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ALTERNATIVAS DE REHABILITAC IÓ N SÍSMIC A PARA EDIFICACIONES EN

ADO BE Y TAPIA PISADA EN EL BARRIO LA CANDELARIA DE BO GO TÁ

MARÍA ESTER LÓPEZ RODRÍGUEZ

CÓ DIGO : 199921582

UNIVERSIDAD DE LO S ANDES INGENIERÍA C IVIL

BOGO TÁ 2004 – 2

ALTERNATIVAS DE REHABILITAC IÓ N SÍSMIC A PARA EDIFICACIONES EN

ADO BE Y TAPIA PISADA EN EL BARRIO LA CANDELARIA DE BO GO TÁ

MARÍA ESTER LÓPEZ RODRÍGUEZ

CÓ DIGO : 199921582

PRO YECTO DE GRADO

JUAN CARLO S REYES

UNIVERSIDAD DE LO S ANDES INGENIERÍA C IVIL

BOGO TÁ 2004 – 2

ALTERNATIVAS DE REHABILITACIÓN SÍSMICA PARA EDIFICACIONES EN ADOBE Y TAPIA PISADA EN EL BARRIO LA CANDELARIA DE BOGOTÁ

1

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………...1

1.1 OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN………………………………………………....1

1.2 METODOLOGÍA Y ALCANCE…………………………………………………..2

2. PROCESO CONSTRUCTIVO……………………………………………………...….3

2.1 CIMENTACIÓN……………………………………………………………………3

2.2 PISOS SOBRE EL TERRENO…………………………………………………….5

2.3 MUROS DE ADOBE………………………………………………………………7

2.4 MUROS DE TAPIA PISADA……………………………………………………..10

2.5 VANOS DE PUERTAS……………………………………………………………11

2.6 ENTREPISOS…………………………………………………………………...…11

2.7 MUROS EN NIVEL SUPERIOR………………………………………………….12

2.8 CUBIERTA………………………………………………………………………...13

3. VULNERABILIDAD SÍSMICA DE CONSTRUCCIONES EN ADOBE Y TAPIA

PISADA………………………………………………………………………………..14

3.1 GENERALIDADES……………………………………………………………….14

3.2 GRIETAS TÍPICAS EN EDIFICACIONES DE TIERRA ANTE LA OCURRENCIA

DE UN SISMO……………………………………………………………………..17

3.3 RESUMEN DE TIPOS DE MACANISMOS DE FALLA Y AGRIETAMIENTOS EN EDIFICACIONES EN TIERRA………………………………………...……………...19

4. AMENAZA SÍSMICA EN LA CANDELARIA………………………………………...23

4.1 GENERALIDADES………………………………………………………………..23

4.2 CÁCLULO DE LA AMENAZA…………………………………………………...23

5. ALTERNATIVAS DE REHABILITACIÓN SÍSMICA………………………………...32

5.1 GENERALIDADES………………………………………………………………..32

5.2 DIAFRAGMAS RÍGIDOS…………………………………………………………33

5.3 REFORZAMINTOS DE MUROS…………………………………………………36

6. ENSAYOS DE LABORATORIO E INTERPRETACIÓN DEL COMPORTAMIENTO

EXPERIMENTAL…………………………………………………………………………44

6.1 GENERALIDADES……………………………………………………………….44


2

6.2 CARACTERIZACIÓN DE PROPIEDADES DE MATERIALES………………..45

6.3 ENSAYOS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE PROPIEDADES BÁSICAS PARA

EL ADOBE Y LA TAPIA……………………………………………………………..50

6.4 COMPORTAMIENTO DE ELEMNTOS ESTRUCTURALES PRINCIPALES…63

7. MODELACIÓN ANALÍTICA Y TEORÍA DE FALLA………………………………..91

7.1 COMPORTAMIENTO DEL MATERIAL………………………………………...91

7.2 TEORÍA DE FALLA……………………………………………………………..102

7.3 DISEÑO SIMPLIFICADO DE REHABILITACIÓN CON ELEMENTOS DE

MADERA CONFINANTES………………………………………………………….123

7.4 RECOMENDACIONES DE REFORZAMIENTO MÍNIMO NOMINAL……….127

7.5 CASO DE APLICACIÓN………………………………………………………...128

8. CONCLUSIONES………………………………………………………………...……142

BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………….…143


3

1. INTRODUCCIÓN

1.1 Objetivos y justificación

La Universidad de los Andes hizo un estudio titulado “Estudios de vulnerabilidad sísmica y

alternativas de rehabilitación para edificaciones en adobe y tapia pisada”, donde dice que el adobe,

la tapia pisada y el bahareque fueron las primeras técnicas constructivas usadas en Colombia para el

desarrollo urbano y residencial del país. Durante cuatro siglos, se usaron estas técnicas para hacer

todo tipo de construcciones; desde casas muy grandes y muy lujosas destinadas a los funcionarios

del gobierno y a edificaciones eclesiásticas, hasta casas muy pequeñas y humildes, pertenecientes a

criollos, artesanos y obreros. El éxito de estas técnicas se debió a los bajos costos de los materiales

y a la facilidad en la construcción. Además, por esto mismo las técnicas se fueron acomodando a las

variaciones en el clima, la topografía y los suelos.

No obstante, a comienzos del siglo XX, llegaron nuevas técnicas constructivas que involucraron

nuevos materiales tales como el cemento, la mampostería moderna y el acero, que desplazaron a los

antiguos materiales. El adobe y la tapia se empezaron a considerar sinónimo de retrazo, lo que llevó

a la destrucción de muchas construcciones hechas con estas técnicas, para reemplazarlas por

edificaciones construidas con las nuevas técnicas.

Además, en el “Manual para la rehabilitación de viviendas construidas en adobe y tapia pisada”,

también de la Universidad de los Andes, dice que este tipo de construcciones tiene un alto grado de

vulnerabilidad ante sismos de magnitudes intermedias a altas. Habla de sismos como el de Cúcuta

en 1875, el de Popayán en 1983, y el de Armenia en 1999, lugares donde el adobe y la tapia pisada

son materiales muy comunes, y donde hubo grandes pérdidas en términos de vidas humanas y de

pérdidas de patrimonio.

Todavía se conservan muchas de estas construcciones. Un ejemplo de esto es el Barrio La

Candelaria de Bogotá. Por eso es necesaria la intervención de técnicas modernas de restauración y

rehabilitación, para que dichas construcciones puedan mantenerse en pie en el caso de un sismo.

El objetivo principal de este trabajo de grado es entender las propiedades mecánicas de

construcciones en adobe y en tapia pisada, y el efecto de las diferentes alternativas de rehabilitación


4

en este tipo de construcciones con el fin de llegar a una solución que tenga en cuenta tanto la

seguridad como la preservación.

1.2 Metodología y alcance

Con base en el Informe “Estudios de vulnerabilidad sísmica y alternativas de rehabilitación para

edificaciones en adobe y tapia pisada” de la Universidad de los Andes, se pretende ver y comparar

los resultados de los diferentes ensayos de laboratorio y modelaciones en SAP2000, que se le

hicieron a los modelos a escala. Los modelos a escala se ensayaron sin y con los refuerzos

alternativos de rehabilitación.

Esto con el fin de poder llegar a una conclusión viable, donde se logre llegar a definir cuál es la

mejor alternativa de rehabilitación, en términos de conservación y seguridad.


5

2. PROCESO CONSTRUCTIVO

2.1. Cimentación

Por lo general, la cimentación de construcciones en adobe y tapia pisada está conformada por vigas

corridas en piedra (localizadas bajo los muros principales) y por un material llenante. Las formas

de cimentación más encontradas en la investigación que hizo la Universidad de los Andes son: en

L, en T invertida o cimentación prismática del mismo ancho del muro.

Los llenantes más usados son suelo arenoso o lleno de cal y de canto. El suelo arenoso no tiene que

ser necesariamente encontrado en el mismo sitio pero debe permitir una apropiada acomodación de

los pedazos de roca. El lleno de cal y de canto es una mezcla entre suelo arenoso y cal. En algunos

casos no se usa ningún tipo de llenante, conformando una cimentación con vacíos.

Los sobrecimientos se proyectan desde la cota del terreno hasta donde va la cimentación, y están

hechos de un material rígido y resistente, con el fin de proteger los muros de tierra o adobe de

acciones agresivas que ocurren al nivel del suelo tales como la humedad y el goteo. Los materiales

más comunes para estos son ladrillo cocido o fragmentos de roca.

A continuación se muestran algunas figuras de diferentes tipos de cimentación y de sobrecimientos

encontrados en el barrio la Candelaria de Bogotá, en el estudio que hizo la Universidad de los

Andes.

Figura 2.1 Tipos de cimentación encontradas en La candelaria en el estudio

realizado por la Universidad de los Andes


6

Figura 2.1 Tipos de cimentación encontradas en La candelaria en el estudio

realizado por la Universidad de los Andes


7

Figura 2.2 Tipos de sobrecimientos encontrados en el estudio

Realizado por la Universidad de los Andes

2.2 Pisos sobre el terreno

Existen principalmente tres tipos de pisos sobre el terreno: con la base en ladrillo cocido, con

estructura de madera, y con la base en roca y suelo compactado. Para el piso con la base en ladrillo

cocido, el suelo se compacta y se nivela, y luego se ponen los ladrillos cocidos. Para el piso con

estructura de madera, se instalan unas vigas de madera de sección pequeña, y sobre estas en sentido

ortogonal se ponen unas tablas de madera. Para el piso con la base en roca y suelo compactado, se

compacta una capa de roca triturada luego se pone una capa de suelo arenoso, y finalmente se

instala el piso que puede estar conformado por elementos de arcilla cocida o por baldosas de

cemento.


8

A continuación se muestran algunas figuras de los tipos de pisos sobre el terreno que se encontraron

en la Candelaria en el estudio que hizo la Universidad de los Andes.

Figura 2.3 Tipos de piso sobre terreno encontrados en el estudio

Realizado por la Universidad de los Andes


9

2.3 Muros de adobe

Los muros de adobe están constituidos por elementos macizos de barro sin cocinar. Se puede decir

que las dimensiones de estos varían entre 0.30-0.40 m de largo, 0.15-0.20 m de ancho y 0.07-0.10 m

de alto, aunque estas cambian con frecuencia.

El suelo con el que se construye, debe tener unas características mínimas y se le debe agregar

algunos materiales como paja, fibras naturales, crin de caballo, etc. Para hacer las piezas de adobe,

se pone el barro humedecido en unos moldes que tienen las dimensiones deseadas hasta el secado,

se sacan de los moldes y se dejan al aire libre por 15 días evitando que queden directamente al sol.

El mortero de pega se hace con suelo del terreno; si este no proporciona la cohesión deseada de le

agrega cal. Muchas veces también se le agregan materiales que aumentan la resistencia como paja.

Para los muros cargueros los aparejos más representativos son los siguientes:

• Una hilada compuesta de dos adobes en tizón y la siguiente de tres en soga con dos medios

adobes entre ellos. (Figura 2.4)

Figura 2.4 Aparejos más encontrados para los muros cargueros en

El barrio La Candelaria en el estudio de la Universidad de los Andes


10

• Una hilada compuesta de un adobe a tizón y uno a soga. (Figura 2.5)



• Una hilada compuesta de dos adobes a soga y la siguiente a tizón. (Figura 2.6)




11

• Una hilada compuesta de un adobe a tizón.

Para los muros no cargueros, por lo general las hiladas están compuestas por adobes en soga.

(Figura 2.7)

Figura 2.7 Aparejos más encontrados para los muros no cargueros en


En algunos casos se encuentran muros reforzados en las esquinas o con refuerzos internos (Figuras

2.8 y 2.9), pero parece que con ningún motivo estructural, puesto que en ese tiempo no había

conciencia sobre los sismos.

Figura 2.8 Figura 2.9 Refuerzo en las esquinas Refuerzos internos


12

2.4 Muros de Tapia pisada

La técnica consiste en compactar capas de 0.10 m de tierra, con una herramienta elaborada en obra

denominada pisón, similar a un remo aunque variable en peso y forma entre las diferentes regiones.

Dicha compactación se hace dentro de una formaleta llamada Tapial, que consta de dos tableros de

madera de 1.0 m de alto por 2.0 m de largo (hojas de tapial), y por dos compuertas que determinan

el ancho. Al igual que el pisón, las dimensiones del Tapial varían entre las diferentes regiones.

Las hojas de tapial están sobre tres elementos horizontales transversales que se llaman mechinales,

los cuales tienen unas cajas donde se instalan unos elementos verticales que se llaman parales, que

previenen que previenen que las hojas de tapial se abran con el golpeteo del pisón. La parte superior

de los parales se amarra con fique. Una vez se termina con una sección del muro, se desarma la

formaleta y se corre horizontalmente para avanzar con la siguiente sección. (Figura 2.10)

Figura 2.10

Construcción de muro de tapia pisada


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2.5 Vanos de puertas

Por lo general, se encontró en el estudio que hizo la Universidad de los Andes, que los vanos de las

puertas están constituidos por dos o más vigas de madera de 0.20 m x 0.15 m, y se encuentran

empotradas a los muros a 0.40 m en cada lado. También se pueden encontrar vanos en arco a

semiarco, hechos en ladrillo cocido. (Figura 2.11)

Figura 2.11 Vanos de puertas y ventanas

2.6 Entrepisos

En el estudio realizado por la Universidad de los Andes, se encontró que los entrepisos están

soportados por vigas cargueras que van de muro carguero a muro carguero, transmitiéndole la carga

a las vigas corona que están sobre los muros cargueros. Tanto las vigas cargueras como las vigas

corona, están hechas en madera rolliza o en madera de sección rectangular o cuadrada. Para las

vigas corona, hay elementos de unión en las esquinas en madera.

Sobre las vigas cargueras de entrepiso, se ponen tablas de madera y sobre estas el acabado final del

piso que puede ser ladrillo cocido o baldosas de cemento. Cuando este no se quiere dejar a la vista

se usa un cielo raso que está hecho de caña, chusque o guadua y que se descuelga por medio de

unas cuerdas. Se le hecha pañete o yeso para el acabado final. (Figura 2.12)


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Figura 2.12 Entrepiso típico encontrado en el estudio realizado en la

Universidad de los Andes

2.7 Muros en nivel superior

Para los muros cargueros, en el caso de los muros de adobe del segundo piso, estos son

simplemente una continuación de los del primer piso. En el caso de los muros de tapia pisada, estos

se apoyan sobre el entrepiso.

Para los muros divisorios se usa un espesor igual al de un adobe simple, con aparejo sencillo y se

levantan sobre el entrepiso. En ocasiones directamente sobre los muros divisorios del primer piso.

Los muros de segundo piso, muchas veces son en bahareque y no en adobe o tapia pisada. (Figura

2.13)


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Figura 2.13 Muros en nivel superior

2.8 Cubierta

Aunque existe una gran variedad de tipos de cubiertas, una de las más encontradas en el estudio que

hizo la Universidad de los Andes, que es conocida como la de par y nudillo, está conformada por

los siguientes elementos: viga cumbrera que recibe las correas, vigas correa que sostienen el

encañado de techo, elementos diagonales (pares), vigas de madera que atraviesan el vano y

descansan en las soleras (tirantes) y vigas instaladas en las cajas de los tirantes y que reciben las

correas (soleras). Para unir todos estos elementos se usan clavos, amarres y cajas tipo boca de

pescado.

Las vigas de cubierta descansan sobre muros de adobe, denominados cuchillas. Las tejas casi

siempre van sobre una capa de tierra. (Figura 2.14)


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Figura 2.14 Cubiertas típicas encontradas en La Candelaria

En el estudio de la Universidad de los Andes

3. VULNERABILIDAD SÍSMICA DE CONSTRUCCIONES EN ADOBE Y TAPIA PISADA

3.1 GENERALIDADES

En el estudio realizado por la Universidad de los Andes, se explica por qué las construcciones en

adobe y tapia pisada tienen una muy baja resistencia sísmica. En el informe dice que no son capaces

de resistir una serie de acciones impuestas por un sismo, lo que lleva a fallas parciales o totales de

los mismos. Esto genera la pérdida de soporte a la cubierta, ocasionando la pérdida de vida de los

ocupantes. Además de su baja resistencia, este tipo de construcciones se caracterizan por tener una

baja densidad de muros de gran longitud y gran altura, que tienen muy poco o nada de refuerzo, lo

que hace que este tipo de edificaciones sean aún más vulnerables.

Cuando ocurre un sismo, se crean una serie de movimientos en el piso que hacen vibrar la

estructura, generando fuerzas de inercia proporcionales a la masa de los distintos elementos de la

construcción. Dichas fuerzas inerciales son inducidas más que todo en los entrepisos y en los

muros, porque son los elementos de mayor peso. Estos se encargan de transmitir las fuerzas a los

muros principales en la dirección dominante del movimiento del sismo; perpendicular o paralelo al

plano. Las fuerzas perpendiculares al plano son las que mayores daños ocasionan.


17

Por lo anterior, se puede decir que la falta de un diafragma rígido en este tipo de construcciones es

uno de los principales problemas de estas construcciones. El diafragma transmite las fuerzas

sísmicas inerciales inducidas. Por eso, el simple hecho de tener un diafragma rígido disminuye la

vulnerabilidad sísmica significativamente.

Además del diafragma rígido, también es muy importante que haya una adecuada transmisión de

carga, y esto solo se logra si hay una buena conexión entre el sistema de entrepiso (o techo) y entre

los muros, lo cual es muy importante. Para las construcciones en adobe y tapia pisada, la viga

corona en madera que forma parte del sistema de entrepiso cumple esta función, aunque vale la

pena anotar que no todas las construcciones de este tipo la tienen.

En cuanto a los muros, prácticamente ninguno de los requerimientos sismorresistentes impuestos

por los códigos modernos de diseño y construcción para este tipo de elementos se cumple. No

tienen ningún tipo de amarre o refuerzo interno, no se tiene en cuenta una calidad mínima del

material, no existe reforzamiento en puertas ni ventanas, no hay buena calidad constructiva, no hay

refuerzo en juntas con otros muros. Todo esto aumenta la vulnerabilidad de este tipo de

edificaciones.

