el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). El sistema elegido para este análisis es el método estático, que representa las acciones sísmicas por medio de un conjunto de fuerzas, las cuales actúan en el centro de masa de cada nivel de vivienda, analizando solo cada edificación que se encuentre clasificada como estructura regular, y presentando una altura total inferior a los 30 metros (NTP E.030, 2016).

BAJO MEDIO MEDIO

MEDIO MEDIO ALTO

MEDIO ALTO ALTO

RIESGO SÍSMICO Alta Medio Alto Vulnerabilidad Peligro Bajo Baja Media 3 2.5 2 2.5 2 1.5 2 1.5 1 3 2 1 RIESGO SÍSMICO Vulnerabilidad 3 2 1 Peligro

(40)

28 Figura 19. Vista tridimensional de modelamiento de vivienda

3.4.1 Descripción de viviendas

Las edificaciones a modelar exponen un sistema de albañilería confinada. Se encuentran conformadas de uno a dos pisos en su totalidad, presentando diafragmas rígidos y caracterizados por el uso unifamiliar. Los elementos de resistencia a esfuerzos sísmicos se encuentran constituidos por muros de espesores de 0.15 y 0.25 metros en la dirección del eje X. De igual manera, la conformación de muros de espesores de 0.15 y 0.25 metros en dirección del eje Y. Tanto las secciones de columnas y vigas varían entre ellas, tratándose del mismo material predominante, concreto armado. La losa es de tipo aligerado de 0.20 metros de espesor para todas las viviendas en estudio.

Las edificaciones se encuentran situadas en el departamento de Lima, distrito de San Martin de Porres, presentando un tipo de suelo S2, tratándose de una superficie medianamente rígida, con velocidades de propagación de ondas de corte entre 180 m/s y 500 m/s. En la

(41)

29 siguiente ilustración se aprecia la vista en planta y elevación de una vivienda modelada en el programa Etabs 2016.

Figura 20. Modelamiento en planta de vivienda

(42)

30 Figura 21. Elevación frontal de vivienda

Figura 22. Elevación lateral de vivienda

(43)

31 3.4.2 Propiedades de los materiales

- Acero: Fy 4200 kg/cm2 - Peso específico: 0.00785 kg/cm2 - Módulo de elasticidad: 2038901.92 kg/cm2 - Concreto: F´c 210 kg/cm2 - Peso específico: 0.0024 kg/cm2 - Módulo de elasticidad: 219499.64 kg/cm2 - Modulo de Poisson: 0.20 - Albañilería - Peso específico: 0.0018 kg/cm2 - Módulo de elasticidad: 32500 kg/cm2 - Modulo de Poisson: 0.25 3.4.3 Consideraciones de cargas

Para este modelamiento se consideran las combinaciones de cargas establecidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). Se estima para viviendas que presentan losa aligerada, una carga muerta de 300 kg/cm2 debido al espesor que presenta cada edificación modelada de 0.20 metros. Asimismo, se agrega 200 kg/cm2 por los acabados y piso de la edificación. La carga viva para una vivienda de albañilería de acuerdo a la norma, asciende a 250 kg/cm2. Para la estimación del peso de la estructura a analizar, se calcula adicionando a la carga permanente un 25 % de la carga viva, al considerarse como edificaciones de categoría tipo C.

Conforme a lo descrito, obtenemos un metrado de carga y peso total para cada edificación a modelar en el software Etabs. (NTP E.030, 2016)

3.4.4 Fuerza cortante mínima en la base

Para cada sentido evaluado (análisis estático en dirección al eje X y análisis estático en dirección al eje Y) la fuerza cortante en el primer nivel de una estructura, debe de igualar o superar el 80% de la estimación de la cortante basal total, obtenida mediante el método estático para estructuras regulares. De igual manera, deberá de ser igual o superior al 90%

(44)

32 para edificaciones consideradas irregulares, según lo establecido por el Reglamento Nacional de Edificaciones (NTP E.030, 2016).

