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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
ESCUELA UNIVERSITARIA DE POST-GRADO
MAESTRÍA EN GERENCIA DE LA CONSTRUCCIÓN
MODERNA
TESIS
“Estudio sobre Diseño Sísmico en
Construcciones de Adobe y su Incidencia
en la Reducción de Desastres”
PRESENTADA POR :
Ing. Víctor Antonio Zelaya Jara
PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO
EN GERENCIA DE LA CONSTRUCCIÓN MODERNA
LIMA PERÚ
2007
2
DEDICATORIA
A mis queridos padres:
Victoriano Zelaya León, Zoila Jara
Agurto, por ver culminados, parte de
sus anhelos.
Victor Antonio Zelaya Jara
3
AGRADECIMIENTO
A mi esposa Salvinia, a mis hijos José Antonio y
Gustavo Adolfo y a mis hermanos por su aliento
para que culmine este proyecto.
A mi asesor Dr. Félix Valverde Orchés, por su
invalorable apoyo, para llevar adelante mi Tesis.
4
INDICE
ABSTRACT.......................................................................................................... 1
INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 3
CAPITULO I
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA............................................................. 7
1.1 ANTECEDENTES Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .............................. 7
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA................................................................ 9
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ...................................................................... 10
1.3.1 Problema Principal ............................................................................... 13
1.3.2 Problemas Secundarios ...................................................................... 13
1.4OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................... 14
1.4.1 Objetivo General................................................................................ 14
1.4.2 Objetivos Específicos......................................................................... 14
CAPÍTULO II
2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LA INVESTIGACIÓN.................................. 2
2.1 MARCO HISTORICO.................................................................................... 15
2.2 MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 18
2.2.1 Comportamiento sísmico en las construcciones de adobe ................. 18
2.2.2 Sismo ................................................................................................... 20
2.2.3 Causas de los sismos .......................................................................... 21
2.2.4 Características de los sismos............................................................... 21
2.2.5 Tipos de daños debido a sismos.......................................................... 23
2.2.6 Tsunamis.............................................................................................. 24
2.2.7 Licuefacción de arenas ........................................................................ 27
2.2.8 Predicción de sismos ........................................................................... 28
2.2.9 Medidas básicas de seguridad contra sismos y otros fenómenos
naturales............................................................................................. 29
2.2.10 Análisis y diseño estructura de edificaciones de adobe .................... 48
5
2.3 FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS.................................................................. 76
2.3.1 Hipótesis Principal................................................................................ 76
2.3.2 Hipótesis Específicas ........................................................................... 76
2.4 VARIABLES E INDICADORES DE LA INVESTIGACIÓN............................. 76
2.4.1 Variables Independientes (VI) .............................................................. 76
2.4.2 Variables Dependientes (VD)............................................................... 76
CAPITULO III
3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................... 77
3.1 MÉTODO....................................................................................................... 77
3.2 DISEÑO......................................................................................................... 77
3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA............................................................................ 77
3.3.1 Población ............................................................................................ 77
3.3.2 Muestra............................................................................................... 78
3.4 TÉCNICAS QUE SE UTILIZÓ EN LA INVESTIGACIÓN............................... 79
3.4.1 Técnicas de Investigación................................................................... 79
3.4.2 Instrumentos ....................................................................................... 79
3.4.3 Contrastación y validación de hipótesis.............................................. 80
CAPÍTULO IV
4. PRESENTACIÓN, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS 81
4.1 PRESENTACIÓN.......................................................................................... 81
4.1.1 Impacto de desastres y situaciones de emergencia en el Perú .......... 81
4.1.2 Vulnerabilidad de la salud e impacto de emergencias y desastres .... 92
4.2 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE LAS
ENCUESTAS APLICADAS A DOCENTES................................................... 94
4.3 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE LAS
ENCUESTAS APLICADAS A LOS ALUMNOS............................................. 104
4.4 CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS ............................................................. 114
4.4.1 Contrastación de Hipótesis Principal.................................................... 114
4.4.2 Contrastación de Hipótesis Específica................................................. 114
6
CAPITULO V
5. PROPUESTA DE UN MODELO DE DISEÑO SÍSMICO................................. 119
5.1 VERIFICACIÓN POR CAPACIDAD PORTANTE (muro bajo carga vertical) 129
5.2 METRADO DE CARGAS .............................................................................. 130
5.3 VERIFICACIÓN POR CORTANTE (Cargas Horizontales Coplanares) ........ 131
5.4 CHEQUEO POR VOLTEO............................................................................ 135
5.5 MURO CON REFUERZO VERTICAL DE CAÑA .......................................... 137
5.6 MURO CON REFUERZO HORIZONTAL DE CAÑA..................................... 138
5.7 DISEÑO DE PARED CON PARED .............................................................. 139
5.8 VIGA SOLERA (Viga Collar) ........................................................................ 140
5.9 ESPECIFICACIONES Y DETALLES ............................................................ 142
CAPITULO VI
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................... 152
6.1CONCLUSIONES ........................................................................................... 152
6.2RECOMENDACIONES................................................................................... 152
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................... 153
7
ABSTRACT
Peru is located in the central region and western of the South America and its
216 territory reaches 1 285 km2. Its complex topography, characterized by
chains of high Andean mountains that isolate three territorial spaces, combined
to a rooted centralism, has contributed to define an unequal development of its
cities, having itself concentrated those of greater dimension and political
importance in the coast, narrow desert strip with elevated territorial threat for
effects of earthquakes of high intensity and tidal waves to be part of the Fire
Circle of the Pacific and floods in rains that randomly reach catastrophic effects.
The occurrence of disasters originated by natural phenomena of extreme
intensity, like the earthquake of Huaraz that in 1970 produced 70 000 deaths
and 150 000 wounded, and the floods of the Boy, who between 1982 and 1983
caused a fall of the GIP in 13%, contenders with adverse events of antropico
origin, like the initiated subversive violence in the years ' 80, that caused to the
death of 30 000 people and losses by about 30 000 million American dollars,
was added to great political and economic changes and the declination of the
traditional agricultural activity, leading to an extended impoverishment that
reached extreme levels in the rural scope, situation that it motivated great
migrations towards the greater cities of the country, forming in them
surroundings characterized by an explosive urban and social vulnerability. The
economy from the country when entering to the decade of the ' 90, was signed
by an increasing poverty, leisure, inflation and external debt.
This had a deep repercussion in the health, end item of confused and unstable
social dynamics, where the medical urgency - by its incidence and
characteristics the external cause like a valuable tracer of the social process
became an interesting indicator of the conditions of health, constituting itself.
This became particularly patent in Lima, the capital city of the country, given its
exaggerated concentration of population and political and economic power. The
mortality associated to the accidentalidad and the violence stay in the country
like a constant in the scopes urban and rural; the rate of homicides reaches a
rate of 12 percents 000 inhabitants. Between 1984 and 1993 there were 24 000
deaths by traffic accidents and of each 100 deceaseds between the ages of 15
to 44 years, 30 happened by accidents; "the sector will continue facing other
types of violence and accidents in the future".
8
This one is the daily substratum of the work in the intrahospitable services of
emergency pre and. The experts consider that an earthquake with magnitude
between 7.5 to 8.0 degrees in the scale of Richter, and intensities VII to IX in
the scale of modified Mercalli, could cause to severe damages in 187 000
houses in Lima Metropolitan and the Callao, affecting 800 000 people,
according to collates themselves of the works of the INADUR in 1983, Kuroiwa
in 1977, National Institute of Civil defense 1994 and INDECI 1999. Recent
studies reveal that it leaves from the old hospitals of Lima could leave operation
transitorily after the earthquake, by damages in his structure or its functional
and organizational processes. The planning and intervention to reduce this
vulnerability and for the social and welfare answer to approach these
contingencies are a interdisciplinary and multisectorial work, that requires a
concerted effort of intersectorial and interdisciplinary agreement, as it has the
Ministry to it Health through his Office of National defense. Produced the
adverse event, first and greater exigency it will fall on the sector health and it
will be in the attention of the victims.
These will massively enter the hospitals through the services of emergency.
The hacinamiento observed in some of these by exaggerated demand,
prolonged stay, limited availability of equipment and provisions, expresses the
necessity to redinamizar their management and specifically to have specialists
formed for the management of welfare and administrative processes destined to
confront contingent situations, that go from the integral attention of the
individual urgency to the planning and operations of massive attendance in
great disasters. The Greater National University of San Marcos, in Lima, forms
specifically from 1993 human resources dedicated total and to that matter, the
Medicine specialists of Emergencies and Disasters.
9
INTRODUCCIÓN
El territorio del Perú es un escenario de múltiples peligros debido a su compleja
conformación geológica y geodinámica muy activa, asociada a la complicada
configuración morfológica y topográfica que influye notablemente en la
variabilidad climática que, bajo la influencia del cambio climático global, da
lugar al incremento de la frecuencia e intensidad de los eventos potencialmente
destructivos.
Estos escenarios de peligros o amenazas corresponden a espacios donde se
han registrado eventos ocurridos en el pasado y también donde, de acuerdo
con los estudios de riesgo, se determina una mayor probabilidad de ocurrencia
de los fenómenos. Los factores que son considerados para la identificación de
estos escenarios son los siguientes:
Las características y el tipo de variabilidad climática.
Las características de la sismicidad y vulcanismo
Los procesos de geodinámica externa
Los fenómenos que adquieren la categoría de peligros que ocasionan los
desastres de mayor envergadura en el país son: los terremotos, las
inundaciones, los huaycos y aluviones (avalanchas de lodo) y las sequías. Hay
muchos otros fenómenos que ocurren eventualmente pero que tienen un
impacto menor en términos territoriales, así como en cantidad de víctimas,
daños y pérdidas económicas que los anteriormente citados.
Los terremotos son el peligro mayor en nuestro país. La actividad sísmica en el
Perú tiene un amplio desarrollo cuyo origen está relacionado con las
condiciones tectónicas regionales y locales, y las condiciones locales de los
suelos que determinan la aceleración y la severidad de sacudimiento, que a su
vez van a tener notable influencia sobre las estructuras.
10
En el país existen 2 grandes regiones sismogénicas:
La zona de subducción de placas tectónicas, generada por la interacción de las
placas tectónicas Sudamericana (continental) y la de Nazca (submarina), las
cuales interactúan, produciéndose un proceso de subducción dando lugar a la
generación de fricciones que genera energía que es liberada de marea violenta
a modo de sismos. Esta es la principal causa de los mayores sismos
registrados en el país. Toda la franja costera y litoral del Océano Pacífico se
configura así como el escenario donde inciden los mayores terremotos
generados en esta zona, por los cuales las ciudades y pueblos de la Costa
peruana y aquellas habitan en los contrafuertes de la cordillera occidental
sienten los mayores impactos. Algunos lugares de la costa han soportado
sismos de mayor magnitud, entre ellos se encuentra la parte central y la parte
sur de la costa de la vertiente occidental de los andes se ven afectados por los
sismo generados en esta macrozona. Cabe señalar que los sismos generados
en la zona de subducción pueden generar tsunamis que hacen mas compleja
los efectos en las poblaciones.
Otra de las zonas sismogénicas que producen sismos locales y regionales
dentro del territorio están asociados a la existencia de fallas geológicas activas.
Estos sismos locales son por lo general de menor magnitud, pero al generarse
muy cerca de la superficie, alcanzan un gran poder destructor reflejado en la
alta severidad de sacudimiento e intensidades que se registran en las
estructuras.
Estas zonas sismogénicas continentales corresponden a segmentos que
corren paralelos a la Cordillera de los Andes. Una de ellas que se ubica en la
vertiente oriental de los Andes que abarca los departamentos de Amazonas
San Martín y se extienden hacia el Sur cubriendo los departamentos de
Huanuco, Pasco, Junín, Ayacucho, Cusco y Puno.
Otro segmento recorre los valles interandinos desde Cajamarca, Ancash. Un
11
tercer segmento está en la parte Norte del Perú entre Piura y se extiende hacia
el Ecuador.
Son muchos los eventos sísmicos registrados en la historia del Perú que han
afectado a las poblaciones. El terremoto más grande que afectó la ciudad de
Lima fue el de 1746. De 3,000 casas existentes en Lima, sólo quedaron 25 en
pie. En el Callao debido al tsunami ocurrido después del sismo, de un total de
4,000 personas sólo sobrevivieron 200. Otro terremoto importante ocurrió en
1940, de 8.2 grados en la escala de Richter, causó 179 muertos y 3,500
heridos. En los últimos 63 años han ocurrido tres terremotos mayores de 7
grados, siendo el de 1940 de 8.2. Los otros han sido en 1966 , 1970 y en 1974.
El desastre más letal de la historia peruana ocurrió el 31 de Mayo de 1970 en
Ancash y en menor grado en La Libertad y Lima; un sismo fue el detonante de
eventos tales como los aluviones, inundaciones y licuefacción de suelos; en
total fallecieron aproximadamente 69 mil personas.
En Arequipa, en 1948 ocurrió un terremoto de 7.5 grados con efectos en
Moquegua Tacna y Puno. Nuevamente en Arequipa hubo un sismo destructivo
en 1958 de 7 grados y dos años después otro de 6 grados, en 1979 un
terremoto de 6,9, en 1988 otro de 6.2 grados.
Los terremotos más recientes en el Perú ocurrieron en San Martín
(1990,1991),Cuzco (1992), lea (1996), Ayacucho (1999), y Moquegua Arequipa
(2001).
El sur de Perú y el norte de Chile es considerado como una zona de alta
probabilidad de ocurrencia de sismos destructivos; en segundo lugar Lima y
Ancash; y en tercer lugar Lambayeque-Piura.
En consecuencia y en mérito a lo enunciado, el trabajo de investigación se ha
estructurado de la siguiente manera:
En el Capítulo I.- Se plantea el problema, caracterizándolo y delimitándolo en
función a los alcances y efectos que el tema de investigación pretende
12
establecer y su incidencia en las medidas correctivas que la población debe
ejecutar. Así mismo se define el problema de estudio, así como se precisa los
objetivos que persigue la investigación.
En el Capítulo II.-. Se esboza los fundamentos teóricos de la investigación,
partiendo desde el enfoque histórico y conceptual hasta el tratamiento esencial
de los efectos que sustenta la implementación de un estudio sobre diseño
sísmico. También se formulan las hipótesis de trabajo, estableciendo las
variables e indicadores que operacionalizan su funcionamiento en el proceso.
En el Capítulo III.- Se sintetiza el proceso metodológico, señalando las
técnicas y procedimientos que se han utilizado en el desarrollo de la
investigación.
En el Capítulo IV.- Se presenta el análisis y los resultados de la investigación,
señalando los hechos y fundamentos del desarrollo sobre diseño sísmico y su
incidencia en la reducción de desastres. Se aplica las encuestas respectivas a
la población de docentes y alumnos de la Universidad Nacional Federico
Villarreal. Facultad de Ingeniería Civil y su respectivas representación gráfica.
En el Capítulo V.- Se presenta la propuesta de un modelo de diseño sísmico
en una vivienda de adobe, para que soporte un sismo severo, y permita
salvaguardar la vida humana, que es el objetivo principal de la tesis.
En el Capítulo VI.- Finalmente se resumen las conclusiones y se proponen
algunas recomendaciones, como resultado de la investigación.
El autor
13
CAPITULO I
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Antecedentes y Formulación del Problema
Los antecedentes referidos al estudio de investigación, después de haberse
realizado la búsqueda bibliográfica estuvo orientada a determinar a aquellas
Instituciones o Investigadores que han efectuado estudios relacionados con las
propiedades sismos resistentes en construcciones de adobe, quienes de
alguna manera contribuirán a su desarrollo y para lo cuál se señala a
continuación:
Julio Kuroiwa, Ernesto Deza y Hugo Jaén1
, señalan que, la gran actividad
sísmica en nuestro territorio ha cobrado siempre sus mayores víctimas en las
construcciones de adobe. “....Más del 90 por ciento de los edificios dañados
eran de adobe y su colapso causó más de 40,000.00 muertes”. Por otro lado,
sin embargo, algunas construcciones de adobe resistieron sorprendentemente,
los embates del sismo.”.....En Coishco, a 40 kilómetros del epicentro y sobre
terreno rocoso, el daño fue mínimo y muchas de las construcciones de adobe
sobrevivieron y están habitadas”.
Debe aceptarse, entonces, que existen ciertas condiciones bajo las cuales este
tipo de construcción puede ofrecer un comportamiento “satisfactorio” ante
sismos severos.
1
Julio Kuroiwa, Ernesto Deza y Hugo Jaén “Investigation on the Peruvian Earthquake of May 31,
1,970”, 5th World Conference on Earthquake Engineering, Rome, June 1,973
14
Lo que constituye un comportamiento “satisfactorio” ante sismos, está
adecuadamente resumido en una de las filosofías en boga en la ingeniería
antisísmica.
Según Fintel2
, los objetivos implícitos en la mayoría de las normas de diseño
antisísmico son que la estructura sea capaz de:
1. Resistir sismos sin daños
1. Resistir sismos moderados con algunos daños estructurales leves y con
daños no estructurales moderados.
2. Resistir sismos catastróficos sin colapsar.
El Objetivo principal de la Tesis es: Salvaguardar la vida humana, aunque la
edificación - en este caso de adobe sísmico -, colapse.
Por colapso se entiende2
“... aquel estado que no permite que los ocupantes
salgan del edificio debido a la falla de la estructura primaria”.
El Ing. Roberto Morales Morales, el Dr. Ricardo Yamashiro Kamimoto y el
Ing. Alejandro Sánchez Olano3
, sintetizan la información disponible sobre
construcciones de adobe en formas de normas de diseño que permitan
proyectar con este material, satisfaciendo los objetivos expuestos, en la mejor
forma posible.
Estudiaron primeramente, el comportamiento sísmico de las construcciones de
adobe con énfasis principal en la detección de los mecanismos de falla, lo que
permitió identificar los tipos de esfuerzos que era necesario estudiar
principalmente. Se estudió luego experimentalmente, algunas de las
propiedades mecánicas de la albañilería de adobe, especialmente su
resistencia, bajo diferentes solicitaciones. En base a esos estudios se
estableció los esfuerzos admisibles para el diseño.
Finalmente, usando información de diversas fuentes y cálculos adicionales
prepararon una propuesta de normas para el diseño de estas construcciones.
Es en ese contexto, que la Tesis aportará un método analítico, que servirá de
modelo en la aplicación de cálculos antisísmicos en el diseño de una vivienda
de adobe.
2
Fintel Mark, “Resistance to Earthquake-Philosophy, Ductility and Details”. Publicación ACI SP-36,
Response of Multistory Concrete Structures to Lateral forces 1,973, pp 75-96.
3
Ing. Roberto Morales Morales, el Dr. Ricardo Yamashiro Kamimoto y el Ing. Alejandro Sánchez
Olano, “Investigación Experimental de Construcciones de Adobe y Bloque Estabilizado”
15
La resistencia de la albañilería de adobe se determinó mediante especimenes a
escala natural, así en lo concerniente a la resistencia en tracción, en un
estudio experimental, Vera4
encontró, como era de esperar una bajísima
resistencia en tracción, de la albañilería de adobe, apenas 0.036 kg/cm 2
. Para
su aplicación al diseño de muros reforzados con caña se encontró un
dramático aumento en la resistencia del encuentro, hasta de 14.7 veces la
resistencia del espécimen sin reforzar.
En el diseño de esta vivienda de adobe, que incluye cálculos antisísmicos se
usa la caña - puede ser caña brava, carrizo o caña de Guayaquil -, como
refuerzo, para brindarle a la vivienda mayor resistencia frente a la ocurrencia de
un sismo.
La caña se comporta elásticamente casi hasta la rotura. Echazú5
determinó
experimentalmente un valor medio del módulo de elasticidad de 1.52 x
105
kg/cm 2
con un coeficiente de variación de 6.2 % y un valor medio de la
resistencia de 1350 kg/cm 2
con un coeficiente de variación de 17.7 %.
Con la humedad se encontró una disminución de la resistencia del orden del 25
por ciento; en otros experimentos se ha encontrado una disminución mayor.
1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal el interés de
conocer como el fenómeno sísmico viene causando estragos en las viviendas
de Lima y que medida se viene aplicando a fin de atenuar los desastres, así
mismo proponer un modelo de diseño sísmico con propiedades sismo
resistentes mediante la construcciones de adobe y su posible efecto en la
reducción de contingencias futuras, en beneficio de la comunidad.
La importancia de la investigación radica en que con el uso de este método, se
obtiene una vivienda de adobe con mejor comportamiento que el tradicional,
frente a un sismo severo. Ello es posible debido a la aplicación de un cálculo
estructural - MÉTODO ELÁSTICO CLASICO -, que nos proporcionará el área
de refuerzo en caña estructural, que hará que este tipo de vivienda tenga mejor
comportamiento frente a un sismo severo y que ha pesar de colapsar la
edificación, la vida humana quede a salvo.
Así mismo la importancia de esta investigación, radica en que contribuirá a
4
VERA GUTIÉRREZ Rodolfo, “Estudio sobre Losas de Suelo-Cemento Reforzadas con carrizo y
encuentros de Muros de Adobe, tesis de Ingeniería Civil, UNI,1972”.
5
ECHAZÚ PERALTA, J F, “Estudio del suelo-cemento y de la Caña de Guayaquil – Parte 1. Tesis de
Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería 1971.
16
orientar a las familias y a la sociedad en la prevención e implementación de
medidas adecuadas; así como llegar a conclusiones valiosas y aportes que
podrán ser tomadas en consideración por investigaciones futuras.
1.3DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
La ocurrencia de desastres naturales a nivel mundial es bastante frecuente y
sus secuelas van mas allá del corto plazo, y en ocasiones con cambios
irreversibles, tanto en la estructura económica, social y ambiental. En el caso
de los países industrializados los desastres ocasionan pérdidas de vidas
limitadas, gracias a la disponibilidad de sistemas eficaces de alerta temprana y
evacuación, así como a una mejor planificación del desarrollo urbano y códigos
de construcción mas estrictos.
Se prevé que el costo mundial de los desastres llegará a los 300 mil millones
de dólares anuales para el año 2050. Estimándose además que 24 de los 49
países menos desarrollados enfrentan elevados niveles de riesgo por desastres
de origen natural.
A nivel de América Latina, en las últimas 3 décadas, a consecuencia de
desastres naturales, han perecido más de 108,000 personas, ocasionando 12
millones de damnificados directos y aproximaciones hasta el año 2003
indicarían 60 millones en pérdidas directas.
Así mismo se ha estimado la pérdida de 100 mil vidas por año en América
Latina. Estas estadísticas para la región muestran que los desastres causan
daños socialmente más significativos y en ocasiones irreversibles en los países
en desarrollo, al concentrarse y afectar en mayor medida a los grupos de
población más pobres y vulnerables.
El Perú constituye un país con alta exposición a fenómenos naturales como
sismos, inundaciones, deslizamientos, huaycos, sequías, heladas y de otra
naturaleza con potencial destructivo. En ese sentido, el número de muertes
suele ser elevado por cuanto afecta en mayor medida a grupos de población
mas pobres y vulnerables. Y sin duda uno de los impactos mas
comprometedores es el deterioro de las condiciones de vida de la población.
En ese contexto, la geografía diversificada del Departamento de Arequipa hace
que grandes áreas de este territorio estén expuestas a una serie de fenómenos
naturales recurrentes cuyos efectos sobre las poblaciones alcanzan niveles
impredecibles.
17
Ciertamente, las zonas alto andinas de Arequipa son las áreas de frecuentes
fenómenos naturales que desencadenan en algunos casos en desastres,
alterando el normal desarrollo de sus comunidades. De igual forma, la alta
prevalencia de fenómenos climatológicos (sequías y heladas) causan graves
impactos sociales y económicos.
El sur del Perú y especialmente algunas regiones se encuentran situados
dentro del Cinturón de Fuego del Pacífico, zona caracterizada por su gran
actividad sísmica; esto hace que la amenaza y el riesgo sísmico sea inminente
para esta región.
La ocurrencia de estos sismos en general y en el Perú, se producen por su
ubicación en el Cinturón Sísmico del Pacífico donde la actividad sísmica
principal es el resultado de la subducción de la placa de Nazca bajo la placa
Sudamericana, con una velocidad relativa de 8 cm/año.
Es la cadena volcánica, la que le otorga a los departamentos gran parte de su
personalidad. De su activo pasado y presente geológico son testimonio las
abundantes erupciones volcánicas que ha brindado un material que se apila en
las canteras que son explotadas para extraer el insumo con el que se ha
construido históricamente en el Departamento: el sillar.
Los volcanes que rodean la ciudad capital: el Misti (5,822 m), el Chachani
(6,075 m) y el Pichu Pichu (5,664) y al igual que los existentes en el Distrito de
Andagua, catalogado como el Valle de los Volcanes, donde se aprecia 80
pequeños volcanes inactivos cuyo entorno asemeja una superficie lunar6
.
Adicionalmente los criterios usados para la determinación de la problemática y
selección de esta investigación son los siguientes:
Criterio Personal
Dentro del campo de las construcciones y diseños sismos – resistentes de
edificaciones, existen muchos problemas, los cuales constituyen un abanico de
problemas, que se refieren por ejemplo a construcciones y diseño sísmico en:
acero, concreto armado, madera, adobe, etc.; es decir cuando ellos colapsan
frente a la ocurrencia de un sismo severo y traen consigo la muerte de muchas
personas.
6
Problemática de Desastres http://www.copasa-gtz.org.pe/problematicdedesastres.html
[Consulta: 16 febrero 2007]
18
De todos estos problemas se eligió para la presente Investigación, el TEMA
del ADOBE SÍSMICO - que es un problema -, debido a que existen
investigaciones que se han realizado en Sismología e Ingeniería Asísmica, así
como en los campos del Concreto Armado y el Adobe Sísmico, con el propósito
de que a través de un estudio integral del caso, se proporcione un método que
permita ser aplicado en las construcciones de adobe a fin de evitar pérdidas
humanas aunque la estructura colapse.