Resumiendo lo anteriormente estipulado, son dos las deficiencias que hacen altamente vulnerables a

las edificaciones de adobe y tapia pisada. La primera es la falta de un diafragma rígido en el plano

de los entrepisos y de la cubierta, lo que garantizaría una buena transmisión de cargas horizontales a

los elementos más rígidos. Esto hace que las fuerzas inerciales generadas por el sismo se transmitan

directamente a los muros que sirven de apoyo directo del sistema de entrepiso y cubierta.

La segunda deficiencia, es que la capacidad a flexión de los muros de tierra sin carga

vertical es prácticamente nula. Teniendo en cuenta que en muchos casos los sismos

involucran altas aceleraciones verticales simultáneamente con las horizontales, la capacidad

a flexión se reduce significativamente debido a la aceleración hacia arriba que puede

presentarse, disminuyendo el efecto de las cargas verticales. Además, las cargas dinámicas

reducen la cohesión entre las partículas que conforman los muros de tierra, generando un

agrietamiento en los extremos laterales de los muros, dejando de trabajar así la edificación

como un conjunto. Por lo tanto, cada muro tiene que absorber el sismo de manera

independiente, hasta el punto que se genera tanta inestabilidad que ocurre el colapso total.


18

Por esto, se debe garantizar la capacidad a la flexión tanto en la dirección del plano del

muro como en la dirección perpendicular al plano del muro.

Además de todas las deficiencias que se mencionaron anteriormente obtenidas del informe del

estudio que hizo la Universidad de los Andes, se han realizado estudios donde se ha demostrado que

el comportamiento sísmico del adobe y la tapia sin reforzar es deficiente. La resistencia a la tensión

del adobe y del mortero de pega es muy baja, la adherencia que se logra en las juntas no es buena y

el amarre de los muros en las esquinas por lo general falla. Por esto en el momento de un sismo, el

efecto de las fuerzas perpendiculares al plano hace que los muros fallen, casi siempre por

volcamiento o por fallas locales debidas al empuje de los elementos del techo. Esto genera a su vez

la pérdida de apoyo de los elementos de cubierta, llevando al colapso total de la vivienda.

La explicación técnica de lo anterior, es que las vibraciones generadas por las fuerzas sísmicas

inducen momentos flectores máximos en las esquinas superiores de los muros, a donde llegan los

muros perpendiculares, generando grietas verticales. Esto ocurre porque los conectores en las

esquinas no transmiten bien las fuerzas a los muros perpendiculares, los que deberían tomar estas

cargas. Entonces el muro empieza a vibrar como un voladizo generando el volcamiento y el

agrietamiento en la base, perdiendo así todo tipo de restricción.

Existen otro tipo de fallas características como el colapso iniciado por la caída de la estructura de

cubierta, o por las fuerzas cortantes generadas alrededor del entrepiso cuando el espesor del muro

del segundo piso es menor al del primer piso.

Cuando se tiene un sistema de entrepiso con diafragma rígido, y la longitud arriostrada del muro no

es muy grande, la falla es por tracción diagonal. Esto puede ocurrir porque el muro no es capaz de

resistir las fuerzas cortantes inducidas en su plano, generándose un agrietamiento en dirección

diagonal al muro. Cuando existen ventanas y puertas este tipo de falla empeora significativamente.

En la Figura 3.1, obtenida del informe del estudio de La Universidad de los Andes, se muestran las

principales deficiencias que se presentan en las construcciones en tierra.


19

3.2 GRIETAS TÍPICAS EN EDIFICACIONES DE TIERRA ANTE LA OCURRENCIA DE UN SISMO

3.2.1 Falla por fuerza perpendicular al plano del muro

Las figuras 3.1 y 3.2 fueron tomadas del informe “Estudios de vulnerabilidad sísmica y alternativas

de rehabilitación para edificaciones en adobe y tapia pisada” de la Universidad de los Andes.

EDIFICACIONES DE MÁS DE UN PISO

FALTA DE REFUERZO HORIZONTAL

TEJAS PESADAS

BAJA CALIDAD DEL ADOBE POCA MEZCLA DEL BARRO

JUNTA VERTICAL SIN MORTERO

UNIÓN DEFICIENTE EN JUNTAS VERTICALES DE LAS ESQUINAS

APOYOS DEFICIENTES O MUY CORTOS DE LOS

DINTELES

ABERTURAS DE PUERTAS Y VENTANAS MUY GRANDES

ABERTURAS MUY CERCA DE LAS

ESQUINAS

MUROS MUY GRANDES Y MUY LARGOS

CIMENTACIONES DEFICIENTES

Figura 3.1 Deficiencias que presentan las construcciones en tierra


20

En el informe se explican las diferentes grietas, y a continuación se hace un resumen de esto.

La grieta G1, que se muestra en la Figura 3.2, se forma en la parte inferior de la culata. La viga

cumbrera que es un tronco de madera, genera empujes a la culata que llevan al desplomo de esta.

La grieta G2, que aparece tanto en la Figura 3.2 como en la 3.3, se forma porque no hay una viga

solera que controle los grandes desplazamientos laterales en la zona central superior del muro y

porque los muros de arriostramiento laterales están muy separados. El resultado de esto es que el

muro termina trabajando como una losa apoyada en tres de sus bordes, y con el borde superior libre.

La ausencia vigas cargueras y de columnas de confinamiento, para absorber la tracción que se

forma cuando se encuentran los muros, genera un desgarramiento vertical entre los muros

perpendiculares, puesto que no hay una buena transferencia de las fuerzas sísmicas. Esto genera la

grieta G3, que se muestra en ambas figuras.

Las grietas G2 y G3 se forman desde arriba hasta abajo, con una abertura mayor en la parte superior

por ser la zona de mayor deformación.

3.2.2 Falla por fuerza cortante coplanar

La Figura 3.4 fue tomada del informe “Estudios de vulnerabilidad sísmica y alternativas de

rehabilitación para edificaciones en adobe y tapia pisada” de la Universidad de los Andes.

Figura 3.2 Grietas en los muros por fuerza perpendicular

al plano

Figura 3.3 Deformaciones del muro por la carga sísmica

transversal


21

En el informe se explican las diferentes grietas, y a continuación se hace un resumen de esto.

La falla G4, que se muestra en la Figura 3.4, tiene una forma escalonada a través de las juntas

verticales y horizontales, y se forma por la poca adherencia que hay entre el mortero de barro y el

adobe. Por lo general, este tipo de falla después de haberse presentado las fallas tipo G2 y G3

(Figura 3.4), y puede complementarse con una grieta horizontal (G5, Figura 3.4) en la junta ladrillo-

adobe. Se generan por las fuerzas sísmicas perpendiculares al plano.

3.3 RESUMEN DE TIPOS DE MACANISMOS DE FALLA Y AGRIETAMIENTOS EN EDIFICACIONES EN TIERRA A continuación se resumen los tipos de falla encontrados por la investigación de la Universidad de

los Andes, y se muestran algunos dibujos, tomados del Manual para la rehabilitación, también de la

universidad de los Andes, donde se explica cada uno de estos tipos de falla.

Figura 3.4 Otros tipos de fallas en muros de adobe


22

Tipo 1: Falla por flexión perpendicular al plano del muro, con agrietamiento horizontal en la base o

a una altura intermedia. (Figura 3.5)

Figura 3.5

Falla Tipo 1

Tipo 2: Falla por flexión perpendicular al plano del muro, con agrietamiento vertical en la zona

central con respecto a los muros perpendiculares. Figura 3.6.

Figura 3.6 Falla tipo 2


23

Tipo 3: Falla por tracción en las esquinas conformadas por muros perpendiculares. Figura 3.7


Tipo 4: Falla por cortante en el plano del muro asociada o no a la presencia de aberturas en el muro.

Figura 3.8.



24

Tipo 5: Falla generada por la caída de la cubierta dentro de la vivienda, por estar mal apoyada sobre

los muros, por su deterioro o por su mal diseño estructural. Figura 3.9.


Tipo 6: Puede ocurrir una combinación de 2 o más de los mecanismos anteriores. Figura 3.10.



25

4. AMENAZA SÍSMICA EN LA CANDELARIA

4.1 GENERALIDADES

En el informe de la Universidad de los Andes, titulado “Estudios de vulnerabilidad sísmica y

alternativas de rehabilitación para edificaciones en adobe y tapia pisada”, se explica cuál es la

posición, tanto geográfica como en términos de riesgo sísmico de Colombia. A continuación se hace

un resumen de esto.

Colombia se encuentra localizada en el Cinturón Circumpacífico, es decir una de las regiones de

mayor sismicidad a nivel mundial. Además, en la esquina nor-occidental de Suramérica chocan tres

placas tectónicas; la Suramérica, la Nazca, y la Cocos. La interacción entre estas placas conforma la

zona de subducción y las fallas interplaca, donde se pueden generar sismos de magnitud intermedia

a alta, dependiendo de las características de cada una de las fallas. Lo grave de esto es que las

principales ciudades del país se encuentran localizadas sobre las trazas de dichas fallas, clasificando

así a la Zona Andina como zona de amenaza sísmica alta con alta posibilidad de terremotos. A

continuación se nombran diferentes lugares donde han ocurrido sismos que demuestran lo

mencionado anteriormente: Honda (1805), el Borde Llanero (1827), Cúcuta (1875), Popayán

(1983), y Armenia (1999).

Un sismo trae graves consecuencias; la pérdida de vidas humanas y enormes pérdidas económicas

que no solo resultan de los daños directos ocasionados por el sismo, sino por la falta de operación

en los días siguientes al evento.

4.2 CÁLCULO DE LA AMENAZA

A continuación se hace un resumen de cómo se calcula la amenaza sísmica según la investigación

que hizo la Universidad de los Andes.

4.2.1 Amenaza sísmica

La amenaza sísmica se cuantifica según los periodos de retorno, con intensidades sísmicas

relevantes en cuanto al comportamiento de las estructuras. La tasa de excedencia de una intensidad


26

sísmica es, el número medio de veces por unidad de tiempo, en que el valor de la intensidad sísmica

es excedido. Aunque es posible hacer esto contando las veces que se exceden los valores de

intensidad en el sitio de interés, muchas veces no se tiene la información de sismos pasados, por lo

que se debe calcular de forma indirecta. Para hacer esto, primero se debe evaluar la tasa de

actividad sísmica en las fuentes que generan temblores y luego se deben integrar los efectos que

estos producen en un sitio dado. Lo primero que se debe hacer es investigar la tectónica del

territorio y la sismicidad que las fuentes generan en una región determinada.

4.2.2 Tectónica colombiana

Como ya se mencionó anteriormente, en Colombia se encuentran los límites de tres placas

continentales, creando esfuerzos de compresión, tracción y corte dentro de la región. Las zonas más

activas, sísmicamente hablando, se encuentran localizadas en la región andina, dominada por tres

cordilleras; central (la más antigua), occidental y oriental (la más reciente). En el ambiente de

subducción se han encontrado zonas de Benniof mediante la ubicación de los hipocentros, llevando

a establecer que mientras más al norte estén dichas zonas, estas son más superficiales, y mientras

más al sur estén, son más profundas. Esto indica un cambio de buzamiento de las zonas subducidas.

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Figura 4.1

Distribución de fuentes sísmicas


27

Además, existen una serie de fallas geológicas activas, limitadas por la zona de subducción, y por la

falla Frontal de la cordillera oriental. La mayoría de estas fallas tienen dirección Norte – Sur, y las

de mayor importancia son la Frontal y la Romeral. El estudio de amenaza sísmica de Colombia hizo

un análisis con base en la información tectónica y sismológica, para encontrar los parámetros más

relevantes; frecuencia de sismos �, pendiente de regresión β, y magnitudes máximas Mu y mínimas

Mo de cada falla. Para esto se usó una base de datos correspondiente al lapso entre los años 1957 –

1995.

La primer incertidumbre que surge en el proceso de encontrar los parámetros, es la asignación de

eventos a las fuentes. Esto más que todo en la zona andina, pues muchas fuentes se encuentran

superpuestas. El estudio hizo los análisis de regresión, los parámetros de sismicidad para cada

fuente, y propuso valores para 32 fuentes activas en Colombia, mostradas en la figura 4.1, donde se

puede ver una gran concentración en la zona andina, que generan una gran concentración de

epicentros en la zona.

4.2.3 Modelos de la sismicidad local

La tasa de excedencia de las magnitudes ��mide qué tan frecuentemente se generan temblores de

mayor magnitud a una establecida, en una fuente. Empleando un modelo de sismicidad de Poisson,

y en términos de la tasa de excedencia de las magnitudes, se especifica la actividad de la iésima

fuente sísmica. La sismicidad es:

00( )u

u

MM

M M

e eMe e

ββ

β βλ λ−−

− −

−=

−

Donde Mo es la mínima magnitud relevante y �0, βi, y Mu son parámetros que definen la tasa de

excedencia de cada una de las fuentes sísmicas. Estos parámetros se estiman por procedimientos

bayesianos, con información sobre regiones tectónicamente similares a las del país, y con

información experta sobre el valor de Mu.


28

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

MagnitudTa

sa d

e ex

cede

ncia

(ve

ces/

año)

Figura 4.2

Tasas de excedencia de fuentes

En la Figura 4.2 se muestran dos tasas de excedencia para zonas sísmicas distintas. Se puede ver

que para una misma tasa constante de excedencia, ambas fuentes generan sismos de diferente

magnitud.

No existe evidencia explícita de la evidencia de brechas sísmicas en Colombia. Por eso se sigue

usando el proceso de ocurrencia de Poisson para todas las fuentes, en la evaluación del peligro

sísmico para Colombia (lo que genera incertidumbre en la subducción de Colombia).

4.2.4 Atenuación de las ondas sísmicas

Una vez hallada la tasa de actividad de cada una de las fuentes sísmicas, se deben evaluar los

efectos, en términos de intensidad sísmica, que cada una de estas genera en un sitio de interés. Para

hacer esto, se necesita saber qué intensidad se presentaría en el sitio de interés, si en la iésima fuente

ocurriera un temblor con magnitud dada. Las leyes de atenuación son las expresiones que

relacionan magnitud, posición relativa fuente-sitio e intensidad sísmica. La posición relativa fuente-

sitio se especifica mediante la distancia entre el foco sísmico y el sitio. Las intensidades sísmicas

relevantes son las ordenadas del espectro de respuesta a, cantidades que son aproximadamente

proporcionales a las fuerzas laterales de inercia que se generan en las estructuras durante sismos.

En Colombia se han usado leyes de atenuación que no representan de forma adecuada la tectónica

del territorio. Se ha tratado de deducir leyes que satisfagan este problema, con el fin de determinar

la aceleración pico. Desafortunadamente estos planteamientos son muy imprecisos y adicionan

nuevas incertidumbres.


29

En este caso se vana usar leyes de atenuación que dependen de las trayectorias que recorren las

ondas desde la fuente hasta el sitio. Estas leyes tienen en cuenta el hecho de que la atenuación es

diferente para ondas de diferentes frecuencias, por lo que se tienen parámetros de atenuación

diferentes para cada periodo de vibración.

4.2.5 Efectos de la geología local

Para la estimación de la amenaza sísmica, es muy importante el tipo de suelo ya que este tiene un

efecto fundamental sobre la amplitud y la naturaleza de las ondas sísmicas. En Bogotá esto es

particularmente importante, pues las amplificaciones por geología local llegan a ser notables. La

forma de hallar este efecto, consiste en encontrar funciones de transferencia para multiplicarlas por

los espectros fuentes hallados, y asó obtener el espectro fuente representativo para el sitio con sus

respectivos efectos locales.

Una vez hallado este espectro fuente representativo, se encuentran los valores extremos usando la

teoría de vibraciones aleatorias, y se encuentran las leyes de atenuación de las intensidades sísmicas

de interés.

En la Figura 4.3 se ve un ejemplo de la función de transferencia en un sitio de la sabana de Bogotá

donde hay suelo muy blando. Con esta función se pueden hallar las leyes de atenuación del sitio

particular.


30

0

1

2

3

4

56

78

9

0.01 0.10 1.00 10.00Frecuencia (Hz.)

(Am

plitu

d)

0.05g0.1g0.2g0.4g0.6g

0

50

100

150

200

250

300

350

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Periodo (seg)

Ace

lera

cón

(cm

/s²)

M=5M=6M=7M=8

Figura 4.3

Arriba: función de transferencia suelo blando Abajo: ley de atenuación para distancia epicentral de 30 km

4.2.6 Cálculo de peligro sísmico

Una vez se tiene la sismicidad de las fuentes, los patrones de atenuación de las ondas generados en

cada fuente, y los efectos de la geología local, se calcula el peligro sísmico. Esto se hace con base

en la suma de los efectos de todas las fuentes sísmicas y la distancia entre cada fuente y el sitio

donde está la estructura, mediante la siguiente expresión:


31

1

( | , ) Pr( | , )Mun N

n Mo

a Ro p A a M Ro dMM

∂λν∂

=

=

= − >∑ ∫

Donde N es la totalidad de las fuentes Pr(A>a ׀M, Ri) es la probabilidad de que la intensidad

exceda un cierto valor, dadas la magnitud del sismo M, y la distancia entre la pésima fuente y el

sitio Ri. Las funciones λi(M) son las tasas de actividad de las fuentes sísmicas. Se toman en cuenta

todas las magnitudes pues la integral se hace desde Mo hasta Mu. Dadas la magnitud y la distancia

y suponiendo que la intensidad tiene distribución log-normal, la probabilidad se calcula así:

( | , )1Pr( | , ) ln i

Lna

E A M RA a M Ro

aφ

σ⎛ ⎞

> = ⎜ ⎟⎝ ⎠

Donde ϕ(.) es la distribución normal estándar, E(A| M, Ri) es el valor medio del logaritmo de la

intensidad y σLna su correspondiente desviación estándar.

La amenaza sísmica se expresa en términos de la tasa de excedencia de valores de intensidad

sísmica dados. La intensidad sísmica, a, se mide con las ordenadas del espectro de respuesta de

seudoaceleraciones para 5% del amortiguamiento crítico y el periodo normal T, de la edificación de

interés.

