Del Blog de Ángel Francisco San Bartolomé Ramos

Investigaciones en Adobe, Tapial y Piedra

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FUENTE: http://blog.pucp.edu.pe/blog/adobetapial/

Novedades en el Blog:

1) En la sección “Reforzamiento de Viviendas de Adobe Existentes” se ha agregado un artículo sobre el diseño estructural de las mallas electrosoldadas.

2) En la sección “Refuerzo para Viviendas Nuevas de Adobe” se ha agregado el Informe del Proyecto SENCICO-PUCP “albañilería de bloques de suelo prensado reforzada con tubos”

El propósito de este blog es informar al lector sobre los resultados de los experimentos realizados en las construcciones de adobe, tapial, quincha y piedra, así como analizar el efecto de los distintos tipos de refuerzo utilizados.

Los experimentos se ejecutaron en el Laboratorio de Estructuras de la Pontificia Universidad Católica del Perú y la finalidad principal fue utilizar los resultados para la elaboración de la Norma de Construcción y Diseño Estructural E.080 “Adobe” .

La mayor parte de las investigaciones fueron realizadas como trabajo de tesis, por los alumnos de la Facultad de Ciencias e Ingeniería -Sección Ingeniería Civil- y de la Escuela de Graduados de la PUCP, apoyados, generalmente, por entidades nacionales e internacionales como: SENCICO, ININVI, ITINTEC, CONCYTEC, DAI-PUCP, COPASA, UNICON,CERESIS y GTZ.

Nota 1: la manera como se trata este blog es enlazando al lector hacia los artículos (presione click sobre las palabras resaltadas), para después analizar sus comentarios y nuevas propuestas de ensayos. Estos artículos están escritos en formato PDF, si no cuenta con el Adobe Acrobat Reader, puede descargarlo de: Acrobat.

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Sección: Albañilería de Tierra Cruda No Reforzada

ALBAÑILERÍA DE TIERRA CRUDA NO REFORZADA

En diversos terremotos de carácter moderado, con una magnitud del orden de 6.5, ocurridos en Perú y en todo el mundo, ha podido apreciarse que las viviendas de albañilería de tierra cruda (Adobe y Tapial) no reforzada  son muy vulnerables y terminan con daños irreparables o colapsando totalmente (ver el video inferior). Por ello es necesario reforzar tanto a las viviendas existentes como a las nuevas, para dotarles de resistencia y ductilidad sísmica.

Adobe No Reforzado. Porqué debemos reforzarlo:

Video: Adobe No Reforzado-Ensayo sísmico.mpg

Sección: Adobe Confinado

ADOBE CONFINADO

El confinamiento de los muros de adobe con elementos de concreto pobre y escaso refuerzo, constituye una alternativa para evitar el colapso de las viviendas de adobe ante los sismos. Esta alternativa fue analizada mediante ensayos de carga lateral cíclica en muros a escala natural.

También se efectuaron ensayos de simulación sísmica en mesa vibradora de módulos de vivienda confinada de un piso y de dos pisos, ver el siguiente video, debiéndose destacar que este último proyecto obtuvo el primer puesto en el simposium “Eleventh Canadian Masonry Symposium”, realizado en Toronto, Canadá, en junio del 2009, bajo la organización de Mc Master University y Canada Masonry Design Centre.

Estos experimentos dieron lugar a una propuesta de diseño a la rotura para el adobe confinado, la cual se encuentra en revisión por el Comité Técnico de la Norma E.080. Adicionalmente, esta propuesta fue aplicada por el Ing. Daniel Cruz para diseñar una vivienda de dos pisos con techo aligerado de caña de guayaquil en Piura.

Adobe Confinado sin refuerzo horizontal en el segundo piso
Video: Ensayo sísmico adobe confinado.mpg

Sección: Reforzamiento de Viviendas de Adobe Existentes

REFORZAMIENTO DE VIVIENDAS DE ADOBE EXISTENTES

Durante los años 1995 y 1999 se ejecutó el proyecto GTZ-CERESIS-PUCP cuyo objetivo principal fue retardar el colapso de las viviendas de adobe ante los sismos severos, de tal modo que los habitantes puedan escapar y salvar sus vidas. Este proyecto se desarrolló en 4 etapas. En la primera etapa se analizó la tipología de las viviendas existentes en Perú. En la segunda etapa, mediante ensayos en mesa vibradora, se analizó el efecto de varios tipos de refuerzo económicos y existentes en la zona (tablas, sogas, malla de gallinero, etc.). En la tercera etapa se reforzaron unas 20 viviendas existentes en zonas sísmicas, usando el mejor de los refuerzos analizados (malla electrosoldada). Y en la cuarta etapa se realizó la evaluación de las viviendas reforzadas ante 2 terremotos reales: Sismo del Sur, 2001, Mw = 8.4 y Sismo de Pisco, 2007, Mw = 8.0.   En este proyecto intervinieron por el lado de la PUCP los ingenieros Luis Zegarra, Daniel Quiun y Ángel San Bartolomé, mientras que por el lado de CERESIS intervino el ingeniero Alberto Giesecke.