Criterio Temporal
El proceso constructivo que se plantea y el método de análisis que se utiliza
es de total vigencia tanto en nuestro país como en otros países, que padecen
este problema. La idea es como se ha dicho: “evitar pérdidas humanas aunque
la estructura colapse”. El colapso de las viviendas de adobe frente a la
ocurrencia de un sismo sucede en el Perú y el mundo, como por ejemplo en
Moquegua - Perú, Irak, etc.
Criterio Teórico
La Investigación concluye en métodos de análisis y síntesis que serán
fácilmente utilizados por los profesionales para analizar de forma análoga otros
materiales.
Como estudio complementario al problema planteado en la investigación
podemos resumir algunas ocurrencias sísmicas ocurridas en nuestro País y el
Mundo.
 22 enero 1582 sismo que destruyó Arequipa. Se destruyeron alrededor de
300 casas y murieron 30 personas sepultadas entre escombros.
 12 mayo 1664 a las 4.30 am., Ica, tembló violentamente la tierra
destruyendo la ciudad y ocasionando la muerte de 400 personas. En Pisco
causó serias averías y en Lima fue sentido con gran intensidad, sin causar
daños.
 05 agosto 1933 Fuerte y prolongado temblor en Lima, Callao e Ica. Causó
ligeros deterioros en las casas antiguas de la Capital y su intensidad causó
alarma. Rotura de vidrios en la Ciudad de Ica donde alcanzó cierta
violencia.
 25 abril 1939 Temblor en Cañete, intensidad Grado VI Escala Modificada
de Mercalli, fuertemente percibidos en las ciudades de Pisco, Chincha,
19
Lima y en las poblaciones de Matucana y San Mateo en la Carretera
Central. El observatorio San Calixto daba una distancia epicentral de 1200
Km.
 24 mayo 1940 a las 11.35 am., la Ciudad de Lima y poblaciones cercanas
fueron sacudidas por un fortísimo temblor, cuya intensidad, apreciada por
sus efectos sobre las construcciones urbanas, se aproximó al Grado VII-VIII
de la Escala Modificada de Mercalli. Este sismo dejó un saldo de 179
muertos y 3,500 heridos, estimándose los daños materiales en unos
3‟600,000 de soles, las estadísticas oficiales decían que sufrieron daños un
38% de las viviendas de quincha, 23% de las casas de adobe, 20% de las
casas de ladrillos, 9% de concreto armado y un 10% de casas construidas
con material diverso.
 13 enero 1960 Terremoto en Arequipa. Murieron 63 personas.
Sismos recientes ocurridos en el Perú:
- 24 de mayo de 1940 Lima – Perú
- 17 de octubre de 1966 Lima – Perú M = 7.5 Escala de Richter.
- 31 mayo de 1970 Lima – Perú
- 03 octubre de 1974 Lima – Perú
En la ocurrencia de todos estos sismos peruanos, han habido colapsos de
viviendas de adobe, trayendo consigo la perdida de vida humana.
Ello justifica la investigación de una vivienda, que involucre al sismo en su
cálculo, a fin de dotarle de propiedades sismos resistente que permitan disipar
la energía que trae un sismo y de esta forma evitar la perdida de vidas
humanas pese a que la vivienda colapse. Este es el caso de la Vivienda de
Adobe Sísmico.
1.4.3 Problema Principal
¿En qué medida la implementación de un modelo de diseño sísmico en
construcciones de adobe, permitirá reducir el nivel de desastres sísmicos
en la ciudad de Lima ?
13.2 Problemas Secundarios
 ¿De qué manera la prevención de desastres, ocasionada por medidas
20
de construcciones de adobe antisísmicas permitirá mitigar los
desastres?
 ¿La falta de medidas y acciones pertinentes para prevenir la acción de
desastres sísmicos, contribuyen a deteriorar la infraestructura física de
las viviendas?
 ¿Cuál es la incidencia de desastres sísmicos, derivados de la falta de
prevención y capacitación para prevenir acciones emergentes ?
1.5 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.5.1 Objetivo General
 Analizar en qué medida la implementación de un modelo de diseño
sísmico en construcciones de adobe, permitirá reducir el nivel de
desastres sísmicos en la ciudad de Lima?
1.5.2 Objetivos Específicos
 Explicar de qué manera la prevención de desastres, ocasionada por
medidas de construcciones de adobe antisísmicas permitirá mitigar los
desastres
 Determinar si la falta de medidas y acciones pertinentes para prevenir la
acción de desastres sísmicos, contribuyen a deteriorar la infraestructura
física de las viviendas
 Establecer cuál es la incidencia de desastres sísmicos, derivados de la
falta de prevención y capacitación para prevenir acciones emergentes
21
CAPÍTULO II
2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LA INVESTIGACIÓN
2.5 MARCO HISTORICO
Las catástrofes naturales han acompañado, en forma dramática, la evolución
de los núcleos urbanos, pero los historiadores se han ocupado del impacto
inmediato del desastre natural, quedando menos comprendida su influencia en
el mediano y largo plazo. Las erupciones volcánicas y los terremotos
constituyen un tema especial dentro del estudio del impacto de estos eventos
ya que no sólo destruyen viviendas y obras de infraestructura, sino que también
modifican las actividades agrícolas que permiten sostener la vida urbana. Así,
los terremotos, aunque episódicos, alteran la vida cotidiana y modifican la
evolución de los núcleos urbanos.7
Entre los primeros documentos sobre terremotos están los catálogos
elaborados por los chinos, que registran más de 3000 años de actividad
sísmica. Son escasos los registros sobre estas catástrofes en la Antigüedad
aunque indican que un fuerte terremoto fuera de la costa de Grecia se produjo
en el 425 a. C. La ciudad de Efeso fue arrasada por un sismo en el 17,
Pompeya quedó destruida en el 63, y se sospecha que los núcleos urbanos
creto-micénicos entraron en decadencia por sucesivos terremotos. En el 476 la
poderosa Roma sufrió la devastación de un terremoto y luego le tocó a
Constantinopla recuperarse de los terremotos de 557 y de 936.
Tampoco hay abundantes fuentes para la Edad Media, pero se han
documentado terremotos en Inglaterra en 1318, en Nápoles en 1456, y en
Lisboa en 1531. El terremoto de 1556 en Shaanxi (Shensi China), que mató
alrededor de 800.000 personas, ha sido uno de los mayores desastres
naturales de todos los tiempos. Los terremotos han causado las catástrofes
más grandes que ha conocido la humanidad, que ha tratado de explicarlos
desde un punto de vista mítico o legendario, aunque ya los filósofos griegos de
la Antigüedad procuraron darles una explicación lógica.
Aristóteles indicó que eran causados por la acción de vientos y gases
producidos por materiales subterráneos en ignición.
7
Terremotos y sismos en la evolución urbana de Hispanoamérica. Ejemplos coloniales y estudio de caso.
http://www.habitat.aq.upm.es/boletin/n16/aefer.html
Consulta: 16 febrero 2007
22
En el Libro segundo, capítulos 7 y 8, Aristóteles8
, trata un fenómeno que para
él está en íntima relación con los vientos: los terremotos. Rechaza
desdeñosamente las teorías que los explican por la caída del éter a las partes
bajas de la tierra (Anaxágoras de Clazomene); o por un exceso de agua en las
cavidades de la tierra que produce un movimiento al buscarse una salida
(Demócrito de Abdera), o como el resquebrajamiento de masas de tierra
empapadas por la lluvia (Anaxímenes de Mileto). Los terremotos se deben,
para Aristóteles, al viento que se genera en el interior de la tierra debido al
calor del sol; y ello porque se trata del cuerpo más apto para moverse y llega
más lejos por ser más sutil. Esto explica el origen y las diferentes
circunstancias que acompaña a los terremotos, como los movimientos de
pálpito o temblor; o el hecho de que se producen más en unos lugares que en
otros y en una estación o momento del día más que en otro.
Estrabón y Platón indicaron que se producían más frecuentemente a lo largo de
la costa que en el interior del país. A principios de la Edad Moderna comenzó a
surgir la idea entre los naturalistas de que las causas de los terremotos se
debían a fenómenos en la corteza terrestre y tales descripciones aparecieron
en el Volumen 49 de las "Transcripciones de la Sociedad Real" de Londres en
1755, luego del terremoto de Lisboa del 1 de noviembre de ese año, en que
murieron 60.000 personas.
En América, los españoles católicos al fundar sus ciudades conservaron un
respetuoso temor frente a los sismos, invocando al patrón Santiago, protector
contra los temblores. El santo patrono, sin embargo, no salvó a Quito del
terremoto de 1797 que mató unas 40.000 personas. Mendoza, fundada en
1561 en la zona sísmica más activa de la Argentina, fue también puesta bajo la
protección de Santiago pero tampoco se salvó de su destrucción total debido al
terremoto de 1861.
Para los conquistadores, el sitio de la fundación de las ciudades seguía
lineamientos más bien económicos y no de seguridad urbana, a pesar de que
la Corona española había dado indicaciones que venían desde la Edad Media y
que procuraban poner a salvo las ciudades de calamidades ocasionadas por
desastres naturales. En América, la presencia de indios para encomendar fue
decisiva y esto explica la poca consideración a normas de seguridad urbana.
Un ejemplo dramático fue la fundación de Santiago de los Caballeros de
Guatemala al pie de un volcán activo. Quince años más tarde, una erupción de
lodo sepultaría a toda la comunidad.
8
Aristóteles, “Los Metereológicos”, Introducción, traducción y notas de José Luis calvo Martínez, 1996.
23
Debido a la riqueza de información que puede obtenerse a partir de un
desastre natural es que varios científicos sociales han comenzado a estudiar
más detenidamente estos temas. Desde la década de los 1980s, con el
terremoto de México, la recurrencia del ENSO (Oscilación del Sur El Niño) en
Ecuador y Perú y los huracanes en Centroamérica, la dimensión histórica de
las catástrofes ha crecido en interés. ¿Cómo enfrentaron las comunidades en
el pasado estos acontecimientos? ¿Cómo fueron afectadas en el mediano y
largo plazo estas ciudades? El presente trabajo es el resultado de una
investigación más amplia sobre las catástrofes en Mendoza. Seleccionamos los
terremotos y su impacto en la evolución urbana desde la colonia hasta
mediados del siglo XX, comenzando por una síntesis de algunos de los
terremotos destructivos en la Historia Colonial de Hispanoamérica.
En el caso de Perú, en general, y de Lima en particular, los terremotos fueron
frecuentes. Hasta mediados del siglo XVII, solamente en Lima hubo catorce
sismos y terremotos: en 1582, 1586, 1609, 1630, 1655, 1678, 1687, 1690,
1699, 1716, 1725, 1732, 1734 y 1743. De extraño gusto es un informe de
alrededor de 16 hojas sobre el terremoto de Lima de 1609 que Pedro de Oña
escribió en verso para el Virrey del Perú, Don Juan de Mendoza y Lima,
Marqués de Montesclaros:
Zimbra toda pared, cruxen los techos
agudo pulsa, y late el suelo aprieta,
faltan los hombres, en pavor deshechos,
y el alarido mugeril no cessa,
dan vozes, tuercen manos, hieren pechos,
y aun la curada crin alguna messa,
rezclando quiza sus cabellos,
que es el presente mal y castigo dellos [...]
Creciendo va el terrible terremoto
açorasse el cavallo, el perro aulla,
y sin saver a donde, el vulgo ignoto
corre mezclado en confussion y trulla
la turbación, espanto, y alboroto
no dexan sangre, que en las venas bulla,
miedo la cuaxa, y el cabello eriza,
y embuelve los semblantes en ceniza. [...]
Pedro de Oña refería más adelante en su verso que las causas del terremoto
24
debían buscarse en el "fuego en las cavernas encendido" y en "el viento como
algunos han sentido"; ambas explicaciones todavía circulaban en el siglo XIX.
El terremoto de 1746 en Lima fue uno de los más serios y posiblemente el más
fuerte de todo su período colonial, con más de 1.000 muertos, acompañado por
el tsunami que acabó con el puerto del Callao. Un cálculo establece que unas
3.000 casas se vieron afectadas en alrededor de unas 150 manzanas. Según
un testigo, Eusebio de Llano y Zapata, "algunas cartas avisan que en la
Concepción de Chile a las 6 horas y media que inundó al Callao hizo también
su salida el mar, extendiéndose hasta 3 ó 4 cuadras". Esta relación entre un
tsunami y terremoto en Perú y las modificaciones del nivel del mar en Chile fue
registrada nuevamente en 1868, cuando un terremoto sacudió a Arequipa en
Perú y una ola de 16 metros cayó sobre Arica en el norte de Chile.
Las autoridades limeñas contaban con experiencia para organizar la seguridad
y el abastecimiento. Una de las primeras acciones durante la emergencia fue la
seguridad de los sobrevivientes, que se relacionaba con el temor a una
sublevación de esclavos y mulatos. Siguiendo el modelo de las medidas para la
emergencia tomadas después del terremoto de 1687, el abastecimiento de la
población se realizó importando granos y sebo desde Chile. Aquel terremoto de
1687, según Carlos Darwin, había afectado el curso de ríos, y por lo tanto,
modificado las posibilidades de la agricultura, acelerando el proceso de
reconversión de los cultivos en la costa peruana. De la misma forma, el
terremoto de 1746 trajo consecuencias en el mediano y largo plazo en el
núcleo urbano porque el Virrey emitió una orden para que Luis Godin de la
Academia de Ciencias de París y catedrático de la Real Universidad de Lima
en matemática informase cómo se debían edificar las casas, y sobre todo las
fortificaciones, para resistir el impacto de los terremotos.
2.6 MARCO TEÓRICO
2.6.1 COMPORTAMIENTO SÍSMICO EN LAS CONSTRUCCIONES DE
ADOBE
Las fallas en las construcciones de adobe pueden atribuirse,
principalmente, a su poca resistencia en tracción y reducida adherencia
entre el adobe y el mortero. Los tipos principales de falla, que a menudo se
presentan combinados, son los siguientes:
25
1. Falla por tracción en los encuentros de muros: En la figura 1 se ilustra
este tipo de falla, que se debe principalmente a esfuerzos de tracción
directa que se produce en uno de los muros, al dar arriostre lateral a otros
muros del encuentro, esta situación se agrava cuando a este se superpone
los esfuerzos de flexión.
Figura N° 1
Falla típica por tracción
2. Falla por flexión: En la figura 2 se ilustra algunas de las variantes de
este tipo de falla que se debe a los esfuerzos de tracción por flexión al
actuar el muro como una losa apoyada en su base y en los elementos
verticales que lo arriostran. La falla puede ocurrir en secciones
horizontales verticales u oblicuas.
26
Figura N° 2
3. Falla por corte: En la figura 3 se ilustra este tipo de falla, que se
produce cuando el muro trabaja como muro de corte. Se debe
principalmente, a los esfuerzos tangenciales en las juntas horizontales.
Figura N° 3
2.6.2 SISMO
El sismo es definido como el movimiento de la corteza terrestre o como la
vibración del suelo, causado por la energía mecánica emitida de los
mantos superiores de la corteza terrestre, en una repentina liberación de la
deformación acumulada en un volumen limitado.
El paso de un camión, de un tren, pueden producir una pequeña vibración
en la superficie terrestre, este fenómeno podemos relacionarlo con un
Microsismo o un Temblor. Una erupción volcánica o un movimiento
Distrófico puede originar una vibración fuerte dando lugar a un Macrosismo
o Terremoto.
Los observatorios registran centenas de millares de sismos, cada año en
todo el mundo. Afortunadamente, de todos ellos, muy pocos alcanzan la
categoría de terremotos y gran parte de ellos ocurren en los fondos
oceánicos (generando Tsunamis) o en regiones despobladas.
El origen de los sismos se encuentra distribuido dentro de las
profundidades que varían entre 0 a 700 km.
HIPOCENTRO: Un sismo originado en un pequeño volumen, debajo de la
tierra, el cual puede ser representado como un punto, es denominado
hipocentro, para fines de estudio.
EPICENTRO: La proyección vertical, sobre la superficie de la tierra, del
punto que representa el hipocentro, se denomina epicentro.
27
Hay zonas de mayor sismicidad en el mundo:
Zona Circum – Pacífico (están ubicados el Perú y el Japón)
Zona Alpina Mediterránea (Ej. Yugoslavia).
2.6.3 CAUSAS DE LOS SISMOS
De acuerdo a los estudios realizados, se puede decir que las causas de los
sismos son:
La Actividad Volcánica y El Diastrofismo.
Si observamos un mapa del mundo, se puede ver que las áreas
volcánicas y las zonas sísmicas coinciden, esto dio, por origen, a que se
pensara por mucho tiempo que la causa principal de los terremotos eran
las erupciones volcánicas.
Cierto es que los volcanes al entrar en actividad pueden producir fuertes
sismos, pero estos son de tipo local y menos intensos que los sismos de
origen distrófico. Las numerosas investigaciones que se realizan en el
mundo, indican que los sismos más fuertes que sacuden la litosfera, se
deben al diastrofismo.
Cuando se origina una falla, o cuando se deslizan los bloques a lo largo
del plano de falla, estas producen sacudidas de la corteza terrestre. Los
sismos de esta clase son los llamados TECTÓNICOS.
2.6.4 CARACTERISTICAS DE LOS SISMOS
ONDAS SISMICAS: Producido el sismo, esta enorme cantidad de energía
se propaga en forma tridimensional desde su origen, en forma de “ondas
elásticas”. Estas ondas se pueden transmitir a través del mismo cuerpo
sólido (masa terrestre) o a través de la superficie que separa 2 cuerpos.
Esto da lugar a la siguiente clasificación:
Ondas Corporales y
Ondas Superficiales
Dentro de las ondas corporales tenemos:
28
ONDAS PRIMARIAS (P): Son los que hacen que las partículas vibren en
la dirección de propagación de las ondas produciendo sólo compresión y
dilatación. Estas ondas pueden transmitirse a través de medios, Sólidos ,
Líquidos y Gaseosos.
Estas ondas son de tipo sonoro y su velocidad de propagación varia entre
1 Km/seg, para suelos blandos no consolidados y 14 Km/seg, para la parte
mas profunda del manto.
ONDAS SECUNDARIAS O DE CORTE (S): Las partículas vibran
perpendicularmente a su dirección de propagación de las ondas.
Estas ondas sólo se transmiten a través de sólidos. La velocidad de
propagación de estas ondas es aproximadamente la mitad de la velocidad
de las ondas primarias.
Dentro de las ondas superficiales tenemos:
ONDAS LOVE (L): Ondas de cortes horizontales, que produce vibraciones
perpendiculares a la dirección de transmisión de la energía.
ONDAS RAYLEIGH (R): Las partículas vibran en un plano vertical.
Como las ondas sísmicas recorren grandes distancias, los sismos pueden
ser registrados por unos aparatos llamados SISMÓGRAFOS, situados
generalmente muy lejos del epicentro.
SISMÓGRAFO: Es un aparato que grafica permanentemente el
movimiento de la tierra. Mediante el sismógrafo se puede conocer la
duración, intensidad y lugar en el que se produjo el sismo.
Gráficos de los sismógrafos:
Sismo Cercano: Es un sismo destructor
P S L
29
Sismo Lejano o Telesismo: > 1000 Km. de distancia
P S L
Ondas corporales Ondas Superficiales
2.6.5 TIPOS DE DAÑOS DEBIDO A SISMOS
Los sismos pueden ocasionar cambios en el relieve, grietas externas,
deslizamientos, avalanchas, variaciones en los cursos de los ríos, etc., etc.
Generalmente los efectos más desastrosos del sismo se producen en las
zonas densamente pobladas.
Los tipos de daños debido a sismos pueden dividirse en 3:
a) Daños en las estructuras causadas por la Fuerza Sísmica.
b) Daños en las estructuras causados por las deformaciones del suelo.
c) Daños en las estructuras causados por otros fenómenos naturales.
En el sismo de TOKACHI-OKI (1968-JAPON), se demostró que cuando la
fuerza sísmica, es mayor que la resistencia de los materiales de la
estructura, esta falla (COLAPSA). En estructuras de concreto armado
generalmente la falla se produce por fuerza cortante en la columna.
En el sismo de ALASKA (1964), gran parte de la estructura, que a pesar de
tener la resistencia de sus materiales mayor que la fuerza sísmica, tuvieron
que ser puestos en posición vertical a elevados costos o demolidos debido
al estado en que quedaron, por asentamientos del terreno o mal
comportamiento del suelo.
Dentro de daños a estructuras causados por otros fenómenos naturales
podemos mencionar a los TSUNAMIS y la LICUEFACCION DE ARENAS.
30
2.6.6 TSUNAMIS
Son ondas sísmicas que viajan a través de los océanos, de gran periodo
de longitud, que se genera en los mares, viajando en todas las direcciones
a través del medio líquido.
L ≤ 200 Km
H = Fracción de metros
La palabra TSUNAMI es japonesa y significa TSU = PUERTO y NAMI =
OLAS, es decir Olas del Puerto, dándose a entender que los mayores
daños se registran en los puertos, dado a que estos están generalmente
ubicados en zonas entrantes al mar.
En nuestros días muchas de nuestras edificaciones (edificios, industrias,
casas, etc.), se encuentran ubicados en zonas entrantes al mar (zonas que
tienen la forma de V y de U), que son zonas peligrosas para la
construcción.
Mar
→
→
→
→
→
→
→
→
Zonas peligrosas para
la construcción de
edificaciones.
Las causas que originan los tsunamis son:
a) Vibración vertical de fondo marino.
b) Movimiento ondulatorio del fondo marino, ocasionado por un sismo
(cuando la frecuencia de un sismo coincide con la frecuencia natural
del líquido una onda de gran amplitud es generada).
c) Erupción de un volcán submarino.
31
d) Dislocación del fondo marino de gran ancho y poca profundidad cerca
de la costa.
La velocidad del tsunami, depende de la profundidad del mar y puede ser
calculado mediante la siguiente relación:
V = hg.
donde: V = Velocidad (m/seg.)
g = aceleración de la gravedad (9.81 m/seg 2
)
h = profundidad (m)
MAGNITUD DE UN TSUNAMI
La magnitud de un tsunami, depende de la magnitud y la profundidad del
hipocentro del sismo que lo ocasiona. Así podemos clasificarlo de la
siguiente manera:
M > 7.5 ........................ Gran Tsunami
7.5 M > 6.5 ........................ Tsunami moderado
6.5 M 5.0 ........................ Tsunami pequeño
M < 5.0 ........................ No se produce.
M = Magnitud del sismo en la Escala de Richter.
TSUNAMI OCURRIDOS EN EL PERU Y EL MUNDO
740 Tsunami en Turquía.
14 septiembre1509 Tsunami en Estambul
1537 Tsunami en México
8 febrero 1570 Tsunami en Concepción – Chile
15 marzo 1657 Tsunami en Santiago y Concepción – Chile
1687 Tsunami en Chile
20 octubre 1687 TSUNAMI EN LIMA Y CALLAO – PERU
8 julio 1730 Tsunami en Santiago y Concepción –Chile
28 octubre 1746 TSUNAMI EN LIMA– PERU. Murieron 3,800
personas
1 noviembre 1755 Tsunami en Lisboa. Murieron 60,000 personas.
Altura de las olas, de 5 m, a 10 m.
6 enero 1821 Tsunami en Grecia
32
20-25 nov. 1822 Tsunami en Argentina
13 agosto 1868 Tsunami en Bolivia y el norte de Chile
9 mayo 1877 TSUNAMI EN AREQUIPA – PERU e Iquique – Chile
23 enero 1878 Tsunami en PERU y Chile
27 agosto 1883 Tsunami propagado por todas partes, debido a la
erupción volcánica de Krakatoa.
14 abril 1924 Tsunami en la isla Philippine
22 junio 1932 Tsunami en México. Murieron 100 personas
27 octubre 1945 Tsunami en las Costas de Arabia
1 abril 1946 Gran Tsunami en HIRO – HAWAII. La ciudad de Hiro
fue muy dañada. Murieron 96 personas. A
17‟000,000 de dólares asciende los daños.
23 mayo 1960 Gran Tsunami en Concepción – Chile. Japón fue
grandemente dañado. Murieron 123 personas, 974
personas heridas y 4,369 casas destruidas y 25,539
casas inundadas en Japón.
Haciendo un breve comentario sobre el TSUNAMI producido por el SISMO
DE CHILE de 1960, podemos decir:
A las 7:23 p.m. (hora standard japonesa) del 21 de mayo de 1960, ocurrió
un gran sismo con una magnitud M = 8.0 en las Costas de Concepción en
la parte media de Chile. En secuencia a este terremoto siguieron 2 más,
uno a las 7:51 p.m, del 22 de mayo y el otro a las 4:15 a.m. del día 23 de
mayo: luego 16 minutos mas tarde, o sea las 4:31 am, ocurrió un sismo
muy grande de M = 8.75, cuya magnitud es la más grande registrada en el
mundo.
El epicentro fue estimado a 73° Oeste de longitud y 37° Sur de latitud.
Este terremoto causó grandes daños en el distrito de Concepción. Al
mismo tiempo, con la dislocación de la corteza terrestre debajo del fondo
marino, se produjo un GRAN TSUNAMI el cual viajó a través del Océano
Pacifico con una velocidad de 200 m. por segundo; velocidad muy cercana,
a la velocidad de un Jet (avión). En el mañana del 23 de mayo, 22 horas
después del sismo, la superficie del mar, a lo largo de las costas japonesas,
en el Océano Pacífico, comenzó a temblar, como si ello mostrara la
aproximación de un GRAN TSUNAMI y las alas frontales del Tsunami
llegaron a las playas del Japón, uno tras otro a las 3 de la mañana. Este
33
Tsunami fue llamado “TSUNAMI SISMO DE CHILE”, debido a que este
tsunami fue producido por el sismo de Chile.