Con las leyes de atenuación para osciladores de diferente periodo estructural, se pueden encontrar

espectros de peligro sísmico uniforme para un sitio específico, a partir del valor de aceleración para

la tasa de excedencia establecida al periodo de retorno.

4.2.7 Análisis determinístico y estudio de microzonificación

Son tres cosas las que caracterizan a un sismo: el mecanismo focal, el camino recorrido por las

ondas desde la ruptura a la localidad, y las propiedades geotécnicas locales. A continuación se va a

estudiar un poco más a fondo el tercer punto.

1. Un depósito de suelo tiende a oscilar en sus frecuencias naturales dominantes, que

dependen de la rigidez al corte del suelo y por la geometría del depósito.


32

2. La rigidez depende de las deformaciones a la que puede llegar el suelo por oscilaciones

causadas por un sismo. A mayor deformación, menor rigidez.

3. La amplitud de las oscilaciones depende de la intensidad de las solicitaciones sísmicas y de

la capacidad de amortiguamiento histerético del suelo.

4. El amortiguamiento histerético depende del nivel de deformaciones angulares del suelo.

Si las frecuencias propias del subsuelo son similares a las dominantes, habrá amplificación. Según

la NSR-98 la aceleración máxima probable en Bogotá, para efecto de diseño de edificaciones en

terreno firme es de 0.2g, lo que corresponde a un periodo de exposición de 50 años, con una

probabilidad del 10% de excedencia, y un cubrimiento del 90% por incertidumbre, lo que resulta en

un sismo con periodo de retorno de 475 años.

Para la zona de la Candelaria, con base en la aceleración máxima probable estimada para el terreno

firme en Bogotá, en la estratigrafía de la zona, y en las propiedades geotécnicas y dinámicas de los

suelos correspondientes al sondeo más cercano, se estimo el tipo de sismo esperado.

Se usaron algunos estudios previos para determinar los acelerogramas para el análisis de la

respuesta dinámica del subsuelo. Con base en estos se concluye lo siguiente:

• Para considerar el efecto de las fuentes cercanas a la ciudad, se usa el sismo de Lomaprieta

de 1989, registrado en Corralitos con una aceleración máxima de 0.25g. Representa el

rompimiento de una falla cercana, con una duración de más o menos 40 segundos.

• Para entender la respuesta dinámica del suelo ante una señal regional o frontal, se tomó el

sismo de Tauramena registrado en la estación del Rosal, y a partir de este se hizo un

acelerograma sintético que representa el rompimiento de una parte del sistema Falla

Frontal. Tiene un nivel de aceleración máxima de 0.20g, con una duración aproximada de

57 segundos.

• Para considerar el efecto de un sismo de alta magnitud, lejano, que llegue con una amplitud

baja y una frecuencia baja, se considera el acelerograma registrado en la UNAM, con una

aceleración máxima de 0.038g. Este sismo representa uno generado en la zona de

subducción por un sismo de magnitud mayor a 7.0, con una duración de 114 segundos.

De esta manera se hace un modelo unidimensional que sirve como base para determinar la

respuesta dinámica en el sitio.


33

4.2.8 Espectros de respuesta

Con base en lo anterior se establecen 4 tipos de espectros de respuesta para el sondeo más cercano a

la zona de La Candelaria. En la figura 4.4 se muestra el espectro de peligro uniforme para este

sondeo, y se compara con los tres espectros de respuesta que se hallaron a partir de los

acelerogramas del estudio de Bogotá. También se encuentra el espectro de respuesta para esta zona,

sacado del estudio de Microzonificación.

0.0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

Periodo (seg)

Acele

ració

n (g

)

CercanoRegionalLejanoEspectro MicrozonificaciónEspectro de Peligro Uniforme (475 años)

Figura 4.4

Comparación de los diferentes espectros y el de la microzonificación de Bogotá

Lo que esto confirma, es que la zona de la Candelaria está sometida a una amenaza sísmica de

consideración, especialmente por el tipo de suelo que hay en la zona, que producen aceleraciones

máximas de 0.3g y aceleraciones espectrales para edificaciones de un periodo fundamental de

vibración menos de 1 seg, del orden de 0.75g.


34

5. ALTERNATIVAS DE REHABILITACIÓN SÍSMICA

Una vez entendido el problema globalmente, la Universidad de los Andes propone una serie de

alternativas para rehabilitar este tipo de construcciones, de una forma viable. Esto se resume a

continuación.

5.1 GENERALIDADES

Es muy importante definir diferentes alternativas de rehabilitación para las edificaciones de adobe y

tapia pisada que se encuentran en la zona de La Candelaria en Bogotá, debido a la alta amenaza

sísmica a la que están sometidas, y a su gran importancia por ser patrimonio histórico de Bogotá,

una de las primeras ciudades colombianas y la capital del país. Dichas alternativas deben tener

varios aspectos en consideración, pues no es suficiente tener en cuenta solo los aspectos técnicos

relacionados con el comportamiento del material y de este tipo constructivo. También se deben

considerar las condiciones socioeconómicas del sector, y la importancia cultural de las

edificaciones. Por eso, la idea de la rehabilitación es conservar al máximo la arquitectura original,

usando materiales similares sin cambiar el aspecto general.

La idea de la rehabilitación es disminuir el riesgo sísmico al que están sometidas estas

edificaciones. Lo ideal es evitar que la edificación colapse durante el sismo o si no, por lo menos

retardar este colapso para permitir la salida de los ocupantes y así evitar la pérdida de vidas

humanas. Vale la pena aclarar que las alternativas que acá se presentan no se centran en proteger la

edificación ni en disminuir sus daños, pues esto requeriría mayores niveles de intervención.

Además, las medidas de rehabilitación propuestas están dirigidas a la rehabilitación de viviendas

existentes y no a la construcción de nuevas viviendas, pues la construcción de viviendas

sismorresistentes con este tipo de materiales no está permitida en Colombia.

Son dos las deficiencias que hacen altamente vulnerables a las edificaciones de adobe y tapia

pisada. La primera es la falta de un diafragma rígido en el plano de los entrepisos y de la cubierta, lo

que garantizaría una buena transmisión de cargas horizontales a los elementos más rígidos. Esto

hace que las fuerzas inerciales generadas por el sismo se transmitan directamente a los muros que

sirven de apoyo directo del sistema de entrepiso y cubierta.


35

La segunda deficiencia, es que la capacidad a flexión de los muros de tierra sin carga vertical es

prácticamente nula. Teniendo en cuenta que en muchos casos los sismos involucran altas

aceleraciones verticales simultáneamente con las horizontales, la capacidad a flexión se reduce

significativamente debido a la aceleración hacia arriba que puede presentarse, disminuyendo el

efecto de las cargas verticales. Además, las cargas dinámicas reducen la cohesión entre las

partículas que conforman los muros de tierra, generando un agrietamiento en los extremos laterales

de los muros, dejando de trabajar así la edificación como un conjunto. Por lo tanto, cada muro tiene

que absorber el sismo de manera independiente, hasta el punto que se genera tanta inestabilidad que

ocurre el colapso total. Por esto, se debe garantizar la capacidad a la flexión tanto en la dirección del

plano del muro como en la dirección perpendicular al plano del muro.

A continuación se proponen las medidas de rehabilitación, teniendo en cuenta lo anterior:

• Disminuir la masa de las edificaciones, por ejemplo usando tejas más livianas en la

cubierta. Lo mismo para el sistema de entrepiso.

• Tratar de proporcionar un diafragma rígido con adecuadas conexiones y contactos a los

muros perimetrales.

• Darla capacidad a la flexión a los muros tanto en el plano como perpendicular al plano,

garantizando una cantidad mínima de muros en las dos direcciones principales de la

edificación.

La primera de las alternativas implica una mayor intervención, razón por la que no se va a

considerar en este estudio.

5.2 DIAFRAGMAS RÍGIDOS

Primero que todo, se debe tener en cuenta que cualquier aumento en la masa o en las cargas

verticales actuantes, va a generar una mayor fuerza sísmica inercial, lo que a puede implicar que la

medida de rehabilitación genere efectos negativos. Además, se debe tener en cuenta que lo más

importante es que haya una adecuada unión entre el diafragma y los muros perimetrales. A

continuación se muestran algunas alternativas que generan un diafragma rígido.


36

5.2.1 Plaqueta de concreto

Si el sistema de entrepiso es resistente o cuando se pueden reemplazar parte de los acabados por

nuevos materiales, se puede usar como diafragma una plaqueta de concreto reforzado. Esta iría

apoyada sobre los elementos principales de entrepiso que son las vigas cargueras, por lo general de

madera. Se debe garantizar una buena conexión entre la plaqueta de concreto y las vigas cargueras

al igual que con los muros perimetrales.

La plaqueta de concreto debe ser mínimo de 5 cm de espesor con una malla de refuerzo en ambas

direcciones, de 5 mm cada 15 cm. Se deben incluir conectores conformados por varillas de refuerzo

No. 2 por lo menos cada 40 cm, a lo largo de las vigas principales de apoyo. Se le deben abrir

regatas a los muros, para que así la plaqueta quede embebida en el muro, y debe existir por lo

menos un refuerzo longitudinal en la zona de la regata. La regata debe ser de un tercio el espesor

total del muro de apoyo. Figura 5.1, tomada del Manual para la rehabilitación de viviendas

construidas en adobe y tapia pisada, de la Universidad de los Andes.

Figura 5.1 Plaqueta de concreto


37

5.2.2 Entablado complementario

Si no existe ningún tipo de entablado, se debe colocar uno en las dos direcciones principales de la

losa de entrepiso; si ya existe uno, y se encuentra en buen estado, se debe colocar un entablado en la

dirección perpendicular. Este debe ir bien conectado a los elementos de soporte con puntillas

espaciadas mínimo cada 20 cm, que a su vez deben ir en los elementos de soporte. El nuevo

entablado se debe conectar a los elementos perimetrales de madera o vigas corona existentes,

sobretodo a las que van en dirección paralela a los elementos de entrepiso existentes. Si no existe tal

elemento de borde de madera, se debe hacer una regata en la base de los muros y embeber ahí un

elemento de madera de dimensiones mínimas de 10 cm de altura por un tercio del espesor del muro.

Para empotrar este elemento en el muro se debe usar mortero de pega tipo S. Debe prolongarse

hasta las esquinas del muro, donde se anclará el elemento de borde a los elementos de madera

existentes, o se conformará un nuevo elemento de madera transversal, para que haya una unión

efectiva con los muros.

La madera usada debe ser mínimo de la clase B, y no debe tener ningún defecto, fisura,

agrietamiento, acción de insectos, o cualquier otro defecto que pueda afectar la función estructural.

Figura 5.2, tomada del Manual.

Figura 5.2 Entablado complementario


38

5.2.3 Diagonalización

Cuando sea posible, se puede tomar la alternativa de diagonalizar cada unos de los vanos en estudio

mediante perfiles metálicos livianos, que en lo posible se deben anclar a la parte externa del

entrepiso. El perfil debe tener un ángulo mínimo de 3” x 3” x ¼”. Estas diagonales se deben

complementar con elementos perimetrales debidamente adosados a los muros.

5.3 REFORZAMIENTO DE MUROS

5.3.1 Alternativas de reforzamiento

La idea de reforzar los muros es proporcionarles resistencia a la flexión para acciones en el plano y

fuera del plano. Esto debe ser complementario a la generación del mecanismo de diafragma rígido.

Las alternativas de reforzamiento más usadas son las siguientes:

• Poner una malla de acero a ambos lados del muro, con un refuerzo adicional de acero en

los sitios donde se concentran los esfuerzos de corte y los de flexión, como son las

esquinas, los sitios donde hay contacto entre muros, los alrededores de aberturas como

puertas y ventanas y en las zonas centrales superiores para el caso de muros largos. Las

mallas deben conectarse mediante un anclaje conformado por varillas que tengan un

diámetro de 8 mm. La malla también debe ir unida al muro con tapas de gaseosa. La malla

debe estar cubierta con mortero a base de cal y arena en una proporción 1:2. (Figura 5.3).

Figura 5.3 Malla de refuerzo


39

• Refuerzos de madera, verticales y horizontales para así aumentar la resistencia a flexión y

mantener la unidad de la estructura. Estos elementos de madera se deben colocar en ambas

caras del muro; la interna y la externa. Los elementos horizontales se deben unir mediante

platinas de hacer. La idea no es rigidizar el muro sino hacer que este trabaje como una

sección compuesta de tierra y madera. La compatibilidad de deformaciones entre los dos

materiales se garantiza usando pernos y puntillas clavadas sobre las tablas del

reforzamiento. (Figura 5.4)

Figura 5.4 Refuerzo de madera

• Cuando no existen vigas corona, se recomienda colocar una sobre los muros y a lo largo de

todo el perímetro de la casa. Esta puede ser de madera o de concreto. Si se va hacer de

concreto, se recomiendo un elemento de borde en las inmediaciones de las esquinas de los

muros para disminuir los efectos de contracción de fraguado. Esta alternativa va

acompañada de elementos de confinamiento verticales embebidos en el muro. Esta

alternativa puede traer algunas complicaciones constructivas y puede afectar

negativamente los muros. (Figura 5.5)


40

Figura 5.5 Viga corona

• Colocación de barras de acero horizontales y verticales o cables que puedan ser

postensionados para generar una precompresión en los muros tanto en la dirección vertical

como en la horizontal. Con esto se pretende mejorar el comportamiento del muro y del

conjunto de muros. Se deben colocar por ambas caras de los muros, tanto en sentido

vertical como horizontal. Los que están en sentido horizontal controlan la perfección

perpendicular al plano del muro y controlan la posibilidad de fisura en las esquinas del

muro por corte.

5.3.2 Reforzamiento con malla y mortero de cal

Consiste en poner una malla electro – soldada por franjas horizontales y verticales, las cuales

simulan columnas y vigas de confinamiento, en las zonas más críticas de la edificación. La

malla se une al muro con clavos y tapas de gaseosa cada 30 cm, se pone en ambas caras de

este, conectándose entre si con conectores cada 50 cm, compuestos de alambre de 8mm. Estos

conectores de ponen en unos orificios hechos previamente, que luego son tapados con mortero

de cal y arena en proporción 1:2. Luego, la malla se recubre con este mismo tipo de mortero,

con el fin de evitar la pérdida de rigidez lateral.

Este es un método que se ha usado en varios países como Perú y México. Se hicieron algunas

casas a escala con este tipo de refuerzo para estimar su efecto sobre este tipo de edificaciones.


41

A continuación se muestran algunos detalles constructivos (Figura 5.6), y el proceso

constructivo del refuerzo con malla. (Figuras 5.7 – 5.11)

Figura 5.6

Detalle de instalación de malla en las esquinas

Figura 5.7 Figura 5.8 Abrir orificio y rellenarlo con Instalación tablas de ajuste mortero de cal y arena


42

Figura 5.9 Figura 5.10 Instalación del refuerzo horizontal Asegurar el alambre conector a

La tabla de ajuste

Figura 5.11

Aplicación del pañete de cal y arena


43

5.3.3 Reforzamiento con elementos de confinamiento en madera

En el informe de la Universidad de los Andes, explican el reforzamiento con elementos de

confinamiento en madera de la siguiente manera: consiste en instalar elementos de madera en el

plano del muro, por ambas caras pero interconectándose entre si, mediante pernos que van dentro de

un orificio previamente perforado. Dicho orificio debe rellenarse con mortero. La ubicación y las

dimensiones del elemento varían según el muro, aunque se deben tener en cuenta los siguientes

valores mínimos: para los elementos de madera la dimensión mínima es 15 cm. x 2 cm., y se deben

instalar en sentido vertical y en sentido horizontal. Las regatas se deben abrir del tamaño de las

dimensiones de la madera, y debe usarse mínimo una madera clase C. Los elementos horizontales

se deben colocar cerca de la base de los muros y cerca de la losa de entrepiso, y su distancia vertical

no debe superar los 2.0 m. Además deben colocarse elementos de confinamiento en el sentido

vertical, cerca de las uniones o intersecciones con otros muros perpendiculares, a distancias

horizontales de máximo 3.0 m.

Los elementos verticales y horizontales se deben interconectar entre sí por medio de pernos

pasantes de ¼ de pulgada, puestos en el centro del punto de intersección. Los elementos

horizontales que se intersectan, tanto en la cara interna como en la externa, deben conectarse

mediante conectores metálicos tipo platina de 1/4, conformando la forma de la esquina. La platina

debe estar anclada al muro y a los elementos de madera con pernos pasante de ¼ de pulgada.

Todos los elementos de madera confinantes deben estar anclados al muro mediante pernos pasantes

de ¼ de pulgada cada 50 cm., cuyo orificio debe sellarse con mortero tipo S. Todas la maderas

usadas en el reforzamiento deben ser atravesadas con puntillas cada 15 cm., para tener una

superficie de contacto rugoso con los muros de tierra, para garantizar la compatibilidad de

deformaciones.

En las aberturas del muro, tales como puertas y ventanas se deben colocar elementos de madera en

dirección vertical, lo más cercano que sea posible a lado y lado del hueco. Estos elementos deben

prolongarse hasta la losa de entrepiso superior e inferior.

Para muros de tapia pisada, adicionalmente se deben llenar los agujeros con mortero a base de cal y

arena. Se deben clavar cuñas de madera sobre el mortero para garantizar una adecuada adherencia.


44

A continuación se muestra el proceso para este tipo de rehabilitación. (Figuras 5.12 – 5.15)

Figura 5.12 Proceso constructivo: abrir regatas en los muros

Figura 5.13

Proceso constructivo: abrir agujeros y colocar pernos


45

Figura 5.14

Proceso constructivo: colocar tablas de refuerzo

Figura 5.15

Proceso constructivo: ajustar pernos, clavar puntillas y colocar platinas


46

6. ENSAYOS DE LABORATORIO E INTERPRETACIÓN DEL COMPORTAMIENTO

EXPERIMENTAL

6.1 GENERALIDADES

Con el fin de verificar el comportamiento de las edificaciones en adobe y tapia pisada, y estudiar las

diferentes alternativas de rehabilitación desde el punto de vista experimental, se hicieron ensayos de

laboratorio sobre especimenes de diferentes dimensiones y configuraciones. Primero, se estudiaron

las propiedades de los materiales usados en la construcción de este tipo de viviendas. Luego se

estudiaron especimenes sometidos a esfuerzos de compresión, flexión y compresión diagonal, para

establecer parámetros característicos del comportamiento del adobe y la tapia pisada y de elementos

básicos. Después se ensayaron muros de tamaños real sometiéndolos a cargas en dirección

perpendicular y paralela al plano. Con base en los resultados de estos ensayos se construyeron casas

a escala, que también fueron ensayadas para entender de una mejor manera el comportamiento real

de este tipo de construcciones. Las casas a escala se sometieron a ensayos dinámicos en mesa

vibratoria y a ensayos de deformación cíclica controlada en la cubierta.

