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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres Laboratorio de Estructuras
AV. TUPAC AMARU N° 1150 – LIMA 25 – PERÚ – Apartado Postal 31-250 Lima 31
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PROGRAMA PRESUPUESTA 0068:
DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS CONSTRUCTIVAS Y PROTOTIPOS DE EDIFICACIONES SEGURAS
ESTUDIO DE ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES DE RELLENO EN SISTEMA APORTICADO BAJO GRANDES DISTORSIONES DE ENTREPISO A ESCALA NATURAL
Elaborado por: Laboratorio de Estructuras
Responsables:
Dr. Ing. Carlos Zavala Toledo Dr. Ing. Miguel Díaz Figueroa
2015
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO PERUANO JAPONÉS DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES – CISMID
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CONTENIDO
CONTENIDO ............................................................................................................................... 2
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................. 4
LISTA DE FOTOS ...................................................................................................................... 5
1. ANTECEDENTES .......................................................................................................... 9
2. DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO .................................................................................... 9
2.1. Descripción del mecano de carga ....................................................................... 9
2.2. Sistema de aplicación de carga .......................................................................... 10
2.3. Protocolo de desplazamientos ........................................................................... 11
3. ESPECÍMENES ............................................................................................................ 12
3.1. Espécimen PCA02 .................................................................................................. 12
3.2. Espécimen PCA02L2 ............................................................................................. 13
3.3. Espécimen PCAR02L2 .......................................................................................... 14
4. SISTEMA DE MEDICIÓN EN ENSAYOS ESTÁTICOS A ESCALA NATURAL
17
4.1. Espécimen PCA02 .................................................................................................. 17
4.2. Espécimen PCA02L2 ............................................................................................. 18
4.3. Espécimen PCAR02L2 .......................................................................................... 19
5. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS ......................................................................... 20
5.1. Espécimen PCA02 .................................................................................................. 20
5.2. Espécimen PCA02L2 ............................................................................................. 22
5.3. Espécimen PCAR02L2 .......................................................................................... 24
5.4. Comparación de resultados ................................................................................ 26
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................... 31
7. REFERENCIAS ............................................................................................................ 32
ANEXOS .................................................................................................................................... 35
Panel fotográfico ................................................................................................................ 36
Proceso constructivo de los especímenes ............................................................. 36
Ensayo del espécimen PCA02 .................................................................................... 42
Ensayo del espécimen PCA02L2 ............................................................................... 46
Ensayo del espécimen PCAR02L2 ............................................................................ 51
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Mapeo de grietas ................................................................................................................ 58
Espécimen PCA02 .......................................................................................................... 58
Espécimen PCA02L2 ..................................................................................................... 66
Espécimen PCAR02L2 .................................................................................................. 74
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Vista en planta del aparato de carga .................................................................... 10
Figura 2. Elevación del aparato de carga. Vista del Lado Norte...................................... 11
Figura 3. Protocolo de desplazamiento objetivo ................................................................ 11
Figura 4. Espécimen PCA02. Unidades: m ......................................................................... 13
Figura 5. Espécimen ACMAC. Unidades: mm .................................................................... 14
Figura 6. Espécimen MARM. Unidades: m ......................................................................... 15
Figura 7. Instrumentación del espécimen PCA02. Vista del lado norte.......................... 17
Figura 8. Instrumentación del espécimen PCA02L2. Vista del lado norte ..................... 18
Figura 9. Instrumentación del espécimen PCAR02L2. Vista del lado norte .................. 19
Figura 10. Curva histerética del espécimen PCA02 ........................................................... 20
Figura 11. Curva histerética en términos de la fuerza cortante de entrepiso y el
desplazamiento relativo del espécimen PCA02 .................................................................. 21
Figura 12. Curva histerética del espécimen PCA02L2 ....................................................... 22
Figura 13. Curva histerética en términos de la fuerza cortante de entrepiso y el
desplazamiento relativo del espécimen PCA02L2 .............................................................. 23
Figura 14. Curva histerética del espécimen PCAR02L2 .................................................... 24
Figura 15. Curva histerética en términos de la fuerza cortante de entrepiso y el
desplazamiento relativo del espécimen PCAR02L2 ........................................................... 25
Figura 16. Comparación de las curvas histeréticas de los especímenes........................ 26
Figura 17. Relación de fuerza cortante y desplazamiento relativo del nivel 1 para la
primera aplicación de la distorsión objetivo .......................................................................... 27
Figura 18. Relación de fuerza cortante y desplazamiento relativo del nivel 1 para la
segunda aplicación de la distorsión objetivo (repetición) ................................................... 27
Figura 19. Relación de fuerza cortante y desplazamiento relativo del nivel 2 para la
primera aplicación de la distorsión objetivo .......................................................................... 28
Figura 20. Relación de fuerza cortante y desplazamiento relativo del nivel 2 para la
segunda aplicación de la distorsión objetivo (repetición) ................................................... 28
Figura 21. Relación de fuerza cortante y distorsión de entrepiso del nivel 1 para la
primera aplicación de la distorsión objetivo .......................................................................... 29
Figura 22. Relación de fuerza cortante y distorsión de entrepiso del nivel 1 para la
segunda aplicación de la distorsión objetivo (repetición) ................................................... 29
Figura 23. Relación de fuerza cortante y distorsión de entrepiso del nivel 2 para la