Reforzamiento con malla de casas existentes en 1998
Video: Adobe GTZ 1998.mpg

La alternativa de reforzar a las casas de adobe existentes mediante malla electrosoldadasimulando vigas y columnas de confinamiento, fue probada con éxito en 6 viviendas en elsismo del Sur del 23 de junio del 2001 (Ms = 7.9) y en 3 casas ubicadas en Guadalupe , enPachacútec  y Parcona (Ica), en el sismo de Pisco del 15 de agosto del 2007 (Ms = 7.0). Cabe destacar que la casa de Parcona fue reforzada parcialmente, con la malla expuesta a fin de que los pobladores vean cómo se refuerza, y fue usada como estación sísmica, allí se registró una aceleración máxima de 0.5g sobre un suelo arenoso (ver la figura inferior).

Estas 9 viviendas fueron reforzadas en el año 1998, en el marco del proyecto GTZ-CERESIS-PUCP, y ante los terremotos citados no presentaron fisuras. El manual de reforzamiento aparece en la página web de CERESIS, debiendose destacar que el proceso de reforzamientoes muy fácil de ejecutar, pero, como en toda técnica, existen limitaciones en su aplicación.

Diseño sísmico de las mallas

Adicionalmente, estas mallas se diseñan para soportar las acciones sísmicas perpendiculares al plano, y así evitar la falla en tracción por flexión en la región central de los muros, y para evitar la falla por desgarramiento vertical en el encuentro entre muros transversales.

Sección: Refuerzo para Viviendas Nuevas de Adobe

REFUERZOS PARA VIVIENDAS NUEVAS DE ADOBE

Refuerzo de mallas verticales y viga solera

Después del éxito obtenido en el terremoto del 2001 con las seis viviendas existentes de adobe reforzadas con malla electrosoldada, se realizó el proyecto COPASA-PUCP, bajo el financiamiento de GTZ, donde se construyeron 400 viviendas de adobe en la zona alto-andina de Arequipa, a un costo de US$ 47.6 el metro cuadrado. Estas viviendas fueron reforzadas con malla electrosoldada y una viga solera de concreto armado, siguiéndose las especificaciones presentadas en un MANUAL elaborado por COPASA-GTZ, bajo la supervisión técnica de la PUCP. Debe destacarse que ante el sismo de Chinini (Mw = 5.3, foco a 9 Km) del 13-12-2002, las diez casas reforzadas en Chinini no tuvieron fisuras, mientras que el 90% de las viviendas no reforzadas presentaron daños de consideración.

Refuerzo vertical y horizontal de caña

El sistema de refuerzo horizontal y vertical en base a caña (ver el siguiente video) que especifica la Norma de Adobe E.080, proviene de múltiples experimentos realizados en la PUCP, con el objetivo de evitar el colapso de las casas ante los terremotos severos. Una variante de este sistema empleando adobes alveolares que facilitan el paso del refuerzo vertical, también fue analizada.
Video: adobe reforzado con caña-Ensayo sísmico.mpg

Sistema Mixto: Confinado – Armado de Junta Seca

Utilizando unidades alveolares suelo-cemento prensadas, se contruyó un módulo de 2 pisos que fue ensayado en mesa vibradora. El refuerzo estuvo conformado por varillas de acero. En los encuentros entre muros, se formaron columnas con las mismas unidades, mientras que en los muros se utilizó una especie de albañilería parcialmente rellena con mortero (rellena sólo en aquellos alveolos con refuerzo vertical).

Sólo en la parte central del piso se usaron unidades con forma de canal que permitió alojar al refuerzo horizontal, mientras que a la altura de los niveles se utilizó soleras de concreto armado. En las juntas horizontales se usó una pasta delgada de cemento para corregir las imperfecciones en altura de la unidad, mientras que las juntas verticales estuvieron libres (junta seca). El comportamiento sísmico del módulo fue exitoso y tanto la técnica constructiva como el ensayo sísmico aparecen en el video.

Proyecto SENCICO-PUCP. Adobe prensado alveolar reforzado con tubos. Construcción y ensayo sísmico.