Los daños que causó este tsunami en Japón fue el siguiente:
Personas muertas o desaparecidas 123
Personas heridas 974
Casas destruidas 4,369
Casas inundadas 25,539.
Por lo expuesto, se deduce que un tsunami que se ha generado por un
sismo de un país, ocasiona grandes daños en las costas de otro país, como
se puede notar seguidamente:
Centro del sismo
o zona
desastrosa
Tiempo de
ocurrencia
Tsunami
Tiempo de
llegada del
Tsunami
Descripción del Tsunami
Lima-Callao,
PERU
20 octubre
1687
22 octubre
1687
Ocurrido el tsunami en
Perú, este atacó la zona de
Rikuzen-Japón
Hubo grandes
desastres
alrededor de
Concepción, Chile.
Magnitud = 8.25 a
8.50
23 mayo 1960 24 mayo 1960 Hubo grandes desastres en
Chile.
Hubo grandes desastres a
lo largo de las costas del
Océano Pacífico.
Altura de olas = 6 metros.
La situación mas desfavorable para el Perú son los que originarían entre
las Islas Filipinas y Nueva Zelanda, debido a que estas ondas llegarían
directamente a nuestras costas. El tiempo aproximado que necesitarían los
tsunamis para arribar a nuestras costas, sería de aproximadamente 13
horas.
2.6.7 LICUEFACCION DE ARENAS
Durante los pasados mayores sismos, muchas estructuras dañadas fueron
causadas por asentamiento o inclinación de estructuras debido a la
licuefacción de subsuelos saturados de arenas.
En muchas zonas se comprobó que la licuefacción ocurre repetidamente,
por consecutivos sismos.
34
La licuefacción se produce, cuando el sismo alcanza grado VII o VIII de la
Escala de Mercalli, lo que corresponde a la máxima aceleración de 80 a
250 cm/seg 2
ó más.
Cuando la licuefacción es producida, nosotros podemos notar que:
a) Brota chorros de agua con arena o lodo de los pozos o de las rajaduras
del suelo.
b) Excesivo asentamiento de estructuras pesadas ubicadas en estratos
arenosos
c) Los pilotes y caissons quedan por encima del nivel del terreno natural.
En el sismo de Tonankai – Japón del 7 de diciembre de 1944, de magnitud
M = 8.0, se produjo en la zona de la costa sur de la ciudad de Nagoya
fallas en las casas de madera debido a asentamientos e inclinaciones que
se debieron a una enorme cantidad de eyección de arena y agua del suelo.
2.6.8 PREDICCION DE SISMOS
Actualmente países como la Unión Soviética, China, Estados Unidos,
Japón, se encuentran haciendo estudios profundos sobre predicción de
sismos. El año 1963 el Gobierno Japonés inició el proyecto de predicción
de sismos. El año 1965 la UNESCO tuvo una reunión sobre este tema.
Las premisas fundamentales para la predicción de sismos son:
a) Medida de la deformación de la corteza terrestre (chequeo de las
velocidades de incrementos de deformación)
b) Observación de pequeños sismos (antes de un sismo severo, pequeño
sismos se producen y pueden ser observados).
c) Medida de la velocidad de propagación de las ondas (la velocidad de
las ondas disminuye).
d) Estudios geotécnicos
e) Estudios geomagnéticos
En una predicción de un sismo es importante su información, es decir:
tiempo, lugar y magnitud de un sismo; información poco difícil en
nuestros días, pero factibles de obtener en un futuro cercano.
35
2.6.9 MEDIDAS BÁSICAS DE SEGURIDAD CONTRA SISMOS Y OTROS
FENÓMENOS NATURALES
1. Debido a que nuestro País, está ubicado en una zona activamente
sísmica, denominado CIRCULO CIRCUM PACIFICO, es que nuestras
edificaciones (casas, edificios, puentes, presas, reactores nucleares,
etc), están sujetas frecuentemente al ataque severo de los sismos; es
por ellos que nosotros debemos de proteger nuestras edificaciones,
para evitar que está colapse totalmente y por ende la vida humana sea
salvada. Justamente el principio básico primordial, en un diseño
antisísmico es: “Aunque el edificio sufra daños irreparables, durante un
sismo muy fuerte, la vida humana, debe mantenerse muy segura”.
Para poder alcanzar este objetivo, nosotros debemos de observar y
respetar una serie de normas y requisitos que son proporcionados por
los reglamentos o por la experiencia práctica, que nos enseña en el
campo, un sismo al producirse éste.
Estas normas y requisitos vendrían a constituir las “medidas básicas de
seguridad contra sismos y otros fenómenos naturales” que
comenzaremos a enunciar seguidamente:
2. Sabido es que el DESLIZAMIENTO es una falla de una masa de suelo,
localizado muy cercanamente a una pendiente.
Los deslizamientos pueden ocurrir de muchas maneras, es decir
lentamente o rápidamente y con o sin provocación aparente.
Generalmente los deslizamientos son producidos debido a la
excavación o al corte de la base de una pendiente existente.
Cuando las condiciones del lugar donde está ubicado el edificio
coincide con las siguientes condiciones, la posibilidad de que se
presente la falla de deslizamiento, debe tenerse presente:
a) En caso de que el edificio esté cerca de un precipicio de 3
metros de altura o más, la distancia del edificio al precipicio es
menor o igual a la altura del precipicio.
b) En caso de que el edificio esté debajo del precipicio, la distancia
que hay entre el edificio y el precipicio es menor o igual al doble
de la altura del precipicio.
36
L1
H
H 3
L 2
H2
3. Precauciones en Fachada
En fachadas, tanto interiores como exteriores los vidrios de ventanas
se colocarán en los marcos de éstas, de manera que permitan un juego
por lo menos igual al doble del desplazamiento horizontal relativo entre
sus extremos.
4. Separación de Colindancias y en Juntas de Dilatación
Toda nueva construcción debe separarse de sus linderos con los
vecinos un mínimo de 3 cm. para estructuras menores de 5 metros de
altura, pero no menos de:
S = 3 + 0.4 (h – 5)
Para construcciones con una altura mayor de 5 metros.
5. La cimentación de una estructura debe de conectarse completamente,
para evitar la vibración desordenada de cada elemento.
6. Para dar permiso de ocupación en estructuras cuya área cubierta
excede 10,000 m2 o cuya altura exceda 30 metros, deberá constatarse
que se encuentran instalados acelerógrafos tanto en el piso inferior
como en el piso superior.
7. En casa de adobe tener presente las siguientes consideraciones:
7.1 Evitar la mala calidad del adobe, es decir lo referente a la materia
prima usada y a la técnica de producción.
37
7.2 Evitar el dimensionamiento inadecuado del adobe especialmente
evitar que la altura del adobe sea demasiado grande.
7.3 Usar una cadena superior de amarre.
7.4 Construcciones de mas de un piso de adobe son vulnerables al
sismo.
8. Concreto Armado
El concreto armado es uno de los materiales de construcción mas
usado en nuestro país. Con una adecuada preparación de este
material y con un buen proceso constructivo, el concreto armado se
convierte en un excelente material, para construcciones sismo-
resistentes.
8.1 La presencia del Inspector durante todo el proceso de la
construcción debe ser constante, para que de esta forma,
chequee el adecuado arreglo del acero, refuerzo longitudinal y
transversal), el vaceado del concreto, el curado del concreto y del
cumplimiento de todas las especificaciones que detallan los
planos así como las diversas formas de trabajo de los diversos
materiales.
8.2 Las columnas de concreto armado que refuerzan las paredes,
deben ser construidas en forma tal que la pared y la columna
trabajen como un conjunto frente a una solicitación sísmica.
8.3 El ladrillo debe ser mojado antes de ser asentado para asegurar la
adherencia del mortero al ladrillo.
9. Si se recibe el aviso de alerta contra un Tsunami, debemos
trasladarnos cuanto antes a un lugar elevado, de por lo menos 20
metros de altura.
9.1 Si el mar se retira anormalmente o hay una elevación no
común de la marea, puede ser un aviso de que se va a
producir un tsunami.
9.2 Debemos ubicar nuestras viviendas, instalaciones industriales,
etc. en lugares de más de 20 metros sobre el nivel del mar.
9.3 E lugar más peligroso, es el vértice de una entrante del mar en
forma de U ó V.
38
ADOBE SÍSMICO
Ventajas
1. Accesibilidad
2. Economía
3. Mano de obra barata
4. Requiere poco pulimento
5. Durabilidad
6. Resistente al fuego
7. Aislamiento térmico excelente
CAUSAS POR LO QUE FALLA EL ADOBE
1. Mala calidad del adobe
2. Dimensionamiento inadecuado (el campesino peruano está acostumbrado a
hacer adobes de mucha altura, tratan de hacer el alto igual al largo).
Fig. Nº 1
3. Trabaja horizontal insuficiente (Fig. 2)
4. Trabas inadecuadas y deficiencia en los encuentros de muro (Fig. Nº 3)
5. Deficiente mano de obra
6. Deficiencia en el llenado de las juntas.
h .15m
Traba insuficiente
Las juntas verticales no deben
coincidirFig. Nº 3Fig. Nº 2: Adobes de cabeza
Inconvenientes
1. Requiere trabajo duro
2. No es repelente al agua
(cuando no usa estabilizante)
3. Poca resistencia a las fuerzas
sísmicas
4. Gran peso
5. Poca resistencia lateral
39
Es muy frecuente que hagan juntas
horizontales y no verticales. Esto lo
hacen con la finalidad de que a la hora
de tarrajear se agarre la mezcla. Ello
puede ser así, pero no es lo correcto
para la resistencia de la pared.
7. Dimensionamiento incorrecto de los muros
No guardan relación, demasiado largo, demasiado alto y de poco espesor.
8. Vanos de puertas y ventanas muy anchos
9. Demasiado porcentaje de vanos en una pared.
10.Mala distribución de vanos en un paño de muro.
Los vanos no deben estar cerca a las esquinas o a las paredes de arriostre.
11.Carencia de viga collar
12.Techos muy pesados y mala fijación de estos al muro, sin colaborar al
confinamiento del conjunto.
Se recomienda que la primera hilada debe estar a 20cm del piso terminado o a
30cm del terreno natural.
DIFERENTES TIPOS, DE ADOBES O BLOQUES DE TIERRA QUE SE
CONOCEN
Podemos fabricar adobes simples y adobes estabilizados
Métodos diferentes de estabilización
Hay diferentes métodos para estabilizar el adobe. Se conocen cinco (5)
métodos para estabilizar el suelo:
Método 1: Alteración de calibres del suelo.
El suelo está compuesto por tres (3) elementos básicos: arena, limo y arcilla
(este último el componente más fino).
Ejemplo: Arena-------- 60%  Elemento inerte (permanecen como
Limo --------- 20% están no cambia de volumen)
Arcilla ------- 20%  Elemento activo
100%
Nota: Un suelo arenoso se contrae menos que un suelo arcilloso
Fig. Nº 4
40
Método 2: Estabilización mecánica
Consiste en agregar al suelo un
estabilizante que tiene la propiedad
de envolver a la componente del
suelo y no acepta el agua.
Al agregar asfalto al suelo estamos haciendo estabilización mecánica. Está
comprobado que un suelo con un montón de partículas tiene mayor superficie
que envolver o cubrir que otro que tiene menos partículas, pero no es
económico tener ello.
Supongamos:
Método 3: Estabilización Química
Al agregar cal al suelo, la cal reacciona con los componentes del suelo y se
produce la estabilización, de preferencia se aconseja mezclar la cal con un
suelo que sea arenoso.
1 volumen de penca Se hace hervir y esta agua es la que
10 volumen de agua entra para preparar el suelo - cal
1 volumen de cal + agua de penca
Suelo cal 10 volumen de tierra
Fig. Nº 5
1m3
con poca
arena, esta tiene
menor superficie
que envolver que
la fig. Nº 7
Fig. Nº 6
Fig. Nº 7
1m3
con mucha
arcilla
41
Método 4: Estabilización combinada
Se produce cuando se combina mezcla de suelo + estabilizante. Ejm. con el
cemento ya que esto envuelve a los componentes y reacciona químicamente.
Recomendaciones para preparar el suelo-cemento
Se mezcla el suelo en la proporción 1:10 (cemento: tierra)
Más de 1:15 (cemento: tierra) no vale la pena porque se gastaría cemento en
vano.
Para el suelo-cemento, el suelo debe tener características arenosas.
Método 5: Estabilización electro-química
Consiste en pasar corriente eléctrica por el suelo y al existir sales se produce el
proceso electroquímico, este proceso es muy sofisticado.
Conclusión
No todos los suelos sirven para hacer adobe.
Arena: Granos inertes comprendidos entre 2.00mm – 0.05mm
No tienen cohesión
No tiene plasticidad
Limo: Granos comprendidos entre 0.05 mm – 0.005mm
Parece ser una arena muy fina
Tiene escasa plasticidad
Se dice que algunos limos tienen cierta cohesión
Arcillas: menos de 0.005 mm
Coloides: Son escasos
Si hacemos el batido, lo primero que se asienta es la arena, luego el limo
(demora de 30min a 1 hora) y por último la arcilla (3 horas). El limo y la arcilla
son los finos que pasan la malla Nº 200.
42
PROPORCIÓN IDEAL PARA HACER UN BUEN ADOBE
El suelo debe tener: 55% @ 75% … arena
25% @ 45% …. Finos (limo + arcilla)
DETERMINACIÓN DE LOS COMPONENTES
En laboratorio se determina por sedimentación
En forma práctica, se hace un rollo con la mano así:
Si se rompe ante de alcanzar los 5cm, entonces se trata de un suelo muy
arenoso. Si pasa de los 15cm es muy arcilloso, o sea que lo ideal sería estar en
el rango de:
5cm 15cm
En la UNI, la Católica, se hace 5 bolitas de 2cm de diámetro, durante 24 horas
se deja secar y después se trata de romperlas con la presión de los dedos, si
se trata de un buen suelo no deben romperse. Si se rompe 1 de las 5 bolitas se
debe hacer de nuevo la prueba.
Se hizo un adobe con suelo de la Huaca “Juliana” y se determinó:
Oxido de silício …….. S1O2 ……… 60%
Oxido de alumínio …. Al2O3 …….. 22.92%
Oxido de fierro…….. Fe2O3…….. 4.28%
Oxido de magnesio MgO……… 4.39%
Oxido de calcio……….. CaO………. 0.73%
Agua……………………. H2O ……….. 0.29%
Conchuelas………… ………..1.30%
Material orgánico (cactus) …………… 6.53%
Este adobe dio una resistencia de 30 kg/cm2
> 15 kg/cm2
(R.N.C.)
DIMENSIONES DEL ADOBE TRADICIONAL
Se han encontrado variadas dimensiones, pero se dan las recomendaciones
que debe cumplir un buen adobe:
43
1. La longitud del adobe no debe ser mayor que el doble de su ancho más el
espesor de una junta de pega.
l < 2a + ejunta
2. La relación entre la longitud del adobe en el plano del muro y su altura no
debe ser menor que 4 para construcciones hechas con adobe sin
estabilización, ni menor que 3 para adobe estabilizado.
4
h
l
para adobes sin estabilizar
3
h
l
para adobe estabilizado
3. El peso del adobe, debe ser como máximo 30 Kg.
Cuando se observa una pared de adobe, se puede apreciar la falla por
sismo que es a 45º (falla por tracción diagonal).
La falla deberán ser por rotura del adobe y no por la junta.
Del gráfico cuando h =
2
l
 l = 2h 
h
l
= 2
No se debe usar porque se le hace el camino a la falla por sismo.
En conclusión, el largo debe ser mayor que el doble del ancho, de tal manera
que si se produce falla, sería por rotura del adobe y no en las juntas.
a
a
ejuntal
h
l
h =
2
l
l
45º
m
m
44
También se recomienda adobes cuadrados:
Adobe estabilizado:28 x 28 x 8 cms
Adobe simple: 38 x 38 x 8 cms
Ventaja de los adobes cuadrados
1º su peso 19 Kg (fácil manipuleo)
2º relación 4 @ 1
3º No se tendrá desperdicios con este tipo de
adobe (ver fig). A lo más se recomienda hacer
un medio adobe de 1 8 x 18 x 8
4º Permite solución correcta de encuentros
ENCUENTRO DE MUROS
28
28
10cm
30 ó 40
2cm 2cm
2cm
38
38
18 2 18
38
2
Encuentro en
esquina L Encuentro en
“Te” T
Encuentro en
cruz
HILADA
IMPAR
HILADA
PAR
45
Tendal
Debe estar preparado, compactado y de preferencia que lleve una capa de
arena fina. Al secarse el adobe se contrae y si hay material grueso se raja, pero
la arena fina le sirve como polines y evitan que se rajen.
Contenido de humedad del barro, tiene que estar comprendido entre el límite
líquido (L.L) y el límite plástico (L.P).
Cuanto más arcilla tenga el barro, el L.L. debe aumentar (las arcillas
expansivas tienen un L.L. muy alto mayor de 100).
El encogimiento en el adobe se presenta a las 24 horas y alcanza del 80% a
90% del total.
El porcentaje de encogimiento, lo debemos tener muy presente, ya que si
necesito un adobe de 28 x 28 cm tendré que hacer las gaberas más grandes,
en lo que se refiere a la altura se reduce ½ cm.
5% es un porcentaje aproximado de reducción. Lo recomendable es preparar
un adobe y ver cuanto se reduce y con estos datos preparar las gaberas. Si el
secado es muy violento el adobe se va a rajar.
Pasado 2 ó 3 días al adobe se le puede poner de canto.
A las 4 semanas se puede tener ya el adobe para el trabajo, con clima
favorable se puede asentar a los 20 días.
Son refuerzos para dar
mayor resistencia, puede
ser carrizo o fierro (este
resulta muy caro).
46
CONTROL DE CALIDAD DEL ADOBE
Prueba de flexión (obtener el módulo de rotura
en laboratorio).
Carga puntual: una persona de peso promedio
(aprox. 70 Kg.) durante 1 minuto. El adobe
deberá permanecer entero.
Esta prueba es mejor hacerlo con medio
adobe, según las normas el módulo de rotura
debe ser 2.5 kg/cm2
Medidas del adobe estabilizado: 28 x 28 x 8cm
Medidas del medio adobe 13 x 28 x 8 cm.
El esfuerzo de flexión :
I
Mc
Donde: I =
12
3
bh
; c =
2
h
4
pl
M
2
2
3
bd
pl
Reemplazamos los datos del adobe:
1344
5880
85.10
2870
2
3
2
2
/38.4 cmKg
Prueba de flexión
Medio
adobe
13 13
2
28
28
28
2
b = 10.5
l = 28cm
8 = d
13
d = 8cm
47
La norma dice: 2
/50.2 cmKg
Como: 4.38 > 2.50 estamos bien!
El módulo de rotura en promedio debe ser = 3.5 Kg/cm2
, pero ningún adobe
debe tener menos de =2.50 kg/cm2
Proceso constructivo: En la sierra se construye con adobe en una ladera y
resultan 2 paredes diferentes.
Y muchas veces pasa al 2do piso esto no es recomendable.
PARTES PRINCIPALES DE LA ESTRUCTURA DE UNA VIVIENDA
a. Cimentación
b. muros
c. Elementos de arriostre
d. Techo
CIMENTACIÓN.- Encargada de transmitir la carga al suelo. La norma exige no
construir con adobe en suelos con capacidad portante menores de 1 kg/cm2
2
/1 cmKgCtt
Es posible solo cuando se utiliza adobe estabilizado, cuando uso adobe simple
(barro + paja):
2
/2 cmKgCtt
Los suelos blandos producen amplificación del sismo:
Un sismo de grado V (en mercalli modificado) en Lima, produce más o menos
un sismo de grado VIII en la Molina.
Tipo de suelo )/( 2
cmKgt
Roca dura y sana (granito, basalto) 40.0
Es recomendable
hacer una
plataforma y
después
construirla.
2º piso
1er pisoh1
h2
No recomendable
2º piso
h1
h2 = 0
48
Roca media dura y sana (pizarra) 20.0
Roca blanda y fisurada 7.0
Conglomerado compacto bien graduado 4.0
Terrenos compuestos de mezclas de arena y grava 2.0
Arena fina, media gruesa, mezclada con Limo o arcilla 1.5
Arena fina, mezclada con Limo o arcilla 1.0
Arcilla firme 1.5
Arcilla inorgánica blanda 0.5
Limo inorgánico con o sin arena. 0.25
Cuando estos suelos se encuentran bajo agua su capacidad portante
disminuye a la mitad.
Los valles costeros tienen t igual a 1.0 Kg/cm2
o menos.
La cimentación puede consistir en un sistema común de cimentación corrida de
concreto ciclópeo 1:12 con 30% p.g (8” ). Si no se consigue el cemento se
puede usar piedra con barro estabilizado o mezclas con cal.
La norma exige que la profundidad mínima del cimiento sea:
0.40 m si utilizó concreto ciclópeo.
0.60m si utilizó piedra con barro.
Ancho del cimiento: para concreto, ciclópeo  1.5 veces el espesor de la pared
Para piedra con barro  2.0 veces.
Sobrecimiento: protege la edificación del adobe, aísla las hiladas inferiores de
la humedad, erosiones mecánicas o sales.
El agua por capilaridad sube y puede llegar a la primera hilada, por tanto la
primera hilada debe estar a:
0.20 m del piso terminado
Y a 0.30m como mínimo del suelo natural.
El sobrecimiento puede ser de concreto ciclópeo 1:10 con 25% de piedra
mediana (6” ).
49
Muros:
a. Según las normas sismo-resistente: el espesor (e) mínimo de los muros será
la mayor de las siguientes dimensiones:
e > 1/8 h … h = altura libre
e > 1/12 de la distancia entre los elementos de arriostre verticales
b. La longitud entre el extremo libre de un muro y el elemento vertical de
arriostre más próximo no excederá de 0.4 veces de altura libre del muro.
l < 0.4 h
Si resultase mayor, debemos confinar o ponerle una mocheta, pero no dejarlo
libre.
c. Los vanos de puertas y ventanas deben alejarse como mínimo 1.20 de la
pared transversal.
d. Los vanos de puertas y ventanas debe estar separados como mínimo 1.00
m.
e. el vano de puerta no debe ser mayor de 90cm.
f. El vano de ventana no debe ser mayor de 1.20m ni debe tener una altura
mayor de 0.90m.
h
l
1.20 (minimo)
1.00m
Min.
< 1.20m< 90m
a b
l
a + b < l / 3
50
g. La suma de los anchos de vanos de una pared no debe ser mayor de 1/3 de
su longitud.
h. La separación entre casas vecinas debe ser como mínimo: 5cms.
i. Si tengo una edificación antigua y quiero arreglarla es preferible construir una
pared nueva.
j. No se debe construir esquinas en ochavos.
k. todos los adobes deben quedar trasladados como mínimo ½ adobe.
Elementos de arriostre
Son muros transversales o mochetas.
 Una pared es arriostre de otra.
 Cuando se usa adobe cuadrado, se solicita pasar un adobe es decir una
longitud l (ver fig.)
l
l /2
min
Vigas soleras (v.s.) son elementos que dan amarre a los muros de los
cuales toman cargas o se encuentran formando parte integrante.
l
l
MOCHETAS
51
 Para diseñar el arriostre hay que considerar que el muro es apoyado, o
como losa apoyada sujeto a fuerzas horizontales perpendiculares a él.
La longitud de un muro de arriostre no debe ser menor de ¾ de su altura. Ejm.
Si tenemos un muro de 2.40m de alto necesita ¾ (2.40) = 1.80 m. de arriostre.
En el gráfico si la longitud del muro no cumple con 3/4h entonces no es
arriostre pero lo podemos convertir a arriostre colocando refuerzo (caña, etc.).
Las cañas pueden ser: caña brava, caña de guayaquil, carrizos.
Refuerzos: Para que la caña funcione como refuerzo estando puesto en el
muro, debe estar anclado (fijo) en la cimentación y en la parte superior a la viga
collar.
Para fijarlo a la cimentación. Si uso concreto ciclópeo no hay problema, pero si
la cimentación es de piedra y barro, debo poner al final de la caña, alambres,
> ¾ h
v.s.
v.s.
ARRIOSTRE
HORIZONTAL INF.
ARRIOSTRES VERTICALES
ARRIOSTRE HORIZONTAL SUPERIOR
Refuerzos
52
para evitar que se salgan. Las cañas impiden que la edificación colapse
totalmente.
Mortero: El mortero sirve para pegar los adobes (cemento-arena). El mortero
de asiento debe ser de tal naturaleza que se fisure lo mínimo posible, si el
mortero se fisura los adobes se separan. El mortero también se encoge, pero
como está confinado por los adobes se raja. Es igual mezclar el barro con paja
o con arena, con este último el encogimiento es menor.
Cuando hay falla, debemos evitar que el mortero falle solo, debemos tratar que
esta falla sea del mortero y del adobe.
Dosificaciones para evitar que falle:
Mortero: Cemento – arena 1:8 ó 10
Mortero: Cemento – tierra + arena 1: (6+4)
Mortero: Cemento – tierra + arena + 1% asfalto RC – 250
No se debe usar mortero de barro solamente porque falla. Las juntas verticales
o horizontales deben tener como máximo 2cms.
Techo:
El techo debe ser liviano, en el peor de los casos se puede usar tejas (80kg/m2
)
pero no más allá.
El techo puede ser de barro con paja y asfalto, pero esto es muy poco para
zonas lluviosas, allí se debe usar calamina.
En techos livianos cada muro recibe carga que está de acuerdo al área
tributaria (área de influencia) que soporta y no es con respecto a la rigidez del
muro.
Todo techo debe llevar material aislante y la torta de barro es buen aislante.