3.4.5 Desplazamientos laterales

Los desplazamientos laterales que nos proporciona el programa se encuentran en función a las acciones sísmicas reducidas por el factor R, por ello se debe multiplicar el desplazamiento lateral obtenido mediante el modelamiento del programa Etabs 2016, por el valor de 0.75R para el tipo de estructuras regulares o 1.0R para el modelo de estructuras irregulares. De esta manera, se obtienen los desplazamientos laterales reales producidos por un evento sísmico.

Tabla 8. Distorsión de entrepisos conforme al material

Fuente: NTP E.030, 2016.

3.4.6 Análisis estático en dirección X

El análisis del método estático para la presente vivienda en estudio, se ha elaborado en una hoja de cálculo de Excel, en donde se precisa los parámetros necesarios para el cálculo de la fuerza cortante basal, la fuerza de inercia y el correspondiente momento generado en la dirección X al modelamiento de la estructura, según lo estipulado por el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). En la siguiente ilustración se aprecia lo descrito.

Edificios de concreto armado con muros de ductilidad limitada 0.010 0.005 0.010 0.005 Acero Albañileria Madera

LIMITES PARA LA DISTORCIÓN DEL ENTREPISO

0.007 Concreto armado

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33 Tabla 9. Calculo estático en dirección X

Tabla 10. Calculo fuerza inercial y Momento en X

Fuente: Elaboración propia, 2018. 3.4.7 Análisis estático en dirección Y

El modelo de análisis estático en dirección al eje Y, para la edificación de albañilería confinada en estudio, se ha elaborado de la misma manera en una hoja de cálculo de Excel, en donde se precisa la información y cálculos necesarios para la obtención de la fuerza

Z = 0 .4 5 U B IC A C IÓ N LIM A Z4 U = 1 .0 0 U SO Viviend a S = 1 .0 5 FA C TO R D E _{SU ELO} TP = 0 .6 0 TL = 2 .0 0 Rx = 3 .0 0 C O EF. R ED U C C IO N Portic os CT = 6 0 .0 0 C O EF. D E PER IO D O FU N D A M EN TA L hn = 2 .9 5 A LTU R A ED IFIC A C IO N T = hn/Ct = 0.049 PER IO D O FU N D A M EN TA L

C < = 2 .5 0 C= 2.50 Fa c tor d e A m p lific a c ion Sism ic a O K

C /R > = 0 . 1 2 5 C/R= 0.83 O K C oe fic ie nte = 0.39

V x = 5 6 . 0 2 Ton C ORTE EN LA BASE 80%* Vx= 44.82 Estruc tura Reg ular 90%* Vx= 50.42 Estruc tura Irreg ular

TIPO S2 PER IO D O S

ANALISIS ESTATICO - X

Peso S R C U Z V * * * *      

h PISO P (Ton) P* hAC U M

P* hAC U M /S um (%)

F= %* V (Fz a

Ine rcia l) M to

1° PISO 2.95 142.28 419.73 100.00 % 56.02 Ton 42.58 Ton- m

(46)

34 cortante basal, la fuerza de inercia y el máximo momento, conforme a lo estipulado por el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). En la siguiente ilustración se visualiza los cálculos mencionados.

Tabla 11. Calculo estático en dirección Y

Tabla 12. Calculo fuerza inercial y Momento en Y

Z = 0 .4 5 U B IC A C IÓ N : LIM A Z4 U = 1 .0 0 U SO : Viviend a S = 1 .0 5 FA C TO R _{SU ELO} TP = 0 .6 0 TL = 2 .0 0 Ry = 3 .0 0 C O EF. R ED U C C IO N CT = 6 0 .0 0 C O EF.D E PER IO D O FU N D A M EN TA L hn = 2 .9 5 A LTU R A ED IFIC A C IO N T = hn/Ct = 0.049 PER IO D O FU N D A M EN TA L