Tanto para los muros como para las casas a escala, se hicieron ensayos para estudiar empíricamente

el comportamiento de las dos alternativas de rehabilitación propuestas en el capítulo anterior. En

este capítulo se muestran los resultados de los ensayos que se hicieron y se les hace una

interpretación, con la que se sacan las conclusiones más importantes del estudio. Aunque estas

conclusiones en muchas ocasiones surgen de los ensayos, en otras se recurrió a modelos analíticos

para complementar dichas conclusiones.

Todos los materiales usados para la elaboración de las probetas y de los especimenes de ensayo

fueron hechos con los materiales y procesos típicos constructivos encontrados en la zona de La

Candelaria en Bogotá. La tierra y los adobes fueron transportados en volqueta desde la zona. Todos

los ensayos se hicieron en el Centro de Innovación y desarrollo tecnológico CITEC de la

Universidad de los Andes, ubicado en la Cra. 65 B # 17 A – 11 de Bogotá.


47

6.2 CARACTERIZACIÓN DE PROPIEDADES DE MATERIALES

Por tratarse de una investigación en edificaciones en tierra ya construidas, los modelos de ensayo se

hicieron con la técnica empleada para elaborar los adobes, el mortero de pega, y para levantar los

muros similar a la de hace 300 años. De igual forma se trataron de usar los materiales más similares

a los usados en la realidad.

Para los modelos de adobe, se usaron adobes de las ruinas de la antigua Clínica Santa Lucía en el

barrio Santa Bárbara, dentro del sector de La Candelaria. Para el mortero de pega se consiguió el

material que reuniera las características para hacer uno nuevo. Para los modelos de tapia no se contó

con la misma suerte de los adobes, por lo que se debió recurrir a zonas de extracción de material

con características similares a las de la tapia pisada de las edificaciones visitadas.

Se debió hacer una recopilación de muestras de material como adobe, mortero de pega, tapia pisada,

suelo de las edificaciones de estudio y de los sitios de extracción de material, para elaborar los

modelos de tapia y para fabricar el nuevo mortero de pega para los modelos de adobe. A cada

muestra se le realizó análisis granulométrico, límites de Atterberg, gravedad específica y Harvard

miniatura.

Se hicieron comparaciones entre las características de la tierra empleada en la fabricación de los

adobes y de las tapias, y la tierra en los sitios de estudio. Así se pudo determinar los sitios de

extracción, para construir los modelos con las mismas características de los estudiados.

Los suelos están formados principalmente por la mezcla de diferentes proporciones de gravas,

arena, limos y arcillas. Una característica muy importante de este tipo de suelos es la estabilidad

ante cambios de humedad. A continuación se muestran las características constructivas de cada uno

de los elementos que constituyen el suelo.

• Suelos granulares: Se pueden usar en construcción si sus partículas no son muy grandes, y

si contienen la cantidad de arcilla suficiente para mantener unidas dichas partículas.

• Arenas: Si poseen una buena cantidad de arcilla son el mejor suelo para construir. Aunque

no tienen cohesión, tienen una fuerte fricción interna que genera una alta resistencia

mecánica de rozamiento.


48

• Limos: Se puede construir con este tipo de suelos cuando están húmedos y se les aplica

compresión, pero con el agua se esponjan. No es seguro construir con ellos.

• Arcillas: Son muy inestables en presencia de agua. Su volumen aumenta en presencia de

agua y se contrae en épocas de sequía creando grietas por las que luego se puede infiltrar el

agua.

De los estudios que se le hicieron a los materiales para mortero y para la construcción de adobes y

taptas se pudo concluir que presentan una baja plasticidad, y una cohesión media. Gran parte de los

materiales con los que se construyó edificaciones en el barrio La Candelaria, presentan un alto

contenido de finos, lo que disminuye la resistencia del material y lo hace más susceptible a la

humedad, generando grietas.

A continuación (Tabla 6.1), se muestran los resultados más importantes obtenidos de los ensayos de

caracterización. En esta se encuentran algunas propiedades de los materiales tales como límites

líquido y plástico, índice plástico y límite de contracción, entre otros.


49

Gs LL %

LP %

IP % Clasificación

Pasa Tamiz

200

Pasa Tamiz

50

Pasa Tamiz

4

Densidad seca

máxima

Contenido humedad optimo

Limite de contracción

Relación de Contracción

Suelo casa Venados 2.72 22.9 12.5 10.3 CL 44.67 59.54 73.46 1.88 13.8 2.65 9.82

1.91 1.89

Suelo casa Fernández 2.61 22.2 14.6 7.6 CL 35.95 55.56 79.05 1.81 15.9 3.11 5.43

2.03 1.69

Suelo Clínica Sta Bárbara 2.59 45.6 27.9 17.7 ML 87.52 83.92

89.39 95.56

100 99.79

1.58 21.5 9.63 12.95

1.95 1.68

Suelo de archivo 2.64 32.3 11.1 21.2 CL 7.02 1.77 Mortero casa Venados 2.64 29.1 13.6 15.4 CL 70.68 82.5 94.04 1.69 18.5 5.11 1.74 Mortero casa Fernández 2.68 29.7 13.8 15.9 CL 76.52 86.77 94.39 1.66 20.5 5.85 1.84 Mortero Clínica Sta Bárbara 2.58 33.8 12.7 21.1 CL 82.01 93.74 99.17 1.74 11 7.84 1.73 Adobe casa Venados 2.71 33 11.1 21.9 CL 98.54 99.68 100 1.83 13 Adobe casa Fernández 2.61 30.2 12.7 17.5 CL 94.57

81.59 96.44 91.7

99.7 100

1.88 11

Adobe Clínica Sta Bárbara 32.3 11.1 21.2 CL 1.96 11.69 Tapia casa venados CL 64.98 76.3 86.4 Tapa casa Fernández CL 41.32 47.84 55.31 Tapia Clínica Sta Bárbara 2.50 32.2 21.1 11.1 CL 77.91

71.82 85.68 81.84

91.35 87.8

1.71 18.5 10.93 1.56

Tapia Cajamarca CL 75.54 91.43

Tabla 6.1 Caracterización de propiedades de los materiales


50

6.2.1 Construcción en adobe

Usando los procesos constructivos descritos en el capítulo 2 del presente informe, y un mortero de

pega para los muros de adobe, de tierra y agua, se hicieron los especimenes para los ensayos. Las

probetas de adobe se hicieron con piezas de adobe con dimensiones de 28 cm. x 14 cm. x 7 cm.,

recuperadas de la Antigua Clínica Santa Lucía, ubicada en sector de La Candelaria en Bogotá. El

mortero de pega se hizo con tierra extraída del mismo sitio de ubicación de la vivienda. Como los

adobes recuperados de la clínica estuvieron bastante tiempo a la intemperie fue necesario aplicarles

un proceso de secado, en un sitio donde el contacto del sol no fuese directo y la ventilación fuese la

apropiada.

De la zona de extracción se llevó el material para hacer el mortero de pega, y se debió retirar las

moronas, material orgánico y se debió tamizar para dejar el material más fino. A este se le fue

adicionando agua paulatinamente hasta alcanzar la resistencia deseada y se iba amasando por

pisado. Luego se dejó en reposo un día, para adicionarle más agua hasta obtener una mezcla fluida.

Este proceso se repitió dos veces al día durante 4 días. La proporción de tierra y agua fue de 2

carretadas de material por 12 baldes de agua adicionados de a 4 por día. Para las probetas que se

utilizó mortero de pega con cal, la proporción de cal adicionada correspondió al 7%.

Para la elaboración de muros de adobe, en las visitas de inspección se identificaron algunas

tipologías para su elaboración. En general, los tipos de aparejo encontrados para los muros

cargueros fueron: aparejo de un adobe en tizón y uno en soga, aparejo de tres adobes en tizón y dos

medios en soga, aparejo de una hilada compuesta por un adobe en tizón y la siguiente de dos adobes

en soga. Para los muros no cargueros los aparejos más encontrados fueron dos adobes en tizón y

adobes en soga.

Para los ensayos de tracción diagonal se siguió el aparejo de una hilada compuesta por un adobe en

tizón y la siguiente de dos adobes en soga. Los muros estructurales y los modelos a escala 1:5 se

construyeron usando el aparejo de un adobe en tizón y uno en soga. Cada probeta se levantó por

tirajes de 4 hiladas, para permitir la correcta reacción hidráulica del mortero de pega y la

consolidación del material.


51

6.2.2 Construcciones en tapia pisada

Lo primeo que se hizo para construir este tipo de especimenes fue conseguir los materiales con las

características y propiedades típicas. Para esto se debió hacer un análisis de suelos de las muestras

de tapia de La candelaria y de Cajamarca y compararlas con las pruebas realizadas sobre el material

del sitio. Esto permitió concluir que las edificaciones se hicieron con tierra del sitio, diferente al

caso de los adobes. El equipo usado para construir las probetas de tapia sigue las características de

los tapiales de hace 3 siglos.

Se usaron dos hojas de tapial de 2 m de largo y 1.10 de alto, conformada cada una por una

seguidilla de 10 tablas de madera dispuestas en sentido vertical de 20 cm. de ancho, 110 cm. de alto,

y 2.5 cm. de espesor, unidas por un listón de madera de 10 cm. x 10 cm. Las hojas de tapial están

sobre 3 mechinales de sección 12 cm. x 12 cm. Los espigos de los parales se enclaustran por medio

de orificios en los extremos de los mechinales.

El pisón usado para la compactación fue hecho con madera de zapán y con dimensiones 1.5 m de

alto, plano en la zona de impacto de 1.5 cm. x 25 cm. La cuadrilla de trabajo está constituida por 3

maestros: el pisón, el contrapisón, y el turronero.

Una vez el material está en el sitio se le elimina las partículas de gran tamaño y la materia orgánica.

Al momento de compactar se hicieron extracciones para saber la humedad a la que se compactó la

probeta. Las probetas se levantaron por capas de compactación de aproximadamente 10 cm.

Las probetas de tracción diagonal se construyeron con dos tipos de material, tierra de la Candelaria

y tierra de Cajamarca. Para cada tipo de material se construyeron dos probetas; maciza y con junta

horizontal.

Los muros para pruebas estructurales de carga paralela al plano se construyeron siguiendo el

proceso descrito en este informe, armando las probetas de 2.5 m de largo por 2.0 m de alto por

secciones de tapia de 1.7 m de alto intercaladas a manera de trabe por ladrillos de grandes

proporciones. Una vez compactada la hilada inferior se dejo secar al menos una semana antes de

compactar sobre ella la hilada siguiente. Se construyeron muros de prueba con tierra de La

Candelaria y junta horizontal en adobe y muros con tierra del Eje Cafetero con junta horizontal en

esterilla de guadua.


52

Las probetas para ensayos de carga perpendicular al plano se construyeron siguiendo los mismos

criterios de la carga paralela, con mochetas de muro más ancho en sentido perpendicular, generando

esquinas y modelando el efecto de muros de restricción transversales.

Se cubrieron los especimenes para evitar su contacto con el agua en caso de lluvia.

6.3 ENSAYOS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE PROPIEDADES BÁSICAS PARA EL

ADOBE Y LA TAPIA

Se hizo una caracterización para los materiales usados en este tipo de construcciones, en relación al

peso y a la resistencia, ante diferentes solicitaciones de esfuerzos. En la Tabla 6.2, se muestran los

ensayos que se hicieron y la norma que se usó para dicho ensayo.

DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO NORMA - Densidad ASTM C 642 –97 - Resistencia a la compresión y a la flexión de

piezas individuales NTC 4017

- Resistencia a la compresión de muretes NTC 3495 - Comportamiento esfuerzo deformación a la

compresión de muretes NTC 3495

- Resistencia a la flexión en dirección perpendicular a las juntas horizontales

NTC 4109

- Resistencia a la flexión en dirección perpendicular a las juntas verticales

NTC 4109

- Resistencia a la tracción diagonal - Resistencia a la compresión y a la tensión de

morteros de cal NTC 220

Tabla 6.2 Ensayos básicos de caracterización de propiedades de materiales

6.3.1 Densidad

Se le hizo ensayos de densidad a piezas de adobe y a elementos de tapia pisada de diferentes

tamaños. En la Tabla 6.3 se muestran los valores promedio encontrados.


53

ELEMENTO NUMERO DE MUESTRAS

DENSIDAD PROMEDIO (Ton/m3)

Piezas individuales de adobe 10 1.87 Muretes de adobe 5 1.78

Muretes de Tapia Pisada 5 1.92

Tabla 6.3 Valores promedio de densidades

Para efectos de los análisis que siguen, se recomiendo usar valores para la densidad de 2.0 ton/Mª

para ambos sistemas constructivos.

6.3.2 Ensayos de compresión de piezas de adobe

Los ensayos para determinar la resistencia máxima a la compresión de las piezas de adobe, se

hicieron sobre probetas extraídas de una edificación de 200 años de antigüedad. Dichas probetas

tenían dimensiones de 28 cm. x 14 cm. x 7 cm., con variaciones de hasta 2 cm.

En estos ensayos el valor promedio encontrado fue de 30 kg/cm², con una desviación estándar de

8.6 kg/cm². A continuación se muestran los resultados obtenidos de los ensayos sobre las piezas de

adobe.

ENSAYO No RESISTENCIA MÁXIMA (kg/cm²)

Ensayo 1 38 Ensayo 2 37 Ensayo 3 18 Ensayo 4 30 Ensayo 5 27 Ensayo 6 26 Ensayo 7 19 Ensayo 8 14 Ensayo 9 37 Ensayo 10 36 Ensayo 11 42 Ensayo 12 31 Ensayo 13 30 Promedio 30

Desviación 8.6 Tabla 6.4

Resisitencia máxima a la compresión de piezas de adobe


54

6.3.3 Ensayos de flexión de piezas de adobe

Los ensayos a flexión para las piezas de adobe también se hicieron sobre las piezas recuperadas de

la iglesia de hace 200 años. A continuación se muestran los resultados de dichos ensayos.

ENSAYO No CARGA MÁXIMA

APLICADA (kg)

RESISTENCIA MÁXIMA FLEXIÓN (kg/cm²)

Ensayo 1 154 5.0 Ensayo 2 161 6.0 Ensayo 3 120 5.0 Promedio 5.3

Desviación 0.6

Tabla 6.5 Resistencia máxima a la flexión de piezas de adobe

6.3.4 Ensayos de compresión sobre muretes de adobe y tapia pisada

Se construyeron muretes en adobe y tapia pisada y se sometieron a ensayos de compresión pura,

con el fin de caracterizar el comportamiento esfuerzo-deformación para este tipo de materiales. Las

dimensiones típicas de los muretes de adobe fueron de 30 cm. x 14 cm. x 32 cm., y de los muretes

de tapia fueron de 50 cm. x 25 cm. x 50 cm. En las dos tablas a continuación se muestran los

resultados de dichos ensayos, en términos de la resistencia máxima a la compresión y del módulo

elástico. Luego se muestran las curvas típicas esfuerzo-deformación de los muretes ensayados.


55

ENSAYO NO MATERIAL ESFUERZO MÁXIMO (kg/cm2)

MÓDULO ELÁSTICO

(kg/cm2) Ensayo 1 Adobe – Mortero Cal 15.2 1196.0 Ensayo 2 Adobe – Mortero Cal 13.2 1278.0 Ensayo 3 Adobe – Mortero Cal 10.3 1125.0 Ensayo 4 Adobe – Mortero Cal 13.8 1228.0 Ensayo 5 Adobe – Mortero Cal 15.2 1413.0 Ensayo 6 Adobe – Mortero Cal 11.4 1237.0 Ensayo 7 Adobe – Mortero Cal 12.0 1062.0 Ensayo 8 Adobe – Mortero Cal 10.8 1302.0 Ensayo 9 Adobe – Mortero Cal 9.8 839.0

Ensayo 10 Adobe – Mortero Tierra 11.8 894.0 Ensayo 11 Adobe – Mortero Tierra 10.3 1302.0 Promedio 12.2 1170.5

Desviación 1.9 177.1

Tabla 6.6 Resultados de ensayos a compresión de muretes de adobe

ENSAYO NO MATERIAL ESFUERZO MÁXIMO (kg/cm2)

MÓDULO ELÁSTICO

(kg/cm2) Ensayo 1 Tapia 4.2 1221.1 Ensayo 2 Tapia 2.3 809.4 Promedio 3.3 1015.1


Tabla 6.7 Resultados de ensayos a compresión de muretes de tapia pisada


56

0

250

500

750

1000

1250

1500

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00Deformación Unitaria (%)

Esf

uerz

o (k

Pa)

E = 127824 kPa

Figura 6.1

Curva típica esfuerzo-deformación para los muretes de adobe

0

250

500

750

1000

1250

1500

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00Deformación Unitaria (%)

Esfu

erzo

(kPa

)

E = 122146 kPa

Figura 6.2

Curva típica esfuerzo-deformación para los muretes de tapia pisada


57

De estos resultados se concluye lo siguiente:

• De los muretes ensayados en el laboratorio, los muretes de adobe tienen una mayor

resistencia.

• Los muretes de adobe alcanzan deformaciones unitarias antes de la falla, muy superiores a

las encontradas en los muretes de tapia.

• Los muretes de adobe tienen una mayor capacidad a la deformación que los muretes de

tapia.

• Los módulos de elasticidad son similares para los dos tipos de especimenes. Para los de

adobe, este varía entre 850 y 1400 kg/cm², para los de tapia, este varía entre 800 y 1250

kg/cm².