primera aplicación de la distorsión objetivo .......................................................................... 30
Figura 24. Relación de fuerza cortante y distorsión de entrepiso del nivel 2 para la
segunda aplicación de la distorsión objetivo (repetición) ................................................... 30
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LISTA DE FOTOS
Foto 1. Anclaje de Armadura de Fierro con epóxico en cimentación Existente ............. 36
Foto 2. Encofrado de Columnas del Espécimen ................................................................. 36
Foto 3. Vaciado de Columnas del Espécimen ..................................................................... 36
Foto 4. Desencofrado de Columnas del Espécimen........................................................... 36
Foto 5. Encofrado y Vaciado de Viga 1er nivel del espécimen ......................................... 37
Foto 6. Armado de Armadura de Fierro y Encofrado de columna 2do nivel del
espécimen ................................................................................................................................. 37
Foto 7. Encofrado de columnas 2do nivel del espécimen ................................................. 37
Foto 8. Encofrado de Viga 2do nivel del espécimen........................................................... 37
Foto 9. Curado de viga 1er nivel del espécimen. ................................................................ 38
Foto 10. Vaciado del concreto en la viga 2do nivel del espécimen ................................. 38
Foto 11. Desencofrado del 2do nivel del espécimen .......................................................... 38
Foto 12. Anclaje de alambre #8 cada 30 cm en espécimen .............................................. 38
Foto 13. Asentado de muro de ladrillo pandereta del 1er nivel del espécimen .............. 39
Foto 14. Asentado de ladrillos pandereta de 2da etapa del 1er nivel del espécimen ... 39
Foto 15. Asentado de primera hilada de ladrillos pandereta del 2do nivel del espécimen
..................................................................................................................................................... 39
Foto 16. Asentado de muro de ladrillo pandereta del 2do nivel del espécimen ............. 39
Foto 17. Habilitación de la malla electrosoldada para espécimen ................................... 40
Foto 18. Anclaje con epoxico para anclar la malla electrosoldada en espécimen ......... 40
Foto 19. Anclado de malla electrosoldada en espécimen ................................................. 40
Foto 20. Perforación para amarre de malla elctrosoldada en ambas cargas con cruceta
en espécimen ............................................................................................................................ 40
Foto 21. Humedecimiento con lechada de cemento para el tarrajeo en espécimen ..... 41
Foto 22. Pañeteo de Tarrajeo en espécimen ....................................................................... 41
Foto 23. Grietas formadas en la base de la columna Este del primer nivel a una
distorsión 1/800. ....................................................................................................................... 42
Foto 24. Grietas en los dos encuentros de columna-viga del primer nivel en la
distorsión de 1/550. Se inicia la separación entre columna y viga. .................................. 42
Foto 25. Inicio de las grietas por flexión en las columnas en la cara interior al pórtico,
para una distorsión 1/400. ....................................................................................................... 42
Foto 26. Mas grietas por flexión en ambas columnas para una distorsión 1/300. ......... 42
Foto 27.Grietas de las uniones de columna-viga y cercanos al nudo para una
distorsión 1/200. ....................................................................................................................... 43
Foto 28.Aparición de grietas de la columnas para la distorsión 1/200. ........................... 43
Foto 29.Acumulación de grietas en la columna vista de la de la cara Sur, para una
distorsión 1/150. ....................................................................................................................... 43
Foto 30. Grieta en la unión columna viga del pórtico de la cara Sur para una distorsión
1/150. .......................................................................................................................................... 43
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Foto 31.Grieta de 0.15mm, vista de la cara Sur del columna Oeste, para una distorsión
de 1/100. .................................................................................................................................... 44
Foto 32.Grieta horizontales de la zona superior de la columna Oeste, vista de la de la
cara Este para una distorsión 1/100. ..................................................................................... 44
Foto 33. Acumulación de grietas en viga en vista de la de la cara Sur, para una
distorsión 1/100. ....................................................................................................................... 44
Foto 34.Grieta horizontales por flexión de la zona inferior de la columna, vista de la de
la cara Este para una distorsión 1/100. ................................................................................ 44
Foto 35.Aparicion de nuevas grietas por flexión en base de columna para una
distorsión 1/75 ........................................................................................................................... 45
Foto 36. Concentración de Grietas en encuentro viga columna en la vista de la cara
sur para una distorsión 1/75 ................................................................................................... 45
Foto 37. Grieta de 0.2mm, vista de la cara Sur del columna Oeste, para una distorsión
de 1/75. ...................................................................................................................................... 45
Foto 38. Vista final del pórtico, para una distorsión 1/75. .................................................. 45
Foto 39. Grietas formadas a largo de su altura de la columna Oeste del primer nivel a
una distorsión 1/1100. ............................................................................................................. 46
Foto 40. Grietas formadas a largo de su altura de la columna Este del primer nivel a
una distorsión 1/1100. ............................................................................................................. 46
Foto 41. Grietas de las uniones de columna-viga y cercanos para una distorsión 1/800
..................................................................................................................................................... 46
Foto 42. Mas grietas en el muro de albañilería en las primeras hiladas para una
distorsión 1/800. ....................................................................................................................... 46
Foto 43.Grietas formadas en la talón de las columnas para una distorsión 1/550. ....... 47
Foto 44.Aparición de grietas diagonales en el muros para la distorsión 1/550
(Empujando). ............................................................................................................................. 47
Foto 45. Aparición de grietas diagonales en el muros para la distorsión 1/550
(Jalando). ................................................................................................................................... 47
Foto 46. Grieta de más grietas para una distorsión 1/400. ................................................ 47
Foto 47.Grieta en la unión del primer piso en columna-viga, para una distorsión de
1/400. .......................................................................................................................................... 48
Foto 48.Prolongación de grietas en las columnas y muros para una distorsión 1/300. 48
Foto 49. Grieta de 3.5mm, vista de la cara Sur del muro, para una distorsión de 1/300.