C < = 2 .5 0 2.50 Fa c tor d e A m p lific a c ion Sism ic a

O K

C /R > = 0 . 1 2 5 C/R= 0.83 O K

C b asal= 0.39375

V y = 5 6 .0 2 Ton C ORTE EN LA BASE

80%* Vy= 44.82 90%* Vy= 50.42 TIPO S2 PER IO D O S

ANALISIS ESTATICO - Y

Peso S R C U Z V * * * *      

h PISO P (Ton) P* hAC U M

P* hAC U M /S um (%)

F= %* V (Fz a

Ine rcia l) M to

1° PISO 2.95 142.28 419.73 100.00 % 56.02 Ton 15.43 Ton- m

(47)

35 3.5 Procesamiento de datos

Después de realizar los cálculos dentro de nuestras fichas de reporte, se procederá a elaborar un compendio con los resultados y observaciones encontradas. Se presentarán cuadros de análisis en donde se detallará toda información obtenida mediante el software de apoyo Ms Excel y modelamiento en un programa computacional de análisis de estructuras, Etabs 2016 para las 07 viviendas registradas como muestra de estudio.

3.6 Proyección de viviendas

Debido a que se estudia viviendas edificadas de manera informal y en muchos casos parcialmente en construcción, se considera dentro de nuestros cálculos de modelamiento en Etabs, la proyección y cambios a futuro de la conformación estructural de cada vivienda. Gracias a este análisis de proyección, se puede aproximar los comportamientos frente a sismos severos. Los cálculos a considerar para este apartado, estarán en función de la determinación del desplazamiento del centro de masa y desplazamientos máximos de entrepisos (derivas), para cada nivel de inmueble.

(48)

36 CAPÍTULO IV. TRABAJO DE CAMPO

En el presente capítulo se detalla información referente a la locación determinada y sus características que se considerarán para el desarrollo de nuestro trabajo de investigación. 4.1 Ubicación de la zona de estudio

Para el presente trabajo se ha considerado el asentamiento humano San José, localizado en el distrito de San Martin de Porres, Provincia de Lima, Departamento de Lima.

El distrito de San Martin de Porres es considerado urbano, debido a que sus terrenos agrícolas se han convertido en urbanizaciones y asentamientos humanos como áreas urbanas de expansión.

Figura 23. Mapa distrital de San Martin de Porres

Fuente: Municipalidad de San Martin de Porres, 2017.

La zona determinada dentro del distrito para el presente estudio es el A.H. San José, tratándose de una zona caracterizada por la construcción informal de viviendas.

(49)

37 Figura 24. Ubicación del A.H. San José, San Martin de Porres

4.2 Características del suelo

El tipo de terreno encontrado principalmente en la zona de estudio es suelo natural de material suelto semicompactado a nivel rasante, según explica el INFORME TECNICO N° 054-2016-ODR-GDE/MSMP, proporcionado por la Municipalidad de San Martin de Porres. 4.3 Muestra

El A.H. San José está conformado por una población de 21 viviendas, de las cuales se han seleccionado 07 viviendas como muestra representativa basándonos en el modelo matemático seleccionado para poblaciones con cantidades conocidas.

(50)

38 El cálculo según la fórmula 1.8 (Morales, 2012), resultando una muestra de tipo no probabilística – no es una muestra aleatoria – y de conveniencia – muestra disponible – debido a la accesibilidad de los propietarios y el proceso constructivo.

4.4 Recopilación de datos

Se presenta un cronograma en coordinación del presidente del Comité de Gestión en Obras, en donde se establecen las visitas de campo que se realizarán de manera progresiva al asentamiento humano San José, para los lotes divididos en manzanas denominadas A y B. puesto que no todos los propietarios cuentan con la misma disponibilidad de horarios. En la siguiente imagen se visualiza el cronograma de recopilación de información, correspondiente a la visita e inspección en campo, de las viviendas seleccionadas.