A continuación, en la Figura 6.3 se muestra un ensayo de compresión en adobe. En la figura 6.4, se

muestra el mismo ensayo pero par ala tapia pisada.

Figura 6.3 Ensayo de compresión en adobe


58

Figura 6.4 Ensayo de compresión en tapia pisada

6.3.5 Ensayos de flexión de muretes

Para determinar la resistencia a la flexión del adobe y la tapia pisada, se hicieron ensayos con

esfuerzos de flexión perpendiculares a las juntas verticales, y con esfuerzos de flexión

perpendiculares a las juntas horizontales.

Para los elementos de adobe, los ensayos a flexión se hicieron sin ningún tipo de sobrecarga, solo

con la aplicación de su peso propio, lo que indica que la resistencia a flexión de los elementos de

adobe es nula. Los muros de adobe ante la aplicación de cargas que generan momentos

perpendiculares al plano, no presentan ninguna resistencia.

Respecto a los elementos de tapia pisada, se encontró una resistencia a la tensión cercana a 0.2

kg/cm². Aunque su resistencia sí es mayor a la de los elementos de adobe, este valor sigue siendo

muy bajo. En la figura 6.5 se muestra el ensayo a flexión en muros de adobe.


59

Figura 6.5 Ensayo de flexión en muros de adobe

6.3.6 Ensayos de tracción diagonal en muretes

El ensayo de tracción diagonal se usa para determinar las características y parámetros de

comportamiento al corte de los muros de mampostería. Consiste en aplicar dos fuerzas de

compresión opuestas, que actúan sobre una de las diagonales del murete. Esta fuerza se puede

descomponer en dos componentes: la de carga axial y la de cortante. Con esto y con las

características geométricas del murete se puede calcular el esfuerzo cortante promedio que actua

sobre el área neta del murete. Además, si se registra la deformación unitaria en dos líneas de acción

perpendiculares, tales como la horizontal y la vertical, se puede encontrar la curva esfuerzo-

deformación al cortante para el estado de esfuerzos indicado.

Los espesores de los muretes variaron entre 14.5 cm. y 40 cm., al igual que uno de sus lados el cual

varió entre 75 cm. y 1.0 m. Todas las probetas se instrumentaron con una celda de carga y con

deformímetros ubicados en las diagonales de los muretes.

Se ensayaron 10 especimenes de adobe y 13 de tapia. Para que los muros de adobe no fallaran por

su propio peso, se debió crear un nuevo montaje el cual consistió en la ubicación de unos cables en

la diagonal de los muretes. Como los muretes están apoyados en el piso, no se genera ningún tipo de

esfuerzo cortante.

En las tablas 6.8 y 6.9 se presentan los resultados de los ensayos. En las figuras 6.6 y 6.7 se

muestran las curvas típicas esfuerzo-deformación para los muros sometidos a tracción diagonal.


60

ENSAYO No MATERIAL

ESFUERZO CORTANTE MÁXIMO

(kg/cm2)

MÓDULO DE RIGIDEZ (kg/cm2)

OBSERVACIONES

Ensayo 1 Adobe Mortero Tierra ---- ---- Falla por montaje Ensayo 2 Adobe Mortero Tierra ---- ---- Falla por montaje Ensayo 3 Adobe Mortero Tierra 0.26 353.3 Tracción con Guayas Ensayo 4 Adobe Mortero Tierra 0.34 253.3 Tracción con Guayas Ensayo 5 Adobe Mortero Tierra 0.42 348.4 Tracción con Guayas Ensayo 6 Adobe Mortero Tierra 0.35 456.2 Tracción con Guayas Ensayo 7 Adobe Mortero Cal 0.29 295.1 Tracción con Guayas Ensayo 8 Adobe Mortero Cal 0.24 188.4 Tracción con Guayas Ensayo 9 Adobe Mortero Cal 0.27 365.4 Tracción con Guayas

Ensayo 10 Adobe Mortero Cal 0.31 156 Tracción con Guayas Promedio 0.31 302.0


Tabla 6.8 Resultado de ensayos a tracción diagonal de muretes de adobe

ENSAYO No MATERIAL

ESFUERZO CORTANTE MÁXIMO

(kg/cm2)

MÓDULO DE RIGIDEZ (kg/cm2)

OBSERVACIONES

Ensayo 1 Tapia Cajamarca ---- ---- Falla en el montaje Ensayo 2 Tapia Cajamarca 0.48 413.6 Ensayo 3 Tapia Cajamarca ---- ---- Falla en el montaje Ensayo 4 Tapia Cajamarca 0.39 454.5 Ensayo 5 Tapia Cajamarca 0.60 623.4 Ensayo 6 Tapia Cajamarca 0.29 276.0 Ensayo 7 Tapia Candelaria 0.29 203.6 Ensayo 8 Tapia Candelaria 0.32 207.2 Ensayo 9 Tapia Candelaria 0.32 119.2 Ensayo 10 Tapia Candelaria 0.65 327.6 Ensayo 11 Tapia Candelaria 0.29 207.6 Ensayo 12 Tapia Candelaria 0.25 320.8 Tracción con guayas Ensayo 13 Tapia Candelaria 0.17 310.0 Tracción con guayas Promedio 0.37 314.9


Tabla 6.9 Resultados de ensayos a tracción diagonal en muretes de tapia


61

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020 0.022 0.024Deformación por Corte γ

Esfu

erzo

Cor

ante

(kPa

)

G = 25325 kPa

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020 0.022 0.024Deformación por Corte γ

Esfu

erzo

Cor

ante

(kPa

)

G = 20764 kPa

Figuras 6.6

Curva típica esfuerzo-deformación para los muros de tapia pisada de tracción diagonal

Figuras 6.7 Curva típica esfuerzo-deformación para los muros

de tapia pisada de tracción diagonal


62

En las Figuras 6.8 y 6.9 se muestra el montaje del ensayo a tracción diagonal.

Figura 6.8 Ensayo de tracción diagonal

Figura 6.9

Ensayo de tracción diagonal con guayas


63

Complementando lo anterior, se hizo un modelo en SAP2000 del ensayo. Este permite obtener

analíticamente la distribución de esfuerzos en el espécimen. En la figura 6.10 a se presenta esta

distribución de esfuerzos principales elásticos, y en la figura 6.10 b se muestran los esfuerzos

cortantes máximos para el ensayo de tracción diagonal con guayas.

Figura 6.10 a

Distribución de esfuerzo máximo en muro


64

Figura 6.10 b

Distribución de esfuerzo máximo en muro de adobe (tracción diagonal con guaya)

De los resultados de estos ensayos se encontró lo siguiente:

• La tapia pisada tiene mayor resistencia al cortante con valores que varían entre 0.2 kg/cm²

y 0.7 kg/cm², contra los de el adobe que varían entre 0.2 kg/cm² y 0.31 kg/cm².

• Los muros de adobe tienen una mayor capacidad de deformación que los muros de tapia

pisada.

• En promedio, los muros de adobe resisten mayores deformaciones al corte que los muros

de tapia pisada, antes de la falla.

• Para los muros de adobe, la falla siempre se generó por la propagación de una grieta que

trataba de seguir las juntas de mortero. Para los de tapia, la grieta era casi vertical entre los

extremos de la diagonal del muro.

• Los módulos de cortante fueron muy variables tanto para la tapia como para el adobe. Para

los de adobe estos variaron entre 200 – 400 kg/cm², para los de tapia la variación estuvo

entre 200 – 500 kg/cm².

• Los valores de relación de Poisson para los muros de adobe deben ser del orden de 0.20 –

0.25 y para los muros de adobe de 0.20 – 0.30.


65

6.3.7 Resistencia a la compresión y a la tensión de morteros de cal

Fue necesario practicarle ensayos a un mortero de cal con una dosificación 1:2, que es la

proporción que fue más frecuentemente usada para la construcción de las edificaciones en

estudio. A continuación se muestran los resultados de dichos ensayos.

PROPIEDAD PROMEDIO Resistencia a la compresión a los 28 días (kg/cm2) 25.0 Resistencia a la tensión a los 28 días (kg/cm2) 1.5

Tabla 6.10

Propiedades básicas del mortero de cal

6.4 COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES PRINCIPALES

Para entender el comportamiento de los elementos principales de las edificaciones en adobe y

tapia pisada, se le hicieron ensayos a diferentes tipos de especimenes que simulan el

comportamiento de estos elementos. Los especimenes construidos y ensayados fueron los

siguientes:

• Muros en adobe y tapia pisada a escala natural, sometidos a cargas verticales

constantes, a cargas cíclicas horizontales perpendiculares en el plano del muro, y a

cargas horizontales perpendiculares al plano del muro monotónicamente crecientes

mediante volteo del muro.

• Modelos de casas a escala reducida, sometidas a excitación sísmica en la base, por

medio de una mesa vibratoria.

6.4.2 Ensayo de muros con carga cíclica paralela al plano

A continuación, en la Figura 6.11 se muestra el montaje de para los muros a escala natural,

sometidos a una carga vertical constante y a una carga simultánea cíclica horizontal. La falla

horizontal se aumenta hasta la falla del muro. El objetivo de este ensayo es determinar el

comportamiento del muro ante cargas cíclicas en su plano.


66

Figura 6.11

Esquema del montaje para muros con carga paralela al plano

En la Figura 6.12 se muestran los desplazamientos relativos a la cimentación, debidos a la

carga que se aplica en la parte superior de cada muro. La carga vertical aplicada, se seleccionó

de acuerdo con las cargas típicas encontradas en las casas de La Candelaria. La

instrumentación de los muros en los ensayos fue la siguiente: deformímetros horizontales en la

parte superior del muro, una celda de carga para determinar la carga vertical, y las celdas de

carga del actuador dinámico.


67

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

0 100 200 300 400 500 600 700

Tiempo (s)

Des

plaz

amie

nto

(mm

)

Figura 6.12

Desplazamientos en la parte superior de los muros

6.4.2.2 Ensayos

Se hicieron un total de 12 ensayos (Tabla 6.11), con muros de dimensiones de 250 cm. x 40

cm. x 200 cm., construidos como se hizo en el caso de las edificaciones de La Candelaria.

MURO No. MATERIAL DIMENSIONES CARGA

VERTICAL TIPO DE

REFUERZO OBSERVACIONES

1 Adobe 250 cm x 40 cm x 200cm 7 ton Ninguno 2 Adobe 250 cm x 40 cm x 200cm 5 ton Ninguno 3 Adobe 250 cm x 40 cm x 200cm 2 ton Ninguno 4 Tapia 250 cm x 40 cm x 200cm 7 ton Ninguno 5 Tapia 250 cm x 40 cm x 200cm 5 ton Ninguno 6 Tapia 250 cm x 40 cm x 200cm 2 ton Ninguno 7 Adobe 250 cm x 40 cm x 200cm 7 ton Malla 8 Adobe 250 cm x 40 cm x 200cm 5 ton Malla 9 Adobe 250 cm x 40 cm x 200cm 2 ton Malla

10 Tapia 250 cm x 40 cm x 200cm 7 ton Malla 11 Tapia 250 cm x 40 cm x 200cm 5 ton Malla 12 Tapia 250 cm x 40 cm x 200cm 2 ton Malla

Tabla 6.11 Muros con carga cíclica paralela al plano ensayados


68

6.4.2.3 Resultados

Los resultados se muestran mediante ciclos de histéresis que indican el comportamiento cíclico

carga-deformación horizontal En la Figura 6.13 se muestran estos resultados.

ENSAYO CÍCLICO DE MURO DE ADOBE CARGA AXIAL 7 TONFUERZA vs. DERIVA

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)

ENSAYO CÍCLICO DE MURO DE TAPIA CARGA AXIAL 7 TONFUERZA vs. DERIVA

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)

ENSAYO CÍCL ICO DE MURO DE ADOBE CARGA AXIAL 5 TON

FUERZA vs. DERIVA

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)


-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)

Figura 6.13

Curvas histeréticas


69

ENSAYO CÍCLICO DE MURO DE ADOBE CARGA AXIAL 2 TONFUERZA vs. DERIVA

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)


-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)

ENSAYO CÍCLICO DE MURO DE ADOBE REFORZADO CARGA AXIAL 7 TON

FUERZA vs. DERIVA

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)

ENSAYO CÍCLICO DE MURO DE TAPIA REFORZADO CARGA AXIAL 7 TONFUERZA vs. DERIVA

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)


-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)

ENSAYO CÍCLICO DE MURO DE ADOBE REFORZADO CARGA AXIAL 5 TONFUERZA vs. DERIVA

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fue

rza

(kN

)

Figura 6.13



70

ENSAYO CÍCLICO DE MURO DE ADOBE REFORZADO CARGA AXIAL 2 TONFUERZA vs. DERIVA

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)


-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

-1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6Deriva (%)

Fuer

za (k

N)

Figura 6.13


6.4.2.4 Interpretación de los resultados

Rigidez inicial: Es la pendiente promedio de la curva carga-desplazamiento en el primer ciclo de

carga, y hasta una carga la mitad de la carga máxima del muro.

Capacidad máxima ante cargas horizontales: De los ciclos histeréticos se obtienen unas envolventes

de capacidad de carga, que corresponden a una aproximación del comportamiento esperado ante

una carga monotónica creciente.

En la figura 6.14 se relacionan los esfuerzos normales actuantes debidos a las cargas verticales,

contra los esfuerzos cortantes para el primer agrietamiento y contra el esfuerzo cortante último

resistente para los muros sin rehabilitar. Para esto, se plantearon las siguientes correlaciones:

τ = 0.038 + 0.297σ Fisuración adobe τ = 0.023 + 0.279σ Fisuración tapia τ = 0.052 + 0.340σ Resistencia última adobe τ = 0.078 + 0.311σ Resistencia última tapia


71

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Esfuerzo Normal (kg/cm²)

Esf

uerz

o C

orta

nte

(kg/

cm²)

Resist encia Fisuración Adobe Resistencia Ult ima AdobeResist encia Fisuración T apia Resistencia Ult ima Tapia

Figura 6.14

Relación esfuerzo normal-esfuerzo cortante

Punto de primer agrietamiento: Es la carga y el desplazamiento horizontal, para el momento en que

se presenta la primera grieta visible en el muro.

Capacidad de desplazamiento máximo: Es el desplazamiento horizontal máximo cuando el muro

empieza a perder estabilidad por cargas verticales y/o horizontales, o cuando este desplazamiento es

muy grande y no es recuperable.

En la tabla 6.12 se muestran los resultados. En el caso de lo muros de adobe, la forma de falla

dominante se inició por las grietas en diagonal, siguiendo las pegas o juntas. Para los muros de tapia

pisada, las grietas se iniciaban en las agujas por la alta concentración de esfuerzos y se propagaban

a lo largo de una línea con un ángulo de más o menos 45 grados. En la Figura 6.15 se muestra el

montaje para carga paralela.


72

Tabla 6.12 Ensayos de muros con carga paralela al plano

Figura 6.15

Falla de los muros con carga paralela

MURO No.

P (Ton)

σN (kg/cm²)

Vy (Ton)

τY (kg/cm²)

Vu (Ton)

τU (kg/cm²)

δY (mm)

δU (mm)

1 7 0.7 2.5 0.25 2.9 0.29 2.2 5.4 2 5 0.5 1.8 0.18 2.2 0.22 0.8 3.1 3 2 0.2 1 0.10 1.2 0.12 0.7 2.3 4 7 0.7 2.2 0.22 2.8 0.28 3.6 10.3 5 5 0.5 1.6 0.16 2.6 0.26 2.5 8.1 6 2 0.2 0.8 0.08 1.3 0.13 1.6 11.6 7 7 0.7 2.5 0.25 3.6 0.36 2.2 20.0 8 5 0.5 2.1 0.21 3.6 0.36 2.7 16.2 9 2 0.2 2.0 0.20 3.2 0.32 2.1 14.4 10 7 0.7 2.7 0.27 4.3 0.43 3.5 14.4 11 5 0.5 2.5 0.25 3.6 0.36 3.2 18.0 12 2 0.2 1.2 0.12 2.0 0.20 2.9 18.0


73

Figura 6.15

Falla de los muros con carga paralela 6.4.2.5 Modelación analítica

También se hizo un modelo analítico de los ensayos a escala natural. Mediante este modelo se

puede calibrar el periodo de vibración natural medido, y calcular el módulo dinámico del material.

En la Tabla 6.13 se muestran los resultados para el periodo de vibración en dirección perpendicular

al plano. También se puede calibrar el módulo elástico estático del material.

MURO NO.

PERIODO DE VIBRACIÓN

(seg)

MÓDULO DINÁMICO EQUIVALENTE

(kg/cm2) 1 0.39 488 2 0.42 420 3 0.44 383 4 0.39 488 5 0.36 572 6 0.52 274 7 0.33 682 8 0.39 488 9 0.41 442

10 0.40 464 11 0.48 322 12 0.39 488

Tabla 6.13

Periodos de vibración y módulos dinámicos

En la Figura 6.15 se muestra la distribución interna de los esfuerzos.


74

Figura 6.15

Deformación del modelo analítico para el modo de vibración 1

6.4.3 Ensayo de muros con carga monotónica perpendicular al plano

6.4.3.1 Descripción de Ensayos

Los ensayos de muros a escala natural sometidos a una carga vertical constante y a una carga

perpendicular al plano del muro, que es monotónicamente creciente mediante volteo progresivo, se

hacen para determinar el mecanismo de falla ante cargas perpendiculares, y los niveles de

aceleración que producen estos para diferentes cargas verticales.

Se instrumentan para medir su ángulo de inclinación y la carga vertical actuante. El volteo se hace

mediante un cargador desde la parte superior del entramado metálico que rodea el muro.


75

Figura 6.16 Esquema del montaje para ensayos de muros

con carga perpendicular al plano

6.4.3.2 Ensayos realizados

Se hicieron un total de 8 ensayos sobre los muros de tapia y adobe. En la Tabla 6.14 se muestran las

características de cada uno de estos.