El video muestra la fabricación de adobes prensados alveolares, la construcción de un módulo de vivienda reforzado verticalmente con tubos PVC de 1/2″ (para conductos eléctricos), la instalación y empalmes de los tubos, la construcción de una viga solera de concreto pobre (f´c = 100 kg/cm2), y el ensayo del módulo en la mesa vibradora del Laboratorio de Estructuras de la Pontificia Universidad Católica del Perú. En el Informe de este Proyecto se hace notar que ante un sismo severo fallarían las esquinas, pese a la existencia de la solera, con lo cual se desecha la hipótesis que dice para evitar la falla por desgarramiento es suficiente la solera. Se propone como solución, añadir malla electrosoldada continua, en forma de “L”, en las esquinas cada 3 hiladas.

Sección: Viviendas de Tapial

VIVIENDAS DE TAPIAL

El tapial es un sistema de construcción en base a tierra húmeda apisonada. Estas construcciones son muy vulnerables ante los sismos, por lo que utilizando varillas de eucalipto y mediante ensayos en mesa vibradora, se analizó una alternativa similar a la Albañilería Armada para reforzar a las viviendas de tapial. Cabe indicar que el exceso de refuerzo no permite compactar adecuadamente la tierra y ella termina desmoronándose ante los sismos, mientras que cuando no existe refuerzo las tapias vibran desordenadamente y colapsan enteras. Ver los siguientes videos y el documento ININVI, donde se muestran además otros sistemas de refuerzo.

El uso de suelos con alto contenido de arcilla (más de 30%) en la fabricación de las tapias, genera fracturas por contracción de secado que debilitan a las tapias. A este problema se sumó la construcción de muros muy esbeltos sobre un suelo de baja calidad, que motivaron el colapso de muchas viviendas de tapial no reforzado en el terremoto de Lamas, ocurrido el 25-09-2005.

Tapial con refuerzo excesivo(izq) vs.Tapial No Reforzado (der)
Video: Tapial. Ensayo sísmico.mpg

Tapial con Refuerzo Mínimo – Sismo Severo
Video:Tapial Reforzado. Ensayo sísmico.mpg

Refuerzo mínimo recomendado para el Tapial

Sección: Inundaciones y las Construcciones de Tierra

INUNDACIONES y LAS CONSTRUCCIONES DE TIERRA

Aparte de los sismos, las construcciones de tierra son altamente vulnerables a las inundaciones que con frecuencia ocurren en nuestro país, por el desborde de los ríos producto de lluvias intensas. El agua absorbida por los adobes desintegra su estructura interna y puede ocasionar el colapso parcial o total de las viviendas (ver video de la inundación en Cusco-2010). Para solucionar este problema, se analizaron experimentalmente 3 alternativas con resultados satisfactorios, notándose en este proyecto que el adobe convencional podría colapsar en un lapso de 20 minutos, según se muestra en el video inferior.

En un segundo proyecto y mediante ensayos de inundación simulada, se analizaron otras 3 técnicas de solución, más económicas que las del primer proyecto, obteniéndose buenos resultados.

Inundación en el Cusco, enero del 2010
Video: Inundación en Cusco.wmv

Colapso de un muro convencional ante inundación simulada
Video: Ensayo de inundación simulada.mpg

Sección: Espacio Libre

ESPACIO LIBRE
El documento del lector tendrá un peso menor que 2MB y se publicará sin ningun tipo de edición, por lo que el contenido será de responsabilidad exclusiva del autor o autores. Pueden remitirme su artículo en formato PDF, video en formato MPEG, o álbum de fotografías en formato PDF, al E-mail: asanbar@pucp.edu.pe.

a) MANUALES DE CONSTRUCCIÓN

a1) Manual para el Desarrollo de Viviendas Sismorresistentes. Autor: Julio Kuroiwa, ATP Programa de Reconstrucción/Ciudades Sostenibles PNUD. Coautores: Daniel Torrealva (PUCP), Ángel San Bartolomé (PUCP) y Carlos Zavala (CISMID-UNI).

a2. Zona de la Costa. Por: Julio Vargas Neumann, Daniel Torrealva y Marcial Blondet. Profesores Principales de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

a3. Zona de la Sierra. Por: Julio Vargas Neumann, Daniel Torrealva y Marcial Blondet. Profesores Principales de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

a4. Biblioteca Comunal. Por: Wilson Silva, Ángel San Bartolomé y Victoria Ramírez. Profesores de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

a5 para Maestros de Obra. Por: Viviana Arriola Vigo y Urbano Tejada Schmidt. Centro de Investigación, Documentación y Asesoría Poblacional CIDAP.

a6. Por: GTZ (Alemania), COPASA, Gobierno Regional de Arequipa y PUCP.

b) CONSTRUCCIONES DE TIERRA

b1. Por: Gerencia de Investigación y Normalización -SENCICO.

b2 de la Región Cusco. Tesis para optar el título de Ingeniero Civil. Por: Yhosimi Esquivel. Asesor: Daniel Torrealva. Pontificia Universidad Católica del Perú.

b3 for earthquake resistant construction. Por: J. Adell, B. Orta, R. Bustamante, A. García Santos y S. Vega. Profesores de la Universidad Politécnica de Madrid, España.