Figura 25. Cronograma de recopilación de información

MZ. N° DE LOTE 14-Jun 15-Jun 21-Jun 22-Jun 23-Jun 24-Jun OBSERVACIONES

1 3:00 p.m. 2 2:00 p.m. 3 2:00 p.m. 4 12:00 p.m. 5 4:00 p.m 6 12:00 p.m. 7 1:00 p.m. 8 11:00 a.m. 9 2:00 p.m 10 5:00 p.m. 11 1:00 p.m 1 10:00 a.m. 2 2:00 p.m.

3 Vivienda no considerada en muestra

4 4:00 p.m. 5 3:00 p.m. 6 11:00 a.m. 7 3:00 p.m. Vivienda en construcción 8 1:00 p.m. 9 11:00 a.m. 10 10:00 a.m. B A

(51)

39 Figura 26. Áreas por lotes del A.H. San José

Posteriormente, se realizará la inspección de las viviendas y se procederá a completar la información que se requiera en la ficha de encuesta elaborada incluyendo: características de la construcción, esquemas en planta y elevación, características de los elementos estructurales existentes y observaciones adicionales.

4.5 Ficha de encuesta

Se recopiló la información según los datos ya mencionados en la metodología, como se puede ver en el modelo adjunto.

(52)

40 Figura 27. Ficha de encuesta – hoja 01

Vivienda N°: 09 Fecha: 01

Dirección:

Familia: 04

1. ¿Recibió asesoría técnica para construir su vivienda?

Maestro especialista (X) Albañil ( ) Conocimientos propios ( ) Ingeniero asesor ( )

2. ¿Cuándo empezó a construirla? ¿Cuándo terminó?

Tiempo de residencia de la vivienda (años):

No de pisos actuales: No de pisos proyectado:

3. ¿La edificación sufrió fallas por sismos? Detallar

Datos Técnicos: 1.10 -0.45 -7x24x13 2.50 Aligerado 0.20 0.35x0.30 0.35x0.70

Observaciones y/o Comentarios:

Profundidad Ancho Profundidad

Ancho

Cimiento (m) Cimiento concreto ciclópeo

Concreto Columnas (m) Techo (m) Diafragma Rígido Peralte Ladrillos de concreto

VULNERABILIDAD SISMICA DE VIVIENDAS INFORMALES EN SAN MARTIN DE PORRES, LIMA, PERU

FICHA DE ENCUESTA Zapata Vigas (m) Dimensiones Dimensiones Concreto Otro Dimensiones Dimensiones Vigas chatas

La vivienda se elaboró en un inicio con material de adobe, posteriormente se construyó el primer nivel con material noble.

Ladrillo Macizo Ladrillo Pandereta

Dimensiones Dimensiones

Juntas Juntas

1er nivel ladrillo macizo

Peralte Otro Muros (cm)

Otro

Tipo Tipo

Perforaciones para tuberías

Elemento Características Observaciones

15/06/2018 AA.HH. San José Mz. B - Lote 09

Merino Ramirez

05 01

2005

Características de los Principales Elementos de la Vivienda

30

En construcción

Ficha N°: Cantidad de personas en la vivienda:

Corrosión en acero de vigas y columnas.

(53)

41 Figura 28. Ficha de encuesta – hoja 02

Esquema de la Vivienda: Izquierda Derecha 0 0 Factores Degradantes Estructuración Otros: Conservación de la Vivienda Problemas de Ubicación

Otros: Mano de Obra

Imágenes representativas

Fachada de vivienda. Acero en vigas expuesto a la interperie.

Juntas Sísmicas (cm) Plantas:

Elevaciones:

Se adjunta vista en planta en plano Cad.

Se adjunta elevación frotal en plano Cad.

