UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
PRESENTADO POR:
BACH. LIMAYLLA GONZALES, SERGIO (ORCID: 0000-0001-7267-2242) PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO CIVIL ASESOR:
DR. SANTANA TAPIA, RONALD DANIEL (ORCID: 0000-0002-6479-3324)
HUANCAYO-PERÚ 2022
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL FRENTE A CARGAS LATERALES CÍCLICAS DE MUROS PORTANTES DE
ALBAÑILERÍA CONFINADA, CONSTRUIDOS CON LADRILLOS SÓLIDOS DE SUELO CEMENTO, EN HUANCAYO-JUNÍN
... UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
INFORME N° 008-2022-RDST-AST-FIC/UNCP
A : Ph.D. Tito Mallma Capcha
Decano de la Facultad de Ingeniería Civil
DE : Dr. RONALD DANIEL SANTANA TAPIA
Asesor de Tesis
ASUNTO : Reporte y Originalidad del Software Antiplagio – TURNITIN INTERESADO : Bach. Sergio Limaylla Gonzales
FECHA : 08 de setiembre de 2022
Mediante el presente tengo el grato honor de dirigirme a su despacho, para informar el reporte de originalidad del software antiplagio – turnitin de la tesis: “ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL FRENTE A CARGAS LATERALES CICLICAS DE MUROS PORTANTES DE ALBAÑILERIA CONFINADA, CONSTRUIDOS CON LADRILLOS SOLIDOS DE SUELO CEMENTO, EN HUANCAYO-JUNIN”; desarrollado por el bachiller: Sergio Limaylla Gonzales, donde informo que el porcentaje de similitud es de 24%, el cual adjunto, y que está dentro del límite que exige el Reglamento de Investigación de la UNCP.
Agradeciendo la atención que brinde a la presente, y reiterándole mis cordiales saludos quedo de usted.
Atentamente:
________________________________
Dr. SANTANA TAPIA, Ronald Daniel Asesor de Tesis
24 %
INDICE DE SIMILITUD
24 %
FUENTES DE INTERNET
3 %
PUBLICACIONES
%
TRABAJOS DEL ESTUDIANTE
1 4 %
2 2 %
3 2 %
4 1 %
5 1 %
6 1 %
7 1 %
8 1 %
“ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL FRENTE A CARGAS LATERALES CICLICAS DE MUROS PORTANTES DE ALBAÑILERIA CONFINADA, CONSTRUIDOS CON LADRILLOS SOLIDOS DE SUELO CEMENTO, EN HUANCAYO-JUNIN”
INFORME DE ORIGINALIDAD
FUENTES PRIMARIAS
hdl.handle.net
Fuente de Internet
repositorio.upt.edu.pe
Fuente de Internet
repositorio.uchile.cl
Fuente de Internet
repositorio.uns.edu.pe
Fuente de Internet
repositorio.unc.edu.pe
Fuente de Internet
repositorio.uandina.edu.pe
Fuente de Internet
tesis.pucp.edu.pe
Fuente de Internet
repositorio.udh.edu.pe
Fuente de Internet
9 1 %
10 1 %
11 1 %
12 < 1 %
13 < 1 %
14 < 1 %
15 < 1 %
16 < 1 %
17 < 1 %
18 < 1 %
19 < 1 %
20 < 1 %
cdn.www.gob.pe
Fuente de Internet
repositorio.ucv.edu.pe
Fuente de Internet
documentop.com
Fuente de Internet
vsip.info
Fuente de Internet
docplayer.es
Fuente de Internet
www.dspace.unitru.edu.pe
Fuente de Internet
renati.sunedu.gob.pe
Fuente de Internet
smis.mx
Fuente de Internet
www.cap-lalibertad.org
Fuente de Internet
repositorio.continental.edu.pe
Fuente de Internet
tesis.ucsm.edu.pe
Fuente de Internet
repositorio.ujcm.edu.pe
Fuente de Internet
24 %
INDICE DE SIMILITUD
24 %
FUENTES DE INTERNET
3 %
PUBLICACIONES
%
TRABAJOS DEL ESTUDIANTE
1 4 %
2 2 %
3 2 %
4 1 %
5 1 %
6 1 %
7 1 %
8 1 %
“ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL FRENTE A CARGAS LATERALES CICLICAS DE MUROS PORTANTES DE ALBAÑILERIA CONFINADA, CONSTRUIDOS CON LADRILLOS SOLIDOS DE SUELO CEMENTO, EN HUANCAYO-JUNIN”
INFORME DE ORIGINALIDAD
FUENTES PRIMARIAS
hdl.handle.net
Fuente de Internet
repositorio.upt.edu.pe
Fuente de Internet
repositorio.uchile.cl
Fuente de Internet
repositorio.uns.edu.pe
Fuente de Internet
repositorio.unc.edu.pe
Fuente de Internet
repositorio.uandina.edu.pe
Fuente de Internet
tesis.pucp.edu.pe
Fuente de Internet
repositorio.udh.edu.pe
Fuente de Internet
9 1 %
10 1 %
11 1 %
12 < 1 %
13 < 1 %
14 < 1 %
15 < 1 %
16 < 1 %
17 < 1 %
18 < 1 %
19 < 1 %
20 < 1 %
cdn.www.gob.pe
Fuente de Internet
repositorio.ucv.edu.pe
Fuente de Internet
documentop.com
Fuente de Internet
vsip.info
Fuente de Internet
docplayer.es
Fuente de Internet
www.dspace.unitru.edu.pe
Fuente de Internet
renati.sunedu.gob.pe
Fuente de Internet
smis.mx
Fuente de Internet
www.cap-lalibertad.org
Fuente de Internet
repositorio.continental.edu.pe
Fuente de Internet
tesis.ucsm.edu.pe
Fuente de Internet
repositorio.ujcm.edu.pe
Fuente de Internet _______________________________
Dr. SANTANA TAPIA, Ronald Daniel DNI N° 06655260
Asesor de Tesis
Excluir citas Activo Excluir bibliografía Activo
Excluir coincidencias < 15 words
Dr. SANTANA TAPIA, Ronald Daniel Asesor de Tesis
ii DEDICATORIA
A mis padres, Carlos Héctor Limaylla Torres
& Dayce Maricela Gonzales Espinal, por su apoyo incondicional y su constancia en la superación diaria; todo mi amor, agradecimiento y admiración para ellos.
A mis hermanos Ingry Milagros & Jean Carlos, con mucho cariño, deseándoles un próspero porvenir.
iii AGRADECIMIENTOS
A mi asesor de tesis y maestro, el Dr. Ronald Daniel Santana Tapia, por su guía, apoyo y por el conocimiento compartido en el desarrollo de la investigación y como docente en la FIC-UNCP.
A los miembros del equipo de Investigación de la FIC-UNCP, del proyecto “Diseño para la construcción de viviendas saludables y sismo resistentes con ladrillos de suelo- cemento para zonas rurales y periurbanas”. En especial al Mg. José Luis Poma De la Cruz y al Dr. Rodolfo Ricardo Ribbeck Hurtado.
Al Ing. José Chocano y al Ing. Luis Monrroy, por la experiencia y guía en el desarrollo de la investigación.
A mi familia Limaylla Gonzales, en especial a mis tíos Alejandro, Gabriel y Rolando por su apoyo en el desarrollo de la investigación. A mis primos Cliver Espinal y Liz Espinal por su apoyo en gran parte del desarrollo de la investigación.