Viga collar.- Toda edificación de adobe, debe tener viga collar, anclada
adecuadamente al muro, de tal forma que sirva como arriostre, esta puede ser
madera, de concreto, también puede ser de malla metálica y concreto.
La viga collar debe cumplir la función de dintel.
1 cemento
8 ó 10 arena
1 cemento
6 tierra +
4 arena
53
La viga collar puede ser madera.
La UNI, La Católica han planteado una norma que reemplazó a la dada en el
año 1977 sobre construcciones de adobe.
Se puede usar tijerales de madera, pero estos no deben ser mayores de 6.
Revoque.- Se debe colocar revoque para evitar que el adobe falle por erosión,
sobre todo el adobe simple. El adobe estabilizado puede quedar sin revoque.
Como material de revoque podemos usar barro solo. El barro-arena o
enyesado.
Instalaciones: Sanitarias, se recomienda que sea visible.
Eléctrica, debe ser empotrada
El tubo de ventilación se debe llevar por equina y después revocarla.
La viga collar es como
una escalera echada.
2” x 2
3” x 3”
10cm
Si la viga collar es de
concreto basta con una
altura de 10cm con 2 3/8”
54
2.2.10 ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES DE
ADOBE
El adobe como elemento constructivo y la albañilería de adobe, tienen
características propias, que deben considerarse en el diseño, de igual manera
como cuando se utiliza otro material.
En el análisis se considera:
1.- Cimentación
2.- Muros
3.- Elementos de arriostre
El diseño se basa en el MÉTODO ELÁSTICO CLÁSICO o de Cargas de
Trabajo y no llega al Método de la Rotura.
La prueba a la compresión del adobe se hace en cubitos que se sacan del
adobe. La carga que se obtiene de la prueba no es la resistencia del muro,
porque en el muro participan otros factores (esbeltez, mortero, etc.) Hasta
ahora no se puede relacionar el ,
cf resistencia del muro; esto es lo que se
quisiera saber.
Cimentación
El estudio de la cimentación, al igual que para otros tipos de construcciones
debe iniciarse con el conocimiento de las características del suelo sobre el que
se va ha construir.
El diseño se regirá con los mismos principios utilizados para una cimentación
convencional, teniendo especial cuidado en considerar la capacidad portante
del suelo, posibilidad de asentamientos, etc.
Carga vertical
Muro de adobe
Carga Horizontal
(Sismo, viento)
El viento es
secundario, porque
la edificación es
pesada.
55
Muros
Las cargas que actúan sobre los muros se determinan siguiendo métodos
usuales. Para la determinación de las cargas horizontales puede utilizarse los
criterios planteados más adelante. Determinadas las cargas, se verificarán que
los esfuerzos producidos sean menores o iguales a los esfuerzos admisibles.
Para esta verificación se presenta una metodología que se detalla a
continuación.
Muros bajo carga vertical
El esfuerzo admisible se determina, afectando el esfuerzo de rotura con
factores de reducción por variabilidad de resistencia real, variabilidad de
cargas, excentricidad y esbeltez, factores que influyen en la resistencia de un
elemento en comprensión.
De los estudios realizados en la Universidad Nacional de Ingeniería, se
plantea la siguiente expresión para la determinación del esfuerzo admisible del
muro:
,
mlecrm ff
Al ,
mf le aplicamos otros factores para obtener el mf donde:
mf = Esfuerzo Admisible del Muro (no es el esfuerzo a la rotura)
r Coeficiente de reducción por variabilidad de la resistencia real.
c Coeficiente de reducción por variabilidad de las cargas.
e Coeficiente de reducción por excentricidad.
l Factor de esbeltez.
,
mf = Esfuerzo de rotura a la compresión del prisma estándar.
r 0.81
c 0.69
e 0.77
Son valores que se han obtenido en laboratorio y se usan para el adobe en
general.
Reemplazando: ,
43.0 mlm ff
Del gráfico N° 1 podemos obtener l
Se sabe que:
f
E , esto nos indica que conocido el esfuerzo y la
deformación, podemos calcular el módulo de elasticidad.
56
Y α =
mf
E
'
, donde E = Módulo de Elasticidad.
Los valores de: k = 1 Columna biarticulada, viga collar en los extremos.
k = 2 Columna apoyada en su base, no hay viga de amarre.
Los valores de E y ,
mf dependen del tipo de adobe y del mortero utilizado ver
Tabla N° 1.
Tabla N° 1
ADOBE MORTERO E ( )2
cm
kg ,
mf ( )2
cm
kg
COMÚN BARRO 1,700 8
ESTABILIZADO
Asfalto
CEMENTO –
ARENA
1:8
4,760 19
SUELO –
ASFALTO
S – 1 %
3,000 15
Por ejemplo para el adobe común: E = 1700kg/cm 2 ,
mf = 8 kg/ cm 2
En ladrillo se dice: ,
mf > 35 kg/ cm 2
El esfuerzo a la compresión del ladrillo ícaro rex es 180 kg/ cm 2
. A
veces el ladrillo k.k. hecho a mano da 60 kg/ cm 2
que es menor que el
que se hace con buena técnica.
57
58
FLEXIÓN Y CORTE
Resistencia en flexión: Moromi9
estudió experimentalmente la resistencia en
flexión en un plano horizontal de la albañilería de adobe con y sin refuerzo, la
resistencia del muro sin reforzar resultó muy pequeña, mientras que con
refuerzo se llegó hasta una resistencia 39 veces mayor cuando uso mortero de
barro con cemento, pero solo 4 veces mayor cuando uso mortero de barro
simple.
Resistencia en corte: Minchola10
, Guanilo11
y Merino12
, estudiaron
experimentalmente, la resistencia de muros de corte de albañilería de adobe
con o sin refuerzo. La resistencia del muro sin reforzar fue de 0.123 kg/ cm 2
y
la más alta resistencia obtenida fue 0.268 kg/ cm 2
, correspondiente al
espécimen reforzado en ambos bordes verticales y también horizontalmente
cada tres hiladas.
Muros con cargas horizontales en su plano
El muro puede fallar por: Volteo
Corte (En forma limpia)
Deslizamiento
Tracción Diagonal
El esfuerzo cortante que actúa en un muro está
dado por la expresión:
tL
V
vact
.
.
donde:
Vact = Esfuerzo cortante
V = Carga Horizontal
L = Longitud del muro
t = Espesor del muro
9
MOROMI Isabel, “Estudio de Vigas de Suelo-Cemento Reforzadas con Caña de Guayaquil y de
Modelos de Muros de Adobe sometidos a Cargas Perpendiculares a su Plano”. Tesis de Ingeniería Civil,
Universidad Nacional de Ingeniería, 1971.
10
MINCHOLA HARO Carlos E.
Estudio de Muros de Adobe Sometidos a Cargas Horizontales – Parte (a), Tesis de Ingeniería Civil,
Universidad Nacional de Ingeniería, 1974.
11
GUANILO GARCÍA Horacio A.
Estudio de Muros de Adobe Sometidos a Cargas Horizontales – Parte (b), Tesis de Ingeniería Civil,
Universidad Nacional de Ingeniería, 1974.
12
MERINO ROSAS Francisco A.
Estudio de Muros de Adobe Sometidos a Cargas Horizontales – Parte (c), Tesis de Ingeniería Civil,
Universidad Nacional de Ingeniería, 1974.
Falla
45°
Muro
volteo
carga
59
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
A
P
Esfuerzo de compresión se aplica
y se deja allí.
Luego se aplica la carga horizontal y se
trata que los dos medios adobes se junten
(se peguen) y allí se produce el corte.
La expresión de Coulomb: fv
Donde: v Esfuerzo cortante del muro, que se calcula por la prueba de
Corte directo o esfuerzo tangencial de falla, kg/ cm 2
Esfuerzo de adherencia (cohesión) kg/ cm 2
f Coeficiente de fricción aparente
Esfuerzo de confinamiento (compresión unitaria), kg/ cm 2
lo obtenemos de
A
P
. Los parámetros y f se determinan a partir de
ensayos de corte directo. Ejemplo se ensayó seis especimenes, tres con 0
y tres con 0.5 a 1.0 kg/ cm 2
, se eligió un valor de P. sea P1 , lo mantengo
constante y obtengo 1 = P1/A, luego elijo P2 y obtengo 2 = P2/A
Grafico estos puntos, los unimos y obtenemos una recta, esta corta a la
ordenada y ese valor es del parámetro .
Calculado v , ya se puede obtener .admv con la siguiente fórmula:
El reglamento actual, para construcciones con adobe simple, nos da como
valor del factor igual a 0.45, obteniéndose:
En la tabla Nº 2, se dan como referencia algunos valores de y de f para
adobes estabilizados con asfalto.
.admv = factor (v )
.admv = 0.45 (v )
.admv = 0.45 )( f
60
Tabla Nº 2
Adherencia y coeficiente de fricción de acuerdo a los resultados de los ensayos
Mortero y Adobe
1 2 4
f f f
S - 2% A.CH
A.G
1.66 0.90
0.69
0.80
0.75
0.67
0.90 0.78
1 : 10 – 1 %
S
A.CH
A.G
2.10 1.10
1.18
1.01
0.70
0.86
1.40
1.30
0.60
0.83
1: (6,4) – 1% A.CH
A.G
1.47
1.52
0.83
0.55
Simple Estabilizado 0.55 0.58
A.CH: Adobe chico
A.G : Adobe grande
Ensayos de corte directo
Valores hallados de la relación v = + f
Esfuerzos de confinamiento de 1.2 y 4 Kg./cm2
Los valores de y f varían con el tipo de adobe y de mortero. La carga
de confinamiento será las sobrecargas actuantes más el peso propio del
muro.
El mortero puede ser: 1 : 1 : 5 ó 1 : 1 : 4
Para el caso de adobe simple y mortero simple.
212.0
cm
kg f = 0.67
Para el caso: con mortero 1 : ( 6 + 4 ) + 1 % Asfalto ( 1 cemento, 6 tierra,
4 arena, 1 % asfalto), para adobe chico se tiene:
247.1
cm
kg f = 0.83
Mejorando el mortero estamos ganando mucho en capacidad portante.
Se puede apreciar la diferencia 12.0 a 247.1
cm
kg
Si no pasa por corte, se debe anchar el muro o alargar el muro.
Si la carga es perpendicular al muro:
.
Vc
Vc
Vc = Viga CollarVC
VC
61
El muro se flexiona y esta flexión puede ser en 2 sentidos.
Para que el muro no falle por flexión se debe calcular el espesor ( t ) adecuado.
Muros con cargas perpendiculares a su plano
El espesor de un muro sujeto a cargas perpendiculares a su plano está dado
por la expresión:
a
mm
f
aC
t
2
6
donde:
t = Espesor del muro
= Coeficiente – Gráfico N° 2
mC = Coeficiente Sísmico de Diseño
m = Peso Específico del Muro
a = Dimensión Crítica
af = Esfuerzo Admisible en flexión
Se especifica para el Adobe Común af = 0.30 2
cm
kg
Ver Tabla N° 3, en cual se dan algunos valores de af como referencia.
Tabla N° 3
ADOBE MORTERO
af ( )2
cm
kg
COMÚN BARRO 0.30
ESTABILIZADO
CEMENTO – ARENA
1:8 0.60
SUELO – ASFALTO 0.40
m = 1700 3
m
kg para adobe común.
m = 1900 3
m
kg para adobe estabilizado con asfalto.
62
63
Cm se determina de acuerdo a la norma.
Se puede usar mC = 0.24 Para adobe simple con refuerzo de caña
mC = 0.14 Para diseño de madera
mC = 0.20 Para diseño de ladrillo.
Cuando se hace el cálculo de: P
R
ZUSC
PCH
d
m
Para adobe simple resulta Cm = 0.32 que es mucho con respecto a 0.24 para
madera Rd = 4
El Coeficiente lo determina el gráfico Nº 2
BORDES ARRIOSTRADOS:
Elementos de Arriostres
Muros de Arriostre
Para el diseño de los muros de arriostre se debe considerar lo siguiente:
 Verificación por volteo
 Verificación por esfuerzo cortante
Teniendo presentes estos dos criterios, se han elaborado los gráficos Nº 3 y Nº
4 en los cuales se determinan dos valores para la longitud del muro de
arriostre, debiendo tomarse el mayor.
La = Longitud muro de arriostre
L = Longitud muro arriostrado
Primero veremos que el muro no se voltee
El valor de K en el gráfico Nº 3 es
L
hC
K m1.1
vanomuro
a
b
Muro
3.00 m
2.40
a = Menor dimensión = 2.40 m.
b = La otra dimensión = 3.00 m.
a = borde libre
b = la otra dimensión
ta
La
L
t
H
64
En donde:
Cm = Coeficiente sísmico de diseño
h = altura total del muro
L = longitud del muro arriostrado (ver figura)
= Factor que depende del material (tabla Nº 4)
En la tabla Nº 4 se dan algunos valores de
Tabla Nº 4
ADOBE MORTERO
Común Barro 1
Estabilizado Cemento – Arena 1: 8 2
Gráfico Nº 3
Verificación por volteo – Muro de Arriostre
ta = Espesor muro arriostre
t = Espesor muro arriostrado
La = Longitud muro de arriostre
L = Longitud muro arriostrado
0.20
0.40
0.60
K2 = 20
K2 = 10
K2 = 0.5
K1 = La/L
0.00 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 K
K2 = ta/t
K =
L
hcm1.1
65
Gráfico Nº 4
Verificación por Corte – Muro de Arriostre
ta = Espesor muro de arriostre
t = Espesor muro arriostrado
Luego:
L
La
K1  LKLa 1
“La” es lo que se necesita de acuerdo al cálculo y se debe comparar con lo que
diseñó el Arquitecto y no debe ser menor.
Para la elaboración del gráfico Nº 4 se ha considerado que el muro lleva viga
collar.
Para diseñar por corte:
)1.1(
1.1
'
Cmfh
hCm
K
m
m
0.10
0.20
0.40
0.60
K1 = La/L
0.00 0.20 0.30 0.40 0.50 K‟
K =
)11(
1.1
Cmfh
hc
m
mm
0.80
1.00 K‟2 = 0.5
K‟2 = 2.0
K‟2 = ta/t
66
Siendo :
Cm = Coeficiente de diseño sísmico
m = Peso específico del muro
= Esfuerzo de adherencia
f = Coeficiente de fricción
h =
2
hshb
bh = altura bajo la viga collar
sh = altura sobre la viga collar o altura equivalente a sobrecarga.
Calculado K‟ vamos al gráfico Nº 4, intersectamos con K‟2 =
t
ta
, y obtenemos
K1 de donde despejamos La .
Por último comparamos “ La ” de volteo y de corte y tomamos el mayor.
Viga solera
Sirve de arriostre al muro (arriostre horizontal superior) la carga horizontal que
toma la viga solera es igual al peso del muro por el coeficiente sísmico.
Las vigas se diseñarán como doblemente apoyadas y no se recomienda
diseñar como viga continua.
Obtenido el momento: 2
8
1
wlM , calculamos el esfuerzo actuante. El esfuerzo
admisible de la madera nacional varía de 80 a 100 Kg/cm2
.
La viga solera se diseñará para cumplir la función de amarre de todos los
muros de la construcción y puede considerarse como una viga, apoyada en los
muros transversales, sometida a una carga uniformemente repartidas. Esta
carga será la que transmite el muro al que sirve de amarre cuando es sometido
a cargas perpendiculares a su plano.
Recomendaciones complementarias
La utilización de Refuerzo de caña (carrizo partido por la mitad) se ha
experimentado con muy buenos resultados como refuerzo, para efectos de
flexión, tanto horizontal como vertical, así como para colaborar en los amarres
de los encuentros de muros.
Proporciona además una mayor capacidad de deformación a la construcción
(ductilidad).
V.C.
hs
hb
67
El diseño puede hacerse con principios similares al utilizado en concreto
armado, considerando el esfuerzo admisible de la caña en las Disposiciones
Especiales para Diseño Sismo – Resistente de Construcciones de Adobe.
Criterio Práctico
Al haber resumido todo el proceso engorroso del cálculo, en fórmulas y
expresiones prácticas, permite que el usuario del método, lo ejecute de una
forma muy práctica y sencilla, obteniendo resultados que redundaran en
beneficio para la comunidad.
Ejemplo :
0.40
0.38
1.25
0.90
1.25
0.38
0.40
4.96m
0.40 .38 1.25 0.90 1.25 0.38 0.40
4.96m
1.63 1.63
.30
.10
2.20
1.80
.20
2.40
Muro a diseñar
68
Verificación
1. Por capacidad portante (muro bajo carga vertical)
mflecrfm '
Considerando:
r = 0.81
c = 0.69 ecr = 0.43
e = 0.77
El valor de mflfm '43.0
l se determina del gráfico Nº 1 Pág. Nº 51
Cálculo previo:
*
mf
E
'
de la tabla Nº 1 Pág. Nº 50
2
/700,1 cmKgE
2
/8' cmKgmf
5.212
8
1700
**
t
KL
K = 1 Columna biarticular equivalente
L = 1.80 m
T = 0.38 m
74.4
38.0
80.11
t
KL
Del gráfico Nº 1 96.0l
896.043.0fm = 3.3 Kg/cm2
Esfuerzo admisible del muro
69
METRADO DE CARGAS
1º Carga de Techo
pp = 80 Kg/m2
[techo de caña con torta de barro]
s/c = 30 Kg/m2
[según reglamento, por ser techo liviano]
Wt = 110 Kg/m2
Pt = Peso del techo = 110 Kg/m2
x 2.48m x 2.48 m = 677 kg.
Peso total del muro = Pm
Pm = m x l x h x e m = 1700 Kg/m3
para adobe simple
= 1700 Kg/m3
x 1.63m x 2.20m x 0.38m = 2,317 Kg.
Ptotal = Ptecho + Pmuro
Ptotal = 677 + 2317 = 2994 Kg
Carga unitaria = 22
/48.0/71.4833
38.063.1
2994
cmKgmKg
= 0.48 Kg/cm2
< 2
/3.3 mKgfm Esfuerzo admisible del muro
Esfuerzo que actúa
Está bien!
2.48 m
4.96
70
VERIFICACIÓN POR CORTANTE
(Cargas horizontales coplanares)
Los muros paralelos al sismo trabajan al corte.
El esfuerzo cortante actuante en un muro está dado por la expresión:
Vact =
..tL
V
ó =
..db
H
Vact = Esfuerzo cortante actuante
V ó H = Carga Horizontal
L ó b = Longitud del muro
t ó d = Espesor del muro
H = Cm x P
Se puede tomar el coeficiente sísmico
Cm = 0.24 (para adobe simple con refuerzo de caña).
Cm =
Rd
CSUZ
Z = 1 porque la casa está en Lima
U = 1 por ser categoría C
S = 1.2 por ser tipo 2
0.16 < C < 0.40 c = 0.40 conservadoramente
Rd = 2
Cm = 24.0
2
4.02.111
pp = peso propio = 80 Kg/m2
[techo de caña con torta de barro]
s/c = sobrecarga = 30 Kg/m2
[según reglamento, por ser techo liviano]
S/C = 30 kg/m2
0.25 = 7.5 kg/m2
Para sismo se forma el 25% de la sobrecarga
Osea:
pp = 80 kg/m2
s/c = 7.5 kg/m2
Pesotecho unitário = 87.5 Kg/m2
71
1.25
0.45
2.48 m
1.63 m
1.70
X
y
0.38
0.40
Pesotechototal = 87.5 Kg/m2
x 2.48m x 2.48m = 538 Kg.
Peso del muro = Peso del muro eje x + peso del muro eje y
Peso del muro eje X = 1700 kg/m3
x 1.63 m x 2.20m x 0.38 m = 2317 Kg
Peso del muro eje y = 1700 kg/m3
x 1.70 m x 2.20m x 0.38 m = 2416 Kg
Peso del muro = 2317 + 2416 = 4,733 kg.
P = Pesotecho total + Peso del Muro = 538 + 4,733 = 5,271 Kg.
H = Cm x P = 0.24 x 5,271 = 1,265 Kg.
Vact = 2
/2.0
38.063.1
265,1
cmkg
mm
Kg
db
H
El esfuerzo cortante admisible está dada por la expresión:
Vadm = 0.45 )( f
Vadm = Esfuerzo admisible
= Esfuerzo de adherencia
f = Coeficiente de fricción
= Comprensión unitaria normal al plano de corte.
Para adobe simple asentado con mortero de barro con paja tenemos:
= 0.12 Kg/cm2
f = 0.67
= 0.48 Kg/cm2
[Calculado anteriormente como esfuerzo actuante]
1.63m
72
Vadm = 0.45 (0.12 + 0.67 x 0.48) = 0.2 kg/cm2
Vact = Esfuerzo cortante actuante = 0.2 kg/cm
2
< Vadm = Esfuerzo cortante admisible = 0.2 g/cm
Está bien!
VERIFICACIÓN POR FLEXIÓN
(Muros con cargas perpendiculares a su plano)
El espesor del muro sujeto a cargas perpendiculares a su plano está dado
por la expresión:
fa
aCm
t
m
2
6
t = Espesor del muro
= Coeficiente (gráfico Nº 2)
Cm = Coeficiente sísmico de diseño = 0.24
m = Peso específico del muro = 1700 Kg/m3
a = Dimensión crítica
fa = Esfuerzo admisible en flexión = 0.30 kg/cm2
Tabla Nº 3 Pág. 55
1ro Muro con 3 bordes arriostrados
106.091.0
80.1
63.1
a
b
cmt 28
10010010030.0
180170024.0106.06
2
necesariot = 28cm < e = 38cm Está bien.
a = borde libre =1.80 m
b b = la otra dimensión = 1.63 m
73
2º Muro con dos (2) bordes arriostrados [Muro sobre viga collar]
cmt 4
1030.0
30170024.050.06
6
2
necesariot 4 cm. < e = 38 cm. Está bien!
3º Muro con 4 bordes arriostrados
9.1
8.1
4.3
a
b
10.0
cmt 2643.26
1030.0
180170024.010.06
6
2
cmecmtnecesario 3826 Está bien.
a = 30cm
= 0.50
b = 3.40cm
1.25 0.90 1.25
a = 1.80
a = menor longitud
b = otra dimensión
Muro vano Muro
74
CHEQUEO POR VOLTEO
M = H x d = 1,265 kg x 0.90m = 1,139 Kg-m
Esfuerzo de tracción:
2
12
3
h
c
bh
I
I
Mc
ft
12
2
bh
h
M
ft
mh
mb
bh
M
ft
63.1
38.06
2
0.90 = d
1.80
tracción
Compresión
H = 1,265 Kg
h = 1.63
b = 0.38
h = 1,63
75
2
22
/68.0
16338
1139006
cmKg
cmcm
cmKg
ft
Area caña =
djfs
M
..
2
/250 cmKgfs
Acaña = 2
2
64.3
14487.0/250
/113900
cm
cmKm
cmKm
1 caña 1” tiene 2cm2
Así se determina la caña en los extremos.
2 cañas de 1”
MURO CON REFUERZO VERTICAL DE CAÑA
(1.63-0.19) = 1.44m = d 0.19m
1.63m
b=0.38
d = 1.44m <> 144 cm
½ adobe
VIGA COLLAR
1.80m
0.38m
1.00 m
1.63m
Se considera
como
simplemente
apoyado
caña
76
Area caña = mlcm
cmcmKg
cmKg
djfs
M
/53.1
1987.0/250
6300
..
2
2
1 caña ml00.1@"1
MURO CON REFUERZO HORIZONTAL DE CAÑA
H = Cm x P
P = m x Area x Altura
= 1700 x 1.00 x 0.38 x 1.00 = 646 Kg.
H = 0.24 x 646 Kg = 155 Kg.
W = 155 Kg/ml
M =
22
78.3155
8
1
8
1
Wl
1.00
Caña
0.38m
1.00m
19 = d
Se sabe:
H = Cm x P
P = m x área = 1700 3
m
kg
x 1.00m x 0.38m
= 646 Kg/m
H = 0.24 x 646 Kg/m = 155 Kg/ml = W
Estas cañas son por volteo
Esta caña es el refuerzo
vertical que necesita
1caña .00.1@"1 m
19 19
0.38
mlkgmlmlKgWlM 6380.1/155
8
1
8
1 22
77
M = 277 Kg-m
Acaña = mlcm2
7.6
1987.0250
27700
Usaré 2 medias cañas cada 3 hiladas en ambas caras. @ 30
@ . 25m
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
1
2
3
4
0.30
0.30
0.30
0.30
0.30m
0.30
0.30
0.40
1m
1m
2.4m
1m
Para h = 2.40 tenemos
2 medias cañas
@ . 30 m
78
DISEÑO DE PARED CON PARED (Debido al cortante por sismo)
Área de corte
9 adobes con 2 áreas de corte de 19 x 38 cm
Área de corte = 9 x 2 x 19 x 38= 18 x 19 x 38 cm2
2.08 m
1.63
0.38 1.25
0.38
0.45
1.63
2.08 m
1
1
2
2
8
8
9
9
Area de
corte
18 hiladas
1.80 m
79
La fuerza sísmica es
H = 0.24 P
P = 1700 x 1.80 x 0.38 x 2.08
P = 2419 kg
H = 0.24 x 2419 = 581 Kg.
Cálculo de Vadm:
Vadm= 0.45 ( + f )
Cálculo de :
23
/1530
2
8.1
/1700 mKg
m
mKg
= 2
24
/15.0
10
1530
cmkg
cm
Kg
2
/15.0 cmKg
Como: 2
/12.0 cmKg
67.0f
Tenemos:
Vadm= 0.45 (0.12Kg/cm2
+ 0.67 x 0.15 Kg/cm2
)
Vadm= 0.10 Kg/cm2
Vact= 2
2
/04.0
381918
581
cmKg
cm
Kg
cortedeArea
H
Vact= 0.04 Kg/cm2
< Vadm= 0.10 Kg/cm2 Está bien.