Muy mala Mala Regular Buena Muy mala Mala Regular Buena Armaduras expuestas Armaduras corroídas Eflorescencia Humedad en muros Muros agrietados Columna corta Losas no monolíticas Insuficiencia de junta sísmica Losa de techo a desnivel con vecino Cercos no aislados de la estructura Tabiquería no arriostrada Reducción en planta

Muros portantes de ladrillo pandereta Unión muro y techo

Juntas frías Esquinera

Las alturas de pisos coinciden Las alturas de pisos no coinciden

Intermedia

Las alturas de pisos coinciden Las alturas de pisos no coinciden

(54)

42 CAPÍTULO V. RESULTADOS OBTENIDOS

5.1 Resultados trabajo en campo

En las 07 edificaciones en estudio predomina la construcción de un sistema estructural de albañilería confinada. A continuación, se describe las observaciones encontradas dentro del trabajo de campo.

5.1.1 Densidad de muros inadecuada

Para obtener un adecuado comportamiento sísmico, es de suma importancia que la estructura en análisis cuente con una adecuada densidad de muros. En general las viviendas presentan una baja densidad de muros en sentido del eje “X”. Por otro lado, los muros colocados en dirección al eje “Y” poseen en general la misma longitud que el largo del terreno, otorgando una alta densidad de muros en este sentido.

5.1.2 Tabiquería no arriostrada

Algunas de estas edificaciones están en proceso de construcción de un piso más, conforme a la proyección de cada propietario, por esta razón existen diversos tabiques y parapetos no arriostrados. En la siguiente imagen se aprecia la tabiquería sin arriostre, gracias a que la vivienda se encuentra parcialmente en construcción en la actualidad.

Figura 29. Tabiquería no arriostrada en vivienda

(55)

43 5.1.3 Vivienda sin junta sísmica

Ninguna de las 07 viviendas que forman parte de este estudio, cuentan de juntas sísmicas laterales entre cada edificación. La carencia de juntas sísmicas, genera durante la presencia de un sismo, una fuerza concentrada entre cada vivienda, la cual no se ha contemplado dentro de su diseño y construcción.

Figura 30. Viviendas sin junta sísmica

5.1.4 Muros portantes y no portantes de ladrillo pandereta

Las viviendas con construcciones en el segundo nivel, evidencian este tipo de problema. Los propietarios construyen voladizos sobre estos techos, empleando tabiquería tipo pandereta. Es importante mencionar que este tipo de muro, manifiestan fallas frágiles, ocasionando durante un sismo su colapso por volteo. Generalmente, el uso de este prototipo de ladrillo es debido al menor costo respecto al macizo.

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44 Figura 31. Muro portante de ladrillo tipo pandereta

5.1.5 Cangrejeras en elementos de concreto

La cangrejera se manifiesta con mayor continuidad si el concreto no llega a mezclarse de manera óptima al momento de su preparación, también al carecer de un vibrado adecuado dentro del proceso de construcción. Este tipo de cangrejera en la actualidad, se presenta en algunas estructuras de las viviendas en estudio. En la siguiente imagen se visualiza la cangrejera y exposición del acero y estribos de una columna.

Figura 32. Cangrejera en columna de concreto

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45 5.1.6 Acero de refuerzo corroído

La corrosión es el desgaste que sufre el acero por su continua exposición al medio ambiente. Este inconveniente se detectó en estructuras tales como vigas y columnas de viviendas que forman parte de este trabajo.

Figura 33. Acero corroído en viga – columna

5.2 Análisis de ficha de encuesta y reporte

A partir de los datos recolectados con la ficha de encuesta se exponen los resultados obtenidos. Se calcula la densidad de muros y estabilidad de muros al volteo. Finalmente, se procede a diagnosticar el grado de vulnerabilidad, peligro y riesgo sísmico existente de cada vivienda.

5.2.1 Asesoría técnica en viviendas

A continuación, se observa el tipo de asesoría técnica que se presenta en la etapa de diseño y construcción de cada vivienda. Cabe mencionar que solo el 14% de las viviendas en análisis, presenta asesoramiento por parte de un profesional calificado. El 86% de las viviendas han sido ejecutadas sin la presencia de ingenieros y supervisores calificados en este tipo de trabajos constructivos.