Al personal técnico del laboratorio de estructuras del CISMID UNI, en especial a los siguientes: Sr. Larry Cárdenas, Ing. Daniel Escalante, Dr. Roy Reyna y al Dr. Miguel Díaz, por la colaboración en el desarrollo de la investigación.
Al Vicerrectorado de Investigación de la Universidad Nacional del Centro del Perú, por el financiamiento de la investigación.
iv ÍNDICE
DEDICATORIA ... II AGRADECIMIENTOS ... III ÍNDICE ... IV LISTA DE FIGURAS ... IX LISTA DE TABLAS ... XIII RESUMEN ... XV ABSTRACT ... XVI INTRODUCCIÓN ... XVII
CAPITULO I. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN... 20
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 20
1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA... 21
1.2.1. Problema General ... 21
1.2.2. Problemas Específicos ... 21
1.3. OBJETIVOS ... 21
1.3.1. Objetivo General ... 21
1.3.2. Objetivos Específicos ... 21
1.4. JUSTIFICACIÓN ... 22
1.4.1. Justificación Metodológica ... 22
1.4.2. Justificación Practica ... 22
1.5. DELIMITACIÓN ... 22
1.5.1. Espacial ... 22
1.5.2. Temporal ... 23
1.5.3. Conceptual ... 23
1.6. FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS ... 23
1.6.1. Hipótesis General ... 23
1.6.2. Hipótesis Especificas ... 23
1.7. VARIABLES ... 24
1.7.1. Variable Independiente ... 24
1.7.2. Variable Dependiente ... 24
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO ... 25
2.1. ANTECEDENTES ... 25
2.1.1. Antecedentes Nacionales ... 25
2.1.2. Antecedentes Internacionales ... 27
2.2. BASES TEÓRICAS ... 29
2.2.1. Ladrillos de Suelo-Cemento ... 29
2.2.1.1. Suelos Óptimos para Mezclas de Suelo-Cemento ... 29
v
A. Granulometría: ... 29
B. Límites de consistencia: ... 30
2.2.2. Muros Portantes de Albañilería Confinada ... 30
2.2.2.1. Componentes de la Albañilería Confinada ... 32
A. La Unidad de Albañilería ... 32
B. El Mortero ... 34
C. El Acero de Refuerzo ... 35
D. El Concreto ... 35
2.2.2.2. Ensayos en Albañilería Confinada ... 36
A. Ensayo de Compresión Axial en Pilas de Albañilería ... 36
B. Ensayo de Compresión Diagonal en Muretes ... 36
C. Ensayo de Carga Lateral Cíclica ... 36
2.2.3. Comportamiento Estructural de Muros Portantes de Albañilería Confinada ante Cargas Laterales 37 2.2.3.1. Fallas en Muros Portantes de Albañilería Confinada ... 38
2.2.3.2. Fallas para Muros Diafragma de Albañilería ... 40
2.2.4. Metodologías de Ensayo a Carga Lateral Cíclica ... 41
2.2.4.1. Protocolos de Prueba Provisionales para Determinar las Características de Desempeño Sísmico de los Componentes Estructurales y no Estructurales (FEMA 461, 2007) ... 41
A. El Protocolo I... 42
B. Pruebas de Histéresis. ... 42
C. Plan de Prueba ... 43
D. Carga y Control de Carga ... 43
E. Prueba Unidireccional ... 44
2.2.5. Modelos y Métodos de Evaluación de la Capacidad Estructural ... 45
2.2.5.1. Modelo Lineal Elástico del Muro Portante de Albañilería ... 45
2.2.5.2. Modelo no Lineal del Muro Portante de Albañilería ... 46
A. Modelo de Elementos Finitos ... 46
B. Modelo del Marco Equivalente o Sección Transformada ... 46
2.2.5.3. Análisis no Lineal Estático (Pushover) ... 46
A. Curva esfuerzo-deformación del concreto de Mander ... 46
B. Curva esfuerzo-deformación del concreto confinado de Mander ... 47
C. Curvas de tensión-deformación paramétricas de barras de refuerzo ... 49
2.2.5.4. Estados Limites de la Albañilería Confinada ... 51
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO ... 53
3.1. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN ... 53
3.2. ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN ... 53
3.3. TIPO DE INVESTIGACIÓN... 53
3.4. NIVEL DE INVESTIGACIÓN ... 53
3.5. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN ... 53
vi
3.6. POBLACIÓN YMUESTRA ... 54
3.6.1. Población ... 54
3.6.2. Muestra ... 54
3.7. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE INFORMACIÓN ... 54
3.8. TÉCNICAS DE ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DE DATOS ... 54
3.9. VALIDEZ Y CONFIABILIDAD DEL INSTRUMENTO DE INVESTIGACIÓN ... 55
3.10. PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO ... 55
3.10.1. Fabricación de Ladrillos de Suelo Cemento ... 56
3.10.1.1. Clasificación del suelo a usar ... 57
A. Análisis granulométrico de suelos por tamizado ... 58
B. Combinación de suelos ... 62
C. Determinación del límite liquido de los suelos ... 63
D. Determinación del límite plástico (L.P) de los suelos e índice de plasticidad (I.P) ... 66
3.10.1.2. Diseño de Mezcla, Suelo-Cemento y Agua ... 69
A. Ensayo de proctor modificado ... 69
B. Diseño de mezcla ... 72
3.10.1.3. Mezclado y Proceso de Prensado de Ladrillos ... 74
3.10.1.4. Acopio, Curado y Secado de Ladrillos ... 76
3.10.2. Ensayos en Ladrillos de Suelo - Cemento ... 78
3.10.2.1. Ensayos físicos ... 78
A. Variación dimensional ... 78
B. Alabeo ... 82
C. Absorción ... 84
D. Absorción máxima ... 85
E. Coeficiente De Saturación ... 87
F. Succión ... 87
3.10.2.2. Ensayos Mecánicos ... 90
A. Resistencia a la compresión (f’b) ... 90
3.10.3. Ensayos en Albañilería Confinada Construidos con Ladrillos de Suelo Cemento ... 92
3.10.3.1. Ensayo de Compresión en Pilas ... 92
3.10.3.2. Ensayo de Compresión Diagonal en Muretes ... 97
3.10.4. Construcción de los Muros de Albañilería Confinada ... 100
3.10.4.1. Características de los Muros de Albañilería ... 100
A. Geometría de los muros ... 100
B. Refuerzo de acero de los muros ... 104
C. Concreto y mortero ... 106
D. Materiales para construcción de los muros ... 106
3.10.4.2. Construcción de los Muros de Albañilería ... 106
A. Construcción de las vigas de cimentación ... 106
B. Asentado de los ladrillos de suelo cemento ... 109
vii
C. Construcción de las columnas de confinamiento ... 111
D. Construcción de las vigas soleras... 114
3.10.5. Ensayo de Carga Lateral Cíclica ... 117
3.10.5.1. Protocolo de Ensayo FEMA 461 ... 117
3.10.5.2. Montaje e Instrumentación ... 118
A. Mecano de carga ... 118
B. Sistema de aplicación de carga ... 119
C. Instrumentación del ensayo ... 119
3.10.5.3. Ensayo de Carga Lateral Cíclica MLSC-1 ... 121
3.10.5.4. Ensayo de Carga Lateral Cíclica MLSC-2 ... 126
3.10.5.5. Ensayo de Carga Lateral Cíclica MLSC-3 ... 129
CAPITULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 133
4.1. INFLUENCIA DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES DE LOS MUROS DE LADRILLOS DE SUELO-CEMENTO (MLSC) EN EL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL FRENTE A CARGAS LATERALES CÍCLICAS DE LOS MLSC 133 4.1.1. Propiedades Físico – Mecánicas De Los Ladrillos ... 133
4.1.2. Propiedades Mecánicas De La Albañilería ... 133
4.1.3. Propiedades Mecánicas De Los Elementos De Confinamiento ... 134
4.1.4. Propiedades Mecánicas Del Mortero ... 134
4.1.5. Análisis Teórico De Los Muros De Albañilería ... 134
4.1.5.1. Módulo de Elasticidad y de Corte de la Albañilería ... 134
4.1.5.2. Sección Transformada ... 135
4.1.5.3. Rigidez Lateral Elástica del Muro ... 136
4.1.5.4. Fisuración en Tracción por Flexión ... 137
4.1.5.5. Agrietamiento Diagonal Teórico ... 137
4.1.5.6. Momento Flector Nominal Máximo ... 138
4.1.5.7. Tipo de Falla Esperada ... 139
4.2. CURVA DE CAPACIDAD,PROPIEDADES MECÁNICAS,TIPO DE FALLA Y ESTADOS LÍMITES DE NIVELES DE DAÑO DE LOS MLSC AL SER ENSAYADO EXPERIMENTALMENTE A CARGA LATERAL CÍCLICA ... 139
4.2.1. Lazos Histéricos y Curva de Capacidad de los MLSC ... 139
4.2.2. Propiedades Mecánicas de los Muros ... 143
4.2.2.1. Rigidez Lateral Elástica ... 143
4.2.2.2. Degradación de la rigidez ... 145
4.2.3. Tipo de Falla de los Muros ... 151
4.2.4. Estados Limites de Niveles de Daño ... 154
4.3. REPRESENTACIÓN DEL ENSAYO A CARGA LATERAL CÍCLICA MEDIANTE ANÁLISIS SÍSMICO NO LINEAL EN MODELOS CON DIAGONALES TIPO LINK Y COLUMNA CON ROTULA DE CORTE ... 158
4.3.1. Análisis Lineal para Determinar la Rigidez Lateral Elástica de los MLSC ... 158
4.3.1.1. Modelo De Elementos Finitos ... 158
viii
4.3.1.2. Modelo de Columna Equivalente o Sección Transformada ... 161
4.3.2. Análisis no Lineal Estático (Pushover) para Determinar la Curva de Capacidad de los MLSC 162 4.3.2.1. Definición de la no Linealidad de los Materiales ... 162
4.3.2.2. Definición de las cargas verticales y laterales ... 163
4.3.2.3. Definición de la Plasticidad de Columnas y Vigas ... 164
4.3.2.4. Representación de la curva de histéresis de los MLSC ... 166
4.3.3. Representacion Mediante Diagonales Tipo Link ... 167
4.3.4. Representacion Mediante Columnas con Rotulas de Corte ... 170
4.4. EVALUACIÓN DEL ENSAYO DE CARGA LATERAL CÍCLICA SEGÚN LA NORMA NTC-DCEM-2017 .... 174
4.5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ... 177
4.5.1. Discusión 1 ... 177
4.5.2. Discusión 2 ... 179
4.5.3. Discusión 3 ... 182
4.5.4. Discusión 4 ... 183
CAPITULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 185
5.1. CONCLUSIONES ... 185
5.2. RECOMENDACIONES ... 186
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 187
ANEXOS ... 190
ANEXOA. MATRIZ DE CONSISTENCIA ... 191
ANEXOB. PANEL FOTOGRÁFICO ... 193
ANEXOC. INFORMES DE LABORATORIO ... 207
ix LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Detalle de un Muro de Albañilería Confinada... 31
Figura 2. Esquema del Ensayo de Carga Lateral Cíclica de un Muro de Albañilería ... 37
Figura 3. Agrietamiento tipo Escalera Diagonal, producido por la Falla de Fricción Cortante ... 38
Figura 4. Formación de Grietas en Muros de Albañilería Confinada, como efecto de la Falla por Tensión Diagonal ... 39
Figura 5. falla por compresión, resultado de esfuerzos de compresión excesivos... 39
Figura 6. Tipos de Falla en Pórticos Rellenos con Muros Diafragma ... 41
Figura 7. Bosquejo del Historial de Carga Controlado por Deformación ... 45
Figura 8.Curva Esfuerzo - Deformación del Concreto no Confinado de Mander ... 47
Figura 9. Curva Esfuerzo - Deformación del Concreto Confinado de Mander ... 48
Figura 10. Curva Esfuerzo-Deformación de Barras de Acero de Refuerzo ... 49
Figura 11. Curva de Tensión - Deformación de la Barra de Refuerzo. ... 50
Figura 12. Agrietamientos del muro para los Estados Límites de Albañilería ... 51
Figura 13.Ejemplo de la Curva de Histéresis de un Muro de Albañilería Confinada, construido con unidades cerámicas. ... 52
Figura 14. Procedimiento Metodológico de la Investigación ... 55
Figura 15. Vista Isométrica de la Cara Superior de Ladrillos de Suelo Cemento ... 56
Figura 16. Vista Isométrica de la Cara Inferior de Ladrillos de Suelo Cemento ... 56
Figura 17. Procedimiento para la Fabricación de Ladrillos de Suelo Cemento ... 57
Figura 18. Curva Granulométrica de la Arena Gruesa... 60
Figura 19. Curva Granulométrica de la Arcilla... 61
Figura 20. Curva Granulometría del Suelo Combinado, 70% Arena Gruesa y 30% Arcilla... 63
Figura 21. Limite Líquido Correspondiente a los 25 Golpes ... 66
Figura 22. Clasificación del Tipo de Suelo según AASHTO ... 68
Figura 23. Grafica de la Curva de Compactación Obtenida del Ensayo de Proctor Modificado ... 72
Figura 24. Mezclado de Suelo, Cemento y Agua para la Fabricación de Ladrillos ... 74
Figura 25. Especificaciones Técnicas de la Máquina Prensadora de Ladrillos de Suelo – Cemento ... 75
Figura 26. Máquina Prensadora de Ladrillos de Suelo – Cemento ... 75
Figura 27.Procedimiento para el Prensado de Ladrillos Suelo-Cemento ... 76
Figura 28.Acopio de los Ladrillos de Suelo-Cemento Prensados ... 77
Figura 29.Curado de los Ladrillos de Suelo-Cemento ... 77
Figura 30. Secado al Aire Libre de los Ladrillos de Suelo Cemento ... 78
Figura 31. Ensayos Realizados en Ladrillos de Suelo Cemento ... 78
Figura 32. Muestra de Ladrillos de Suelo Cemento para los Ensayos Físicos. ... 79
Figura 33.Mediciones para el Ensayo de Variación Dimensional. ... 79
Figura 34.Ensayo de Alabeo en Ladrillos de Suelo Cemento... 83
x
Figura 35. Ensayo de Absorción en Ladrillos ... 85
Figura 36. Especímenes Hervidos por 5 Horas para Determinar la Absorción Máxima ... 86
Figura 37. Ensayo de Succión en Ladrillos de Suelo Cemento ... 89
Figura 38. Refrentado de los Ladrillos de Suelo Cemento para el Ensayo de Compresión. ... 91
Figura 39. Ensayo de Resistencia a la Compresión de Ladrillos Suelo Cemento. ... 91
Figura 40. Ensayo de Compresión Axial en Pilas de Albañilería con Ladrillos de Suelo Cemento ... 94
Figura 41. Curvas de Esfuerzo Deformación Unitaria de los Ensayos de Compresión Axial en Pilas de Albañilería con Ladrillos de Suelo Cemento ... 96