..................................................................................................................................................... 48
Foto 50. Separación del muro de la columna de la mitad del muro hacia arriba en
ambas columnas para una distorsión 1/200. ....................................................................... 48
Foto 51. Separación del muro aproximadamente de 10 mm, para una distorsión 1/200.
..................................................................................................................................................... 49
Foto 52. Desprendimiento y aplastamiento de la unidad de albañilería de la parte
superior de la diagonal, para una distorsión 1/200. ............................................................ 49
Foto 53. Aplastamiento total de la unidad de la albañilería en la esquina superior de los
muros para una distorsión 1/150. .......................................................................................... 49
Foto 54. Separación total del muro y la columna, para una distorsión 1/100. ................ 49
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Foto 55. Separación de 40 mm de espesor (máximo desplazamiento aplicado es de 43
mm), para una distorsión 1/100. ............................................................................................ 50
Foto 56. Formación rotula plástica en la columna, para una distorsión 1/100. .............. 50
Foto 57. Vista de la cara Sur de la parte superior del pórtico para una distorsión de
1/100. .......................................................................................................................................... 50
Foto 58. Vista final del muro y del pórtico, para una distorsión 1/100. ............................ 50
Foto 59. Inicio del ensayo cara Norte para una distorsión 1/4200. .................................. 51
Foto 60. Grietas por flexión en la columna Oeste para una distorsión de 1/1100. ........ 51
Foto 61. Inicio de las grietas por flexión en las columnas Este, para una distorsión
1/1100. ....................................................................................................................................... 51
Foto 62. Inicio de la separación del pórtico y del muro, para una distorsión 1/1100. .... 51
Foto 63.Grietas por flexión en las columnas y separación del muro en la parte inferior,
para una distorsión 1/800. ....................................................................................................... 52
Foto 64.Separación del muro y la base para la distorsión 1/800. ..................................... 52
Foto 65.Acumulación de grietas en la parte inferior de la columna vista de la cara
Oeste, para una distorsión 1/550. .......................................................................................... 52
Foto 66. Grieta en la unión columna-viga, fisuras diagonales en distorsión 1/400. ...... 52
Foto 67.Grietas en parte superior de columna, vista de la cara Sur del columna Este,
para una distorsión de 1/200. ................................................................................................. 53
Foto 68.Inicio de Aplastamiento de Anclaje de Malla electrosoldada a la viga en
distorsión 1/200 ......................................................................................................................... 53
Foto 69. Desprendimiento en zona de anclajes y fisuras en encuentro viga-columna
para distorcion 1/200. ............................................................................................................. 53
Foto 70. Separacion 8mm de muro-columna para distorsión 1/200 ................................ 53
Foto 71. Separación 12 mm de muro-columna para distorsión 1/200 en vista Sur Este
del espécimen ........................................................................................................................... 54
Foto 72. Aplastamiento de muro contra columna en vista Sur Oeste del espécimen
para distorsión 1/200 ............................................................................................................... 54
Foto 73. Grietas por flexión en base de columnas vista Norte para distorsión 1/150. .. 54
Foto 74. Grietas por flexión en base de columnas vista Sur para distorsión 1/150. ...... 54
Foto 75. Falla de anclaje muro-columna en vista Sur para distorsión 1/150 .................. 55
Foto 76. Inicio de Falla Diagonal en base de columna vista norte para distorsión 1/100
..................................................................................................................................................... 55
Foto 77. Inicio de Falla Diagonal en parte superior de columna vista norte para
distorsión 1/100 ......................................................................................................................... 55
Foto 78. Aplastamiento de base de columna vista Norte para distorsión 1/75 .............. 55
Foto 79. Vista de la situación del anclaje para distorsión 1/75 ......................................... 56
Foto 80. Aplastamiento del Muro zona inferior en distorcion 1/75 vista Norte ............... 56
Foto 81. Aplastamiento de parte superior de columna en vista Norte para distorsión
1/75 ............................................................................................................................................. 56
Foto 82. Vista Norte final del Ensayo para distorsión 1/75 ................................................ 56
Foto 83. Vista Sur final del Ensayo para distorsión 1/75 ................................................... 57
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DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS CONSTRUCTIVAS Y PROTOTIPOS DE
EDIFICACIONES SEGURAS
ESTUDIO DE ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES DE RELLENO EN
SISTEMA APORTICADO BAJO GRANDES DISTORSIONES DE ENTREPISO
A ESCALA NATURAL
1. ANTECEDENTES
En el Marco del Programa Presupuestal 068, Reducción de la Vulnerabilidad y
Atención de Emergencias por Desastres – PREVAED, la Universidad Nacional
de Ingeniería, a través del Laboratorio de Estructuras del Centro Peruano
Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres – CISMID de la
Facultad de Ingeniería Civil, elabora el producto Desarrollo de Tecnologías
Constructivas y Prototipos de Edificaciones Seguras.