VIGA SOLERA (VIGA COLLAR)
VIGA COLLAR
0.30
0.10
0.90
1.30m
0.90
1.80m
80
La viga solera está apoyada en los muros transversales y sometidos a la fuerza
horizontal.
Sería:
H = 0.24P
P = Pmuro + Ptecho
Pmuro = 1700 Kg/m3 x 1.30m x 0.38m x 1 = 840 Kg/ml
Son 840 kg. que se ha considerado por ml de viga collar
2
/80 mkgpp
2
22
/5.87
/5.7/3025.0/%25
mKg
mKgmkgcs
Ptecho = 87.5 Kg/m2
x
2
96.4 m
= 217 kg/ml
Ptecho = 217 Kg/ml
P = 840 + 217 = 1057 Kg/ml
H = 0.24 x 1057 = 254 Kg/ml = w
Mmáx(+) = 1/8 wl2
= 1/8(254)(3.78)2
= 454 kg-m
Asumiendo:
12
3
bh
I c =
2
h
23
6
12
2
bh
M
bh
hM
fa
4”
4”
v.c.
fa maderaact.
=
I
Mc
81
2
22. /272
1010
/454006
cmKg
cmcm
cmKg
fa maderaact
2
.
2
. /272/80 cmkgfacmkgfa maderaactmaderaadm No pasa!
Si consideramos
2
22. /05.34
2020
/454006
mkg
cmcm
cmKg
fa maderaact
2
.
2
. /05.34/80 cmkgfacmkgfa maderaactmaderaadm
Está bien!
8”
8” <> 20 cm
Estudioobreiseñoísmicon construccionesde adobe-y (1)
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  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE POST-GRADO MAESTRÍA EN GERENCIA DE LA CONSTRUCCIÓN MODERNA TESIS “Estudio sobre Diseño Sísmico en Construcciones de Adobe y su Incidencia en la Reducción de Desastres” PRESENTADA POR : Ing. Víctor Antonio Zelaya Jara PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO EN GERENCIA DE LA CONSTRUCCIÓN MODERNA LIMA PERÚ 2007
  • 2. 2 DEDICATORIA A mis queridos padres: Victoriano Zelaya León, Zoila Jara Agurto, por ver culminados, parte de sus anhelos. Victor Antonio Zelaya Jara
  • 3. 3 AGRADECIMIENTO A mi esposa Salvinia, a mis hijos José Antonio y Gustavo Adolfo y a mis hermanos por su aliento para que culmine este proyecto. A mi asesor Dr. Félix Valverde Orchés, por su invalorable apoyo, para llevar adelante mi Tesis.
  • 4. 4 INDICE ABSTRACT.......................................................................................................... 1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 3 CAPITULO I 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA............................................................. 7 1.1 ANTECEDENTES Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .............................. 7 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA................................................................ 9 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ...................................................................... 10 1.3.1 Problema Principal ............................................................................... 13 1.3.2 Problemas Secundarios ...................................................................... 13 1.4OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................... 14 1.4.1 Objetivo General................................................................................ 14 1.4.2 Objetivos Específicos......................................................................... 14 CAPÍTULO II 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LA INVESTIGACIÓN.................................. 2 2.1 MARCO HISTORICO.................................................................................... 15 2.2 MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 18 2.2.1 Comportamiento sísmico en las construcciones de adobe ................. 18 2.2.2 Sismo ................................................................................................... 20 2.2.3 Causas de los sismos .......................................................................... 21 2.2.4 Características de los sismos............................................................... 21 2.2.5 Tipos de daños debido a sismos.......................................................... 23 2.2.6 Tsunamis.............................................................................................. 24 2.2.7 Licuefacción de arenas ........................................................................ 27 2.2.8 Predicción de sismos ........................................................................... 28 2.2.9 Medidas básicas de seguridad contra sismos y otros fenómenos naturales............................................................................................. 29 2.2.10 Análisis y diseño estructura de edificaciones de adobe .................... 48
  • 5. 5 2.3 FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS.................................................................. 76 2.3.1 Hipótesis Principal................................................................................ 76 2.3.2 Hipótesis Específicas ........................................................................... 76 2.4 VARIABLES E INDICADORES DE LA INVESTIGACIÓN............................. 76 2.4.1 Variables Independientes (VI) .............................................................. 76 2.4.2 Variables Dependientes (VD)............................................................... 76 CAPITULO III 3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................... 77 3.1 MÉTODO....................................................................................................... 77 3.2 DISEÑO......................................................................................................... 77 3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA............................................................................ 77 3.3.1 Población ............................................................................................ 77 3.3.2 Muestra............................................................................................... 78 3.4 TÉCNICAS QUE SE UTILIZÓ EN LA INVESTIGACIÓN............................... 79 3.4.1 Técnicas de Investigación................................................................... 79 3.4.2 Instrumentos ....................................................................................... 79 3.4.3 Contrastación y validación de hipótesis.............................................. 80 CAPÍTULO IV 4. PRESENTACIÓN, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS 81 4.1 PRESENTACIÓN.......................................................................................... 81 4.1.1 Impacto de desastres y situaciones de emergencia en el Perú .......... 81 4.1.2 Vulnerabilidad de la salud e impacto de emergencias y desastres .... 92 4.2 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE LAS ENCUESTAS APLICADAS A DOCENTES................................................... 94 4.3 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE LAS ENCUESTAS APLICADAS A LOS ALUMNOS............................................. 104 4.4 CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS ............................................................. 114 4.4.1 Contrastación de Hipótesis Principal.................................................... 114 4.4.2 Contrastación de Hipótesis Específica................................................. 114
  • 6. 6 CAPITULO V 5. PROPUESTA DE UN MODELO DE DISEÑO SÍSMICO................................. 119 5.1 VERIFICACIÓN POR CAPACIDAD PORTANTE (muro bajo carga vertical) 129 5.2 METRADO DE CARGAS .............................................................................. 130 5.3 VERIFICACIÓN POR CORTANTE (Cargas Horizontales Coplanares) ........ 131 5.4 CHEQUEO POR VOLTEO............................................................................ 135 5.5 MURO CON REFUERZO VERTICAL DE CAÑA .......................................... 137 5.6 MURO CON REFUERZO HORIZONTAL DE CAÑA..................................... 138 5.7 DISEÑO DE PARED CON PARED .............................................................. 139 5.8 VIGA SOLERA (Viga Collar) ........................................................................ 140 5.9 ESPECIFICACIONES Y DETALLES ............................................................ 142 CAPITULO VI 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................... 152 6.1CONCLUSIONES ........................................................................................... 152 6.2RECOMENDACIONES................................................................................... 152 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................... 153
  • 7. 7 ABSTRACT Peru is located in the central region and western of the South America and its 216 territory reaches 1 285 km2. Its complex topography, characterized by chains of high Andean mountains that isolate three territorial spaces, combined to a rooted centralism, has contributed to define an unequal development of its cities, having itself concentrated those of greater dimension and political importance in the coast, narrow desert strip with elevated territorial threat for effects of earthquakes of high intensity and tidal waves to be part of the Fire Circle of the Pacific and floods in rains that randomly reach catastrophic effects. The occurrence of disasters originated by natural phenomena of extreme intensity, like the earthquake of Huaraz that in 1970 produced 70 000 deaths and 150 000 wounded, and the floods of the Boy, who between 1982 and 1983 caused a fall of the GIP in 13%, contenders with adverse events of antropico origin, like the initiated subversive violence in the years ' 80, that caused to the death of 30 000 people and losses by about 30 000 million American dollars, was added to great political and economic changes and the declination of the traditional agricultural activity, leading to an extended impoverishment that reached extreme levels in the rural scope, situation that it motivated great migrations towards the greater cities of the country, forming in them surroundings characterized by an explosive urban and social vulnerability. The economy from the country when entering to the decade of the ' 90, was signed by an increasing poverty, leisure, inflation and external debt. This had a deep repercussion in the health, end item of confused and unstable social dynamics, where the medical urgency - by its incidence and characteristics the external cause like a valuable tracer of the social process became an interesting indicator of the conditions of health, constituting itself. This became particularly patent in Lima, the capital city of the country, given its exaggerated concentration of population and political and economic power. The mortality associated to the accidentalidad and the violence stay in the country like a constant in the scopes urban and rural; the rate of homicides reaches a rate of 12 percents 000 inhabitants. Between 1984 and 1993 there were 24 000 deaths by traffic accidents and of each 100 deceaseds between the ages of 15 to 44 years, 30 happened by accidents; "the sector will continue facing other types of violence and accidents in the future".
  • 8. 8 This one is the daily substratum of the work in the intrahospitable services of emergency pre and. The experts consider that an earthquake with magnitude between 7.5 to 8.0 degrees in the scale of Richter, and intensities VII to IX in the scale of modified Mercalli, could cause to severe damages in 187 000 houses in Lima Metropolitan and the Callao, affecting 800 000 people, according to collates themselves of the works of the INADUR in 1983, Kuroiwa in 1977, National Institute of Civil defense 1994 and INDECI 1999. Recent studies reveal that it leaves from the old hospitals of Lima could leave operation transitorily after the earthquake, by damages in his structure or its functional and organizational processes. The planning and intervention to reduce this vulnerability and for the social and welfare answer to approach these contingencies are a interdisciplinary and multisectorial work, that requires a concerted effort of intersectorial and interdisciplinary agreement, as it has the Ministry to it Health through his Office of National defense. Produced the adverse event, first and greater exigency it will fall on the sector health and it will be in the attention of the victims. These will massively enter the hospitals through the services of emergency. The hacinamiento observed in some of these by exaggerated demand, prolonged stay, limited availability of equipment and provisions, expresses the necessity to redinamizar their management and specifically to have specialists formed for the management of welfare and administrative processes destined to confront contingent situations, that go from the integral attention of the individual urgency to the planning and operations of massive attendance in great disasters. The Greater National University of San Marcos, in Lima, forms specifically from 1993 human resources dedicated total and to that matter, the Medicine specialists of Emergencies and Disasters.
  • 9. 9 INTRODUCCIÓN El territorio del Perú es un escenario de múltiples peligros debido a su compleja conformación geológica y geodinámica muy activa, asociada a la complicada configuración morfológica y topográfica que influye notablemente en la variabilidad climática que, bajo la influencia del cambio climático global, da lugar al incremento de la frecuencia e intensidad de los eventos potencialmente destructivos. Estos escenarios de peligros o amenazas corresponden a espacios donde se han registrado eventos ocurridos en el pasado y también donde, de acuerdo con los estudios de riesgo, se determina una mayor probabilidad de ocurrencia de los fenómenos. Los factores que son considerados para la identificación de estos escenarios son los siguientes: Las características y el tipo de variabilidad climática. Las características de la sismicidad y vulcanismo Los procesos de geodinámica externa Los fenómenos que adquieren la categoría de peligros que ocasionan los desastres de mayor envergadura en el país son: los terremotos, las inundaciones, los huaycos y aluviones (avalanchas de lodo) y las sequías. Hay muchos otros fenómenos que ocurren eventualmente pero que tienen un impacto menor en términos territoriales, así como en cantidad de víctimas, daños y pérdidas económicas que los anteriormente citados. Los terremotos son el peligro mayor en nuestro país. La actividad sísmica en el Perú tiene un amplio desarrollo cuyo origen está relacionado con las condiciones tectónicas regionales y locales, y las condiciones locales de los suelos que determinan la aceleración y la severidad de sacudimiento, que a su vez van a tener notable influencia sobre las estructuras.
  • 10. 10 En el país existen 2 grandes regiones sismogénicas: La zona de subducción de placas tectónicas, generada por la interacción de las placas tectónicas Sudamericana (continental) y la de Nazca (submarina), las cuales interactúan, produciéndose un proceso de subducción dando lugar a la generación de fricciones que genera energía que es liberada de marea violenta a modo de sismos. Esta es la principal causa de los mayores sismos registrados en el país. Toda la franja costera y litoral del Océano Pacífico se configura así como el escenario donde inciden los mayores terremotos generados en esta zona, por los cuales las ciudades y pueblos de la Costa peruana y aquellas habitan en los contrafuertes de la cordillera occidental sienten los mayores impactos. Algunos lugares de la costa han soportado sismos de mayor magnitud, entre ellos se encuentra la parte central y la parte sur de la costa de la vertiente occidental de los andes se ven afectados por los sismo generados en esta macrozona. Cabe señalar que los sismos generados en la zona de subducción pueden generar tsunamis que hacen mas compleja los efectos en las poblaciones. Otra de las zonas sismogénicas que producen sismos locales y regionales dentro del territorio están asociados a la existencia de fallas geológicas activas. Estos sismos locales son por lo general de menor magnitud, pero al generarse muy cerca de la superficie, alcanzan un gran poder destructor reflejado en la alta severidad de sacudimiento e intensidades que se registran en las estructuras. Estas zonas sismogénicas continentales corresponden a segmentos que corren paralelos a la Cordillera de los Andes. Una de ellas que se ubica en la vertiente oriental de los Andes que abarca los departamentos de Amazonas San Martín y se extienden hacia el Sur cubriendo los departamentos de Huanuco, Pasco, Junín, Ayacucho, Cusco y Puno. Otro segmento recorre los valles interandinos desde Cajamarca, Ancash. Un
  • 11. 11 tercer segmento está en la parte Norte del Perú entre Piura y se extiende hacia el Ecuador. Son muchos los eventos sísmicos registrados en la historia del Perú que han afectado a las poblaciones. El terremoto más grande que afectó la ciudad de Lima fue el de 1746. De 3,000 casas existentes en Lima, sólo quedaron 25 en pie. En el Callao debido al tsunami ocurrido después del sismo, de un total de 4,000 personas sólo sobrevivieron 200. Otro terremoto importante ocurrió en 1940, de 8.2 grados en la escala de Richter, causó 179 muertos y 3,500 heridos. En los últimos 63 años han ocurrido tres terremotos mayores de 7 grados, siendo el de 1940 de 8.2. Los otros han sido en 1966 , 1970 y en 1974. El desastre más letal de la historia peruana ocurrió el 31 de Mayo de 1970 en Ancash y en menor grado en La Libertad y Lima; un sismo fue el detonante de eventos tales como los aluviones, inundaciones y licuefacción de suelos; en total fallecieron aproximadamente 69 mil personas. En Arequipa, en 1948 ocurrió un terremoto de 7.5 grados con efectos en Moquegua Tacna y Puno. Nuevamente en Arequipa hubo un sismo destructivo en 1958 de 7 grados y dos años después otro de 6 grados, en 1979 un terremoto de 6,9, en 1988 otro de 6.2 grados. Los terremotos más recientes en el Perú ocurrieron en San Martín (1990,1991),Cuzco (1992), lea (1996), Ayacucho (1999), y Moquegua Arequipa (2001). El sur de Perú y el norte de Chile es considerado como una zona de alta probabilidad de ocurrencia de sismos destructivos; en segundo lugar Lima y Ancash; y en tercer lugar Lambayeque-Piura. En consecuencia y en mérito a lo enunciado, el trabajo de investigación se ha estructurado de la siguiente manera: En el Capítulo I.- Se plantea el problema, caracterizándolo y delimitándolo en función a los alcances y efectos que el tema de investigación pretende
  • 12. 12 establecer y su incidencia en las medidas correctivas que la población debe ejecutar. Así mismo se define el problema de estudio, así como se precisa los objetivos que persigue la investigación. En el Capítulo II.-. Se esboza los fundamentos teóricos de la investigación, partiendo desde el enfoque histórico y conceptual hasta el tratamiento esencial de los efectos que sustenta la implementación de un estudio sobre diseño sísmico. También se formulan las hipótesis de trabajo, estableciendo las variables e indicadores que operacionalizan su funcionamiento en el proceso. En el Capítulo III.- Se sintetiza el proceso metodológico, señalando las técnicas y procedimientos que se han utilizado en el desarrollo de la investigación. En el Capítulo IV.- Se presenta el análisis y los resultados de la investigación, señalando los hechos y fundamentos del desarrollo sobre diseño sísmico y su incidencia en la reducción de desastres. Se aplica las encuestas respectivas a la población de docentes y alumnos de la Universidad Nacional Federico Villarreal. Facultad de Ingeniería Civil y su respectivas representación gráfica. En el Capítulo V.- Se presenta la propuesta de un modelo de diseño sísmico en una vivienda de adobe, para que soporte un sismo severo, y permita salvaguardar la vida humana, que es el objetivo principal de la tesis. En el Capítulo VI.- Finalmente se resumen las conclusiones y se proponen algunas recomendaciones, como resultado de la investigación. El autor
  • 13. 13 CAPITULO I 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 Antecedentes y Formulación del Problema Los antecedentes referidos al estudio de investigación, después de haberse realizado la búsqueda bibliográfica estuvo orientada a determinar a aquellas Instituciones o Investigadores que han efectuado estudios relacionados con las propiedades sismos resistentes en construcciones de adobe, quienes de alguna manera contribuirán a su desarrollo y para lo cuál se señala a continuación: Julio Kuroiwa, Ernesto Deza y Hugo Jaén1 , señalan que, la gran actividad sísmica en nuestro territorio ha cobrado siempre sus mayores víctimas en las construcciones de adobe. “....Más del 90 por ciento de los edificios dañados eran de adobe y su colapso causó más de 40,000.00 muertes”. Por otro lado, sin embargo, algunas construcciones de adobe resistieron sorprendentemente, los embates del sismo.”.....En Coishco, a 40 kilómetros del epicentro y sobre terreno rocoso, el daño fue mínimo y muchas de las construcciones de adobe sobrevivieron y están habitadas”. Debe aceptarse, entonces, que existen ciertas condiciones bajo las cuales este tipo de construcción puede ofrecer un comportamiento “satisfactorio” ante sismos severos. 1 Julio Kuroiwa, Ernesto Deza y Hugo Jaén “Investigation on the Peruvian Earthquake of May 31, 1,970”, 5th World Conference on Earthquake Engineering, Rome, June 1,973
  • 14. 14 Lo que constituye un comportamiento “satisfactorio” ante sismos, está adecuadamente resumido en una de las filosofías en boga en la ingeniería antisísmica. Según Fintel2 , los objetivos implícitos en la mayoría de las normas de diseño antisísmico son que la estructura sea capaz de: 1. Resistir sismos sin daños 1. Resistir sismos moderados con algunos daños estructurales leves y con daños no estructurales moderados. 2. Resistir sismos catastróficos sin colapsar. El Objetivo principal de la Tesis es: Salvaguardar la vida humana, aunque la edificación - en este caso de adobe sísmico -, colapse. Por colapso se entiende2 “... aquel estado que no permite que los ocupantes salgan del edificio debido a la falla de la estructura primaria”. El Ing. Roberto Morales Morales, el Dr. Ricardo Yamashiro Kamimoto y el Ing. Alejandro Sánchez Olano3 , sintetizan la información disponible sobre construcciones de adobe en formas de normas de diseño que permitan proyectar con este material, satisfaciendo los objetivos expuestos, en la mejor forma posible. Estudiaron primeramente, el comportamiento sísmico de las construcciones de adobe con énfasis principal en la detección de los mecanismos de falla, lo que permitió identificar los tipos de esfuerzos que era necesario estudiar principalmente. Se estudió luego experimentalmente, algunas de las propiedades mecánicas de la albañilería de adobe, especialmente su resistencia, bajo diferentes solicitaciones. En base a esos estudios se estableció los esfuerzos admisibles para el diseño. Finalmente, usando información de diversas fuentes y cálculos adicionales prepararon una propuesta de normas para el diseño de estas construcciones. Es en ese contexto, que la Tesis aportará un método analítico, que servirá de modelo en la aplicación de cálculos antisísmicos en el diseño de una vivienda de adobe. 2 Fintel Mark, “Resistance to Earthquake-Philosophy, Ductility and Details”. Publicación ACI SP-36, Response of Multistory Concrete Structures to Lateral forces 1,973, pp 75-96. 3 Ing. Roberto Morales Morales, el Dr. Ricardo Yamashiro Kamimoto y el Ing. Alejandro Sánchez Olano, “Investigación Experimental de Construcciones de Adobe y Bloque Estabilizado”
  • 15. 15 La resistencia de la albañilería de adobe se determinó mediante especimenes a escala natural, así en lo concerniente a la resistencia en tracción, en un estudio experimental, Vera4 encontró, como era de esperar una bajísima resistencia en tracción, de la albañilería de adobe, apenas 0.036 kg/cm 2 . Para su aplicación al diseño de muros reforzados con caña se encontró un dramático aumento en la resistencia del encuentro, hasta de 14.7 veces la resistencia del espécimen sin reforzar. En el diseño de esta vivienda de adobe, que incluye cálculos antisísmicos se usa la caña - puede ser caña brava, carrizo o caña de Guayaquil -, como refuerzo, para brindarle a la vivienda mayor resistencia frente a la ocurrencia de un sismo. La caña se comporta elásticamente casi hasta la rotura. Echazú5 determinó experimentalmente un valor medio del módulo de elasticidad de 1.52 x 105 kg/cm 2 con un coeficiente de variación de 6.2 % y un valor medio de la resistencia de 1350 kg/cm 2 con un coeficiente de variación de 17.7 %. Con la humedad se encontró una disminución de la resistencia del orden del 25 por ciento; en otros experimentos se ha encontrado una disminución mayor. 1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal el interés de conocer como el fenómeno sísmico viene causando estragos en las viviendas de Lima y que medida se viene aplicando a fin de atenuar los desastres, así mismo proponer un modelo de diseño sísmico con propiedades sismo resistentes mediante la construcciones de adobe y su posible efecto en la reducción de contingencias futuras, en beneficio de la comunidad. La importancia de la investigación radica en que con el uso de este método, se obtiene una vivienda de adobe con mejor comportamiento que el tradicional, frente a un sismo severo. Ello es posible debido a la aplicación de un cálculo estructural - MÉTODO ELÁSTICO CLASICO -, que nos proporcionará el área de refuerzo en caña estructural, que hará que este tipo de vivienda tenga mejor comportamiento frente a un sismo severo y que ha pesar de colapsar la edificación, la vida humana quede a salvo. Así mismo la importancia de esta investigación, radica en que contribuirá a 4 VERA GUTIÉRREZ Rodolfo, “Estudio sobre Losas de Suelo-Cemento Reforzadas con carrizo y encuentros de Muros de Adobe, tesis de Ingeniería Civil, UNI,1972”. 5 ECHAZÚ PERALTA, J F, “Estudio del suelo-cemento y de la Caña de Guayaquil – Parte 1. Tesis de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería 1971.
  • 16. 16 orientar a las familias y a la sociedad en la prevención e implementación de medidas adecuadas; así como llegar a conclusiones valiosas y aportes que podrán ser tomadas en consideración por investigaciones futuras. 1.3DEFINICIÓN DEL PROBLEMA La ocurrencia de desastres naturales a nivel mundial es bastante frecuente y sus secuelas van mas allá del corto plazo, y en ocasiones con cambios irreversibles, tanto en la estructura económica, social y ambiental. En el caso de los países industrializados los desastres ocasionan pérdidas de vidas limitadas, gracias a la disponibilidad de sistemas eficaces de alerta temprana y evacuación, así como a una mejor planificación del desarrollo urbano y códigos de construcción mas estrictos. Se prevé que el costo mundial de los desastres llegará a los 300 mil millones de dólares anuales para el año 2050. Estimándose además que 24 de los 49 países menos desarrollados enfrentan elevados niveles de riesgo por desastres de origen natural. A nivel de América Latina, en las últimas 3 décadas, a consecuencia de desastres naturales, han perecido más de 108,000 personas, ocasionando 12 millones de damnificados directos y aproximaciones hasta el año 2003 indicarían 60 millones en pérdidas directas. Así mismo se ha estimado la pérdida de 100 mil vidas por año en América Latina. Estas estadísticas para la región muestran que los desastres causan daños socialmente más significativos y en ocasiones irreversibles en los países en desarrollo, al concentrarse y afectar en mayor medida a los grupos de población más pobres y vulnerables. El Perú constituye un país con alta exposición a fenómenos naturales como sismos, inundaciones, deslizamientos, huaycos, sequías, heladas y de otra naturaleza con potencial destructivo. En ese sentido, el número de muertes suele ser elevado por cuanto afecta en mayor medida a grupos de población mas pobres y vulnerables. Y sin duda uno de los impactos mas comprometedores es el deterioro de las condiciones de vida de la población. En ese contexto, la geografía diversificada del Departamento de Arequipa hace que grandes áreas de este territorio estén expuestas a una serie de fenómenos naturales recurrentes cuyos efectos sobre las poblaciones alcanzan niveles impredecibles.