Figura 42. Construcción de Muretes de Albañilería con Ladrillos de Suelo Cemento. ... 98
Figura 43. Ensayo de Compresión Diagonal en Muretes con Ladrillos De Suelo Cemento. ... 99
Figura 44. Espécimen de Muro de Albañilería Confinada, Construido con Ladrillos de Suelo Cemento. (Vista en Elevación) ... 101
Figura 45. Detalle del Espécimen MLSC. (Vista en Elevación) ... 102
Figura 46. Espécimen MLSC (Corte A-A) ... 102
Figura 47. Espécimen MLSC (Planta) ... 103
Figura 48. Detalle del Anclaje de Acero, Construido en los Especímenes de Muros de Albañilería ... 103
Figura 49. Refuerzo de Acero Corrugado de los Especímenes de Muros de Albañilería... 105
Figura 50. Nivelación de la Superficie de Construcción, Encofrado y Colocación de los Castillos de Acero ... 107
Figura 51. Colocación de Concreto Premezclado f’c 210 kgf/cm2 en la Viga de Cimentación ... 108
Figura 52. Acabado Frotachado y Fabricación de Nervaduras para el Asentado del Muro de Albañilería ... 108
Figura 53. Probetas del Concreto Colocado en la Viga de Cimentación ... 108
Figura 54. Curado de las Vigas de Cimentación ... 109
Figura 55. Proceso Constructivo del Asentado de Ladrillos para el Muro de Albañilería ... 110
Figura 56. Cubos de Mortero de 50 mm de Arista y Proporción c: a 1:4 ... 111
Figura 57. Vaciado de Concreto en las Columnas de Confinamiento ... 112
Figura 58. Probetas 6’’x 12’’ del Concreto Colocado en la Columna ... 113
Figura 59. Probetas 4’’x 8’’ del Concreto Colocado en la Columna ... 113
Figura 60. Curado del Concreto con Curador Membranil Vista ... 113
Figura 61. Encofrado y Colocación de Aceros en las Vigas Soleras ... 115
Figura 62. Vaciado de Concreto y Verificación de la Correcta Posición de las Varillas Roscadas ... 115
Figura 63. Curado de la Viga Solera. ... 116
Figura 64. Probetas de Concreto del Vaciado de la Viga Solera. ... 116
Figura 65. Historial de Carga Controlado por Deformación para el Ensayo de Carga Lateral Cíclica en los MLSC ... 117
Figura 66. Vista en planta del Mecano de Carga ... 118
Figura 67.Vista en elevación y perfil del Mecano de Carga ... 119
Figura 68. Instrumentación para el Ensayo de Carga Lateral Cíclica (Elevación) ... 120
xi
Figura 69. Instrumentación para el Ensayo de Carga Lateral Cíclica (Planta) ... 120
Figura 70. Especímenes de Muros de Albañilería con Ladrillos de Suelo Cemento (MLSC-1, MLSC-2 y MLSC-3) ... 121
Figura 71. Ensayo de Carga Lateral Cíclica, Espécimen MLSC-1 ... 121
Figura 72. Inicio del Ensayo de Carga Lateral Cíclica, Espécimen MLSC-1, Distorsión 1/4200 ... 122
Figura 73. Mapeo de Fisuras y Grietas por Fase de Ensayo del Espécimen MLSC-1 ... 125
Figura 74. Mapeo de Fisuras y Grietas por Fase de Ensayo del Espécimen MLSC-2 ... 129
Figura 75. Mapeo de Fisuras y Grietas por Fase de Ensayo del Espécimen MLSC-3 ... 132
Figura 76. Sección Real y Sección Transformada de los Muros de Albañilería ... 136
Figura 77. Lazos Histeréticos y Envolvente del Espécimen MLSC-1 ... 139
Figura 78. Lazos Histeréticos y Envolvente del Espécimen MLSC-2 ... 140
Figura 79. Lazos Histeréticos y Envolvente del Espécimen MLSC-3 ... 140
Figura 80. Curva de Capacidad Expresado en Esfuerzo vs Distorsión ... 141
Figura 81. Curva de Capacidad Expresado en Carga vs Desplazamiento ... 141
Figura 82. Curva de Capacidad Individual de los MLSC ... 142
Figura 83. Curva de Capacidad Fuerza vs Desplazamiento, Representativa de los MLSC ... 142
Figura 84. Curva de Capacidad Fuerza vs Distorsión, Representativa de los MLSC... 143
Figura 85. Curva de Capacidad para Determinar la Rigidez Lateral Elástica del Muro MLSC-1 ... 143
Figura 86. Curva de Capacidad para Determinar la Rigidez Lateral Elástica del Muro MLSC-2 ... 144
Figura 87. Curva de Capacidad para Determinar la Rigidez Lateral Elástica del Muro MLSC-3 ... 144
Figura 88. Degradación de la Rigidez Lateral MLSC-1 ... 148
Figura 89. Degradación en Porcentaje de la Rigidez Lateral MLSC-2 ... 148
Figura 90. Degradación en Porcentaje de la Rigidez Lateral MLSC-3 ... 149
Figura 91. Degradación en Porcentaje de la Rigidez Lateral vs Desplazamiento para MLSC... 149
Figura 92. Degradación en Porcentaje de la Rigidez Lateral vs Desplazamiento para MLSC... 150
Figura 93. Degradación de la Rigidez Lateral vs Distorsión, para el MLSC ... 150
Figura 94. Espécimen MLSC-1, Luego del Ensayo de Carga Lateral Cíclica... 153
Figura 95. Estado Limite de Resistencia (ELR) Representativo de los MLSC ... 155
Figura 96. Comparación de Estados Limites de Niveles de Daño ... 157
Figura 97. Estados Límites de Niveles de Daño para Muros de Albañilería Construido con Ladrillos de Suelo Cemento (MLSC) ... 157
Figura 98. Propiedades Lineales de los Materiales de los MLSC (ETABS) ... 158
Figura 99. Definición de las Secciones Tipo Frame y Colocación de Barras de Refuerzo (ETABS) ... 159
Figura 100. Modelo Analítico con Elementos Finitos del Espécimen MLSC (ETABS) ... 160
Figura 101. Análisis Lineal Mediante Elementos Finitos (ETABS) ... 160
Figura 102. Modelo Analítico de Columna Equivalente del MLSC (ETABS) ... 161
Figura 103. Análisis Lineal Considerando Sección Equivalente del MLSC (ETABS) ... 161
xii
Figura 104. Curva de Esfuerzo Deformación Mander, para el Concreto Confinado en la Columna y no Confinado en
la Viga Solera (ETABS)... 163
Figura 105. Curva Esfuerzo- Deformación Park, para las Barras de Refuerzo (ETABS) ... 163
Figura 106. Carga no Lineal Estática “Push XX” Controlado por Desplazamiento ... 164
Figura 107. Modelo de Plasticidad de Elementos Estructurales ... 164
Figura 108. Definición de Rotulas Plásticas de Vigas y Columnas (ETABS) ... 165
Figura 109. Asignación de la Rotulas Plásticas al Modelo ... 166
Figura 110. Modelo de Curva De Histéresis Con Degradación De La Fuerza Cíclica ... 166
Figura 111. Curva de Capacidad Trilineal de los MLSC ... 167
Figura 112. Enlace tipo Link para el MLSC (ETABS)... 168
Figura 113. Link Incluido al Modelo Analítico (ETABS) ... 168
Figura 114. Curva de Capacidad de los MLSC, Obtenida Usando Diagonales Tipo Link (ETABS) ... 169
Figura 115. Curva de Capacidad de los MLSC, Representada Mediante Modelo con Diagonales Tipo Link ... 169