El presente informe muestra los resultados experimentales correspondiente a
una de las actividades del Programa Presupuestal desarrolladas durante el año
2015; denominado Estudio de Elementos No Estructurales de Relleno en
Sistema Aporticado Bajo Grandes Distorsiones de Entrepiso a Escala Natural.
2. DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO
El ensayo estático cíclico a escala natural se realiza con el propósito de conocer
el comportamiento estructural del pórtico de concreto armado de dos niveles, sin
muros de relleno, con muros de relleno y con muros de relleno reforzados, frente
a cargas cíclicas que simulan la acción de un sismo.
Para la realización de este ensayo debe emplearse un pórtico de acero que
rodea al espécimen a manera de pórtico de reacción, un sistema de aplicación
de carga conformado por dos actuadores hidráulicos, un sistema de medición
conformado por celdas de carga y LVDTs. Adicionalmente, los actuadores
hidráulicos dispuestos horizontalmente aplicarán la carga cíclica lateral,
apoyando uno de sus extremos sobre el muro de reacción.
2.1. Descripción del mecano de carga
El mecano de carga, mostrado en la Figura 1, consiste en un pórtico de acero
que rodea al pórtico de concreto armado para evitar que el espécimen afecte la
integridad de las personas en un eventual desplome.
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Figura 1. Vista en planta del aparato de carga
La viga de acero del mecano de carga, mostrada en la Figura 1, consiste en un
ensamble de perfiles de acero, lo suficientemente rígida para evitar
deformaciones en la viga y permitir la transferencia uniforme de la carga
horizontal al espécimen en el primer y segundo nivel como se muestra en la
Figura 1.
2.2. Sistema de aplicación de carga
El sistema de carga consiste en un actuador electrohidráulico Shimadzu de una
capacidad de aplicación de carga de 500 kN con una amplitud del embolo
(stroke) de +/- 200 mm, como se muestra en la Figura 2. El actuador
electrohidráulico es controlado mediante un controlador Shimadzu 9525 y un
computador HP con una tarjeta GPIB a través de un convertidor análogo-digital.
De esta manera las señales de comando son enviadas desde el computador al
controlador quien realiza el desplazamiento de comando.
S
N
CHØ 1
JACK 04
CHØ 0
JACK 02
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Para el control del desplazamiento del actuador electrohidráulico se monitorea el
desplazamiento de un punto de la viga de concreto armado a nivel del eje de la
aplicación de la carga, mediante un transductor de desplazamiento, denominado
monitor.
Figura 2. Elevación del aparato de carga. Vista del Lado Norte
2.3. Protocolo de desplazamientos
La carga horizontal es aplicada mediante un control de desplazamiento del
monitor acorde al protocolo de desplazamiento, mostrada en la Figura 3, que
representa la amplitud objetivo durante el ensayo.
Figura 3. Protocolo de desplazamiento objetivo
-50-40-30-20-10
01020304050
0 1000 2000 3000 4000 5000
Despla
zam
iento
(m
m)
Step
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La Tabla 1 muestra el desplazamiento objetivo para el control de desplazamiento
por ciclo. Con la finalidad de tener una curva de histéresis más estable, la
amplitud objetivo es aplicada en dos ciclos consecutivos. En el presente
documento, el ciclo donde se alcanza por primera vez el desplazamiento objetivo
se denomina primer ciclo, mientras que a su repetición se denomina segundo
ciclo.
Tabla 1. Distorsiones objetivo para el control de desplazamiento por ciclo Ciclo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Distorsión objetivo
1/4200 1/3000 1/2150 1/1100 1/800 1/550 1/400 1/300 1/200 1/150 1/100 1/75
3. ESPECÍMENES
Los especímenes consisten en pórticos de concreto armado de un paño y dos
niveles. Se han ensayado tres pórticos: un pórtico sin muros de relleno, un
pórtico con muros de relleno formados por unidades tubulares y un pórtico con
muros de relleno formados por unidades tubulares reforzados con una capa a
cada lado de malla electrosoldada y mortero de cemento-arena. El pórtico está
formado por vigas de 20x25 cm y columnas de 20x20 cm, el ancho es de 3.10 m
y la altura libre de cada nivel es de 2.00 m.
3.1. Espécimen PCA02
Este espécimen consiste en un pórtico de concreto armado de dos niveles y un
paño sin muros de relleno como se muestra en la Figura 4.