  • 17. 17 Ciertamente, las zonas alto andinas de Arequipa son las áreas de frecuentes fenómenos naturales que desencadenan en algunos casos en desastres, alterando el normal desarrollo de sus comunidades. De igual forma, la alta prevalencia de fenómenos climatológicos (sequías y heladas) causan graves impactos sociales y económicos. El sur del Perú y especialmente algunas regiones se encuentran situados dentro del Cinturón de Fuego del Pacífico, zona caracterizada por su gran actividad sísmica; esto hace que la amenaza y el riesgo sísmico sea inminente para esta región. La ocurrencia de estos sismos en general y en el Perú, se producen por su ubicación en el Cinturón Sísmico del Pacífico donde la actividad sísmica principal es el resultado de la subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana, con una velocidad relativa de 8 cm/año. Es la cadena volcánica, la que le otorga a los departamentos gran parte de su personalidad. De su activo pasado y presente geológico son testimonio las abundantes erupciones volcánicas que ha brindado un material que se apila en las canteras que son explotadas para extraer el insumo con el que se ha construido históricamente en el Departamento: el sillar. Los volcanes que rodean la ciudad capital: el Misti (5,822 m), el Chachani (6,075 m) y el Pichu Pichu (5,664) y al igual que los existentes en el Distrito de Andagua, catalogado como el Valle de los Volcanes, donde se aprecia 80 pequeños volcanes inactivos cuyo entorno asemeja una superficie lunar6 . Adicionalmente los criterios usados para la determinación de la problemática y selección de esta investigación son los siguientes: Criterio Personal Dentro del campo de las construcciones y diseños sismos – resistentes de edificaciones, existen muchos problemas, los cuales constituyen un abanico de problemas, que se refieren por ejemplo a construcciones y diseño sísmico en: acero, concreto armado, madera, adobe, etc.; es decir cuando ellos colapsan frente a la ocurrencia de un sismo severo y traen consigo la muerte de muchas personas. 6 Problemática de Desastres http://www.copasa-gtz.org.pe/problematicdedesastres.html [Consulta: 16 febrero 2007]
  • 18. 18 De todos estos problemas se eligió para la presente Investigación, el TEMA del ADOBE SÍSMICO - que es un problema -, debido a que existen investigaciones que se han realizado en Sismología e Ingeniería Asísmica, así como en los campos del Concreto Armado y el Adobe Sísmico, con el propósito de que a través de un estudio integral del caso, se proporcione un método que permita ser aplicado en las construcciones de adobe a fin de evitar pérdidas humanas aunque la estructura colapse. Criterio Temporal El proceso constructivo que se plantea y el método de análisis que se utiliza es de total vigencia tanto en nuestro país como en otros países, que padecen este problema. La idea es como se ha dicho: “evitar pérdidas humanas aunque la estructura colapse”. El colapso de las viviendas de adobe frente a la ocurrencia de un sismo sucede en el Perú y el mundo, como por ejemplo en Moquegua - Perú, Irak, etc. Criterio Teórico La Investigación concluye en métodos de análisis y síntesis que serán fácilmente utilizados por los profesionales para analizar de forma análoga otros materiales. Como estudio complementario al problema planteado en la investigación podemos resumir algunas ocurrencias sísmicas ocurridas en nuestro País y el Mundo.  22 enero 1582 sismo que destruyó Arequipa. Se destruyeron alrededor de 300 casas y murieron 30 personas sepultadas entre escombros.  12 mayo 1664 a las 4.30 am., Ica, tembló violentamente la tierra destruyendo la ciudad y ocasionando la muerte de 400 personas. En Pisco causó serias averías y en Lima fue sentido con gran intensidad, sin causar daños.  05 agosto 1933 Fuerte y prolongado temblor en Lima, Callao e Ica. Causó ligeros deterioros en las casas antiguas de la Capital y su intensidad causó alarma. Rotura de vidrios en la Ciudad de Ica donde alcanzó cierta violencia.  25 abril 1939 Temblor en Cañete, intensidad Grado VI Escala Modificada de Mercalli, fuertemente percibidos en las ciudades de Pisco, Chincha,
  • 19. 19 Lima y en las poblaciones de Matucana y San Mateo en la Carretera Central. El observatorio San Calixto daba una distancia epicentral de 1200 Km.  24 mayo 1940 a las 11.35 am., la Ciudad de Lima y poblaciones cercanas fueron sacudidas por un fortísimo temblor, cuya intensidad, apreciada por sus efectos sobre las construcciones urbanas, se aproximó al Grado VII-VIII de la Escala Modificada de Mercalli. Este sismo dejó un saldo de 179 muertos y 3,500 heridos, estimándose los daños materiales en unos 3‟600,000 de soles, las estadísticas oficiales decían que sufrieron daños un 38% de las viviendas de quincha, 23% de las casas de adobe, 20% de las casas de ladrillos, 9% de concreto armado y un 10% de casas construidas con material diverso.  13 enero 1960 Terremoto en Arequipa. Murieron 63 personas. Sismos recientes ocurridos en el Perú: - 24 de mayo de 1940 Lima – Perú - 17 de octubre de 1966 Lima – Perú M = 7.5 Escala de Richter. - 31 mayo de 1970 Lima – Perú - 03 octubre de 1974 Lima – Perú En la ocurrencia de todos estos sismos peruanos, han habido colapsos de viviendas de adobe, trayendo consigo la perdida de vida humana. Ello justifica la investigación de una vivienda, que involucre al sismo en su cálculo, a fin de dotarle de propiedades sismos resistente que permitan disipar la energía que trae un sismo y de esta forma evitar la perdida de vidas humanas pese a que la vivienda colapse. Este es el caso de la Vivienda de Adobe Sísmico. 1.4.3 Problema Principal ¿En qué medida la implementación de un modelo de diseño sísmico en construcciones de adobe, permitirá reducir el nivel de desastres sísmicos en la ciudad de Lima ? 13.2 Problemas Secundarios  ¿De qué manera la prevención de desastres, ocasionada por medidas
  • 20. 20 de construcciones de adobe antisísmicas permitirá mitigar los desastres?  ¿La falta de medidas y acciones pertinentes para prevenir la acción de desastres sísmicos, contribuyen a deteriorar la infraestructura física de las viviendas?  ¿Cuál es la incidencia de desastres sísmicos, derivados de la falta de prevención y capacitación para prevenir acciones emergentes ? 1.5 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.5.1 Objetivo General  Analizar en qué medida la implementación de un modelo de diseño sísmico en construcciones de adobe, permitirá reducir el nivel de desastres sísmicos en la ciudad de Lima? 1.5.2 Objetivos Específicos  Explicar de qué manera la prevención de desastres, ocasionada por medidas de construcciones de adobe antisísmicas permitirá mitigar los desastres  Determinar si la falta de medidas y acciones pertinentes para prevenir la acción de desastres sísmicos, contribuyen a deteriorar la infraestructura física de las viviendas  Establecer cuál es la incidencia de desastres sísmicos, derivados de la falta de prevención y capacitación para prevenir acciones emergentes
  • 21. 21 CAPÍTULO II 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LA INVESTIGACIÓN 2.5 MARCO HISTORICO Las catástrofes naturales han acompañado, en forma dramática, la evolución de los núcleos urbanos, pero los historiadores se han ocupado del impacto inmediato del desastre natural, quedando menos comprendida su influencia en el mediano y largo plazo. Las erupciones volcánicas y los terremotos constituyen un tema especial dentro del estudio del impacto de estos eventos ya que no sólo destruyen viviendas y obras de infraestructura, sino que también modifican las actividades agrícolas que permiten sostener la vida urbana. Así, los terremotos, aunque episódicos, alteran la vida cotidiana y modifican la evolución de los núcleos urbanos.7 Entre los primeros documentos sobre terremotos están los catálogos elaborados por los chinos, que registran más de 3000 años de actividad sísmica. Son escasos los registros sobre estas catástrofes en la Antigüedad aunque indican que un fuerte terremoto fuera de la costa de Grecia se produjo en el 425 a. C. La ciudad de Efeso fue arrasada por un sismo en el 17, Pompeya quedó destruida en el 63, y se sospecha que los núcleos urbanos creto-micénicos entraron en decadencia por sucesivos terremotos. En el 476 la poderosa Roma sufrió la devastación de un terremoto y luego le tocó a Constantinopla recuperarse de los terremotos de 557 y de 936. Tampoco hay abundantes fuentes para la Edad Media, pero se han documentado terremotos en Inglaterra en 1318, en Nápoles en 1456, y en Lisboa en 1531. El terremoto de 1556 en Shaanxi (Shensi China), que mató alrededor de 800.000 personas, ha sido uno de los mayores desastres naturales de todos los tiempos. Los terremotos han causado las catástrofes más grandes que ha conocido la humanidad, que ha tratado de explicarlos desde un punto de vista mítico o legendario, aunque ya los filósofos griegos de la Antigüedad procuraron darles una explicación lógica. Aristóteles indicó que eran causados por la acción de vientos y gases producidos por materiales subterráneos en ignición. 7 Terremotos y sismos en la evolución urbana de Hispanoamérica. Ejemplos coloniales y estudio de caso. http://www.habitat.aq.upm.es/boletin/n16/aefer.html Consulta: 16 febrero 2007
  • 22. 22 En el Libro segundo, capítulos 7 y 8, Aristóteles8 , trata un fenómeno que para él está en íntima relación con los vientos: los terremotos. Rechaza desdeñosamente las teorías que los explican por la caída del éter a las partes bajas de la tierra (Anaxágoras de Clazomene); o por un exceso de agua en las cavidades de la tierra que produce un movimiento al buscarse una salida (Demócrito de Abdera), o como el resquebrajamiento de masas de tierra empapadas por la lluvia (Anaxímenes de Mileto). Los terremotos se deben, para Aristóteles, al viento que se genera en el interior de la tierra debido al calor del sol; y ello porque se trata del cuerpo más apto para moverse y llega más lejos por ser más sutil. Esto explica el origen y las diferentes circunstancias que acompaña a los terremotos, como los movimientos de pálpito o temblor; o el hecho de que se producen más en unos lugares que en otros y en una estación o momento del día más que en otro. Estrabón y Platón indicaron que se producían más frecuentemente a lo largo de la costa que en el interior del país. A principios de la Edad Moderna comenzó a surgir la idea entre los naturalistas de que las causas de los terremotos se debían a fenómenos en la corteza terrestre y tales descripciones aparecieron en el Volumen 49 de las "Transcripciones de la Sociedad Real" de Londres en 1755, luego del terremoto de Lisboa del 1 de noviembre de ese año, en que murieron 60.000 personas. En América, los españoles católicos al fundar sus ciudades conservaron un respetuoso temor frente a los sismos, invocando al patrón Santiago, protector contra los temblores. El santo patrono, sin embargo, no salvó a Quito del terremoto de 1797 que mató unas 40.000 personas. Mendoza, fundada en 1561 en la zona sísmica más activa de la Argentina, fue también puesta bajo la protección de Santiago pero tampoco se salvó de su destrucción total debido al terremoto de 1861. Para los conquistadores, el sitio de la fundación de las ciudades seguía lineamientos más bien económicos y no de seguridad urbana, a pesar de que la Corona española había dado indicaciones que venían desde la Edad Media y que procuraban poner a salvo las ciudades de calamidades ocasionadas por desastres naturales. En América, la presencia de indios para encomendar fue decisiva y esto explica la poca consideración a normas de seguridad urbana. Un ejemplo dramático fue la fundación de Santiago de los Caballeros de Guatemala al pie de un volcán activo. Quince años más tarde, una erupción de lodo sepultaría a toda la comunidad. 8 Aristóteles, “Los Metereológicos”, Introducción, traducción y notas de José Luis calvo Martínez, 1996.
  • 23. 23 Debido a la riqueza de información que puede obtenerse a partir de un desastre natural es que varios científicos sociales han comenzado a estudiar más detenidamente estos temas. Desde la década de los 1980s, con el terremoto de México, la recurrencia del ENSO (Oscilación del Sur El Niño) en Ecuador y Perú y los huracanes en Centroamérica, la dimensión histórica de las catástrofes ha crecido en interés. ¿Cómo enfrentaron las comunidades en el pasado estos acontecimientos? ¿Cómo fueron afectadas en el mediano y largo plazo estas ciudades? El presente trabajo es el resultado de una investigación más amplia sobre las catástrofes en Mendoza. Seleccionamos los terremotos y su impacto en la evolución urbana desde la colonia hasta mediados del siglo XX, comenzando por una síntesis de algunos de los terremotos destructivos en la Historia Colonial de Hispanoamérica. En el caso de Perú, en general, y de Lima en particular, los terremotos fueron frecuentes. Hasta mediados del siglo XVII, solamente en Lima hubo catorce sismos y terremotos: en 1582, 1586, 1609, 1630, 1655, 1678, 1687, 1690, 1699, 1716, 1725, 1732, 1734 y 1743. De extraño gusto es un informe de alrededor de 16 hojas sobre el terremoto de Lima de 1609 que Pedro de Oña escribió en verso para el Virrey del Perú, Don Juan de Mendoza y Lima, Marqués de Montesclaros: Zimbra toda pared, cruxen los techos agudo pulsa, y late el suelo aprieta, faltan los hombres, en pavor deshechos, y el alarido mugeril no cessa, dan vozes, tuercen manos, hieren pechos, y aun la curada crin alguna messa, rezclando quiza sus cabellos, que es el presente mal y castigo dellos [...] Creciendo va el terrible terremoto açorasse el cavallo, el perro aulla, y sin saver a donde, el vulgo ignoto corre mezclado en confussion y trulla la turbación, espanto, y alboroto no dexan sangre, que en las venas bulla, miedo la cuaxa, y el cabello eriza, y embuelve los semblantes en ceniza. [...] Pedro de Oña refería más adelante en su verso que las causas del terremoto
  • 24. 24 debían buscarse en el "fuego en las cavernas encendido" y en "el viento como algunos han sentido"; ambas explicaciones todavía circulaban en el siglo XIX. El terremoto de 1746 en Lima fue uno de los más serios y posiblemente el más fuerte de todo su período colonial, con más de 1.000 muertos, acompañado por el tsunami que acabó con el puerto del Callao. Un cálculo establece que unas 3.000 casas se vieron afectadas en alrededor de unas 150 manzanas. Según un testigo, Eusebio de Llano y Zapata, "algunas cartas avisan que en la Concepción de Chile a las 6 horas y media que inundó al Callao hizo también su salida el mar, extendiéndose hasta 3 ó 4 cuadras". Esta relación entre un tsunami y terremoto en Perú y las modificaciones del nivel del mar en Chile fue registrada nuevamente en 1868, cuando un terremoto sacudió a Arequipa en Perú y una ola de 16 metros cayó sobre Arica en el norte de Chile. Las autoridades limeñas contaban con experiencia para organizar la seguridad y el abastecimiento. Una de las primeras acciones durante la emergencia fue la seguridad de los sobrevivientes, que se relacionaba con el temor a una sublevación de esclavos y mulatos. Siguiendo el modelo de las medidas para la emergencia tomadas después del terremoto de 1687, el abastecimiento de la población se realizó importando granos y sebo desde Chile. Aquel terremoto de 1687, según Carlos Darwin, había afectado el curso de ríos, y por lo tanto, modificado las posibilidades de la agricultura, acelerando el proceso de reconversión de los cultivos en la costa peruana. De la misma forma, el terremoto de 1746 trajo consecuencias en el mediano y largo plazo en el núcleo urbano porque el Virrey emitió una orden para que Luis Godin de la Academia de Ciencias de París y catedrático de la Real Universidad de Lima en matemática informase cómo se debían edificar las casas, y sobre todo las fortificaciones, para resistir el impacto de los terremotos. 2.6 MARCO TEÓRICO 2.6.1 COMPORTAMIENTO SÍSMICO EN LAS CONSTRUCCIONES DE ADOBE Las fallas en las construcciones de adobe pueden atribuirse, principalmente, a su poca resistencia en tracción y reducida adherencia entre el adobe y el mortero. Los tipos principales de falla, que a menudo se presentan combinados, son los siguientes:
  • 25. 25 1. Falla por tracción en los encuentros de muros: En la figura 1 se ilustra este tipo de falla, que se debe principalmente a esfuerzos de tracción directa que se produce en uno de los muros, al dar arriostre lateral a otros muros del encuentro, esta situación se agrava cuando a este se superpone los esfuerzos de flexión. Figura N° 1 Falla típica por tracción 2. Falla por flexión: En la figura 2 se ilustra algunas de las variantes de este tipo de falla que se debe a los esfuerzos de tracción por flexión al actuar el muro como una losa apoyada en su base y en los elementos verticales que lo arriostran. La falla puede ocurrir en secciones horizontales verticales u oblicuas.
  • 26. 26 Figura N° 2 3. Falla por corte: En la figura 3 se ilustra este tipo de falla, que se produce cuando el muro trabaja como muro de corte. Se debe principalmente, a los esfuerzos tangenciales en las juntas horizontales. Figura N° 3 2.6.2 SISMO El sismo es definido como el movimiento de la corteza terrestre o como la vibración del suelo, causado por la energía mecánica emitida de los mantos superiores de la corteza terrestre, en una repentina liberación de la deformación acumulada en un volumen limitado. El paso de un camión, de un tren, pueden producir una pequeña vibración en la superficie terrestre, este fenómeno podemos relacionarlo con un Microsismo o un Temblor. Una erupción volcánica o un movimiento Distrófico puede originar una vibración fuerte dando lugar a un Macrosismo o Terremoto. Los observatorios registran centenas de millares de sismos, cada año en todo el mundo. Afortunadamente, de todos ellos, muy pocos alcanzan la categoría de terremotos y gran parte de ellos ocurren en los fondos oceánicos (generando Tsunamis) o en regiones despobladas. El origen de los sismos se encuentra distribuido dentro de las profundidades que varían entre 0 a 700 km. HIPOCENTRO: Un sismo originado en un pequeño volumen, debajo de la tierra, el cual puede ser representado como un punto, es denominado hipocentro, para fines de estudio. EPICENTRO: La proyección vertical, sobre la superficie de la tierra, del punto que representa el hipocentro, se denomina epicentro.
  • 27. 27 Hay zonas de mayor sismicidad en el mundo: Zona Circum – Pacífico (están ubicados el Perú y el Japón) Zona Alpina Mediterránea (Ej. Yugoslavia). 2.6.3 CAUSAS DE LOS SISMOS De acuerdo a los estudios realizados, se puede decir que las causas de los sismos son: La Actividad Volcánica y El Diastrofismo. Si observamos un mapa del mundo, se puede ver que las áreas volcánicas y las zonas sísmicas coinciden, esto dio, por origen, a que se pensara por mucho tiempo que la causa principal de los terremotos eran las erupciones volcánicas. Cierto es que los volcanes al entrar en actividad pueden producir fuertes sismos, pero estos son de tipo local y menos intensos que los sismos de origen distrófico. Las numerosas investigaciones que se realizan en el mundo, indican que los sismos más fuertes que sacuden la litosfera, se deben al diastrofismo. Cuando se origina una falla, o cuando se deslizan los bloques a lo largo del plano de falla, estas producen sacudidas de la corteza terrestre. Los sismos de esta clase son los llamados TECTÓNICOS. 2.6.4 CARACTERISTICAS DE LOS SISMOS ONDAS SISMICAS: Producido el sismo, esta enorme cantidad de energía se propaga en forma tridimensional desde su origen, en forma de “ondas elásticas”. Estas ondas se pueden transmitir a través del mismo cuerpo sólido (masa terrestre) o a través de la superficie que separa 2 cuerpos. Esto da lugar a la siguiente clasificación: Ondas Corporales y Ondas Superficiales Dentro de las ondas corporales tenemos:
  • 28. 28 ONDAS PRIMARIAS (P): Son los que hacen que las partículas vibren en la dirección de propagación de las ondas produciendo sólo compresión y dilatación. Estas ondas pueden transmitirse a través de medios, Sólidos , Líquidos y Gaseosos. Estas ondas son de tipo sonoro y su velocidad de propagación varia entre 1 Km/seg, para suelos blandos no consolidados y 14 Km/seg, para la parte mas profunda del manto. ONDAS SECUNDARIAS O DE CORTE (S): Las partículas vibran perpendicularmente a su dirección de propagación de las ondas. Estas ondas sólo se transmiten a través de sólidos. La velocidad de propagación de estas ondas es aproximadamente la mitad de la velocidad de las ondas primarias. Dentro de las ondas superficiales tenemos: ONDAS LOVE (L): Ondas de cortes horizontales, que produce vibraciones perpendiculares a la dirección de transmisión de la energía. ONDAS RAYLEIGH (R): Las partículas vibran en un plano vertical. Como las ondas sísmicas recorren grandes distancias, los sismos pueden ser registrados por unos aparatos llamados SISMÓGRAFOS, situados generalmente muy lejos del epicentro. SISMÓGRAFO: Es un aparato que grafica permanentemente el movimiento de la tierra. Mediante el sismógrafo se puede conocer la duración, intensidad y lugar en el que se produjo el sismo. Gráficos de los sismógrafos: Sismo Cercano: Es un sismo destructor P S L
  • 29. 29 Sismo Lejano o Telesismo: > 1000 Km. de distancia P S L Ondas corporales Ondas Superficiales 2.6.5 TIPOS DE DAÑOS DEBIDO A SISMOS Los sismos pueden ocasionar cambios en el relieve, grietas externas, deslizamientos, avalanchas, variaciones en los cursos de los ríos, etc., etc. Generalmente los efectos más desastrosos del sismo se producen en las zonas densamente pobladas. Los tipos de daños debido a sismos pueden dividirse en 3: a) Daños en las estructuras causadas por la Fuerza Sísmica. b) Daños en las estructuras causados por las deformaciones del suelo. c) Daños en las estructuras causados por otros fenómenos naturales. En el sismo de TOKACHI-OKI (1968-JAPON), se demostró que cuando la fuerza sísmica, es mayor que la resistencia de los materiales de la estructura, esta falla (COLAPSA). En estructuras de concreto armado generalmente la falla se produce por fuerza cortante en la columna. En el sismo de ALASKA (1964), gran parte de la estructura, que a pesar de tener la resistencia de sus materiales mayor que la fuerza sísmica, tuvieron que ser puestos en posición vertical a elevados costos o demolidos debido al estado en que quedaron, por asentamientos del terreno o mal comportamiento del suelo. Dentro de daños a estructuras causados por otros fenómenos naturales podemos mencionar a los TSUNAMIS y la LICUEFACCION DE ARENAS.
  • 30. 30 2.6.6 TSUNAMIS Son ondas sísmicas que viajan a través de los océanos, de gran periodo de longitud, que se genera en los mares, viajando en todas las direcciones a través del medio líquido. L ≤ 200 Km H = Fracción de metros La palabra TSUNAMI es japonesa y significa TSU = PUERTO y NAMI = OLAS, es decir Olas del Puerto, dándose a entender que los mayores daños se registran en los puertos, dado a que estos están generalmente ubicados en zonas entrantes al mar. En nuestros días muchas de nuestras edificaciones (edificios, industrias, casas, etc.), se encuentran ubicados en zonas entrantes al mar (zonas que tienen la forma de V y de U), que son zonas peligrosas para la construcción. Mar → → → → → → → → Zonas peligrosas para la construcción de edificaciones. Las causas que originan los tsunamis son: a) Vibración vertical de fondo marino. b) Movimiento ondulatorio del fondo marino, ocasionado por un sismo (cuando la frecuencia de un sismo coincide con la frecuencia natural del líquido una onda de gran amplitud es generada). c) Erupción de un volcán submarino.
  • 31. 31 d) Dislocación del fondo marino de gran ancho y poca profundidad cerca de la costa. La velocidad del tsunami, depende de la profundidad del mar y puede ser calculado mediante la siguiente relación: V = hg. donde: V = Velocidad (m/seg.) g = aceleración de la gravedad (9.81 m/seg 2 ) h = profundidad (m) MAGNITUD DE UN TSUNAMI La magnitud de un tsunami, depende de la magnitud y la profundidad del hipocentro del sismo que lo ocasiona. Así podemos clasificarlo de la siguiente manera: M > 7.5 ........................ Gran Tsunami 7.5 M > 6.5 ........................ Tsunami moderado 6.5 M 5.0 ........................ Tsunami pequeño M < 5.0 ........................ No se produce. M = Magnitud del sismo en la Escala de Richter. TSUNAMI OCURRIDOS EN EL PERU Y EL MUNDO 740 Tsunami en Turquía. 14 septiembre1509 Tsunami en Estambul 1537 Tsunami en México 8 febrero 1570 Tsunami en Concepción – Chile 15 marzo 1657 Tsunami en Santiago y Concepción – Chile 1687 Tsunami en Chile 20 octubre 1687 TSUNAMI EN LIMA Y CALLAO – PERU 8 julio 1730 Tsunami en Santiago y Concepción –Chile 28 octubre 1746 TSUNAMI EN LIMA– PERU. Murieron 3,800 personas 1 noviembre 1755 Tsunami en Lisboa. Murieron 60,000 personas. Altura de las olas, de 5 m, a 10 m. 6 enero 1821 Tsunami en Grecia
  • 32. 32 20-25 nov. 1822 Tsunami en Argentina 13 agosto 1868 Tsunami en Bolivia y el norte de Chile 9 mayo 1877 TSUNAMI EN AREQUIPA – PERU e Iquique – Chile 23 enero 1878 Tsunami en PERU y Chile 27 agosto 1883 Tsunami propagado por todas partes, debido a la erupción volcánica de Krakatoa. 14 abril 1924 Tsunami en la isla Philippine 22 junio 1932 Tsunami en México. Murieron 100 personas 27 octubre 1945 Tsunami en las Costas de Arabia 1 abril 1946 Gran Tsunami en HIRO – HAWAII. La ciudad de Hiro fue muy dañada. Murieron 96 personas. A 17‟000,000 de dólares asciende los daños. 23 mayo 1960 Gran Tsunami en Concepción – Chile. Japón fue grandemente dañado. Murieron 123 personas, 974 personas heridas y 4,369 casas destruidas y 25,539 casas inundadas en Japón. Haciendo un breve comentario sobre el TSUNAMI producido por el SISMO DE CHILE de 1960, podemos decir: A las 7:23 p.m. (hora standard japonesa) del 21 de mayo de 1960, ocurrió un gran sismo con una magnitud M = 8.0 en las Costas de Concepción en la parte media de Chile. En secuencia a este terremoto siguieron 2 más, uno a las 7:51 p.m, del 22 de mayo y el otro a las 4:15 a.m. del día 23 de mayo: luego 16 minutos mas tarde, o sea las 4:31 am, ocurrió un sismo muy grande de M = 8.75, cuya magnitud es la más grande registrada en el mundo. El epicentro fue estimado a 73° Oeste de longitud y 37° Sur de latitud. Este terremoto causó grandes daños en el distrito de Concepción. Al mismo tiempo, con la dislocación de la corteza terrestre debajo del fondo marino, se produjo un GRAN TSUNAMI el cual viajó a través del Océano Pacifico con una velocidad de 200 m. por segundo; velocidad muy cercana, a la velocidad de un Jet (avión). En el mañana del 23 de mayo, 22 horas después del sismo, la superficie del mar, a lo largo de las costas japonesas, en el Océano Pacífico, comenzó a temblar, como si ello mostrara la aproximación de un GRAN TSUNAMI y las alas frontales del Tsunami llegaron a las playas del Japón, uno tras otro a las 3 de la mañana. Este
  • 33. 33 Tsunami fue llamado “TSUNAMI SISMO DE CHILE”, debido a que este tsunami fue producido por el sismo de Chile. Los daños que causó este tsunami en Japón fue el siguiente: Personas muertas o desaparecidas 123 Personas heridas 974 Casas destruidas 4,369 Casas inundadas 25,539. Por lo expuesto, se deduce que un tsunami que se ha generado por un sismo de un país, ocasiona grandes daños en las costas de otro país, como se puede notar seguidamente: Centro del sismo o zona desastrosa Tiempo de ocurrencia Tsunami Tiempo de llegada del Tsunami Descripción del Tsunami Lima-Callao, PERU 20 octubre 1687 22 octubre 1687 Ocurrido el tsunami en Perú, este atacó la zona de Rikuzen-Japón Hubo grandes desastres alrededor de Concepción, Chile. Magnitud = 8.25 a 8.50 23 mayo 1960 24 mayo 1960 Hubo grandes desastres en Chile. Hubo grandes desastres a lo largo de las costas del Océano Pacífico. Altura de olas = 6 metros. La situación mas desfavorable para el Perú son los que originarían entre las Islas Filipinas y Nueva Zelanda, debido a que estas ondas llegarían directamente a nuestras costas. El tiempo aproximado que necesitarían los tsunamis para arribar a nuestras costas, sería de aproximadamente 13 horas. 2.6.7 LICUEFACCION DE ARENAS Durante los pasados mayores sismos, muchas estructuras dañadas fueron causadas por asentamiento o inclinación de estructuras debido a la licuefacción de subsuelos saturados de arenas. En muchas zonas se comprobó que la licuefacción ocurre repetidamente, por consecutivos sismos.