Figura 116. Curva Esfuerzo Deformación Generalizada ... 170
Figura 117. Muro de Albañilería Definida como un Elemento Tipo Frame (ETABS) ... 171
Figura 118. Viga solera definida como infinitamente rígida ... 171
Figura 119. Definición de la Rotula de Corte Asignada a la Columna de Albañilería (ETABS)... 172
Figura 120. Asignación de Rotulas Plásticas a las Columnas y Vigas (ETABS) ... 172
Figura 121. Curva de Capacidad de los MLSC, Obtenida Mediante Columna con Rotulas de Corte (ETABS) ... 173
Figura 122. Curva de Capacidad de los MLSC, Representado Mediante Columna con Rotula de Corte ... 173
Figura 123. Modelo Elastoplástico Equivalente según la Norma NTC-DCEM ... 175
Figura 124. Degradación de la Rigidez en %, para la Distorsión γmax/2=0.25% ... 175
Figura 125. Modelo Elastoplástico Equivalente del MLSC ... 176
Figura 126. Verificación de los Criterios de Aceptación, “Apéndice A” de la Norma NTC-DCEM. ... 177
Figura 127. Relación f’m –f’b para la Albañilería con Suelo Cemento ... 179
Figura 128. Relación v’m –f’b para la Albañilería con Suelo Cemento ... 180
Figura 129. Influencia de las Propiedades de la Columna de Confinamiento en la Curva De Capacidad del MLSC ... 182
Figura 130. Comparación de la Representación del Ensayo experimental a Carga Lateral Cíclica de los MLSC. . 184
xiii LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Porcentajes Óptimos de Suelos para Mezclas de Suelo Cemento ... 29
Tabla 2: Granulometría de Suelos Adecuados para Mezclas de Suelo Cemento ... 30
Tabla 3: Limites de Atterberg Sugeridos para Suelo-Cemento ... 30
Tabla 4: Clasificación de Unidades de Albañilería para fines Estructurales ... 33
Tabla 5: Limitaciones en el uso de la Unidad de Albañilería para fines Estructurales ... 33
Tabla 6: Huso Granulométrico de la Arena Gruesa para Mortero ... 34
Tabla 7: Proporciones para Elaboración de Tipos Mortero ... 35
Tabla 8: Distorsiones Asociadas a Estados Límites para Albañilería Confinada, según Astroza & Schmidt ... 52
Tabla 9: Muestreo de Unidades de Albañilería, para la Elaboración de los Especímenes de Ensayo. ... 54
Tabla 10: Serie de Tamices de Malla Cuadrada ... 58
Tabla 11:Resultados del Ensayo de Análisis Granulométrico por Tamizado de la Arena Gruesa ... 60
Tabla 12: Resultados del Ensayo de Análisis Granulométrico por Tamizado de la Arcilla ... 61
Tabla 13: Granulometría del suelo combinado, 70% arena gruesa y 30% arcilla ... 62
Tabla 14: Resultados del ensayo de limite líquido ... 65
Tabla 15:Resultados del Ensayo de Limite Plástico ... 67
Tabla 16:Resultados de los Limites de Consistencia (Atterberg) del suelo combinado ... 68
Tabla 17: Resultados del Ensayo de Proctor Modificado ... 71
Tabla 18: Humedad Optima y MDS del Ensayo de Proctor Modificado ... 72
Tabla 19: Diseño de Mezcla Suelo-Cemento y Agua ... 73
Tabla 20: Porcentaje de Agua Para Mezcla de Suelo Cemento ... 73
Tabla 21: Diseño de Mezcla Suelo-Cemento y Agua, para una tanda de 14 Ladrillos ... 73
Tabla 22: Variación Dimensional del Largo del Ladrillo Suelo-Cemento ... 80
Tabla 23: Variación Dimensional del Ancho del Ladrillo Suelo-Cemento ... 81
Tabla 24: Variación dimensional de la altura del ladrillo suelo-cemento ... 81
Tabla 25: Alabeo de los Ladrillos de Suelo Cemento ... 83
Tabla 26: Absorción, Absorción Máxima, y Coeficiente de Saturación de los Ladrillos de Suelo Cemento ... 87
Tabla 27: Resultados del Ensayo de Succión de los Ladrillos de Suelo-Cemento ... 89
Tabla 28: Resultados del Ensayo de Resistencia a la Compresión de Ladrillos de Suelo-Cemento ... 92
Tabla 29: Factores de Corrección de f’m por Esbeltez de la Pila ... 95
Tabla 30: Resultados del Ensayo de Compresión en Pilas de Albañilería Construido con Ladrillos de Suelo Cemento ... 95
Tabla 31: Modulo de elasticidad, obtenido del ensayo de compresión en pilas de albañilería ... 96
Tabla 32: Resultados del Ensayo de Compresión Diagonal en Muretes Construidos con Ladrillos de Suelo-Cemento ... 100
Tabla 33: Evaluación del Acero de Refuerzo Mínimo en Elementos de Concreto Armado. ... 104
xiv
Tabla 34: Resultados de la resistencia a compresión a 28 días, de las probetas de concreto del vaciado de vigas de
cimentación ... 109
Tabla 35: Resultados del Ensayo de Compresión de Cubos de Mortero ... 111
Tabla 36: Resultados del Ensayo de Compresión de Probetas Concreto Colocado en las Columnas ... 114
Tabla 37: Resultados del Ensayo de Compresión de Probetas Concreto Colocado en las Vigas ... 116
Tabla 38: Distorsiones Objetivo en Cada Fase, para el Ensayo Controlado por Deformación ... 117
Tabla 39: Resultado de las Propiedades Físicas de los Ladrillos Suelo - Cemento ... 133
Tabla 40: Resultado de las Propiedades Mecánicas de los Ladrillos Suelo - Cemento ... 133
Tabla 41: Resultado de las propiedades mecánicas de la albañilería con ladrillos de suelo-cemento ... 133
Tabla 42: Resultado de las Propiedades Mecánicas de los Elementos de Confinamiento de los MLSC ... 134
Tabla 43: Resultado de las Propiedades Mecánicas del Mortero de Cemento - Arena ... 134
Tabla 44: Rigidez lateral elástica de los muros ensayados a carga lateral cíclica... 145
Tabla 45: Valores Pico de Carga Lateral y Desplazamiento MLSC-1 ... 145
Tabla 46: Valores Pico de Carga Lateral y Desplazamiento MLSC-2 ... 146
Tabla 47: Valores Pico de Carga Lateral y Desplazamiento MLSC-3 ... 147
Tabla 48: Comportamiento estructural de los MLSC en las fases del ensayo de carga lateral cíclica ... 151
Tabla 49: Estados Límites De Niveles De Daño Identificados En Los Especímenes MLSC ... 154
Tabla 50: Estados Limites de Niveles de Daño de los Especímenes de MLSC, y por Astroza & Schmidt (2004) para Muros de Albañilería... 156
Tabla 51: Puntos Representativos de la Curva de Capacidad Trilineal del MLSC ... 167
Tabla 52: Puntos de la curva de capacidad trilineal en el eje del Link ETABS ... 168
xv RESUMEN
En la presente investigación se realizó el análisis del comportamiento estructural frente a cargas laterales cíclicas de muros portantes de albañilería confinada, construidos con ladrillos solidos de suelo cemento, en Huancayo-Junín.