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Figura 4. Espécimen PCA02. Unidades: m
3.2. Espécimen PCA02L2
Este espécimen consiste en un pórtico de concreto armado de dos niveles y un
paño con muros de relleno formado por unidades tubulares (pandereta) como se
muestra en la Figura 5.
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Figura 5. Espécimen ACMAC. Unidades: mm
3.3. Espécimen PCAR02L2
Este espécimen consiste en un pórtico de concreto armado de dos niveles y un
paño con muros de relleno formado por unidades tubulares (pandereta), que se
encuentran reforzados por capas de malla electrosoldada y mortero cemento-
arena, como se muestra en la Figura 6.
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La técnica de reforzamiento consiste en colocar mallas electrosoldadas por
ambas caras del muro de relleno, para lo cual se hacen perforaciones con taladro
de una profundidad de 10 cm, en la cimentación y en la viga de confinamiento,
en los dos niveles, con la finalidad de colocar bastones de transferencia con
varillas de 3/8” de diámetro de grado 60, sobresaliendo 15 cm, que son ancladas
utilizando una resina epóxica. Asimismo, en el muro se hicieron perforaciones
cada 20 cm. en ambas direcciones a fin de pasar alambre No.16 de lado a lado
y atortolar un panel de malla electrosoldada 10 cm x 10 cm de cocada y 4.2 mm
de diámetro de nombre comercial Q-139, cubriendo la totalidad del muro
incluidos las caras de los elementos en el plano del muro.
Figura 6. Espécimen MARM. Unidades: m
VER DETALLE N°1
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4. SISTEMA DE MEDICIÓN EN ENSAYOS ESTÁTICOS A ESCALA
NATURAL
4.1. Espécimen PCA02
La instrumentación consta de 15 canales para la adquisición de los datos. La
Figura 7 muestra la instrumentación del espécimen básico. Los canales CH-00 y
CH-01 corresponden a las celdas de carga de las gatas hidráulicas horizontales
del primer y segundo nivel, respectivamente, y los canales del CH-02 al CH-14.
La ubicación de cada elemento de medición se encuentra detallada en los
Anexos.
Figura 7. Instrumentación del espécimen PCA02. Vista del lado norte
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4.2. Espécimen PCA02L2
La instrumentación consta de 23 canales para la adquisición de los datos. Los
canales CH-00 y CH-01 corresponden a las celdas de carga de las gatas
hidráulicas horizontales, y los canales del CH-02 al CH-22 corresponden a los
transductores de desplazamiento, como se muestra en la Figura 8. La ubicación
de cada elemento de medición se encuentra detallada en los Anexos.
Figura 8. Instrumentación del espécimen PCA02L2. Vista del lado norte
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4.3. Espécimen PCAR02L2
La instrumentación consta de 23 canales para la adquisición de los datos. Los
canales CH-00 y CH-01 corresponden a las celdas de carga de las gatas
hidráulicas horizontales, y los canales del CH-02 al CH-22 corresponden a los
transductores de desplazamiento, como se muestra en la Figura 9. La ubicación
de cada elemento de medición se encuentra detallada en los Anexos.
Figura 9. Instrumentación del espécimen PCAR02L2. Vista del lado norte
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5. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
5.1. Espécimen PCA02
Conforme al protocolo de desplazamiento, indicado en la Sección 2.3, se llevó a
cabo el ensayo estático cíclico. La Figura 10 muestra la relación entre la fuerza
cortante en la base y el desplazamiento del nivel superior, mediante la curva de
histéresis, del espécimen PCA02.
Figura 10. Curva histerética del espécimen PCA02
La Figura 11 muestra la relación entre la fuerza cortante de entrepiso y el
desplazamiento relativo, mediante la curva de histéresis, del espécimen PCA02.
Adicionalmente, esta figura presenta la envolvente de la curva de histéresis y los
picos alcanzados durante cada ciclo. En esta figura se observa que la incursión
del primer nivel en el rango inelástico es mucho mayor que la del segundo nivel,
lo que resultó en un mayor daño en el primer nivel, como se muestra en el mapeo
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de grietas del espécimen PCA02. Las grietas se hacen visibles a partir de una
distorsión de 1/400 considerando el segundo nivel respecto de la base.
Primer nivel Segundo nivel
Figura 11. Curva histerética en términos de la fuerza cortante de entrepiso y el desplazamiento relativo del espécimen PCA02
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5.2. Espécimen PCA02L2
Conforme al protocolo de desplazamiento, indicado en la Sección 2.3, se llevó a
cabo el ensayo estático cíclico. La Figura 12 muestra la relación entre la fuerza
cortante en la base y el desplazamiento del nivel superior, mediante la curva de
histéresis, del espécimen PCA02L2.
Figura 12. Curva histerética del espécimen PCA02L2
La Figura 13 muestra la relación entre la fuerza cortante de entrepiso y el
desplazamiento relativo, mediante la curva de histéresis, del espécimen
PCA02L2. Adicionalmente, esta figura presenta la envolvente de la curva de
histéresis y los picos alcanzados durante cada ciclo. En esta figura se observa
que la incursión del primer nivel en el rango inelástico es mucho mayor que la
del segundo nivel, lo que resultó en un mayor daño en el primer nivel, como se
muestra en el mapeo de grietas del espécimen PCA02L2. Las grietas se hacen
visibles en el muro de relleno a partir de una distorsión de 1/800 considerando el
segundo nivel respecto de la base.