MURO No. MATERIAL DIMENSIONES CARGA

VERTICAL TIPO DE


1 Adobe 250cm x 40cm x 200cm 5 Ton Ninguno 2 Adobe 250cm x 40cm x 200cm 2 Ton Ninguno 3 Tapia 250cm x 40cm x 200cm 5 Ton Ninguno Se retiro la Carga Vertical 4 Tapia 250cm x 40cm x 200cm 2 Ton Ninguno Se retiro la Carga Vertical 5 Adobe 250cm x 40cm x 200cm 5 Ton Maderas Se retiro la Carga Vertical 6 Adobe 250cm x 40cm x 200cm 2 Ton Maderas Se retiro la Carga Vertical 7 Tapia 250cm x 40cm x 200cm 5 Ton Maderas Se retiro la Carga Vertical 8 Tapia 250cm x 40cm x 200cm 2 Ton Maderas Se retiro la Carga Vertical

Tabla 6.14 Muros con carga perpendicular al plano


76

6.4.3.3 Resultados

El objetivo de los ensayos con carga perpendicular al plano es determinar la carga horizontal de

falla y los mecanismos de colapso. Los muros sin refuerzo presentaron la falla a algún ángulo de

inclinación o a los 90 grados. Ninguno de los muros reforzados colapsó, aún después de colocados

en forma horizontal. En la Tabla 6.15 se muestran los resultados de estos ensayos.

CARGA VERTICAL ANGULO SOBRECARGA MURO NO

MATERIAL

[tonf] [deg] [tonf]

ESTADO

1 Adobe sin reforzar 5.0 71 0.0 Colapso

2 Adobe sin reforzar 2.0 66 0.0 Colapso

3 Tapia sin reforzar 5.0 90 0.2 Colapso

4 Tapia sin reforzar 2.0 90 2.5 Colapso

5 Adobe reforzado 5.0 90 3.2 Agrietamiento sin colapso

6 Adobe reforzado 2.0 90 3.2 Agrietamiento sin colapso

7 Tapia reforzada 5.0 90 4.2 Agrietamiento sin colapso

8 Tapia reforzada 2.0 90 5.8 Agrietamiento sin colapso

Tabla 6.15 Resultados de los ensayos-carga perpendicular

6.4.3.4 Interpretación de los resultados

Están en función del coeficiente de carga horizontal resistente en cada uno de los casos, en función

del peso propio del muro. Como en la mayoría de los casos se retiró la carga vertical, los valores

indicados son valores mínimos, y los coeficientes de valores ante cargas perpendiculares al plano

son mayores que los mostrados. Estos coeficientes se muestran en la Tabla 6.16.


77

MURO NO

COEFICIENTE DE CARGA

HORIZONTAL

1 0.95 2 0.91 3 1.05 4 1.69 5 1.89 6 1.89 7 2.18 8 2.61

Tabla 6.16

Coeficiente de carga horizontal resistente en función del peso propio del muro

Se puede ver que las medidas de rehabilitación sí disminuyen la vulnerabilidad sísmica de los

muros que están sometidos a cargas perpendiculares a su plano. Para que esto sea efectivo, debe

haber una restricción transversal en los apoyos del muro, que impidan un desplazamiento en la

dirección del plano del muro. Esto se logra con un diafragma rígido. Además, se debe garantizar

una buena unión entre el refuerzo y el muro, mediante los pernos.

6.4.4 Ensayo de viviendas a escala sometidos a cargas dinámicas en la base

6.4.4.1 Descripción de los ensayos

Se construyeron casas a escala 1:5 para ser sometidas a ensayos de excitación en la base, mediante

la mesa vibratoria (Figura 6.17). Como los materiales son los mismos que los de las casas a escala

real, esto implica una sobrecarga en la cubierta, que en este caso resultó de 35 kg. Como no se

puede modelar la fuerza inercial directa sobre los muros, estos ensayos son más que todo de uso

cualitativo, para comparar diferentes modelos, con diferentes configuraciones. Con los ensayos se

identifican formas de falla características y analizan el efecto de las propuestas de rehabilitación,

comparado con los modelos son refuerzo.


78

Figura 6.17

Casas a escala-mesa vibratoria Los modelos a escala se pusieron sobre la mesa vibratoria a un ángulo de 45° con respecto a la

dirección del sismo, para así tener en cuenta los efectos ortogonales del mismo. De esta forma la

señal llega a cada muro en un sentido diferente al de sus ejes principales.

Todos los modelos fueron sometidos a la señal sintética generada a partir de un registro del sismo

de Tauramena, el cual fue utilizado también en la microzonificación de Bogotá, para los espectros

de diseño. Esta señal se incrementó paulatinamente desde 0.05 g hasta 2.0 g, o hasta que la casa

fallara. Se instrumentó con acelerómetros en la mesa vibratoria y en la cubierta, y trasductores de

desplazamiento en las dos direcciones principales de la planta de cubierta.

Este tipo de modelación, a escala reducida afecta la frecuencia y por lo tanto el tiempo. Por eso es

necesario escalar el eje de tiempo de la señal de entrada. En este caso el factor de escala del tiempo

aplicado es igual a 5. Figura 6.18.


79

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Tiempo (seg)

Des

plaz

amie

nto

(cm

)

Figura 6.18

Señal usada en el ensayo de mesa vibratoria


En total se hicieron 4 ensayos, de los cuales tres eran casa de 1 piso y uno era una casa de dos pisos.

Figura 6.17.

VIVIENDA No. MATERIAL DIMENSIONES No. DE

PISOS CARGA

VERTICAL TIPO DE


1 Adobe 60cm x 60cm x 90cm 1 35 kg Ninguno 2 Adobe 60cm x 60cm x 90cm 1 35 kg Madera 3 Adobe 60cm x 60cm x 90cm 1 35 kg Malla 4 Tapia 60cm x 60cm x 90cm 2 35 kg (cubierta)

40 kg (entrepiso) Maderas

Tabla 6.17 Vivienda con carga dinámica en la base


80

6.4.4.3 Resultados de los ensayos

En la tabla 6.18 se muestran los resultados de los ensayos.

VIV

IEN

DA

N

O.

Aa AGRIETA-MIENTO

(g)

Aa COLAPSO

(g)

δ COLAPSO

(mm)

RANGO DE PERÍODOS DE

VIBRACIÓN (ELÁSTICO A

FISURADO) EN SEG.

ξ (%)

MECANISMO DE COLAPSO

1 0.4 2 14.8 0.06 – 0.12 3.4 – 2.8 Falla frágil de muros, se sostienen por peso de cubierta

2 0.5 1.5 44.4 0.08 – 0.09 3.3 – 3.2 Falla de cubierta y parte superior de muros

3 0.5 1.5 44.4 0.08 – 0.10 3.5 – 3.0 Falla en la unión entre muros, falla de malla y volteo del muro

4 0.5 1.88 55.5 0.093 – 0.13 3.1 – 2.7 Falla de muros de primer piso. Reforzamiento y segundo piso intactos

Tabla 6.18 Resultados de ensayos de casas con cargas cíclicas

6.4.4.4 Interpretación de resultados

Nuevamente se puede ver la gran mejoría que presentan las casas con las rehabilitaciones

propuestas. Los modelos reforzados con malla tienen factores de sobreresistencia de 1.5 a 3. Esto

lleva a que los mecanismos de falla varíen de pequeñas grietas hasta el colapso total. Para el

reforzamiento con madera, los muros resisten hasta tres veces las fuerzas dinámicas soportadas por

un muro sin refuerzo.

A continuación se describe cada una de las fallas encontradas:

Vivienda No. 1 – Adobe sin refuerzo:

Para este tipo de vivienda, el primer agrietamiento visible se presentó cuando se aplicó una

aceleración horizontal máxima con señal de 0.5 g. El colapso se presentó con una aceleración

horizontal de 2.0 g. La grieta empezó como una grieta horizontal con origen en los dinteles hasta el


81

dintel de la puerta. Luego empezaron agrietamientos con ángulos de 45°, desde la esquina superior

de la puerta hasta la parte superior del muro. Esta superficie de falla divide en 2 la estructura. A

medida que se aumenta la señal, la amenaza de ruina es casi total. Cuando la aceleración sube a 1.0

g se empiezan a caer los primeros bloques, y la cubierta apenas se sostiene. Los muros empiezan a

amenazar con el colapso total.

El modelo colapsó ante la caída de uno de los muros, lo que a su vez generó la pérdida de la

cubierta. Tabla 6.19.

Vivienda No. 2 – Adobe con refuerzo en madera

El primer agrietamiento visible se presentó cuando se aplicó una aceleración horizontal en la señal

de entrada de 0.5 g., y el colapso se presentó con una aceleración de 1.5 g. Se presentó un

desplazamiento en la base de 44.4 mm.

La grieta empezó en la esquina superior del refuerzo de madera, y se propagó hasta la cubierta,

generando una superficie de falla en la esquina superior. También se forman grietas que empiezan

en las esquinas de las ventanas, puertas, etc., y que terminan donde hay confinamiento por la

madera. Los muros se mantienen en pie hasta que se llega a una aceleración de 1.25 g. En este

punto la cubierta empieza a presentar inestabilidad, y sus vigas se empiezan a desprender. Cuando

la aceleración es de 1.75 g la cubierta cae y luego cae la parte superior de los muros, por falta de

confinamiento. Cuando se llega a una aceleración de 2.0 g, todavía quedan unos muros de pie, pero

ya muy deteriorados, hasta que se presenta su colapso. Tabla 6.20.

Vivienda No. 3 – Adobe con refuerzo en malla

La primer grieta visible se presentó con una aceleración de 0.5 g. El colapso de la casa se presentó

con una aceleración de 1.5 g y con un desplazamiento de 44.4 mm. La primera grieta inicia por

encima del dintel, hasta la esquina superior del muro. Donde hay grietas, se observa

desprendimiento del mortero de pega que recubre la malla. Se forma además una grieta vertical,

paralela al confinamiento que da la malla, y que se uno con la grieta que sale de los dinteles de

puertas y de las ventanas. Principalmente hay grietas verticales; la parte inferior de los muros se

nota muy afectada. A medida que se incrementa la carga sísmica estas grietas aumentan, formando

una X en todos los muros. La malla se desprende, quitándole estabilidad a los muros que están

desprendidos de la cimentación. Se puede ver que este tipo de refuerzo concentra los esfuerzos en

las esquinas. Tabla 6.21.


82

Vivienda No. 4 – Tapia pisada con madera

La primer grieta visible se presentó cuando se aplicó una aceleración de 0.5 g, y el colapso con una

aceleración de 1.88 g, con un desplazamiento de base de 55.5 mm. Para este tipo de casas, el

agrietamiento comienza en las uniones que quedan del proceso de construcción. Las fisuras que se

presentan son pequeñas y por ende estables hasta una aceleración de 1.0 g. Una vez se aumenta esta

aceleración los muros del primer piso empiezan a desprenderse. Esto hace que se empiece a afectar

el soporte de la edificación, que son estos muros del primer piso. Esto se ve ayudado por el

confinamiento de madera, hasta que este falla y la casa hace una inclinación lateral. No hay

desprendimientos de bloques ni nada. Tabla 6.22.

ESCALA PRUEBA NO % de

Tiempo % de

Desplaz.

DESPLAZAMIENTO MÁXIMO

(mm)

ACELERACIÓN MÁX.

EN LA BASE (g) OBSERVACIONES

1 20% 1% 0.37 0.05 No daño 2 20% 5% 1.85 0.25 Fisuras muy pequeñas 3 20% 10% 3.70 0.50 Fisuras claramente definidas 4 20% 15% 5.55 0.75 Desarrollo del sistema de fisuras

5 20% 20% 7.40 1.00 Aumento del tamaño de fisuras

6 20% 25% 9.25 1.25 Desprendimiento de bloques pequeños

7 20% 30% 11.10 1.50 Caída de un lado de la cubierta 8 20% 35% 12.95 1.75 Colapso total de la cubierta

9 20% 35% 12.95 1.75 Fractura de la parte superior de muros

10 20% 40% 14.80 2.00 Caída esquinas superiores de muros

11 40% 120% 44.40 1.50 Falla de culata y madera que la confina

Tabla 6.19 Vivienda no. 1 – desplazamientos en la base


83


Tiempo % de

Desplaz.


(mm)

ACELERACIÓN MÁX.


1 20% 1% 0.37 0.05 No daño 2 20% 5% 1.85 0.25 Fisuras muy pequeñas 3 20% 10% 3.70 0.50 Fisuras claramente definidas 4 20% 15% 5.55 0.75 Desarrollo del sistema de fisuras

5 20% 20% 7.40 1.00 Aumento del tamaño de fisuras

6 20% 25% 9.25 1.25 Desprendimiento de bloques pequeños

7 20% 30% 11.10 1.50 Caída de un lado de la cubierta 8 20% 35% 12.95 1.75 Colapso total de la cubierta

9 20% 35% 12.95 1.75 Fractura de la parte superior de muros

10 20% 40% 14.80 2.00 Caída esquinas superiores de muros

11 40% 120% 44.40 1.50 Falla de culata y madera que la confina

Tabla 6.20

Vivienda no. 2 – desplazamientos en la base


Tiempo % de

Desplaz.


(mm)

ACELERACIÓN MÁX.


1 20% 1% 0.37 0.05 No daño

2 20% 5% 1.85 0.25 Fisuras muy pequeñas

3 20% 10% 3.70 0.50 Fisuras claramente definidas

4 20% 15% 5.55 0.75 Aumento del tamaño de fisuras – grietas

5 20% 20% 7.40 1.00 Formación completa de grietas diagonales

6 20% 25% 9.25 1.25 Desprendimiento de mortero y malla en griet

7 20% 30% 11.10 1.50 Desprendimiento de muros de cimentación

8 40% 60% 22.20 0.75 Rotura de malla de refuerzo en las grietas

9 40% 120% 44.40 1.50 Grande deformación, borde del colapso

10 40% 120% 44.40 1.50 Falla del modelo - volcamiento

Tabla 6.21

Vivienda no. 3 – desplazamientos en la base


84


Tiempo % de

Desplaz.


(mm)

ACELERACIÓN MÁX.


1 20% 1% 0.37 0.05 No daño

2 20% 5% 1.85 0.25 Fisuras muy pequeñas 3 20% 10% 3.70 0.50 Fisuras claramente definidas

4 20% 15% 5.55 0.75 Formación progresiva de fisuras

5 20% 20% 7.40 1.00 Grietas considerables en el primer nivel

6 20% 25% 9.25 1.25 Aumento de grietas en el primer nivel

7 20% 30% 11.10 1.50 Desprendimiento de material primer nivel

8 20% 35% 12.95 1.75 Caída de bloques de tapia esquina 1er N.

9 20% 35% 12.95 1.75 Falta de confinamiento – desprendimiento

10 40% 60% 22.20 0.75 Caída bloque de muros – 50% muros 1er N.

11 40% 120% 44.40 1.50 Perdida de mas del 70%

12 40% 150% 55.50 1.88 Desprendimiento de material del 2do N.

13 40% 150% 55.50 1.88 Falla de 1er Nivel lo sostiene las maderas.

14 40% 150% 55.50 1.88 Colapso total del modelo

Tabla 6.22 Vivienda no. 4 – desplazamientos en la base

En las Figuras 6.19 – 6.22 se muestra el proceso de colapso de las viviendas 1-4 respectivamente.


85

Figura 6.19 Proceso de colapso – vivienda no. 1


86

Figura 6.20

Proceso de colapso – vivienda no. 2


87

Figura 6.21



88

Figura 6.22



89

6.4.5 Ensayo de viviendas a escala cometidas a deformaciones cíclicas en la cubierta

6.4.5.1 Descripción de los ensayos

Se construyeron tres modelos a escala reducida 1:1.5, para ser sometidos a desplazamientos cíclicos

progresivos en la cubierta. Estos desplazamientos se aplicaron en la dirección diagonal a las

direcciones principales de la casa, y se aplicaron hasta llegar a la falla. A continuación se muestra el

montaje de estos ensayos. Figura 6.23.

Figura 6.23

Montaje casas a escala 1:1.15


Se hicieron 3 ensayos, con las características que se muestran en la Tabla 6.23.

VIVIENDA No. MATERIAL DIMENSIONES CARGA

VERTICAL TIPO DE


1 Adobe 2.6 m x 2.6 m x 2m 3.5 Ton Ninguno 2 Adobe 2.6 m x 2.6 m x 2m 3.5 Ton Malla 3 Adobe 2.6 m x 2.6 m x 2m 3.5 Ton Madera

Tabla 6.23

Viviendas con deformaciones cíclicas en la cubierta


90

6.4.5.3 Resultados

Los resultados se muestran en curvas de carga – desplazamiento. Las curvas de histéresis se

graficaron para cuatro niveles diferentes de deformación. La falla dominante para este tipo de casas

fueron grietas verticales en la parte superior de los muros cargueros, por la concentración de

esfuerzos que hubo en los puntos de conexión entre cubierta y muro carguero. Figura 6.24. En la

Figura 6.25 se muestran los esquemas generales de falla.

-20

-16

-12

-8

-4

0

4

8

12

16

20

-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Deformación (mm)

Fuer

za (k

N)

Figura 6.24 Curva histerética-exitación en la cubierta


91

Figura 6.25

Esquemas generales de falla 6.4.5.4 Interpretación de resultados

• La casa sin ningún refuerzo, tiene muy poca resistencia a un sismo. Una de las cosas que

afecta el comportamiento de este tipo de viviendas es la carga axial de los muros; a medida

que aumenta la carga axial en los muros aumenta la resistencia, pero aumentar el peso de la

cubierta implica mayores fuerzas inerciales.

• La mejor medida de rehabilitación resultó ser la madera porque aumenta la capacidad de

carga y de deformación, disminuyendo la vulnerabilidad sísmica de las casas. Además se

aumenta la capacidad de los muros ante solicitaciones en su eje débil.

• Para el caso de las casas reforzadas con malla de acero, también se observó un aumento en

la capacidad de carga y deformación. Su resistencia ante solicitaciones en su eje débil es

menor que la de las casas reforzadas con madera.


92

En la Tabla 6.24 se muestran las características de los materiales estudiados.