La metodología consistió en: la fabricación a escala real de 3 especímenes de muros de albañilería confinada (MLSC-1, MLSC-2 y MLSC-3), construidos con los ladrillos solidos de suelo-cemento fabricados en el laboratorio de la FIC-UNCP; el ensayo de los MLSC ante carga lateral cíclica se realizó según el FEMA 461 en el laboratorio de estructuras del CISMID-UNI; y la realización de ensayos de control sobre las propiedades mecánicas de los materiales de los MLSC para el análisis teórico de los MLSC.
Como resultado del análisis del ensayo ante carga lateral cíclica se obtuvo: la curva de capacidad representativa de los MLSC; la rigidez elástica de los MLSC (K=13,414,410.31 kgf) y su degradación por fase de ensayo; el tipo de falla predominante de los MLSC por corte; y 4 estados límites de niveles de daño asociados a distorsiones (ELS=0.0225%, ELO=0.1078%, ELDC=0.2272%, ELR=0.4927%). Como resultado del análisis teórico: se validó el ensayo mediante los criterios de aceptación del “Apéndice A” de la norma mexicana NTC-DCEM, las normas E.030 y E.070; también, se calibro el ensayo con el software ETABS v.19, usando el análisis no lineal estático (Pushover) y dos modelos numéricos.
Las conclusiones de la investigación fueron: los MLSC tienen un buen comportamiento estructural frente a cargas laterales cíclicas; las propiedades mecánicas de la albañilería son las que más influyen en el comportamiento de los MLSC; la distorsión (0.0049) para la carga máxima (20,026.95 kgf) de los MLSC es cercana a la distorsión maxima de entrepiso (0.005) propuesta para la albañilería confinada por la norma E.030 y E.070; el tipo de falla de los MLSC-1 y MLSC-2 es de corte por agrietamiento diagonal, mientras que la del MLSC-3 es de corte por deslizamiento horizontal; los estados límites de niveles de daño identificados difieren de los establecidos por Astroza & Schmidt; y la representación del ensayo más representativa se obtuvo mediante el análisis “Pushover” usando factores de carga (0.9) y de desplazamiento (0.85) en el modelo analítico con diagonales tipo Link.
Palabras clave: Ladrillos de suelo cemento, muro portante de albañilería confinada, carga lateral cíclica, curva de capacidad.
xvi ABSTRACT
In the present investigation, the structural behavior analysis of confined masonry bearing walls built with solid bricks of soil-cement in Huancayo-Junín was carried out in order to evaluate the structural behavior against cyclic lateral loads.
The methodology consisted of: the full-scale fabrication of 3 specimens of confined masonry walls (MLSC-1, MLSC-2 and MLSC-3), built with solid soil-cement bricks manufactured in the laboratory of the FIC-UNCP; the testing of the MLSC against cyclic lateral loading was performed according to FEMA 461 in the structures laboratory of the CISMID-UNI; and the performance of control tests on the mechanical properties of the materials of the MLSC for the theoretical analysis of the MLSC.
As a result of the analysis of the cyclic lateral load test, we obtained: the representative capacity curve of the MLSC; the elastic stiffness of the MLSC (K=13,414,410.31 kgf) and its degradation per test phase; the predominant type of failure of the MLSC by shear; and 4 limit states of damage levels associated to distortions (ELS=0.0225%, ELO=0.1078%, ELDC=0.2272%, ELR=0.4927%). As a result of the theoretical analysis: the test was validated using the acceptance criteria of "Appendix A" of the Mexican standard NTC- DCEM, standards E.030 and E.070; also, the test was calibrated with ETABS v.19 software, using non-linear static analysis (Pushover) and two numerical models.
The conclusions of the research were: the MLSC have a good structural behavior against cyclic lateral loads; the mechanical properties of the masonry are the most influential in the behavior of the MLSC; the distortion (0.0049) for the maximum load (20,026.95 kgf) of the MLSC is close to the maximum interstory distortion (0.005) proposed for the confined masonry by the E.030 and E.070 standards; the type of failure of the MLSC is close to the maximum distortion of the masonry by the E.030 and E.070 standards. The type of failure of MLSC-1 and MLSC-2 is diagonal cracking shear, while that of MLSC-3 is horizontal slip shear; the limit states of damage levels identified differ from those established by Astroza & Schmidt; and the most representative test calibration was obtained by the "Pushover" analysis using load (0.9) and displacement (0.85) factors in the analytical model with Link type diagonals.
Keywords: Cement-soil bricks, confined masonry load-bearing wall, cyclic lateral load, capacity curve.
xvii INTRODUCCIÓN
El sistema de construcción de albañilería confinada es el de uso más extendido en el Perú, por ello es conocido como construcción tradicional, su aplicación se da en edificaciones de mediana altura (hasta 5 pisos). De acuerdo al IGP (2007), el sismo de Pisco 2007 produjo daños importantes en un aproximado del 80 % de viviendas de la ciudad de Pisco, Bartolomé (2009) sostiene que dichas viviendas dañadas usaron ladrillos que no están aprobadas para la construcción de muros portantes de albañilería según la norma E.070 Albañilería.
Meza (2018), recomienda el uso de ladrillos de tierra comprimida (LTC) estabilizados con 15 % de cemento, ya que tiene una erosionabilidad casi nula. Más adelante, Monrroy (2020), recomienda el uso de ladrillos de suelo-cemento (estabilizados con 15% y 20% de cemento) para fines estructurales, al cumplir con las exigencias de la Norma E.070 Albañilería; y, además, recomienda la realización de ensayos de carga lateral cíclica en muros portantes de albañilería confinada construido con ladrillos solidos de suelo-cemento.
La necesidad de realizar ensayos experimentales de carga lateral cíclica en muros portantes de albañilería confinada, construidos con ladrillos solidos de suelo cemento (MLSC), se fundamenta en analizar el comportamiento estructural del muro ante cargas que simulan la acción del sismo. El análisis se basa en parámetros medibles como las cargas laterales y distorsiones objetivo (curva de capacidad), y la asociación de estos al tipo de falla y a estados límites de niveles de daño; también, en la comparación de la distorsión correspondiente al estado límite de resistencia (ELR) con la máxima distorsión de entrepiso permitido por las normas E.030 Diseño Sismorresistente y E.070 Albañileria, para una condición de sismo severo.
También, el análisis de comportamiento estructural de los MLSC, comprende la evaluación de los resultados experimentales del ensayo de carga lateral cíclica. Para lo cual, los resultados se evalúan mediante los criterios de aceptación del “Apéndice A" de la norma mexicana Normas Técnicas Complementaria-Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería (NTC-DCEM, 2017). Esta norma a diferencia de la norma peruana E.070 Albañilería, está más actualizada y ha podido integrar los nuevos conocimientos resultantes de investigaciones de la última década en la Albañilería.
xviii Por otra parte, el comportamiento estructural (curva de capacidad) de los MLSC ante carga lateral cíclica, se obtiene mediante la aplicación del método de análisis no lineal estático (Pushover) sobre el modelo numérico de los MLSC, al ser compatible este método de análisis no lineal con el ensayo de carga lateral cíclica de acuerdo al protocolo de ensayo del FEMA 461. La no linealidad de los materiales que componen el modelo numérico es de gran significancia en el análisis, por lo cual debe ser cuidadosamente definido (formación de histéresis); también, la plasticidad de los elementos de confinamiento debe ser adecuadamente representado en el modelo numérico de los MLSC.