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Primer nivel Segundo nivel
Figura 13. Curva histerética en términos de la fuerza cortante de entrepiso y el desplazamiento relativo del espécimen PCA02L2
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5.3. Espécimen PCAR02L2
Conforme al protocolo de desplazamiento, indicado en la Sección 2.3, se llevó a
cabo el ensayo estático cíclico. La Figura 14 muestra la relación entre la fuerza
cortante en la base y el desplazamiento del nivel superior, mediante la curva de
histéresis, del espécimen PCAR02L2.
Figura 14. Curva histerética del espécimen PCAR02L2
La Figura 15 muestra la relación entre la fuerza cortante de entrepiso y el
desplazamiento relativo, mediante la curva de histéresis, del espécimen
PCAR02L2. Adicionalmente, esta figura presenta la envolvente de la curva de
histéresis y los picos alcanzados durante cada ciclo. En esta figura se observa
que la incursión del primer nivel en el rango inelástico es mucho mayor que la
del segundo nivel, lo que resultó en un mayor daño en el primer nivel, como se
muestra en el mapeo de grietas del espécimen PCA02L2. Las grietas se hacen
visibles en la base de las columnas (flexión) a partir de una distorsión de 1/1100
considerando el segundo nivel respecto de la base.
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Primer nivel Segundo nivel
Figura 15. Curva histerética en términos de la fuerza cortante de entrepiso y el desplazamiento relativo del espécimen PCAR02L2
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5.4. Comparación de resultados
La Figura 16 muestra la relación entre la fuerza cortante en la base y el
desplazamiento del nivel superior de los especímenes ensayados.
Figura 16. Comparación de las curvas histeréticas de los especímenes
Conforme al protocolo de desplazamiento, indicado en la Sección 2.3, se aplica
dos veces un una misma distorsión objetivo. El ciclo donde se alcanza por
primera vez el desplazamiento objetivo se denomina primer ciclo (1), mientras
que a su repetición se denomina segundo ciclo (2).
La Figura 17, Figura 18, Figura 19 y Figura 20 muestran la curva de capacidad
en términos de la fuerza cortante y el desplazamiento relativo de entrepiso para
el primer nivel (D1) y para el segundo nivel (D2).
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Figura 17. Relación de fuerza cortante y desplazamiento relativo del nivel 1 para la primera aplicación de la distorsión objetivo
Figura 18. Relación de fuerza cortante y desplazamiento relativo del nivel 1 para la segunda aplicación de la distorsión objetivo (repetición)
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
-60 -40 -20 0 20 40 60
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Desplazamiento relativo (mm)
PCA02-D1 (1)
PCA02L2-D1 (1)
PCAR02L2-D1 (1)
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
-60 -40 -20 0 20 40 60
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Desplazamiento relativo (mm)
PCA02-D1 (2)
PCA02L2-D1 (2)
PCAR02L2-D1 (2)
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Figura 19. Relación de fuerza cortante y desplazamiento relativo del nivel 2 para la primera aplicación de la distorsión objetivo
La Figura 21, Figura 22, Figura 23 y Figura 24 muestran la curva de capacidad
en términos de la fuerza cortante y la distorsión de entrepiso para el primer y
segundo nivel.
Figura 20. Relación de fuerza cortante y desplazamiento relativo del nivel 2 para la segunda aplicación de la distorsión objetivo (repetición)
-150
-100
-50
0
50
100
150
-40 -20 0 20 40
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Desplazamiento relativo (mm)
PCA02-D2 (1)
PCA02L2-D2 (1)
PCAR02L2-D2 (1)
-150
-100
-50
0
50
100
150
-40 -20 0 20 40
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Desplazamiento relativo (mm)
PCA02-D2 (2)
PCA02L2-D2 (2)
PCAR02L2-D2 (2)
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Figura 21. Relación de fuerza cortante y distorsión de entrepiso del nivel 1 para la primera aplicación de la distorsión objetivo
Figura 22. Relación de fuerza cortante y distorsión de entrepiso del nivel 1 para la segunda aplicación de la distorsión objetivo (repetición)
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
-0.03 -0.02 -0.01 0.00 0.01 0.02 0.03
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Distorsión (rad)
PCA02-D1 (1)
PCA02L2-D1 (1)
PCAR02L2-D1 (1)
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
-0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Distorsión (rad)
PCA02-D1 (2)
PCA02L2-D1 (2)
PCAR02L2-D1 (2)
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Figura 23. Relación de fuerza cortante y distorsión de entrepiso del nivel 2 para la primera aplicación de la distorsión objetivo
Figura 24. Relación de fuerza cortante y distorsión de entrepiso del nivel 2 para la segunda aplicación de la distorsión objetivo (repetición)
-150
-100
-50
0
50
100
150
-0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Distorsión (rad)
PCA02-D2 (1)
PCA02L2-D2 (1)
PCAR02L2-D2 (1)
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
-0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04
Fu
erz
a c
ort
an
te (
kN
)
Distorsión (rad)
PCA02-D2 (2)
PCA02L2-D2 (2)
PCAR02L2-D2 (2)
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6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
De lo observado en los ensayos y resultados experimentales se concluye lo
siguiente:
o Se han ensayado tres pórticos de dos niveles: un pórtico sin muros de relleno
(PCA02), un pórtico con muros de relleno formados por unidades tubulares
(PCA02L2) y un pórtico con muros de relleno formados por unidades
tubulares reforzados con una capa a cada lado de malla electrosoldada y
mortero de cemento-arena (PCAR02L2).