PARÁMETRO UNIDADES ADOBE TAPIA PISADA Densidad Ton/m³ 1.80 1.92

Módulo de Elasticidad Kg/cm² 1170.5 1015.1 Módulo de Rigidez Kg/cm² 302.1 315.2

Resistencia a Compresión Kg/cm² 12.2 3.3 Resistencia a Cortante Kg/cm² 0.31 0.37 Resistencia a Flexión Kg/cm² ----- 0.15

Capacidad de deformación Deriva (%) 0.20 0.50 Capacidad de Carga Kg/cm² 0.22 0.26

Tabla 6.24 Características de los materiales estudiados


93

7. MODELACIÓN ANALÍTICA Y TEORÍA DE FALLA

A continuación se hace un resumen de lo que se encontró en el informe de la Universidad de los

Andes sobre Modelación analítica y teoría de falla.

7.1 COMPORTAMIENTO DEL MATERIAL

Para la modelación del comportamiento de los muros de adobe y tapia pisada, se usó la teoría lineal,

la cual representa bien el comportamiento de los especimenes hasta estados antes del agrietamiento.

Con estos se pueden predecir los esfuerzos en el elemento, antes de la degradación de la rigidez.

El comportamiento del adobe y la tapia se clasifica como bilineal. En las gráficas donde se muestra

la aproximación bilineal obtenida para la compresión y para la tracción diagonal, se puede ver que,

al igual que el concreto simple, hay una zona donde se hace evidente un cambio de rigidez, que es

cuando aparecen las primeras grietas. Este tipo de comportamiento se identifica mediante dos

puntos clave: el de agrietamiento y el de resistencia última. Figuras 7.1 y 7.2.


94

Muro No Pu (kg) Py (kg) ∆y (mm) ∆u (mm)1 5997 4398 1.32 4.192 5147 4480 2.88 4.313 4485 3500 2.21 5.274 5745 4566 3.04 4.965 6173 4883 2.72 4.646 5144 3922 2.205 4.7257 5283 3855 3.04 5.68 4842 4057 2.11 4.199 4282 3710 3.14 5.28

10 4987 4423 4.96 5.4611 4492 4019 1.12 3.04

Muro No Pu (kg) Py (kg) ∆y (mm) ∆u (mm)1 5024 3938 1.37 1.872 3074 3014 1.48 1.68

Aproximación bilineal para elementos en adobe Aproximación bilineal para elementos en tapia

Figura 7.1 Comportamiento a compresión del adobe y la tapia


95

Figura 7.2 a Comportamiento en tracción diagonal de elementos en adobe y tapia


96

Muro NoEsf. Cortante

ultimo (kg/cm²)

Esf. Cortante agrietamiento

(kg/cm²)

Deformación de

agrietamiento (unitaria)

Deformación de última (unitaria)

1 0.28 0.24 0.00075 0.00232 0.29 0.22 0.00075 0.00213 0.44 0.34 0.00075 0.00304 0.21 0.17 0.00140 0.00555 0.21 0.14 0.00450 0.03006 0.23 0.20 0.00300 0.01907 0.23 0.20 0.00300 0.01908 0.47 0.26 0.00150 0.03009 0.20 0.16 0.00150 0.0180

Aproximación bilineal para elementos en tapia – tracción diagonal

Muro NoEsf. Cortante

ultimo (kg/cm²)

Esf. Cortante agrietamiento

(kg/cm²)

Deformación de agrietamiento

(unitaria)

Deformación de última (unitaria)

1 0.17 0.153 0.0005 0.0042 0.12 0.102 0.0005 0.0073 0.19 0.102 0.0010 0.0164 0.24 0.150 0.0008 0.0135 0.30 0.220 0.0010 0.0046 0.26 0.220 0.0005 0.0037 0.23 0.200 0.0030 0.0198 0.22 0.180 0.0015 0.003

Aproximación bilineal para elementos en adobe – tracción diagonal

Figura 7.2 b Comportamiento en tracción diagonal de elementos en adobe y tapia


97

7.1.1 Módulo de elasticidad y esfuerzo de compresión

Para lograr que los desplazamientos teóricos sean lo más aproximados a los obtenidos en el

laboratorio se varió el valor del módulo de elasticidad de cada modelo. Figura 7.3

Figura 7.3

Zona de agrietamiento para los modelos de adobe – compresión

Esfuerzo mínimo de compresión en zona de agrietamiento: -12.40 kg/cm²

Esfuerzo máximo de compresión en zona de agrietamiento: -13.20 kg/cm²

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

=2

ntoAgrietamieMínimoEsfuerzontoagrietamieMáximoEsfuerzocompresióndeMáximoEsfuerzo

²80.12

2²

20.13²

40.12

cmkgcm

kgcmkg

compresióndeMáximoEsfuerzo =⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛ −−=

Esfuerzo Máximo de compresión: 12.80 kg/cm²


98

En la Tabla 7.1 se hace una comparación de los resultados del adobe sometido a compresión.

MureteCarga

agrietamiento (kg)

Deformación medida (mm)

Esfuerzo de agrietamiento

(kg/cm²)

Modulo Elastico utilizado (kg/cm²)

Deformación obtenida del modelo (mm)

Esfuerzo de agrietamiento en

el modelo (kg/cm²)

1 4398 2.54 10.98 1,470 2.6 11.642 4488 3.06 11.50 1,225 3.04 12.193 3500 2.79 7.99 1,050 2.7 8.474 4566 3.20 11.00 1,180 3.21 11.665 4883 2.88 12.01 1,270 3.2 12.806 3922 2.56 8.70 1,280 2.55 9.227 3855 3.36 8.56 960 3.36 9.078 4057 2.33 9.01 1,450 2.33 9.559 3719 3.52 8.53 880 3.53 9.0410 4423 4.80 10.52 770 4.8 11.1511 4019 1.45 9.52 2,200 1.45 10.09

Tabla 7.1 Comparación de resultados-compresión adobe

Módulo elástico promedio: 1154 gk/cm² (excluyendo el valor de 2200 kg/cm²)

Esfuerzo máximo de compresión: 9.8 kg/cm²

Figura 7.4 Zona de agrietamiento para modelos de tapia-compresión

Esfuerzo mínimo de compresión en zona de agrietamiento: -2.20 kg/cm²

Esfuerzo máximo de compresión en zona de agrietamiento: -5.17 kg/cm²

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

=2

ntoAgrietamieMínimoEsfuerzontoagrietamieMáximoEsfuerzocompresióndeMáximoEsfuerzo


99

²69.3

2²

20.2²

17.5

cmkgcm

kgcmkg

compresióndeMáximoEsfuerzo =⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛ −−=


En la Tabla 7.2 se hace una comparación de los resultados de la tapia sometida a compresión.

MureteCarga

agrietamiento (kg)

Deformación medida (mm)


(kg/cm²)


Deformación obtenida del modelo (mm)


el modelo (kg/cm²)

1 4173 1.80 3.57 800 1.81 3.692 3012 1.60 2.55 800 1.59 2.57

Tabla 7.2 Comparación de resultados ensayos de compresión-tapia

Módulo elástico promedio: 800 kg/cm²


7.1.2 Esfuerzo de tracción indirecta

De la medición experimental se obtuvo que la longitud de agrietamiento en un muro de tapia era de

60 cm. Al modelo analítico se le pone la carga de agrietamiento, y se registra el valor de esfuerzo

promedio a tracción, en la zona de agrietamiento. Estos valores de esfuerzo promedio coinciden con

los calculados en los ensayos. Figuras 7.5 y 7.6.


100

Figura 7.5

Longitud de zona de agrietamiento-tapia

Figura 7.6

Distribución esfuerzo máximo- muro tapia


101

Figura 7.6

Distribución esfuerzo máximo- muro tapia

Longitud de la zona de agrietamiento: 60cm

Espesor del murete: 40cm

50.14060

==cmcm

muroEspesoragrietadazonaLongitud

Esfuerzo máximo en zona de agrietamiento: 0.462 kg/cm²

Esfuerzo mínimo en zona de agrietamiento: 0.154 kg/cm²

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ +

=2

ntoAgrietamieMínimoEsfuerzontoagrietamieMáximoEsfuerzotensióndeMáximoEsfuerzo

²31.0

2²

154.0²

462.0

cmkgcm

kgcmkg

tensióndeMáximoEsfuerzo =⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛ +=

Esfuerzo máximo de tensión: 0.31 kg/cm²

En la Tabla 7.3 se muestra una comparación de los resultados de la tapia sometida a tracción.


102

MureteCarga

agrietamiento (kg)


(kg/cm²)



el modelo (kg/cm²)

1 1882 0.24 800 0.262 1824 0.23 800 0.273 2765 0.34 800 0.344 1403 0.17 800 0.185 1166 0.14 800 0.176 1466 0.21 800 0.227 1467 0.21 800 0.228 2043 0.26 800 0.259 1302 0.16 800 0.17

Tabla 7.3 Comparación de resultados ensayos

a tracción-tapia

Módulo Elástico promedio tapia: 8000 kg/cm²

Esfuerzo máximo tracción tapia: 0.21 kg/cm²

Al modelo analítico se le pine la carga de agrietamiento y se registra el valor de esfuerzo promedio

a tracción en la zona de agrietamiento. Los valores de los esfuerzos obtenidos, son similares a los

calculados en el ensayo. Figura 7.7.

Figura 7.7

Distribución de esfuerzo máximo – muro adobe (tracción diagonal guayas)


103

Esfuerzo máximo zona de agrietamiento: 0.146 kg/cm²

Esfuerzo mínimo zona de agrietamiento: 0.067 kg/cm²

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ +

=2

ntoAgrietamieMínimoEsfuerzontoagrietamieMáximoEsfuerzotensióndeMáximoEsfuerzo

²106.0

2²

067.0²

146.0

cmkgcm

kgcmkg

tensióndeMáximoEsfuerzo =⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛ +=

Esfuerzo máximo a tensión: 0.106 kg/cm²

En la Tabla 7.4 se hace una comparación de los resultados de ensayos a tracción diagonal con

guayas del adobe.

mureteCarga

agrietamiento (kg)


(kg/cm²)



el modelo (kg/cm²)

1 1250 0.150 1,154 0.1062 820 0.102 1,154 0.0503 394 0.102 1,154 0.0484 615 0.153 1,154 0.0505 871 0.220 1,154 0.0536 857 0.220 1,154 0.0527 765 0.190 1,154 0.0498 526 0.133 1,154 0.0479 416 0.102 1,154 0.048

Tabla 7.4 Comparación de resultados ensayos a tracción

diagonal con guayas –adobe Módulo elástico promedio tapia: 1154 kg/cm²

Esfuerzo máximo de tracción tapia: 0.06 kg/cm²

En la Tabla 7.5 se muestran los parámetros de comportamiento propuestos para el adobe y la tapia

pisada.


104

Material �orizonta De

Esfuerzos

Módulo elástico estático (kg/cm2)

Esfuerzo Agrietamiento

(kg/cm2)

Deformación de

Agrietamiento (%)

Esfuerzo Último

(kg/cm2)

Deformación Última (%)

Compresión 1154 9.80 0.99 13.28 1.51 Cortante 302 0.15 0.14 0.31 1.2

Adobe

Tracción indirecta

1150 0.06 0.17 0.21 1.41

Compresión 800 3.13 0.34 3.52 0.36 Cortante 314 0.22 0.45 0.5 1.3

Tapia

Tracción indirecta

800 0.21 0.36 0.26 1.52

Tabla 7.5

Parámetros propuestos de comportamiento del adobe y la tapia pisada

7.2 TEORÍA DE FALLA

Con base en el comportamiento antes del agrietamiento, se hicieron modelos analíticos que ayudan

a predecir el estado de agrietamiento. Este se define como el estado límite para efectos del diseño de

la rehabilitación, puesto que ambos materiales presentan un deterioro progresivo importante una vez

se presenta el agrietamiento.

Por ser un material de características frágiles, se usa una teoría de falla con base en el esfuerzo

principal de compresión y en el esfuerzo cortante resistente. Esta se llama criterio de falla de Mohr.

Como el material está generalmente sin refuerzo, no se considera el aumento de la resistencia al

cortante con un aumento en los esfuerzos de compresión. Además, las aceleraciones sísmicas

verticales disminuyen los esfuerzos de compresión. Por eso, para el diseño del reforzamiento, se

desprecia este efecto y solo se considera la resistencia al corte, no confinada.

Esfuerzo máximo para tapia: 0.21 kg/cm²

Esfuerzo mínimo para tapia: 2.67 kg/cm²

Esfuerzo máximo adobe: 0.06 kg/cm²

Esfuerzo mínimo adobe: 12.8 kg/cm²


105

En la Figura 7.8 a se muestra el diagrama de Mohr para la tapia pisada. En la Figura 7.8 b, se

muestra el criterio de falla de Mohr para este mismo material.

Diagrama de Mohr para tapia

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

-3 -2 -1 0 1

σ (kg/cm²)

τ (kg/cm²)

Figura 7.8-a

Diagrama del criterio de mohr-tapia

Criterio de falla de Mohr para tapia

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

S Máx (kg/cm²)

S mín (kg/cm²)

5

Figura 7.8 - b

Diagrama del criterio de falla de mohr-tapia


106

En la Figura 7.9 a se muestra el diagrama de Mohr para el adobe. En la Figura 7.9 b, se muestra el

criterio de falla de Mohr para este mismo material.

Diagrama de Mohr para adobe

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

-15 -10 -5 0 5

σ (kg/cm²)

τ (kg/cm²)

Figura 7.9-a Diagrama criterio de falla de mohr-adobe

Criterio de falla de Mohr para adobe

-15

-13

-11

-9

-7

-5

-3

-1

1

-14.5 -12.5 -10.5 -8.5 -6.5 -4.5 -2.5 -0.5 1.5S Máx

(kg/cm²)

S mín (kg/cm²)

Figura 7.9-b Diagrama criterio de falla de mohr-adobe


107

7.2.1 Análisis de carga máxima para muros con carga paralela al plano

La teoría de falla se usa para calcular la máxima carga que los muros sometidos a carga paralela al

plano, que se muestran a continuación pueden soportar. El modelo analítico de estos muros se hizo

mediante el programa para análisis estructural, SAP 2000.

La parte superior del muro se somete a una carga oscilante sinusoidal, por medio de un actudaor

dinámico, que está en un marco de reacción. Se necesita conocer los esfuerzos máximos y mínimo

en el muro. Para esto se incrementará la carga en el modelo hasta llegar a los valores de esfuerzo

que se ubiquen dentro del área de falla. Figura 7.10.

Figura 7.10 Dimensiones y modelo en elemento finito


108

En la Figura 7.11 se muestra el montaje para el ensayo de carga paralela al plano.

Figura 7.11

Marco de pruebas-ensayo de carga paralela al plano

Figura 7.12

Distribución de esfuerzo máximo y mínimo para una carga horizontal de 500 kg y carga vertical de 7000 kg


109

Figura 7.12

Distribución de esfuerzo máximo y mínimo para una carga horizontal de 500 kg y carga vertical de 7000 kg

En la Figura 7.12, se muestran las zonas críticas, en cuanto a valores de esfuerzos máximos y

mínimos.

Figura 7.13 Distribución de esfuerzos máximos y mínimos –carga

horziontal 500 kg y carga vertical 7000 kg-zona 1


110

Figura 7.13

Distribución de esfuerzos máximos y mínimos –carga horziontal 500 kg y carga vertical 7000 kg-zona 1

Esfuerzo máximo superior: 1.20 kg/cm²

Esfuerzo máximo inferior: 0.00 kg/cm²

Esfuerzo máximo promedio: 0.60 kg/cm²

Esfuerzo mínimo superior: 0.00 kg/cm²

Esfuerzo mínimo inferior: -1.37 kg/cm²


Estos valores de esfuerzo se ubican en el diagrama de criterio de falla. En la figura 7.14 se puede

ver que para este nivel de carga, se presentará agrietamiento en la zona 1.


111


-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

S Máx (kg/cm²)

S mín (kg/cm²)

Figura 7.14 Criterio de falla en la zona 1 – carga horizontal

de 500 kg y vertical de 7000 kg En la Figura 7.15 se muestra la distribución de esfuerzos máximos y mínimos en la zona 2 para una carga vertical de 7000 kg, y una carga horizontal de 500 kg.

Figura 7.15 Distribución de esfuerzos máximos y mínimos para una carga

horizontal de 500kg y vertical de 7000 kg-zona 2


112

Figura 7.15

Distribución de esfuerzos máximos y mínimos para una carga horizontal de 500kg y vertical de 7000 kg-zona 2

Esfuerzo máximo superior: 0.98 kg/cm² Esfuerzo máximo inferior: 0.00 kg/cm² Esfuerzo máximo promedio: 0.49 kg/cm² Esfuerzo mínimo superior: 0.00 kg/cm² Esfuerzo mínimo inferior: -1.8 kg/cm² Esfuerzo mínimo promedio: -0.9 kg/cm² Estos esfuerzos se muestran en la Figura 7.16, donde se puede ver que para este nivel de carga, hay agrietamiento en la zona 2.


-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

S Máx (kg/cm²)

S mín (kg/cm²)

Figura 7.16

Criterio de falla en la zona 2 –carga horizontal de 500 kg y vertical de 7000 kg


113

En la Figura 7.17 se muestra la distribución de esfuerzos máximos y mínimos en la zona 3, para una carga vertical de 7000 kg y una horizontal de 500 kg.

Figura 7.17 Distribución de esfuerzos máximos y mínimos en la zona 3-carga

vertical de 7000 kg y horizontal de 500 kg Esfuerzo máximo superior: 0.88 kg/cm² Esfuerzo máximo inferior: 0.00 kg/cm² Esfuerzo máximo promedio: 0.44 kg/cm² Esfuerzo mínimo superior: 0.00 kg/cm² Esfuerzo mínimo inferior: -1.6 kg/cm² Esfuerzo máximo promedio: -0.8 kg/cm² En la Figura 7.18 se muestran los esfuerzos máximos y mínimos n el diagrama de falla, donde se puede ver que para el nivel de carga en la zona 3, hay agrietamiento.


114


-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

S Máx (kg/cm²)

S mín (kg/cm²)

Figura 7.18

Criterio de falla zona 3 – carga vertical 7000 kg y horizontal de 500 kg

En la Figura 7.19 se muestra la distribución de esfuerzos máximos y mínimos en la zona 4 para una carga horizontal de 500 kg y vertical de 7000 kg.