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46 Figura 34. Asesoría técnica en viviendas

5.2.2 Antigüedad de vivienda

En la siguiente imagen se aprecia por años la antigüedad en ciertos intervalos de tiempo. El 29% de viviendas se encuentran construidas dentro de los últimos años. Asimismo, el 29% de estas viviendas presentan una antigüedad respecto a su construcción de 16 a 20 años. De igual manera, se observa que solo el 14% de las edificaciones presentan una antigüedad superior a los 20 años.

Figura 35. Antigüedad de viviendas

Albañil 43% Maestro especialista 43% Ingeniero asesor 14%

ASESORÍA TÉCNICA

Albañil Maestro especialista Ingeniero asesor

1 - 5 años 29% 6 - 10 años 14% 11 - 15 años 14% 16 - 20 años 29% Mas años 14%

ANTIGÜEDAD DE VIVIENDAS

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47 5.2.3 Mano de obra y materiales

Se analiza la calidad de la mano de obra para cada una de las viviendas que forman parte de este trabajo. Solo el 14% de las estructuras presentan una calidad de mano de obra y materiales en estado óptimo. Por otro lado, el 43% de las viviendas encuestadas evidencia un malo y regular estado de calidad de la mano de obra y materiales. De esta manera, se demuestra la falta de especialización de la mano de obra, caracterizados dentro de una construcción informal.

Figura 36. Calidad de mano de obra y materiales

5.2.4 Conservación de la vivienda

Se aprecia el nivel de conservación de cada edificación. Destacando un 57 % en mal estado. Solo el 14 % de las propiedades presenta un estado óptimo de conservación.

Mala 43% Regular 43% Buena 14%

MANO DE OBRA Y MATERIALES

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48 Figura 37. Conservación de la vivienda

5.2.5 Tabiquerías y parapetos

Se aprecia la densidad de tabiquería y parapetos por volteo en muros interiores de cada vivienda. El 86% carecen de estabilidad en muros interiores, presentando más de una tabiquería interior en estado Inestable. Únicamente, el 14% de las edificaciones presenta estabilidad en la interioridad de sus tabiques y parapetos. De esta manera, se evidencia que, frente a un sismo severo, los muros interiores pueden colapsar por falla de volteo.

Figura 38. Densidad de muros al volteo en tabiquería y parapet

Mala 57% Regular 29% Buena 14%

CONSERVACIÓN DE LA VIVIENDA

Mala Regular Buena

Todos estables 0% Algunos estables 86% Todos inestables 14%

TABIQUERÍA Y PARAPETOS

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49 5.2.6 Densidad de muros portantes

En la siguiente imagen se visualiza la desigualdad que existe respecto a las densidades de muros portantes en dos sentidos principales de cada edificación. Existe una deficiente distribución de los principales muros de albañilería. El 100 % de muros portantes en sentido al eje “X” manifiesta un estado inadecuado. Sucede lo adverso, en el sentido al eje “Y”. En esta dirección, al ser el largo del terreno, presenta un estado adecuado de la distribución de densidad de muros portantes. Es importante mencionar que cada edificación debe de presentar simetría en sus dos sentidos, para obtener una buena resistencia al momento de presenciar un sismo severo.

Figura 39. Densidad de muros portantes en ambos sentidos de la vivienda

5.2.7 Vulnerabilidad, peligro y riesgo sísmico

Se diagnóstica la vulnerabilidad, el peligro sísmico y el riesgo sísmico, en rangos de alto bajo y medio, presentes en la actualidad en cada una de las viviendas que conforman este trabajo de investigación. La vulnerabilidad es considerada alta en el 100% de edificaciones encuestadas, quiere decir que todas las viviendas en estudio manifiestan una condición de