o Se observó en los ensayos que la incursión del primer nivel en el rango
inelástico es mucho mayor que la del segundo nivel, lo que resultó en un
mayor daño en el primer nivel.
o En el especimen PCA02, las grietas se hacen visibles a partir de una
distorsión de 1/400 en las bases de las columnas.
o En el especimen PCA02L2, las grietas se inician en 1/1100 en las columnas,
y en 1/800 en el muro de relleno.
o En el especimen PCAR02L2, las grietas se inician en 1/1100 en las columnas,
y en 1/200 en el perímetro del muro de relleno, debido a que no se encuentra
confinado.
o El corte en la base máximo alcanzado en la base para los especimenes
PCA02, PCA02L2 y PCAR02L2 es 73 kN, 175 kN y 243 kN, respectivamente.
o Con el reforzamiento del muro de relleno, se logra un incremento del 39% en
resistencia. Sin embago, la capacidad de deformación no se incrementa
siginifciativamente, debido a que el muro de relleno no está confinado.
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7. REFERENCIAS
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[2] ASTM A 615/A 615M Standard Specification for Deformed and Plain Billet-Steel
Bars for Concrete Reinforcement.
[3] ASTM C 216 Standard Specification for Facing Brick (Solid Masonry Units Made
from Clay or Shale).
[4] ASTM C 67 2003 Standard Test Methods for Sampling and Testing Brick and
Structural Clay Tile.
[5] ASTM C 1314 2010 Standard Test Method for Compressive Strength of Masonry
Prisms.
[6] ASTM E 519 2000 Standard Test Method for Diagonal Tension (Shear) in Masonry
Assemblages.
[7] ASTM C 270-12 Standard Specification for Mortar for Unit Masonry.
[8] Aguilar, 2015. Peligro Sísmico para la Costa del Perú. CISMID, Universidad
Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
[9] Applied Technology Council (ATC). 1996. Seismic Evaluation and Retrofit of
Concrete Building ATC-40. California: Applied Technology Council.
[10] Building Seismic Safety Council. 2000. FEMA 356. “Prestandard and Commentary
for the Seismic Rehabilitation of Building”. Washington D.C: Federal Emergency
Management Agency.
[11] Building Seismic Safety Council. 2009. FEMA 420. ”Engineering Guideline for
Incremental Seismic Rehabilitation”. Washington D.C: Federal Emergency
Management Agency.
[12] Cardenas L., Reyna R., Estacio L y Zavala C. Implementation of database of
masonry walls – Test review of existing Test data in Peru. Journal of Disaster
Research Vol 9, N° 6 .2014.
[13] CISMID. Comparación del comportamiento frente a cargas cíclicas de muros de
albañilería informal sin reforzar y reforzada. Programa 0068 - reducción de la
vulnerabilidad y atención de emergencias por desastres. Lima-Perú. 2015.
[14] Diaz M., Zavala C., Gallardo J. and Lavado L. Experimental Study of Non-Engineered Confined Masonry Walls Retrofitted with Wire Mesh and Cement-Sand Mortar. 16th World Conference on Earthquake Engineering. N° 2950, Santiago, Chile, 2017.
[15] Lavado L., Taira J. and Gallardo J. Current State of Masonry Properties Material
on Emerging Zones in Lima City. Journal of Disaster ResearchVol.9 No.6, 09.2014.
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[16] Medina, G. Estudio del comportamiento experimental a escala natural de muros y
módulo de concreto reforzados con malla electrosoldada – Tesis para Título
Profesional FIC/UNI – Investigación financiada por UNICON -FORSA – PRODAC-
CISMID/FIC/UNI 2004-2005.
[17] Miranda E., Reyes C. Approximate Lateral Drift Demands in Multistory Buildings
with Non uniform Stiffness - Eduardo Miranda and Carlos J. Reyes Journal of
Structural Engineering ASCE / July 2002.
[18] Miranda, E. Approximate lateral deformation demands in multistory buildings.
(1999). Journal of Structural Engineering ASCE. /1999.
[19] NTP 334. 090 2013. Cementos Portland Adicionados. Requisitos.
[20] NTP 341.031:2008 (revisada el 2013). HORMIGÓN (CONCRETO). Barras de
acero al carbono con resaltes y lisas para hormigón (concreto) armado.
Especificaciones
[21] NTP.331.017 2003 UNIDADES DE ALBAÑILERÍA. Ladrillos de arcilla usados en
albañilería. Requisitos
[22] NTP 399.613 2005 UNIDADES DE ALBAÑILERÍA. Métodos de muestreo y ensayo
de ladrillos de arcilla usados en albañilería
[23] NTP 399.605 2013 UNIDADES DE ALBAÑILERÍA. Método de ensayo para la
determinación de la resistencia en compresión de prismas de albañilería.