Figura 7.19 Distribución de esfuerzos máximos y mínimos en la zona 4 –carga

vertical de 7000kg y horizontal de 500 kg


115

Figura 7.19 Distribución de esfuerzos máximos y mínimos en la zona 4 –carga

vertical de 7000kg y horizontal de 500 kg




Esfuerzo mínimo superior: 0.00 kg/cm²


Esfuerzo mínimo promedio: -0.72 kg/cm²

En la Figura 7.20 se muestra la ubicación de esfuerzos para la zona 4 en el diagrama de falla, donde

se puede ver que para el nivel de carga mencionado, habrá agrietamiento en la zona 4.


116


-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

S Máx (kg/cm²)

S mín (kg/cm²)

Figura 7.20

Criterio de falla en la zona 4 – carga vertical De 7000 kg y horizontal de 500 kg

En la Figura 7.21 se muestra la deformación de esfuerzos máximos y mínimos en la zona 5 para una

carga horizontal de 500 kg y vertical de 7000 kg.

Figura 7.21

Distribución de esfuerzos máximos y mínimos zona 5 – carga vertical de 7000 kg y horizontal de 500 kg


117

Figura 7.21

Distribución de esfuerzos máximos y mínimos zona 5 – carga vertical de 7000 kg y horizontal de 500 kg

Esfuerzo máximo superior: -0.22 kg/cm²

Esfuerzo máximo inferior: -0.37 kg/cm²

Esfuerzo máximo promedio: -0.295 kg/cm²

Esfuerzo mínimo superior: -1.30 kg/cm²



En la Figura 7.22 se muestra la ubicación de los esfuerzos de la zona 5 en el diagrama de falla. Se

puede ver que para este nivel de carga, la zona 5 no presentará agrietamientos.


-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

S Máx (kg/cm²)

S mín (kg/cm²)

Figura 7.22

Criterio de falla en la zona 5-carga vertical de 7000 kg y horizontal de 500 kg


118

7.22 Muros con carga perpendicular a su plano

En la figura 7.23 se ilustra el muro usado en el modelo.

Figura 7.23

Muro usado en el ensayo de volteo y en el modelo El modelo se somete a cargas perpendiculares a su plano, incrementándose hasta lograr que la

superficie de falla coincida con la presentada en el modelo y con lo determinado por el criterio de

falla.

En la Figura 7.24 se muestra la deformada del muro para una carga de 750 kg.

Figura 7.24

Deformada del muro-carga de 750 kg En la Figura 7.25 se muestran los esfuerzos máximos y mínimos para un nivel de carga de 750 kg.


119

Figura 7.25

Esfuerzos máximos y mínimos – carga de 750 kg








120

En la Figura 7.26 se muestra la ubicación de los esfuerzos en el diagrama de falla, y se puede ver

que para el nivel de carga mencionado, habrá agrietamientos en la parte superior del muro.


-15

-13

-11

-9

-7

-5

-3

-1

1

-15 -14 -12 -11 -9 -7.5 -6 -4.5 -3 -1.5 0 1.5

S Máx (kg/cm²)

S mín (kg/cm²)

Figura 7.26

Criterio de falla en muros de volteo - carga vertical de 7000 kg y horizontal de 500 kg

7.2.3 Muros reforzados con madera - carga perpendicular a su plano

El refuerzo con elementos de madera controla las superficies de falla que se observan en los

ensayos de volteo sin refuerzo, y absorben refuerzos de tensión. Figuras 7.27 y 7.28.


121

Figura 7.27

Muro con refuerzo usado para el ensayo de volteo y para el modelo

Figura 7.28

Deformada del muro-carga 750 kg

En la Figura 7.29 se muestran los esfuerzos máximos y mínimos para una carga de 750 kg.


122

Figura 7.29

Esfuerzos máximos y mínimos – carga 750 kg





123




En la Figura 7.30 se muestra la ubicación de los esfuerzos en el diagrama de falla, donde se puede

ver que para el nivel de carga que hay se generará una zona de agrietamiento en la parte superior del

muro.

Criterio de falla de Mohr para adobe

-15

-13

-11

-9

-7

-5

-3

-1

1

-15 -14 -12 -11 -9 -7.5 -6 -4.5 -3 -1.5 0 1.5

S Máx (kg/cm²)

S mín (kg/cm²)

Figura 7.30

Criterio de falla en muros de volteo - carga vertical de 7000 kg y horizontal de 500 kg


124

Figura 7.31

Zona de falla en el muro reforzado

En la Tabla 7.6 se muestran las cargas de agrietamiento para los diferentes ensayos, estimadas

mediante la teoría de falla y comparadas con las obtenidas en el laboratorio.

TEORIA DE FALLA PROPUESTA

RESULTADOS EXPERIMENTALES

MATERIAL TIPOS DE ENSAYO Carga de

Agrietamiento

Deformación de

agrietamiento

Carga de Agrietamiento

Deformación de

agrietamiento Adobe Tracción

Diagonal 875 0.16% 743 kg 0.11%

Adobe Paralelo al plano

1740 0.05% 1650 kg 0.03%

adobe Volteo 700 kg N/A 1620 N/A Tapia Tracción

Diagonal 1950 kg 0.13% 1750 kg 0.19%

Tapia Paralelo al plano

1950 kg 0.1% 1834 kg 0.1%

Tapia Volteo 1805 kg N/A 2880 N/A

Tabla 7.6 Cálculo de cargas y deformaciones de agrietamiento


125

7.3 DISEÑO SIMPLIFICADO DE REHABILITACIÓN CON ELEMENTOS DE MADERA

CONFINANTES

El siguiente paso consiste en diseñar el esquema de rehabilitación con elementos de madera

confinantes. Esto no se puede hacer por medio de modelos analíticos porque no representan

adecuadamente la acción de los elementos confinantes sobre la estructura. Por eso, se debe recurrir

al uso de fórmulas simplificadas.

El refuerzo debe centrarse principalmente para los efectos de flexión. Para esto debe hacer un

reforzamiento directo de la capacidad a flexión del muro en sentido perpendicular al plano, y que

dicho esquema de reforzamiento genere restricción lateral en los apoyos o extremos del muro.

La resistencia al corte de los muros reforzados, se puede estimar usando las fórmulas simplificadas.

El procedimiento para el diseño de las rehabilitaciones es el siguiente:

• Avalúo de cargas mediante un modelo analítico, que considera si hay o no un diafragma

rígido.

• Determinación de las fuerzas actuantes, en los elementos de soporte principales. Estas

incluyen las cargas gravitacionales actuantes como las cargas perpendiculares y

horizontales al plano del muro.

• Determinación de fuerzas cortantes y momentos flectores, en el plano y fuera de él. Para el

cálculo de los momentos fuera del plano se deben tener en cuenta los efectos inerciales

directos sobre la masa del muro.

• Combinaciones de carga:

0.9 D ± 1.0 Ex ± 0.3 Ey ± 0.3 Ez 0.9 D ± 0.3 Ex ± 1.0 Ey ± 0.3 Ez 0.9 D ± 0.3 Ex ± 0.3 Ey ± 1.0 Ez

1.05 D ± 1.0 Ex ± 0.3 Ey ± 0.3 Ez 1.05 D ± 0.3 Ex ± 1.0 Ey ± 0.3 Ez

1.05 D ± 0.3 Ex ± 0.3 Ey ± 1.0 Ez

Para la fuerza sísmica, los espectros tomados del estudio de micro zonificación sísmica deben

dividirse por un factor de 1.4.

• Para los momentos actuantes fuera del plano primero se determina el ancho de análisis

así:

b eff = menor de (2 h, 1.0 m, lm )


126

donde h = espesor del muro,

lm = espaciamiento entre elementos de madera confinantes

Luego se hace el análisis a flexión de una sección de dos materiales, con compatibilidad de

deformaciones en flexión, mediante la teoría de áreas transformadas, usando la siguiente

relación modular:

adobe

madera

EEn = o

tapia

madera

EEn =

El valor de n se debe aproximar al entero más cercano.

Elementos de varios materiales – sección transformada

Se plantea la relación entre las deformaciones del material y los esfuerzos internos de este,

considerando un comportamiento lineal, la isotropía y la homogeneidad de los materiales.

Se analiza la sección de varios materiales mediante la sección transformada de un solo material,

multiplicando el área del material 2, por la relación entre los esfuerzos y deformaciones entre ambos

materiales.

1

2

Eje Neutro

1

2

n A2

≈

A2

1

2EEn =

Donde E es la relación entre el esfuerzo y la deformación del material en el rango elástico.

En este caso, para una sección reforzada con madera a tensión y a compresión, se tienen las

siguientes ecuaciones:


127

Refuerzo de Madera Muro Refuerzo de Madera

Ecuaciones:

Esfuerzos para el refuerzo a tensión:

admisiblemadmad

mad fdjA

Mf ,··≤=

Donde Amad es el área de la madera a tensión.

Esfuerzos para el refuerzo a compresión:

admisiblemadmadmad fkddk

ff ,' '

1

'

≤−

−=

Esfuerzos de compresión en el muro:

admisiblemm fjkbd

Mf ,'²

2' ≤=

Donde 3

1 kj −= , )ρ'ρ()d'ρ'ρd(2)²ρ'ρ²( +−−++= nhnnk

- M es el momento actuante sobre la sección de análisis

- b es el ancho de la cara a compresión del elemento, en mm.

- d es la distancia de la fibra extrema en compresión al centroide del refuerzo en tensión, en mm.

- d’ es la distancia de la fibra extrema en compresión al centroide del refuerzo en compresión, en

mm.

- ρ es la cuantía de refuerzo en tensión, ρ = A madera a tensión / (beff*h)

- ρ’ es la cuantía del refuerzo a compresión, ρ = A madera a compresión / (beff*h)

- h es el espesor del muro


128

También se pueden usar programas de análisis de secciones combinadas disponibles, que al menos

tengan los mismos supuestos anteriores.

Los esfuerzos calculados deben ser menores que los admisibles. Los esfuerzos admisibles para la

madera se pueden obtener de la NSR-98, en el título G según el tipo de madera. Los del adobe y la

tapia deben ser los calculados experimentalmente.

Esfuerzo admisible madera tipo C = 75 kgf/cm²

Esfuerzo admisible adobe = 6.40 kgf/cm²

Esfuerzo admisible tapia = 1.85 kgf/cm²

Si los esfuerzos calculados son superiores a los admisibles, se deben considerar mayores

dimensiones para los elementos de madera, una madera de mejor calidad o una disminución en los

espaciamientos entre elementos de madera confinantes.

Se debe hacer una verificación de transferencia de cortante entre los pernos y el muro, usando la

siguiente fórmula:

t

b

h

admisiblevv FSthbt

thVF,)²(3²

)(6 ≤++

+=

pernoypernoadmisiblev FAF ,,··4.0=

Donde S es la separación entre pernos.

Se debe verificar la restricción al movimiento transversal de los apoyos de los muros, la cual está

dada por la continuidad de los elementos confinantes de madera que van en sentido horizontal. Se


129

debe garantizar la transferencia de momento en el apoyo y el perno debe resistir dicho momento.

Esto se comprueba con la siguiente ecuación:

fs = M / Asd (0.7) < fs adm

Donde fs = esfuerzo actuante el perno de acero

M = momento el apoyo suponiendo empotramiento

As = área del perno de acero

d = distancia desde el perno hasta la fibra de compresión

fs adm = esfuerzo admisible del perno = 0.5 Fy

Se deben verificar los efectos de flexión en dirección paralela al plano, directamente para el muro

sin la consideración del refuerzo. El muro debe resistir los momentos flectores en el plano,

combinados con las cargas verticales actuantes.

Se deben verificar los esfuerzos cortantes en el plano, y fuera del plano.

7.4 RECOMENDACIONES DE REFORZAMIENTO MÍNIMO NOMINAL

Existen una serie de requisitos mínimos nominales, con los que se puede hacer la rehabilitación de

una vivienda con características definidas sin necesidad de seguir todo el procedimiento

mencionado anteriormente. El objetivo de estas medidas de rehabilitación, no está centrado en la

protección de la propiedad ni en la minimización de los daños, pues esto requiere una mayor

intervención. Las medidas propuestas están dirigidas a la rehabilitación de viviendas existentes y no

a la construcción de nuevas viviendas.

Se establecen los siguientes requisitos mínimos:

- Máximo dos pisos, cada uno con altura libre de 2.5 m.

- Muros en las dos direcciones principales, en densidades de al menos 40%.

- Intersecciones de muros trabadas entre sí.

- Longitudes libres de muros, máximo 5.0 m.


130

Las viviendas pueden ser construidas en cualquier zona sísmica del país.

7.5 CASO DE APLICACIÓN

7.5.1 Descripción

Se usó una vivienda real ubicada en La Candelaria. Tiene un área construida de 1080 m², dos pisos

y está construida en adobe.

Figura 7.32

Modelo de análisis


131

Para cuantificar las densidades de los muros en el primer piso, se usaron las siguientes fórmulas:

AAD

AAD

AAD

m

ymy

xmx

=

=

=

,

,

Donde:

Dx = densidad de muros en la dirección x

Dy = densidad de muros en la dirección y

D = Densidad de muros total en la edificación

Amx = Área de muros principales en la dirección x

Amy = Área de muros principales en la dirección x

A = Área construida en planta para un piso

Material Tipo de Edificación Dx Dy D Adobe Caso de Estudio 0.054 0.096 0.15

Adobe Vivienda a escala sometida a ensayo

0.20 0.20 0.40

Tapia Vivienda a escala sometida a ensayo

0.20 0.20 0.40

Tabla 8.7

Índice de densidad de muros

7.5.2 Modelo analítico detallado

Para la vivienda seleccionada se hizo un modelo analítico en SAP 2000. En el modelo se incluye la

totalidad de la masa de la edificación.


132

Figura 7.33

Modelo de análisis

Figura 7.34

Modos de vibración

Modo de vibración 1, periodo = 0.57 s, participa el 13.4% de la masa en X.


133

Figura 7.34 Modos de vibración


134

Modo de vibración 3, periodo = 0.41 s, participa el 11.7 % de la masa en Y.

Figura 7.34

Modos de vibración


135

Modo de vibración 3, periodo 0.32 s, participa el 13% de la masa en X.

Figura 7.34 Modos de vibración


136

Para considerar los efectos sísmicos se usó el siguiente espectro de diseño, con un periodo de

retorno de más o menos 500 años, con una probabilidad de excedencia del 10%.

Espectro de Diseño

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 1 2 3 4 5 6

Periodo (seg)

Ace

lera

ción

(gals

)

Figura 7.35

Modos de vibración

Para el análisis se usaron las siguientes combinaciones:



El espectro sísmico se divide por 1.4 para convertir las fuerzas en esfuerzos de trabajo.


137

7.5.3 Resultados del modelo

Figura 7.36 Forma deformada de la estructura


138

Figura 7.36

Forma deformada de la estructura


139

En la Figura 7.37 se muestra la distribución de esfuerzos principales en algunos elementos críticos

de la edificación.

Esfuerzos a lo largo del muro (tonf/m²)

Esfuerzos sobre la altura del muro (tonf/m²)

Figura 7.37 Estado de esfuerzos en el muro


140

Esfuerzos a lo largo del muro

Esfuerzos sobre la altura del muro

Figura 7.37 Estado de esfuerzos en el muro

Esfuerzos a lo largo del muro

Figura 7.38 Estado de esfuerzos en la fachada frontal


141

Esfuerzos sobre la altura del muro

Figura 7.38 Estado de esfuerzos en la fachada frontal

7.5.4 Aplicación de la teoría de falla

Con base en la teoría de falla se le hizo un análisis a los elementos críticos de la edificación, en las

zonas donde se presentaron situaciones de riesgo. Se concluyó que la vivienda probablemente

sufrirá daños serios con eventualidad de colapso parcial o total en los muros de fachada y en la

cubierta. Esto se debe a los esfuerzos normales al plano de los elementos principales.

7.5.5 Diseño de medidas de rehabilitación

Para la rehabilitación de la vivienda se tomó un caso específico de uno de los muros críticos, que

presentó altos esfuerzos de flexión perpendiculares al plano. Para un muro de longitud 5.34 metros

y ancho de 50 cm, el momento a lo largo del muro es el siguiente:


142

Momento en la altura del muro:

Figura 7.39

Momento a lo largo del muro

En momento actuante máximo en el muro es del orden de 1.1 T.m en dirección vertical, y de 2.5 T

en dirección horizontal. Para el análisis de momentos fuera del plano, se debe determinar el ancho

de análisis así: debe ser el menor entre 2h, 1.0m, lm.

- Para el análisis a flexión de una sección de dos materiales se encontró que n = 94

- Los esfuerzos para el refuerzo a tensión = 14.9 < admisible (cumple)

- Esfuerzos para el refuerzo a compresión = 11 < admisible (cumple)

- Esfuezos de compresión en el muro = 0.54 < admisible (cumple)


143

- Verificación de transferencia de cortante entre pernos y muro =

admisiblevv FSthbt

thVF,)²(3²

)(6 ≤++

+=

- Verificación de los efectos de flexión en dirección paralela al plano

- Verificación de los esfuerzos cortantes en el plano y fuera del plano

Figura 7.40 Colocación del refuerzo en el muro analizado


144

8. CONCLUSIONES

De acuerdo al informe de la Universidad de los Andes Estudios de vulnerabilidad sísmica y

alternativas de rehabilitación para edificaciones en adobe y tapia pisada, tanto el refuerzo con malla

de acero como el refuerzo con madera aumentan la capacidad de carga y de deformación,

disminuyendo la vulnerabilidad sísmica de las casas construidas en estos materiales, mientras que

las casas sin ningún refuerzo, tienen muy poca resistencia a un sismo.

Se puede concluir entonces, que las alternativas de rehabilitación propuestas si mejoran la

resistencia ante un sismo de este tipo de casas. Además cumplen con el objetivo, que es mantener

un equilibrio entre seguridad y preservación, ya que esto no requiere ningún cambió visible en las

casas y disminuye la vulnerabilidad sísmica.

Por otro lado, estos tipos de rehabilitación solo pueden ser usados en casas ya existentes puesto que

la Norma NSR-98 prohíbe construir con este tipo de materiales por su baja tolerancia sísmica.


145

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