  • 34. 34 La licuefacción se produce, cuando el sismo alcanza grado VII o VIII de la Escala de Mercalli, lo que corresponde a la máxima aceleración de 80 a 250 cm/seg 2 ó más. Cuando la licuefacción es producida, nosotros podemos notar que: a) Brota chorros de agua con arena o lodo de los pozos o de las rajaduras del suelo. b) Excesivo asentamiento de estructuras pesadas ubicadas en estratos arenosos c) Los pilotes y caissons quedan por encima del nivel del terreno natural. En el sismo de Tonankai – Japón del 7 de diciembre de 1944, de magnitud M = 8.0, se produjo en la zona de la costa sur de la ciudad de Nagoya fallas en las casas de madera debido a asentamientos e inclinaciones que se debieron a una enorme cantidad de eyección de arena y agua del suelo. 2.6.8 PREDICCION DE SISMOS Actualmente países como la Unión Soviética, China, Estados Unidos, Japón, se encuentran haciendo estudios profundos sobre predicción de sismos. El año 1963 el Gobierno Japonés inició el proyecto de predicción de sismos. El año 1965 la UNESCO tuvo una reunión sobre este tema. Las premisas fundamentales para la predicción de sismos son: a) Medida de la deformación de la corteza terrestre (chequeo de las velocidades de incrementos de deformación) b) Observación de pequeños sismos (antes de un sismo severo, pequeño sismos se producen y pueden ser observados). c) Medida de la velocidad de propagación de las ondas (la velocidad de las ondas disminuye). d) Estudios geotécnicos e) Estudios geomagnéticos En una predicción de un sismo es importante su información, es decir: tiempo, lugar y magnitud de un sismo; información poco difícil en nuestros días, pero factibles de obtener en un futuro cercano.
  • 35. 35 2.6.9 MEDIDAS BÁSICAS DE SEGURIDAD CONTRA SISMOS Y OTROS FENÓMENOS NATURALES 1. Debido a que nuestro País, está ubicado en una zona activamente sísmica, denominado CIRCULO CIRCUM PACIFICO, es que nuestras edificaciones (casas, edificios, puentes, presas, reactores nucleares, etc), están sujetas frecuentemente al ataque severo de los sismos; es por ellos que nosotros debemos de proteger nuestras edificaciones, para evitar que está colapse totalmente y por ende la vida humana sea salvada. Justamente el principio básico primordial, en un diseño antisísmico es: “Aunque el edificio sufra daños irreparables, durante un sismo muy fuerte, la vida humana, debe mantenerse muy segura”. Para poder alcanzar este objetivo, nosotros debemos de observar y respetar una serie de normas y requisitos que son proporcionados por los reglamentos o por la experiencia práctica, que nos enseña en el campo, un sismo al producirse éste. Estas normas y requisitos vendrían a constituir las “medidas básicas de seguridad contra sismos y otros fenómenos naturales” que comenzaremos a enunciar seguidamente: 2. Sabido es que el DESLIZAMIENTO es una falla de una masa de suelo, localizado muy cercanamente a una pendiente. Los deslizamientos pueden ocurrir de muchas maneras, es decir lentamente o rápidamente y con o sin provocación aparente. Generalmente los deslizamientos son producidos debido a la excavación o al corte de la base de una pendiente existente. Cuando las condiciones del lugar donde está ubicado el edificio coincide con las siguientes condiciones, la posibilidad de que se presente la falla de deslizamiento, debe tenerse presente: a) En caso de que el edificio esté cerca de un precipicio de 3 metros de altura o más, la distancia del edificio al precipicio es menor o igual a la altura del precipicio. b) En caso de que el edificio esté debajo del precipicio, la distancia que hay entre el edificio y el precipicio es menor o igual al doble de la altura del precipicio.
  • 36. 36 L1 H H 3 L 2 H2 3. Precauciones en Fachada En fachadas, tanto interiores como exteriores los vidrios de ventanas se colocarán en los marcos de éstas, de manera que permitan un juego por lo menos igual al doble del desplazamiento horizontal relativo entre sus extremos. 4. Separación de Colindancias y en Juntas de Dilatación Toda nueva construcción debe separarse de sus linderos con los vecinos un mínimo de 3 cm. para estructuras menores de 5 metros de altura, pero no menos de: S = 3 + 0.4 (h – 5) Para construcciones con una altura mayor de 5 metros. 5. La cimentación de una estructura debe de conectarse completamente, para evitar la vibración desordenada de cada elemento. 6. Para dar permiso de ocupación en estructuras cuya área cubierta excede 10,000 m2 o cuya altura exceda 30 metros, deberá constatarse que se encuentran instalados acelerógrafos tanto en el piso inferior como en el piso superior. 7. En casa de adobe tener presente las siguientes consideraciones: 7.1 Evitar la mala calidad del adobe, es decir lo referente a la materia prima usada y a la técnica de producción.
  • 37. 37 7.2 Evitar el dimensionamiento inadecuado del adobe especialmente evitar que la altura del adobe sea demasiado grande. 7.3 Usar una cadena superior de amarre. 7.4 Construcciones de mas de un piso de adobe son vulnerables al sismo. 8. Concreto Armado El concreto armado es uno de los materiales de construcción mas usado en nuestro país. Con una adecuada preparación de este material y con un buen proceso constructivo, el concreto armado se convierte en un excelente material, para construcciones sismo- resistentes. 8.1 La presencia del Inspector durante todo el proceso de la construcción debe ser constante, para que de esta forma, chequee el adecuado arreglo del acero, refuerzo longitudinal y transversal), el vaceado del concreto, el curado del concreto y del cumplimiento de todas las especificaciones que detallan los planos así como las diversas formas de trabajo de los diversos materiales. 8.2 Las columnas de concreto armado que refuerzan las paredes, deben ser construidas en forma tal que la pared y la columna trabajen como un conjunto frente a una solicitación sísmica. 8.3 El ladrillo debe ser mojado antes de ser asentado para asegurar la adherencia del mortero al ladrillo. 9. Si se recibe el aviso de alerta contra un Tsunami, debemos trasladarnos cuanto antes a un lugar elevado, de por lo menos 20 metros de altura. 9.1 Si el mar se retira anormalmente o hay una elevación no común de la marea, puede ser un aviso de que se va a producir un tsunami. 9.2 Debemos ubicar nuestras viviendas, instalaciones industriales, etc. en lugares de más de 20 metros sobre el nivel del mar. 9.3 E lugar más peligroso, es el vértice de una entrante del mar en forma de U ó V.
  • 38. 38 ADOBE SÍSMICO Ventajas 1. Accesibilidad 2. Economía 3. Mano de obra barata 4. Requiere poco pulimento 5. Durabilidad 6. Resistente al fuego 7. Aislamiento térmico excelente CAUSAS POR LO QUE FALLA EL ADOBE 1. Mala calidad del adobe 2. Dimensionamiento inadecuado (el campesino peruano está acostumbrado a hacer adobes de mucha altura, tratan de hacer el alto igual al largo). Fig. Nº 1 3. Trabaja horizontal insuficiente (Fig. 2) 4. Trabas inadecuadas y deficiencia en los encuentros de muro (Fig. Nº 3) 5. Deficiente mano de obra 6. Deficiencia en el llenado de las juntas. h .15m Traba insuficiente Las juntas verticales no deben coincidirFig. Nº 3Fig. Nº 2: Adobes de cabeza Inconvenientes 1. Requiere trabajo duro 2. No es repelente al agua (cuando no usa estabilizante) 3. Poca resistencia a las fuerzas sísmicas 4. Gran peso 5. Poca resistencia lateral
  • 39. 39 Es muy frecuente que hagan juntas horizontales y no verticales. Esto lo hacen con la finalidad de que a la hora de tarrajear se agarre la mezcla. Ello puede ser así, pero no es lo correcto para la resistencia de la pared. 7. Dimensionamiento incorrecto de los muros No guardan relación, demasiado largo, demasiado alto y de poco espesor. 8. Vanos de puertas y ventanas muy anchos 9. Demasiado porcentaje de vanos en una pared. 10.Mala distribución de vanos en un paño de muro. Los vanos no deben estar cerca a las esquinas o a las paredes de arriostre. 11.Carencia de viga collar 12.Techos muy pesados y mala fijación de estos al muro, sin colaborar al confinamiento del conjunto. Se recomienda que la primera hilada debe estar a 20cm del piso terminado o a 30cm del terreno natural. DIFERENTES TIPOS, DE ADOBES O BLOQUES DE TIERRA QUE SE CONOCEN Podemos fabricar adobes simples y adobes estabilizados Métodos diferentes de estabilización Hay diferentes métodos para estabilizar el adobe. Se conocen cinco (5) métodos para estabilizar el suelo: Método 1: Alteración de calibres del suelo. El suelo está compuesto por tres (3) elementos básicos: arena, limo y arcilla (este último el componente más fino). Ejemplo: Arena-------- 60%  Elemento inerte (permanecen como Limo --------- 20% están no cambia de volumen) Arcilla ------- 20%  Elemento activo 100% Nota: Un suelo arenoso se contrae menos que un suelo arcilloso Fig. Nº 4
  • 40. 40 Método 2: Estabilización mecánica Consiste en agregar al suelo un estabilizante que tiene la propiedad de envolver a la componente del suelo y no acepta el agua. Al agregar asfalto al suelo estamos haciendo estabilización mecánica. Está comprobado que un suelo con un montón de partículas tiene mayor superficie que envolver o cubrir que otro que tiene menos partículas, pero no es económico tener ello. Supongamos: Método 3: Estabilización Química Al agregar cal al suelo, la cal reacciona con los componentes del suelo y se produce la estabilización, de preferencia se aconseja mezclar la cal con un suelo que sea arenoso. 1 volumen de penca Se hace hervir y esta agua es la que 10 volumen de agua entra para preparar el suelo - cal 1 volumen de cal + agua de penca Suelo cal 10 volumen de tierra Fig. Nº 5 1m3 con poca arena, esta tiene menor superficie que envolver que la fig. Nº 7 Fig. Nº 6 Fig. Nº 7 1m3 con mucha arcilla
  • 41. 41 Método 4: Estabilización combinada Se produce cuando se combina mezcla de suelo + estabilizante. Ejm. con el cemento ya que esto envuelve a los componentes y reacciona químicamente. Recomendaciones para preparar el suelo-cemento Se mezcla el suelo en la proporción 1:10 (cemento: tierra) Más de 1:15 (cemento: tierra) no vale la pena porque se gastaría cemento en vano. Para el suelo-cemento, el suelo debe tener características arenosas. Método 5: Estabilización electro-química Consiste en pasar corriente eléctrica por el suelo y al existir sales se produce el proceso electroquímico, este proceso es muy sofisticado. Conclusión No todos los suelos sirven para hacer adobe. Arena: Granos inertes comprendidos entre 2.00mm – 0.05mm No tienen cohesión No tiene plasticidad Limo: Granos comprendidos entre 0.05 mm – 0.005mm Parece ser una arena muy fina Tiene escasa plasticidad Se dice que algunos limos tienen cierta cohesión Arcillas: menos de 0.005 mm Coloides: Son escasos Si hacemos el batido, lo primero que se asienta es la arena, luego el limo (demora de 30min a 1 hora) y por último la arcilla (3 horas). El limo y la arcilla son los finos que pasan la malla Nº 200.
  • 42. 42 PROPORCIÓN IDEAL PARA HACER UN BUEN ADOBE El suelo debe tener: 55% @ 75% … arena 25% @ 45% …. Finos (limo + arcilla) DETERMINACIÓN DE LOS COMPONENTES En laboratorio se determina por sedimentación En forma práctica, se hace un rollo con la mano así: Si se rompe ante de alcanzar los 5cm, entonces se trata de un suelo muy arenoso. Si pasa de los 15cm es muy arcilloso, o sea que lo ideal sería estar en el rango de: 5cm 15cm En la UNI, la Católica, se hace 5 bolitas de 2cm de diámetro, durante 24 horas se deja secar y después se trata de romperlas con la presión de los dedos, si se trata de un buen suelo no deben romperse. Si se rompe 1 de las 5 bolitas se debe hacer de nuevo la prueba. Se hizo un adobe con suelo de la Huaca “Juliana” y se determinó: Oxido de silício …….. S1O2 ……… 60% Oxido de alumínio …. Al2O3 …….. 22.92% Oxido de fierro…….. Fe2O3…….. 4.28% Oxido de magnesio MgO……… 4.39% Oxido de calcio……….. CaO………. 0.73% Agua……………………. H2O ……….. 0.29% Conchuelas………… ………..1.30% Material orgánico (cactus) …………… 6.53% Este adobe dio una resistencia de 30 kg/cm2 > 15 kg/cm2 (R.N.C.) DIMENSIONES DEL ADOBE TRADICIONAL Se han encontrado variadas dimensiones, pero se dan las recomendaciones que debe cumplir un buen adobe:
  • 43. 43 1. La longitud del adobe no debe ser mayor que el doble de su ancho más el espesor de una junta de pega. l < 2a + ejunta 2. La relación entre la longitud del adobe en el plano del muro y su altura no debe ser menor que 4 para construcciones hechas con adobe sin estabilización, ni menor que 3 para adobe estabilizado. 4 h l para adobes sin estabilizar 3 h l para adobe estabilizado 3. El peso del adobe, debe ser como máximo 30 Kg. Cuando se observa una pared de adobe, se puede apreciar la falla por sismo que es a 45º (falla por tracción diagonal). La falla deberán ser por rotura del adobe y no por la junta. Del gráfico cuando h = 2 l  l = 2h  h l = 2 No se debe usar porque se le hace el camino a la falla por sismo. En conclusión, el largo debe ser mayor que el doble del ancho, de tal manera que si se produce falla, sería por rotura del adobe y no en las juntas. a a ejuntal h l h = 2 l l 45º m m
  • 44. 44 También se recomienda adobes cuadrados: Adobe estabilizado:28 x 28 x 8 cms Adobe simple: 38 x 38 x 8 cms Ventaja de los adobes cuadrados 1º su peso 19 Kg (fácil manipuleo) 2º relación 4 @ 1 3º No se tendrá desperdicios con este tipo de adobe (ver fig). A lo más se recomienda hacer un medio adobe de 1 8 x 18 x 8 4º Permite solución correcta de encuentros ENCUENTRO DE MUROS 28 28 10cm 30 ó 40 2cm 2cm 2cm 38 38 18 2 18 38 2 Encuentro en esquina L Encuentro en “Te” T Encuentro en cruz HILADA IMPAR HILADA PAR
  • 45. 45 Tendal Debe estar preparado, compactado y de preferencia que lleve una capa de arena fina. Al secarse el adobe se contrae y si hay material grueso se raja, pero la arena fina le sirve como polines y evitan que se rajen. Contenido de humedad del barro, tiene que estar comprendido entre el límite líquido (L.L) y el límite plástico (L.P). Cuanto más arcilla tenga el barro, el L.L. debe aumentar (las arcillas expansivas tienen un L.L. muy alto mayor de 100). El encogimiento en el adobe se presenta a las 24 horas y alcanza del 80% a 90% del total. El porcentaje de encogimiento, lo debemos tener muy presente, ya que si necesito un adobe de 28 x 28 cm tendré que hacer las gaberas más grandes, en lo que se refiere a la altura se reduce ½ cm. 5% es un porcentaje aproximado de reducción. Lo recomendable es preparar un adobe y ver cuanto se reduce y con estos datos preparar las gaberas. Si el secado es muy violento el adobe se va a rajar. Pasado 2 ó 3 días al adobe se le puede poner de canto. A las 4 semanas se puede tener ya el adobe para el trabajo, con clima favorable se puede asentar a los 20 días. Son refuerzos para dar mayor resistencia, puede ser carrizo o fierro (este resulta muy caro).
  • 46. 46 CONTROL DE CALIDAD DEL ADOBE Prueba de flexión (obtener el módulo de rotura en laboratorio). Carga puntual: una persona de peso promedio (aprox. 70 Kg.) durante 1 minuto. El adobe deberá permanecer entero. Esta prueba es mejor hacerlo con medio adobe, según las normas el módulo de rotura debe ser 2.5 kg/cm2 Medidas del adobe estabilizado: 28 x 28 x 8cm Medidas del medio adobe 13 x 28 x 8 cm. El esfuerzo de flexión : I Mc Donde: I = 12 3 bh ; c = 2 h 4 pl M 2 2 3 bd pl Reemplazamos los datos del adobe: 1344 5880 85.10 2870 2 3 2 2 /38.4 cmKg Prueba de flexión Medio adobe 13 13 2 28 28 28 2 b = 10.5 l = 28cm 8 = d 13 d = 8cm
  • 47. 47 La norma dice: 2 /50.2 cmKg Como: 4.38 > 2.50 estamos bien! El módulo de rotura en promedio debe ser = 3.5 Kg/cm2 , pero ningún adobe debe tener menos de =2.50 kg/cm2 Proceso constructivo: En la sierra se construye con adobe en una ladera y resultan 2 paredes diferentes. Y muchas veces pasa al 2do piso esto no es recomendable. PARTES PRINCIPALES DE LA ESTRUCTURA DE UNA VIVIENDA a. Cimentación b. muros c. Elementos de arriostre d. Techo CIMENTACIÓN.- Encargada de transmitir la carga al suelo. La norma exige no construir con adobe en suelos con capacidad portante menores de 1 kg/cm2 2 /1 cmKgCtt Es posible solo cuando se utiliza adobe estabilizado, cuando uso adobe simple (barro + paja): 2 /2 cmKgCtt Los suelos blandos producen amplificación del sismo: Un sismo de grado V (en mercalli modificado) en Lima, produce más o menos un sismo de grado VIII en la Molina. Tipo de suelo )/( 2 cmKgt Roca dura y sana (granito, basalto) 40.0 Es recomendable hacer una plataforma y después construirla. 2º piso 1er pisoh1 h2 No recomendable 2º piso h1 h2 = 0
  • 48. 48 Roca media dura y sana (pizarra) 20.0 Roca blanda y fisurada 7.0 Conglomerado compacto bien graduado 4.0 Terrenos compuestos de mezclas de arena y grava 2.0 Arena fina, media gruesa, mezclada con Limo o arcilla 1.5 Arena fina, mezclada con Limo o arcilla 1.0 Arcilla firme 1.5 Arcilla inorgánica blanda 0.5 Limo inorgánico con o sin arena. 0.25 Cuando estos suelos se encuentran bajo agua su capacidad portante disminuye a la mitad. Los valles costeros tienen t igual a 1.0 Kg/cm2 o menos. La cimentación puede consistir en un sistema común de cimentación corrida de concreto ciclópeo 1:12 con 30% p.g (8” ). Si no se consigue el cemento se puede usar piedra con barro estabilizado o mezclas con cal. La norma exige que la profundidad mínima del cimiento sea: 0.40 m si utilizó concreto ciclópeo. 0.60m si utilizó piedra con barro. Ancho del cimiento: para concreto, ciclópeo  1.5 veces el espesor de la pared Para piedra con barro  2.0 veces. Sobrecimiento: protege la edificación del adobe, aísla las hiladas inferiores de la humedad, erosiones mecánicas o sales. El agua por capilaridad sube y puede llegar a la primera hilada, por tanto la primera hilada debe estar a: 0.20 m del piso terminado Y a 0.30m como mínimo del suelo natural. El sobrecimiento puede ser de concreto ciclópeo 1:10 con 25% de piedra mediana (6” ).
  • 49. 49 Muros: a. Según las normas sismo-resistente: el espesor (e) mínimo de los muros será la mayor de las siguientes dimensiones: e > 1/8 h … h = altura libre e > 1/12 de la distancia entre los elementos de arriostre verticales b. La longitud entre el extremo libre de un muro y el elemento vertical de arriostre más próximo no excederá de 0.4 veces de altura libre del muro. l < 0.4 h Si resultase mayor, debemos confinar o ponerle una mocheta, pero no dejarlo libre. c. Los vanos de puertas y ventanas deben alejarse como mínimo 1.20 de la pared transversal. d. Los vanos de puertas y ventanas debe estar separados como mínimo 1.00 m. e. el vano de puerta no debe ser mayor de 90cm. f. El vano de ventana no debe ser mayor de 1.20m ni debe tener una altura mayor de 0.90m. h l 1.20 (minimo) 1.00m Min. < 1.20m< 90m a b l a + b < l / 3
  • 50. 50 g. La suma de los anchos de vanos de una pared no debe ser mayor de 1/3 de su longitud. h. La separación entre casas vecinas debe ser como mínimo: 5cms. i. Si tengo una edificación antigua y quiero arreglarla es preferible construir una pared nueva. j. No se debe construir esquinas en ochavos. k. todos los adobes deben quedar trasladados como mínimo ½ adobe. Elementos de arriostre Son muros transversales o mochetas.  Una pared es arriostre de otra.  Cuando se usa adobe cuadrado, se solicita pasar un adobe es decir una longitud l (ver fig.) l l /2 min Vigas soleras (v.s.) son elementos que dan amarre a los muros de los cuales toman cargas o se encuentran formando parte integrante. l l MOCHETAS
  • 51. 51  Para diseñar el arriostre hay que considerar que el muro es apoyado, o como losa apoyada sujeto a fuerzas horizontales perpendiculares a él. La longitud de un muro de arriostre no debe ser menor de ¾ de su altura. Ejm. Si tenemos un muro de 2.40m de alto necesita ¾ (2.40) = 1.80 m. de arriostre. En el gráfico si la longitud del muro no cumple con 3/4h entonces no es arriostre pero lo podemos convertir a arriostre colocando refuerzo (caña, etc.). Las cañas pueden ser: caña brava, caña de guayaquil, carrizos. Refuerzos: Para que la caña funcione como refuerzo estando puesto en el muro, debe estar anclado (fijo) en la cimentación y en la parte superior a la viga collar. Para fijarlo a la cimentación. Si uso concreto ciclópeo no hay problema, pero si la cimentación es de piedra y barro, debo poner al final de la caña, alambres, > ¾ h v.s. v.s. ARRIOSTRE HORIZONTAL INF. ARRIOSTRES VERTICALES ARRIOSTRE HORIZONTAL SUPERIOR Refuerzos
  • 52. 52 para evitar que se salgan. Las cañas impiden que la edificación colapse totalmente. Mortero: El mortero sirve para pegar los adobes (cemento-arena). El mortero de asiento debe ser de tal naturaleza que se fisure lo mínimo posible, si el mortero se fisura los adobes se separan. El mortero también se encoge, pero como está confinado por los adobes se raja. Es igual mezclar el barro con paja o con arena, con este último el encogimiento es menor. Cuando hay falla, debemos evitar que el mortero falle solo, debemos tratar que esta falla sea del mortero y del adobe. Dosificaciones para evitar que falle: Mortero: Cemento – arena 1:8 ó 10 Mortero: Cemento – tierra + arena 1: (6+4) Mortero: Cemento – tierra + arena + 1% asfalto RC – 250 No se debe usar mortero de barro solamente porque falla. Las juntas verticales o horizontales deben tener como máximo 2cms. Techo: El techo debe ser liviano, en el peor de los casos se puede usar tejas (80kg/m2 ) pero no más allá. El techo puede ser de barro con paja y asfalto, pero esto es muy poco para zonas lluviosas, allí se debe usar calamina. En techos livianos cada muro recibe carga que está de acuerdo al área tributaria (área de influencia) que soporta y no es con respecto a la rigidez del muro. Todo techo debe llevar material aislante y la torta de barro es buen aislante. Viga collar.- Toda edificación de adobe, debe tener viga collar, anclada adecuadamente al muro, de tal forma que sirva como arriostre, esta puede ser madera, de concreto, también puede ser de malla metálica y concreto. La viga collar debe cumplir la función de dintel. 1 cemento 8 ó 10 arena 1 cemento 6 tierra + 4 arena
  • 53. 53 La viga collar puede ser madera. La UNI, La Católica han planteado una norma que reemplazó a la dada en el año 1977 sobre construcciones de adobe. Se puede usar tijerales de madera, pero estos no deben ser mayores de 6. Revoque.- Se debe colocar revoque para evitar que el adobe falle por erosión, sobre todo el adobe simple. El adobe estabilizado puede quedar sin revoque. Como material de revoque podemos usar barro solo. El barro-arena o enyesado. Instalaciones: Sanitarias, se recomienda que sea visible. Eléctrica, debe ser empotrada El tubo de ventilación se debe llevar por equina y después revocarla. La viga collar es como una escalera echada. 2” x 2 3” x 3” 10cm Si la viga collar es de concreto basta con una altura de 10cm con 2 3/8”
  • 54. 54 2.2.10 ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES DE ADOBE El adobe como elemento constructivo y la albañilería de adobe, tienen características propias, que deben considerarse en el diseño, de igual manera como cuando se utiliza otro material. En el análisis se considera: 1.- Cimentación 2.- Muros 3.- Elementos de arriostre El diseño se basa en el MÉTODO ELÁSTICO CLÁSICO o de Cargas de Trabajo y no llega al Método de la Rotura. La prueba a la compresión del adobe se hace en cubitos que se sacan del adobe. La carga que se obtiene de la prueba no es la resistencia del muro, porque en el muro participan otros factores (esbeltez, mortero, etc.) Hasta ahora no se puede relacionar el , cf resistencia del muro; esto es lo que se quisiera saber. Cimentación El estudio de la cimentación, al igual que para otros tipos de construcciones debe iniciarse con el conocimiento de las características del suelo sobre el que se va ha construir. El diseño se regirá con los mismos principios utilizados para una cimentación convencional, teniendo especial cuidado en considerar la capacidad portante del suelo, posibilidad de asentamientos, etc. Carga vertical Muro de adobe Carga Horizontal (Sismo, viento) El viento es secundario, porque la edificación es pesada.