Video: Ensayo sísmico del módulo español.mpg

b4) Fabricación de Adobes. Por: Ing. Urbano Tejada (CIDAP).

Video: Adobes CIDAP.mpg

b5) Reconstruir en Adobe. Análisis, consideraciones y propuestas para la reconstrucción. Por: Paolo Milani y Michele Paradiso. Edizioni Medina. Italia.

b6. Por: Daniel Cruz Córdova. Piura.

b7. Por: Francisco Ginocchio, Daniel Quiun y Antonio Cadillo. Pontificia Unversidad Católica del Perú.

b8. Por: Ángel San Bartolomé y Daniel Quiun. Profesores de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

c) CONSTRUCCIONES DE PIEDRA

c1. Por: Héctor Rodríguez. Universidad Tecnológica Nacional San Rafael, Argentina.

c2 . Tesis PUCP de Juan Lara.

d) TERREMOTOS y SUS EFECTOS

d1 de 2 pisos y de Adobe de 1 piso, construidas en Pacarán y Lunahuaná, Cañete. Por: Gerencia de Investigación y Normalización – SENCICO.

d2 – Agosto 15 del 2007, por Misión CERESIS/UNESCO e Intensidades y Daños del Terremoto, por Maximiliano Astroza (miembro de la Misión), Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile.

d3. Por: Ángel San Bartolomé y Daniel Quiun. Profesores de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

e) CONFERENCIAS y ENTREVISTAS

e1) Estado del Arte en el Reforzamiento de Viviendas de Adobe en Perú (slides-escrita). Por: Ángel San Bartolomé. Profesor Principal de la PUCP. Universidad de Talca, Chile.

e2) Estado del Arte en el Reforzamiento de Viviendas de Adobe en Perú (hablada). Por: Ángel San Bartolomé. Profesor Principal de la PUCP. Universidad de Talca, Chile.

e3) Entrevista CONIC 2011. Diseño sísmico del adobe confinado. Por: Ángel San Bartolomé. Profesor PUCP.

e4) Entrevista PUCP: Mejoramiento de construcciones de adobe para casos de inundación. Ings. Ángel San Bartolomé, Daniel Quiun y Walter Huaynate.

f) ADOBE PAPERS IN ENGLISH

f1) Reaconditioning of existing adobe houses to mitigate earthquake effects. By: Alberto Giesecke (CERESIS), Luis Zegarra (PUCP), Angel San Bartolome (PUCP) and Daniel Quiun (PUCP).

f2) Performance of reinforced adobe houses in Pisco, Perú earthquake. By: A. San Bartolome, D. Quiun and L. Zegarra. Pontifical Catholic University of Peru.

f3) Seismic behavior of a two story model of confined adobe masonry. By: A. San Bartolome, E. Delgado and D. Quiun. Pontifical Catholic University of Peru.

f4) Effecting system for seismic reinforcement of adobe houses. By: A. San Bartolome, D. Quiun and L. Zegarra. Pontifical Catholic University of Peru.

f5) Experimental study on adobe walls with long term water exposure due to floods. By: Á. San Bartolomé, D. Quiun, D. Cabrera and W. Huaynate. Pontificia Universidad Católica del Perú.

f6) Experimental research and seismic design proposal for confined adobe masonry. By: Á. San Bartolomé and D. Quiun. Pontificia Universidad Católica del Perú.

f7) Reinforced Adobe. World Housing Encyclopedia. By: Daniel Quiun. Pontificia Universidad Católica del Perú. 

Muchas gracias por leer este blog. Las consultas y comentarios se harán a través del blog “Investigaciones en Albañilería”, si desea ingresar allí presione click en:http://blog.pucp.edu.pe/albanileria

Si desea ingresar al blog de investigaciones en concreto armado presione click en:http://blog.pucp.edu.pe/concretoarmado

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Esta entrada fue publicada en General el 9 abril, 2013 por Ángel Francisco San Bartolomé Ramos.