Los modelos numéricos para representar el comportamiento de los MLSC, depende mucho del software con el que se correrá el análisis no lineal. En los modelos más simples la plasticidad de los elementos estructurales como vigas, columnas, arriostres, etc., son definidos al final de los elementos (rotulas plásticas concentradas); mientras que los modelos más complejos distribuyen la plasticidad a lo largo del elemento como el de micro elementos finitos de propiedades constitutivas histéricas no lineales (Reinhorn, Deirlein,
& Willford, 2010).
La presente investigación, está compuesta de cinco capítulos:
El Capítulo I. Problema de la Investigación. Se presenta el planteamiento del problema, los objetivos, la justificación, delimitación, formulación de hipótesis y las variables de la investigación.
El Capítulo II. Marco Teórico. Se muestra los antecedentes, y las bases teóricas usadas para la investigación.
El Capítulo III. Marco Metodológico. Se presenta el método, el enfoque, el tipo, el nivel y el diseño de la investigación; el procedimiento metodológico para la fabricación de los MLSC, para los ensayos de control de calidad de los materiales que lo componen, y para el análisis del comportamiento estructural de los MLSC.
El Capítulo IV. Resultados y Discusión. Se presenta los resultados de los ensayos de carga lateral cíclica y del análisis del comportamiento estructural; a su vez, se analiza y discute los resultados del comportamiento estructural de los MLSC.
El Capítulo V. Conclusiones y Recomendaciones. En este capítulo se muestra las conclusiones y las recomendaciones resultantes de la investigación realizada.
20 CAPITULO I. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN
1.1. Planteamiento del Problema
El Perú es un país altamente sísmico, debido a que se sitúa entre las placas de Nazca y la Sudamericana, los mismos que forman parte del cinturón de fuego del pacifico. Estas placas y su interacción originan los sismos en el Perú, el IGP (2020) menciona las siguientes fuentes sismogénicas: “la superficie de contacto entre las placas de Nazca y Sudamericana, la deformación de la corteza continental, y la deformación de la corteza oceánica con focos a profundidades superiores a 61 km”. (p. 1). La actividad sísmica origina muchas veces maremotos y fenómenos geodinámicas como: deslizamientos, licuación de suelos, agrietamientos, fracturas y aluviones; por lo cual el peligro sísmico en el Perú es alto.
Los sismos provocan considerables daños a las edificaciones, lo cual se corrobora con el historial sísmico y los daños producidos; como el sismo de Pisco 2007, en la cual se evidencio que la albañilería confinada autoconstruida es altamente vulnerable sísmicamente; no obstante, es el sistema constructivo más económico y utilizado en el país, y que obedeciendo las normas o reglamentos de edificaciones (Norma E.030, Norma E.060, Norma E.070, etc.) es una buena alternativa para la construcción de edificaciones de hasta 5 pisos.
En este contexto, unos de los factores determinantes en el comportamiento sísmico de las edificaciones de albañilería confinada es la unidad de albañilería. En diversos casos erróneamente y por desconocimiento mismo de las normas, se han estado utilizando unidades de albañilería (ladrillos tubulares, ladrillos artesanales, etc.) que no cumplen con las especificaciones para fines estructurales.
Por lo anterior, y siendo una necesidad la búsqueda de materiales ecológicos, económicos, durables, resistentes y de buen desempeño estructural, se han venido realizando diversas investigaciones en unidades de albañilería de suelo cemento (ladrillos solidos) a nivel de sus propiedades físico-mecánicas y su resistencia al intemperismo. Además, en pilas y muretes de albañilería confinada construidos con unidades de suelo cemento. Los resultados de estos estudios revelaron datos positivos y alentadores para su uso en edificaciones de albañilería confinada; no obstante, los estudios a nivel de muros de albañilería confinada o prototipos a escala real para ser ensayado ante cargas laterales cíclicas o dinámicas no se han desarrollado ampliamente. Por lo cual, nace la necesidad de investigar sobre el comportamiento de este material ladrillo solido de suelo cemento, usado en muros portantes de albañilería confinada,
21 con el objetivo de conocer su comportamiento estructural al ser ensayado experimentalmente ante cargas laterales cíclicas.
Así, por lo anteriormente manifestado, la interrogante principal que guiará esta investigación es: ¿Cuáles serán los resultados del análisis del comportamiento estructural frente a cargas laterales cíclicas de los muros portantes de albañilería confinada, construidos con ladrillos sólidos de suelo cemento, en Huancayo-Junín?
1.2. Formulación Del Problema 1.2.1. Problema General
• ¿Cuáles serán los resultados del análisis del comportamiento estructural frente a cargas laterales cíclicas de los muros portantes de albañilería confinada, construidos con ladrillos sólidos de suelo cemento, en Huancayo-Junín?
1.2.2. Problemas Específicos
• ¿Cómo influyen las propiedades mecánicas de los ladrillos sólidos de suelo-cemento, de la albañilería confinada, de los elementos de confinamiento, y del mortero, en el comportamiento estructural frente a cargas laterales cíclicas de los muros portantes de albañilería confinada?
• ¿Cuál es, la curva de capacidad, las propiedades mecánicas, el tipo de falla y los estados límites de niveles de daño de los muros portantes de albañilería confinada construidos con ladrillos solidos de suelo cemento, al ser ensayado experimentalmente ante cargas laterales cíclicas?
• ¿Cuál es el modelo estructural y el método de análisis sísmico no lineal con el que se representa de mejor manera el comportamiento estructural del muro en comparación al obtenido experimentalmente?
1.3. Objetivos
1.3.1. Objetivo General
• Analizar el comportamiento estructural frente a cargas laterales cíclicas de los muros portantes de albañilería confinada, construidos con ladrillos sólidos de suelo cemento, en Huancayo Junín
1.3.2. Objetivos Específicos
• Determinar la influencia de las propiedades mecánicas de, los ladrillos sólidos de suelo cemento, de la albañilería confinada, de los elementos de confinamiento, y del mortero,
22 en el comportamiento estructural frente a cargas laterales cíclicas de los muros portantes de albañilería confinada.
• Determinar, la curva de capacidad, las propiedades mecánicas, el tipo de falla y los estados límites de niveles de daño, de los muros portantes de albañilería confinada construidos con ladrillos solidos de suelo cemento al ser ensayados experimentalmente ante cargas laterales cíclicas
• Analizar con qué modelo estructural y método de análisis sísmico no lineal se representa de mejor manera el comportamiento estructural del muro en comparación al obtenido experimentalmente.
1.4. Justificación
1.4.1. Justificación Metodológica
Mediante la investigación, se desarrolla procedimientos metodológicos para el ensayo experimental ante acciones laterales cíclicas de muros portantes de albañilería confinada, construidos con ladrillos solidos de suelo-cemento; y además se propone definir un método de análisis sísmico no lineal y modelo estructural con el que se determine el comportamiento estructural similar a los obtenidos experimentalmente.
1.4.2. Justificación Practica
Mediante el análisis del comportamiento estructural frente a cargas laterales cíclicas de los muros portantes de albañilería confinada, construidos con ladrillos solidos de suelo- cemento, se pretende la utilización este material en la construcción de edificaciones o estructuras que usen muros portantes de albañilería confinada.
1.5. Delimitación 1.5.1. Espacial
La Fabricación, curado y ensayos de las propiedades físico mecánicas de los ladrillos solidos de suelo cemento, se desarrolló en las instalaciones del laboratorio de investigación de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional del Centro del Perú – Huancayo; mientras, los ensayos en pilas, muretes y muros de albañilería confinada ante carga lateral cíclica se realizó en las instalaciones del laboratorio de estructuras del Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID)- Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)-Lima.