  • 55. 55 Muros Las cargas que actúan sobre los muros se determinan siguiendo métodos usuales. Para la determinación de las cargas horizontales puede utilizarse los criterios planteados más adelante. Determinadas las cargas, se verificarán que los esfuerzos producidos sean menores o iguales a los esfuerzos admisibles. Para esta verificación se presenta una metodología que se detalla a continuación. Muros bajo carga vertical El esfuerzo admisible se determina, afectando el esfuerzo de rotura con factores de reducción por variabilidad de resistencia real, variabilidad de cargas, excentricidad y esbeltez, factores que influyen en la resistencia de un elemento en comprensión. De los estudios realizados en la Universidad Nacional de Ingeniería, se plantea la siguiente expresión para la determinación del esfuerzo admisible del muro: , mlecrm ff Al , mf le aplicamos otros factores para obtener el mf donde: mf = Esfuerzo Admisible del Muro (no es el esfuerzo a la rotura) r Coeficiente de reducción por variabilidad de la resistencia real. c Coeficiente de reducción por variabilidad de las cargas. e Coeficiente de reducción por excentricidad. l Factor de esbeltez. , mf = Esfuerzo de rotura a la compresión del prisma estándar. r 0.81 c 0.69 e 0.77 Son valores que se han obtenido en laboratorio y se usan para el adobe en general. Reemplazando: , 43.0 mlm ff Del gráfico N° 1 podemos obtener l Se sabe que: f E , esto nos indica que conocido el esfuerzo y la deformación, podemos calcular el módulo de elasticidad.
  • 56. 56 Y α = mf E ' , donde E = Módulo de Elasticidad. Los valores de: k = 1 Columna biarticulada, viga collar en los extremos. k = 2 Columna apoyada en su base, no hay viga de amarre. Los valores de E y , mf dependen del tipo de adobe y del mortero utilizado ver Tabla N° 1. Tabla N° 1 ADOBE MORTERO E ( )2 cm kg , mf ( )2 cm kg COMÚN BARRO 1,700 8 ESTABILIZADO Asfalto CEMENTO – ARENA 1:8 4,760 19 SUELO – ASFALTO S – 1 % 3,000 15 Por ejemplo para el adobe común: E = 1700kg/cm 2 , mf = 8 kg/ cm 2 En ladrillo se dice: , mf > 35 kg/ cm 2 El esfuerzo a la compresión del ladrillo ícaro rex es 180 kg/ cm 2 . A veces el ladrillo k.k. hecho a mano da 60 kg/ cm 2 que es menor que el que se hace con buena técnica.
  • 57. 57
  • 58. 58 FLEXIÓN Y CORTE Resistencia en flexión: Moromi9 estudió experimentalmente la resistencia en flexión en un plano horizontal de la albañilería de adobe con y sin refuerzo, la resistencia del muro sin reforzar resultó muy pequeña, mientras que con refuerzo se llegó hasta una resistencia 39 veces mayor cuando uso mortero de barro con cemento, pero solo 4 veces mayor cuando uso mortero de barro simple. Resistencia en corte: Minchola10 , Guanilo11 y Merino12 , estudiaron experimentalmente, la resistencia de muros de corte de albañilería de adobe con o sin refuerzo. La resistencia del muro sin reforzar fue de 0.123 kg/ cm 2 y la más alta resistencia obtenida fue 0.268 kg/ cm 2 , correspondiente al espécimen reforzado en ambos bordes verticales y también horizontalmente cada tres hiladas. Muros con cargas horizontales en su plano El muro puede fallar por: Volteo Corte (En forma limpia) Deslizamiento Tracción Diagonal El esfuerzo cortante que actúa en un muro está dado por la expresión: tL V vact . . donde: Vact = Esfuerzo cortante V = Carga Horizontal L = Longitud del muro t = Espesor del muro 9 MOROMI Isabel, “Estudio de Vigas de Suelo-Cemento Reforzadas con Caña de Guayaquil y de Modelos de Muros de Adobe sometidos a Cargas Perpendiculares a su Plano”. Tesis de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, 1971. 10 MINCHOLA HARO Carlos E. Estudio de Muros de Adobe Sometidos a Cargas Horizontales – Parte (a), Tesis de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, 1974. 11 GUANILO GARCÍA Horacio A. Estudio de Muros de Adobe Sometidos a Cargas Horizontales – Parte (b), Tesis de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, 1974. 12 MERINO ROSAS Francisco A. Estudio de Muros de Adobe Sometidos a Cargas Horizontales – Parte (c), Tesis de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, 1974. Falla 45° Muro volteo carga
  • 59. 59 ENSAYO DE CORTE DIRECTO A P Esfuerzo de compresión se aplica y se deja allí. Luego se aplica la carga horizontal y se trata que los dos medios adobes se junten (se peguen) y allí se produce el corte. La expresión de Coulomb: fv Donde: v Esfuerzo cortante del muro, que se calcula por la prueba de Corte directo o esfuerzo tangencial de falla, kg/ cm 2 Esfuerzo de adherencia (cohesión) kg/ cm 2 f Coeficiente de fricción aparente Esfuerzo de confinamiento (compresión unitaria), kg/ cm 2 lo obtenemos de A P . Los parámetros y f se determinan a partir de ensayos de corte directo. Ejemplo se ensayó seis especimenes, tres con 0 y tres con 0.5 a 1.0 kg/ cm 2 , se eligió un valor de P. sea P1 , lo mantengo constante y obtengo 1 = P1/A, luego elijo P2 y obtengo 2 = P2/A Grafico estos puntos, los unimos y obtenemos una recta, esta corta a la ordenada y ese valor es del parámetro . Calculado v , ya se puede obtener .admv con la siguiente fórmula: El reglamento actual, para construcciones con adobe simple, nos da como valor del factor igual a 0.45, obteniéndose: En la tabla Nº 2, se dan como referencia algunos valores de y de f para adobes estabilizados con asfalto. .admv = factor (v ) .admv = 0.45 (v ) .admv = 0.45 )( f
  • 60. 60 Tabla Nº 2 Adherencia y coeficiente de fricción de acuerdo a los resultados de los ensayos Mortero y Adobe 1 2 4 f f f S - 2% A.CH A.G 1.66 0.90 0.69 0.80 0.75 0.67 0.90 0.78 1 : 10 – 1 % S A.CH A.G 2.10 1.10 1.18 1.01 0.70 0.86 1.40 1.30 0.60 0.83 1: (6,4) – 1% A.CH A.G 1.47 1.52 0.83 0.55 Simple Estabilizado 0.55 0.58 A.CH: Adobe chico A.G : Adobe grande Ensayos de corte directo Valores hallados de la relación v = + f Esfuerzos de confinamiento de 1.2 y 4 Kg./cm2 Los valores de y f varían con el tipo de adobe y de mortero. La carga de confinamiento será las sobrecargas actuantes más el peso propio del muro. El mortero puede ser: 1 : 1 : 5 ó 1 : 1 : 4 Para el caso de adobe simple y mortero simple. 212.0 cm kg f = 0.67 Para el caso: con mortero 1 : ( 6 + 4 ) + 1 % Asfalto ( 1 cemento, 6 tierra, 4 arena, 1 % asfalto), para adobe chico se tiene: 247.1 cm kg f = 0.83 Mejorando el mortero estamos ganando mucho en capacidad portante. Se puede apreciar la diferencia 12.0 a 247.1 cm kg Si no pasa por corte, se debe anchar el muro o alargar el muro. Si la carga es perpendicular al muro: . Vc Vc Vc = Viga CollarVC VC
  • 61. 61 El muro se flexiona y esta flexión puede ser en 2 sentidos. Para que el muro no falle por flexión se debe calcular el espesor ( t ) adecuado. Muros con cargas perpendiculares a su plano El espesor de un muro sujeto a cargas perpendiculares a su plano está dado por la expresión: a mm f aC t 2 6 donde: t = Espesor del muro = Coeficiente – Gráfico N° 2 mC = Coeficiente Sísmico de Diseño m = Peso Específico del Muro a = Dimensión Crítica af = Esfuerzo Admisible en flexión Se especifica para el Adobe Común af = 0.30 2 cm kg Ver Tabla N° 3, en cual se dan algunos valores de af como referencia. Tabla N° 3 ADOBE MORTERO af ( )2 cm kg COMÚN BARRO 0.30 ESTABILIZADO CEMENTO – ARENA 1:8 0.60 SUELO – ASFALTO 0.40 m = 1700 3 m kg para adobe común. m = 1900 3 m kg para adobe estabilizado con asfalto.
  • 62. 62
  • 63. 63 Cm se determina de acuerdo a la norma. Se puede usar mC = 0.24 Para adobe simple con refuerzo de caña mC = 0.14 Para diseño de madera mC = 0.20 Para diseño de ladrillo. Cuando se hace el cálculo de: P R ZUSC PCH d m Para adobe simple resulta Cm = 0.32 que es mucho con respecto a 0.24 para madera Rd = 4 El Coeficiente lo determina el gráfico Nº 2 BORDES ARRIOSTRADOS: Elementos de Arriostres Muros de Arriostre Para el diseño de los muros de arriostre se debe considerar lo siguiente:  Verificación por volteo  Verificación por esfuerzo cortante Teniendo presentes estos dos criterios, se han elaborado los gráficos Nº 3 y Nº 4 en los cuales se determinan dos valores para la longitud del muro de arriostre, debiendo tomarse el mayor. La = Longitud muro de arriostre L = Longitud muro arriostrado Primero veremos que el muro no se voltee El valor de K en el gráfico Nº 3 es L hC K m1.1 vanomuro a b Muro 3.00 m 2.40 a = Menor dimensión = 2.40 m. b = La otra dimensión = 3.00 m. a = borde libre b = la otra dimensión ta La L t H
  • 64. 64 En donde: Cm = Coeficiente sísmico de diseño h = altura total del muro L = longitud del muro arriostrado (ver figura) = Factor que depende del material (tabla Nº 4) En la tabla Nº 4 se dan algunos valores de Tabla Nº 4 ADOBE MORTERO Común Barro 1 Estabilizado Cemento – Arena 1: 8 2 Gráfico Nº 3 Verificación por volteo – Muro de Arriostre ta = Espesor muro arriostre t = Espesor muro arriostrado La = Longitud muro de arriostre L = Longitud muro arriostrado 0.20 0.40 0.60 K2 = 20 K2 = 10 K2 = 0.5 K1 = La/L 0.00 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 K K2 = ta/t K = L hcm1.1
  • 65. 65 Gráfico Nº 4 Verificación por Corte – Muro de Arriostre ta = Espesor muro de arriostre t = Espesor muro arriostrado Luego: L La K1  LKLa 1 “La” es lo que se necesita de acuerdo al cálculo y se debe comparar con lo que diseñó el Arquitecto y no debe ser menor. Para la elaboración del gráfico Nº 4 se ha considerado que el muro lleva viga collar. Para diseñar por corte: )1.1( 1.1 ' Cmfh hCm K m m 0.10 0.20 0.40 0.60 K1 = La/L 0.00 0.20 0.30 0.40 0.50 K‟ K = )11( 1.1 Cmfh hc m mm 0.80 1.00 K‟2 = 0.5 K‟2 = 2.0 K‟2 = ta/t
  • 66. 66 Siendo : Cm = Coeficiente de diseño sísmico m = Peso específico del muro = Esfuerzo de adherencia f = Coeficiente de fricción h = 2 hshb bh = altura bajo la viga collar sh = altura sobre la viga collar o altura equivalente a sobrecarga. Calculado K‟ vamos al gráfico Nº 4, intersectamos con K‟2 = t ta , y obtenemos K1 de donde despejamos La . Por último comparamos “ La ” de volteo y de corte y tomamos el mayor. Viga solera Sirve de arriostre al muro (arriostre horizontal superior) la carga horizontal que toma la viga solera es igual al peso del muro por el coeficiente sísmico. Las vigas se diseñarán como doblemente apoyadas y no se recomienda diseñar como viga continua. Obtenido el momento: 2 8 1 wlM , calculamos el esfuerzo actuante. El esfuerzo admisible de la madera nacional varía de 80 a 100 Kg/cm2 . La viga solera se diseñará para cumplir la función de amarre de todos los muros de la construcción y puede considerarse como una viga, apoyada en los muros transversales, sometida a una carga uniformemente repartidas. Esta carga será la que transmite el muro al que sirve de amarre cuando es sometido a cargas perpendiculares a su plano. Recomendaciones complementarias La utilización de Refuerzo de caña (carrizo partido por la mitad) se ha experimentado con muy buenos resultados como refuerzo, para efectos de flexión, tanto horizontal como vertical, así como para colaborar en los amarres de los encuentros de muros. Proporciona además una mayor capacidad de deformación a la construcción (ductilidad). V.C. hs hb
  • 67. 67 El diseño puede hacerse con principios similares al utilizado en concreto armado, considerando el esfuerzo admisible de la caña en las Disposiciones Especiales para Diseño Sismo – Resistente de Construcciones de Adobe. Criterio Práctico Al haber resumido todo el proceso engorroso del cálculo, en fórmulas y expresiones prácticas, permite que el usuario del método, lo ejecute de una forma muy práctica y sencilla, obteniendo resultados que redundaran en beneficio para la comunidad. Ejemplo : 0.40 0.38 1.25 0.90 1.25 0.38 0.40 4.96m 0.40 .38 1.25 0.90 1.25 0.38 0.40 4.96m 1.63 1.63 .30 .10 2.20 1.80 .20 2.40 Muro a diseñar
  • 68. 68 Verificación 1. Por capacidad portante (muro bajo carga vertical) mflecrfm ' Considerando: r = 0.81 c = 0.69 ecr = 0.43 e = 0.77 El valor de mflfm '43.0 l se determina del gráfico Nº 1 Pág. Nº 51 Cálculo previo: * mf E ' de la tabla Nº 1 Pág. Nº 50 2 /700,1 cmKgE 2 /8' cmKgmf 5.212 8 1700 ** t KL K = 1 Columna biarticular equivalente L = 1.80 m T = 0.38 m 74.4 38.0 80.11 t KL Del gráfico Nº 1 96.0l 896.043.0fm = 3.3 Kg/cm2 Esfuerzo admisible del muro
  • 69. 69 METRADO DE CARGAS 1º Carga de Techo pp = 80 Kg/m2 [techo de caña con torta de barro] s/c = 30 Kg/m2 [según reglamento, por ser techo liviano] Wt = 110 Kg/m2 Pt = Peso del techo = 110 Kg/m2 x 2.48m x 2.48 m = 677 kg. Peso total del muro = Pm Pm = m x l x h x e m = 1700 Kg/m3 para adobe simple = 1700 Kg/m3 x 1.63m x 2.20m x 0.38m = 2,317 Kg. Ptotal = Ptecho + Pmuro Ptotal = 677 + 2317 = 2994 Kg Carga unitaria = 22 /48.0/71.4833 38.063.1 2994 cmKgmKg = 0.48 Kg/cm2 < 2 /3.3 mKgfm Esfuerzo admisible del muro Esfuerzo que actúa Está bien! 2.48 m 4.96
  • 70. 70 VERIFICACIÓN POR CORTANTE (Cargas horizontales coplanares) Los muros paralelos al sismo trabajan al corte. El esfuerzo cortante actuante en un muro está dado por la expresión: Vact = ..tL V ó = ..db H Vact = Esfuerzo cortante actuante V ó H = Carga Horizontal L ó b = Longitud del muro t ó d = Espesor del muro H = Cm x P Se puede tomar el coeficiente sísmico Cm = 0.24 (para adobe simple con refuerzo de caña). Cm = Rd CSUZ Z = 1 porque la casa está en Lima U = 1 por ser categoría C S = 1.2 por ser tipo 2 0.16 < C < 0.40 c = 0.40 conservadoramente Rd = 2 Cm = 24.0 2 4.02.111 pp = peso propio = 80 Kg/m2 [techo de caña con torta de barro] s/c = sobrecarga = 30 Kg/m2 [según reglamento, por ser techo liviano] S/C = 30 kg/m2 0.25 = 7.5 kg/m2 Para sismo se forma el 25% de la sobrecarga Osea: pp = 80 kg/m2 s/c = 7.5 kg/m2 Pesotecho unitário = 87.5 Kg/m2
  • 71. 71 1.25 0.45 2.48 m 1.63 m 1.70 X y 0.38 0.40 Pesotechototal = 87.5 Kg/m2 x 2.48m x 2.48m = 538 Kg. Peso del muro = Peso del muro eje x + peso del muro eje y Peso del muro eje X = 1700 kg/m3 x 1.63 m x 2.20m x 0.38 m = 2317 Kg Peso del muro eje y = 1700 kg/m3 x 1.70 m x 2.20m x 0.38 m = 2416 Kg Peso del muro = 2317 + 2416 = 4,733 kg. P = Pesotecho total + Peso del Muro = 538 + 4,733 = 5,271 Kg. H = Cm x P = 0.24 x 5,271 = 1,265 Kg. Vact = 2 /2.0 38.063.1 265,1 cmkg mm Kg db H El esfuerzo cortante admisible está dada por la expresión: Vadm = 0.45 )( f Vadm = Esfuerzo admisible = Esfuerzo de adherencia f = Coeficiente de fricción = Comprensión unitaria normal al plano de corte. Para adobe simple asentado con mortero de barro con paja tenemos: = 0.12 Kg/cm2 f = 0.67 = 0.48 Kg/cm2 [Calculado anteriormente como esfuerzo actuante] 1.63m
  • 72. 72 Vadm = 0.45 (0.12 + 0.67 x 0.48) = 0.2 kg/cm2 Vact = Esfuerzo cortante actuante = 0.2 kg/cm 2 < Vadm = Esfuerzo cortante admisible = 0.2 g/cm Está bien! VERIFICACIÓN POR FLEXIÓN (Muros con cargas perpendiculares a su plano) El espesor del muro sujeto a cargas perpendiculares a su plano está dado por la expresión: fa aCm t m 2 6 t = Espesor del muro = Coeficiente (gráfico Nº 2) Cm = Coeficiente sísmico de diseño = 0.24 m = Peso específico del muro = 1700 Kg/m3 a = Dimensión crítica fa = Esfuerzo admisible en flexión = 0.30 kg/cm2 Tabla Nº 3 Pág. 55 1ro Muro con 3 bordes arriostrados 106.091.0 80.1 63.1 a b cmt 28 10010010030.0 180170024.0106.06 2 necesariot = 28cm < e = 38cm Está bien. a = borde libre =1.80 m b b = la otra dimensión = 1.63 m
  • 73. 73 2º Muro con dos (2) bordes arriostrados [Muro sobre viga collar] cmt 4 1030.0 30170024.050.06 6 2 necesariot 4 cm. < e = 38 cm. Está bien! 3º Muro con 4 bordes arriostrados 9.1 8.1 4.3 a b 10.0 cmt 2643.26 1030.0 180170024.010.06 6 2 cmecmtnecesario 3826 Está bien. a = 30cm = 0.50 b = 3.40cm 1.25 0.90 1.25 a = 1.80 a = menor longitud b = otra dimensión Muro vano Muro
  • 74. 74 CHEQUEO POR VOLTEO M = H x d = 1,265 kg x 0.90m = 1,139 Kg-m Esfuerzo de tracción: 2 12 3 h c bh I I Mc ft 12 2 bh h M ft mh mb bh M ft 63.1 38.06 2 0.90 = d 1.80 tracción Compresión H = 1,265 Kg h = 1.63 b = 0.38 h = 1,63
  • 75. 75 2 22 /68.0 16338 1139006 cmKg cmcm cmKg ft Area caña = djfs M .. 2 /250 cmKgfs Acaña = 2 2 64.3 14487.0/250 /113900 cm cmKm cmKm 1 caña 1” tiene 2cm2 Así se determina la caña en los extremos. 2 cañas de 1” MURO CON REFUERZO VERTICAL DE CAÑA (1.63-0.19) = 1.44m = d 0.19m 1.63m b=0.38 d = 1.44m <> 144 cm ½ adobe VIGA COLLAR 1.80m 0.38m 1.00 m 1.63m Se considera como simplemente apoyado caña
  • 76. 76 Area caña = mlcm cmcmKg cmKg djfs M /53.1 1987.0/250 6300 .. 2 2 1 caña ml00.1@"1 MURO CON REFUERZO HORIZONTAL DE CAÑA H = Cm x P P = m x Area x Altura = 1700 x 1.00 x 0.38 x 1.00 = 646 Kg. H = 0.24 x 646 Kg = 155 Kg. W = 155 Kg/ml M = 22 78.3155 8 1 8 1 Wl 1.00 Caña 0.38m 1.00m 19 = d Se sabe: H = Cm x P P = m x área = 1700 3 m kg x 1.00m x 0.38m = 646 Kg/m H = 0.24 x 646 Kg/m = 155 Kg/ml = W Estas cañas son por volteo Esta caña es el refuerzo vertical que necesita 1caña .00.1@"1 m 19 19 0.38 mlkgmlmlKgWlM 6380.1/155 8 1 8 1 22
  • 77. 77 M = 277 Kg-m Acaña = mlcm2 7.6 1987.0250 27700 Usaré 2 medias cañas cada 3 hiladas en ambas caras. @ 30 @ . 25m 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 1 2 3 4 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30m 0.30 0.30 0.40 1m 1m 2.4m 1m Para h = 2.40 tenemos 2 medias cañas @ . 30 m
  • 78. 78 DISEÑO DE PARED CON PARED (Debido al cortante por sismo) Área de corte 9 adobes con 2 áreas de corte de 19 x 38 cm Área de corte = 9 x 2 x 19 x 38= 18 x 19 x 38 cm2 2.08 m 1.63 0.38 1.25 0.38 0.45 1.63 2.08 m 1 1 2 2 8 8 9 9 Area de corte 18 hiladas 1.80 m
  • 79. 79 La fuerza sísmica es H = 0.24 P P = 1700 x 1.80 x 0.38 x 2.08 P = 2419 kg H = 0.24 x 2419 = 581 Kg. Cálculo de Vadm: Vadm= 0.45 ( + f ) Cálculo de : 23 /1530 2 8.1 /1700 mKg m mKg = 2 24 /15.0 10 1530 cmkg cm Kg 2 /15.0 cmKg Como: 2 /12.0 cmKg 67.0f Tenemos: Vadm= 0.45 (0.12Kg/cm2 + 0.67 x 0.15 Kg/cm2 ) Vadm= 0.10 Kg/cm2 Vact= 2 2 /04.0 381918 581 cmKg cm Kg cortedeArea H Vact= 0.04 Kg/cm2 < Vadm= 0.10 Kg/cm2 Está bien. VIGA SOLERA (VIGA COLLAR) VIGA COLLAR 0.30 0.10 0.90 1.30m 0.90 1.80m
  • 80. 80 La viga solera está apoyada en los muros transversales y sometidos a la fuerza horizontal. Sería: H = 0.24P P = Pmuro + Ptecho Pmuro = 1700 Kg/m3 x 1.30m x 0.38m x 1 = 840 Kg/ml Son 840 kg. que se ha considerado por ml de viga collar 2 /80 mkgpp 2 22 /5.87 /5.7/3025.0/%25 mKg mKgmkgcs Ptecho = 87.5 Kg/m2 x 2 96.4 m = 217 kg/ml Ptecho = 217 Kg/ml P = 840 + 217 = 1057 Kg/ml H = 0.24 x 1057 = 254 Kg/ml = w Mmáx(+) = 1/8 wl2 = 1/8(254)(3.78)2 = 454 kg-m Asumiendo: 12 3 bh I c = 2 h 23 6 12 2 bh M bh hM fa 4” 4” v.c. fa maderaact. = I Mc
  • 81. 81 2 22. /272 1010 /454006 cmKg cmcm cmKg fa maderaact 2 . 2 . /272/80 cmkgfacmkgfa maderaactmaderaadm No pasa! Si consideramos 2 22. /05.34 2020 /454006 mkg cmcm cmKg fa maderaact 2 . 2 . /05.34/80 cmkgfacmkgfa maderaactmaderaadm Está bien! 8” 8” <> 20 cm