23 En cuanto al material, tierra arcillosa y arena gruesa, materias primas para la producción de los ladrillos de suelo cemento, fueron extraídos de canteras cercanas a la ciudad de Huancayo (Distrito Huamancaca Chico). Por lo cual, el conocimiento resultante de la investigación está orientado a su aplicación en Huancayo-Junín.
1.5.2. Temporal
La investigación fue desarrollada, en el periodo del 2020 al 2022.
1.5.3. Conceptual
La investigación solo abarca los muros portantes de albañilería confinada construidos con ladrillos solidos de suelo cemento y su comportamiento frente a cargas laterales cíclicas, ensayo experimental y análisis teórico.
1.6. Formulación De La Hipótesis 1.6.1. Hipótesis General
• Los muros portantes de albañilería confinada construidos con ladrillos de suelo cemento, tienen un buen comportamiento estructural frente a cargas laterales cíclicas y es factible su uso en edificaciones de albañilería confinada de acuerdo a la normativa peruana E.070 y E.030.
1.6.2. Hipótesis Especificas
• Las propiedades mecánicas, de los ladrillos solidos de suelo cemento, de la albañilería confinada, de los elementos de confinamiento y del mortero influyen de manera directa en el comportamiento estructural frente a cargas laterales cíclicas de muros portantes de albañilería confinada.
• El ensayo de carga lateral cíclica refleja que, en la curva de capacidad obtenida la distorsión para la carga máxima es cercana a la propuesta para la albañilería confinada por la norma E.030 y E.070 (0.005), las propiedades mecánicas reflejan degradación de resistencia y rigidez significativa al incursionar en el rango inelástico, el tipo de falla es por corte, y los estados de niveles de daño son similares a los propuestos por Astroza
& Schmidt para las distorsiones asociadas a estos estados.
• Mediante el modelo estructural de marco equivalente y el método de análisis estático no lineal de desplazamientos crecientes (Pushover) se representa de mejor manera el comportamiento estructural del muro en comparación al obtenido experimentalmente.
24 1.7. VARIABLES
1.7.1. Variable Independiente
• Carga lateral cíclica 1.7.2. Variable Dependiente
• Comportamiento estructural
25 CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes
2.1.1. Antecedentes Nacionales
Rojas J. & Vidal R. (2014), para optar el grado de Ingeniero Civil, sustenta en la Pontificia Universidad Católica del Perú; la tesis titulada “Comportamiento Sísmico de un Módulo de dos Pisos Reforzado y Construido con Ladrillos Ecológicos Prensados”. El objetivo que guio la investigación fue el análisis practico del comportamiento sísmico de unidades de albañilería ecológicos prensados. La metodología consistió en la construcción y ensayo (en mesa vibradora del laboratorio de la PUCP) de un prototipo a escala real, de una vivienda de dos niveles en forma de “U”, el sistema constructivo fue el de albañilería armada y no existió diafragma rígido (losa aligerada o maciza) alguno en los entrepisos; el ensayo del prototipo fue sometido a tres niveles de sismo: leve, moderado y severo. El instrumento usado, fue la observación directa del comportamiento sísmico del prototipo ensayado sobre la mesa vibradora y la muestra fue el módulo de vivienda construido con ladrillos ecológico prensados seleccionados de manera intencional. Los resultados determinaron que: i) las unidades de albañilería ecológicos prensados tienen una resistencia a la compresión axial de 99.5 kgf/cm2, ii) la albañilería conformada con ladrillos ecológicos prensados, presentan una resistencia a la compresión f’m=32.12 kgf/cm2, iii) una resistencia a corte de la albañilería de v’m=4.98 kgf/cm2 y iv) un comportamiento sísmico tal que en las fases de sismo leve (0.3g) y moderado (0.7g) no evidenciaron grietas en el prototipo, mientras que en la última fase de sismo severo (1.3g) se evidencio fisuras finas.
Finalmente, los autores recomiendan que el factor de reducción sísmica (R), sea igual a tres (3) para edificaciones de albañilería construidos con ladrillos ecológicos (suelo- cemento) prensados.
Paco W. & Leonel J. (2017), para optar el grado de Ingeniero Civil, sustentan en la Universidad Privada de Tacna; la tesis titulada “Ensayo de Carga Cíclica de un Muro a Escala Natural con Ladrillo Blocker II – Espécimen Mbat-04”. Los investigadores establecieron como objetivo primordial ejecutar el ensayo estático cíclico de un muro de albañilería construido con ladrillos Blocker II y determinar su comportamiento sísmico para así aportar con conocimiento y reducir la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones que emplean dichos ladrillos. La metodología se basó en la fabricación de un muro de
26 albañilería confinada de 2.50 m de altura, 2.50 de largo y 0.13 de espesor, usando como material el ladrillo Blocker II y adicionándole elementos de confinamiento de concreto (cimentación, viga y columnas); y su posterior ensayo, en los laboratorios del CISMID- UNI, frente a cargas laterales cíclicas siguiendo el protocolo del FEMA 461. El instrumento de la investigación, fue la observación directa del comportamiento sísmico del muro de albañilería confinada y la muestra fue un muro construido con unidades de albañilería Blocker II. Los resultados de la investigación demostraron que el tipo de falla del muro es el de corte, para la carga de 136.50 kN y una distorsión de 0.0033, y además evidencio que el muro construido con ladrillos Blocker II tiene un mal comportamiento sísmico
Conde D. & Chambi R. (2017), para optar el grado de Ingeniero Civil, sustentan en la Universidad Privada de Tacna; la tesis titulada “Ensayo a carga lateral de un muro de albañilería confinada construido con Blocker II”. Los investigadores, definieron como objetivo primario la evaluación del comportamiento sísmico de un muro de albañilería confinada fabricado con ladrillos huecos Blocker II, al ser ensayado a carga lateral cíclica.
La metodología consistió en la construcción de un muro de albañilería confinada a escala real con ladrillos huecos Blocker II y posteriormente ensayarlo ante cargas laterales cíclicas en el laboratorio del CISMID-UNI. El instrumento de la investigación realizada fue la observación directa del ensayo y el comportamiento del muro ante las cargas laterales cíclicas a las que se le sometió, y la muestra consistió en tres (3) muros de albañilería confinada construidos con ladrillos huecos Blocker II. Los resultados de la investigación evidenciaron que el muro alcanza una carga máxima para una distorsión de 0.0018, valor por debajo de lo establecido por la norma E.070; y por ende el comportamiento sísmico de muros de albañilería confinada construidos con ladrillos huecos Blocker II es deficiente.
Monrroy (2020), para optar el grado de Ingeniero Civil, sustenta en la Universidad Nacional de Centro del Perú; la tesis titulada “Evaluación de las propiedades físico mecánicas de la albañilería con ladrillos de suelo-cemento, para uso estructural en Huancayo- Junín”. El investigador definió como objetivo principal la evaluación de las propiedades físico mecánicas de la albañilería con ladrillos de suelo estabilizado con 10%, 15% y 20% de cemento, para uso estructural en Huancayo - Junín. La metodología consistió en la elaboración de ladrillos a partir de la mezcla de un suelo tipo A-2-4 y cemento portland tipo I, que fue comprimida con una presión de 7 ton y posteriormente
27 fabrico especímenes de ensayo usando un mortero tipo p2. El instrumento de la investigación fueron las pruebas estandarizadas y la muestra consistió en 261 unidades de albañilería. Los resultados de la investigación determinaron que los ladrillos estabilizados con 15 % y 20% de cemento cumplen los