[24] NTP 399.621 2004 (revisada el 2015) UNIDADES DE ALBAÑILERÍA. Método de
ensayo de compresión diagonal en muretes de albañilería
[25] NTP 399.610:2013 UNIDADES DE ALBAÑILERÍA. Especificación normalizada
para morteros.
[26] NTP 399.610:2013 UNIDADES DE ALBAÑILERÍA. Especificación normalizada
para morteros.
[27] Salinas R. and Lazares F. Seismic Performance of Confined Masonry Buildings
with Tubular Bricks in Developing Areas. Proceedings of 14th World Conference
on Earthquake Engineering. China, 11.2008.
[28] SENCICO. Norma E-030. “Diseño Sismorresistente. Lima: Ministerio de
Construcción, Vivienda y Saneamiento. Perú, 2016.
[29] SENCICO. Norma E-070. “Albañilería”. Ministerio de Construcción, Vivienda y
Saneamiento. Perú, 2006.
[30] Suarez M., Maruya Y., Zavala C., Diaz M. and Moya C. Fragility Functions for Non-
Engineered Masonry Dwelling in Peru. 16th World Conference on Earthquake
Engineering. N° 4362, Santiago, Chile, 2017.
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ANEXOS
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Panel fotográfico
Proceso constructivo de los especímenes
Foto 1. Anclaje de Armadura de Fierro
con epóxico en cimentación Existente
Foto 2. Encofrado de Columnas del
Espécimen
Foto 3. Vaciado de Columnas del
Espécimen
Foto 4. Desencofrado de Columnas
del Espécimen
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Foto 5. Encofrado y Vaciado de Viga
1er nivel del espécimen
Foto 6. Armado de Armadura de
Fierro y Encofrado de columna 2do
nivel del espécimen
Foto 7. Encofrado de columnas 2do
nivel del espécimen
Foto 8. Encofrado de Viga 2do nivel
del espécimen
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Foto 9. Curado de viga 1er nivel del
espécimen.
Foto 10. Vaciado del concreto en la
viga 2do nivel del espécimen
Foto 11. Desencofrado del 2do nivel del
espécimen
Foto 12. Anclaje de alambre #8
cada 30 cm en espécimen
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Foto 13. Asentado de muro de ladrillo
pandereta del 1er nivel del espécimen
Foto 14. Asentado de ladrillos
pandereta de 2da etapa del 1er
nivel del espécimen
Foto 15. Asentado de primera hilada de
ladrillos pandereta del 2do nivel del
espécimen
Foto 16. Asentado de muro de
ladrillo pandereta del 2do nivel del
espécimen
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Foto 17. Habilitación de la malla
electrosoldada para espécimen
Foto 18. Anclaje con epoxico para
anclar la malla electrosoldada en
espécimen
Foto 19. Anclado de malla
electrosoldada en espécimen
Foto 20. Perforación para amarre
de malla elctrosoldada en ambas
cargas con cruceta en espécimen
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Foto 21. Humedecimiento con lechada
de cemento para el tarrajeo en
espécimen
Foto 22. Pañeteo de Tarrajeo en
espécimen
Foto 25. Muro totalmente pañeteado
de espécimen
Foto 26. Tarrajeo de muro con malla
electrosoldada final
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Ensayo del espécimen PCA02
Foto 23. Grietas formadas en la base de la
columna Este del primer nivel a una
distorsión 1/800.
Foto 24. Grietas en los dos encuentros
de columna-viga del primer nivel en la
distorsión de 1/550. Se inicia la
separación entre columna y viga.
Foto 25. Inicio de las grietas por flexión
en las columnas en la cara interior al
pórtico, para una distorsión 1/400.
Foto 26. Mas grietas por flexión en ambas
columnas para una distorsión 1/300.
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Foto 27.Grietas de las uniones de
columna-viga y cercanos al nudo para
una distorsión 1/200.
Foto 28.Aparición de grietas de la
columnas para la distorsión 1/200.
Foto 29.Acumulación de grietas en la
columna vista de la de la cara Sur, para
una distorsión 1/150.
Foto 30. Grieta en la unión columna viga
del pórtico de la cara Sur para una
distorsión 1/150.
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Foto 31.Grieta de 0.15mm, vista de la
cara Sur del columna Oeste, para una
distorsión de 1/100.
Foto 32.Grieta horizontales de la zona
superior de la columna Oeste, vista de
la de la cara Este para una distorsión
1/100.
Foto 33. Acumulación de grietas en viga
en vista de la de la cara Sur, para una
distorsión 1/100.
Foto 34.Grieta horizontales por flexión
de la zona inferior de la columna, vista
de la de la cara Este para una distorsión
1/100.
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Foto 35.Aparicion de nuevas grietas por
flexión en base de columna para una
distorsión 1/75
Foto 36. Concentración de Grietas en
encuentro viga columna en la vista de la
cara sur para una distorsión 1/75
Foto 37. Grieta de 0.2mm, vista de la
cara Sur del columna Oeste, para una
distorsión de 1/75.
Foto 38. Vista final del pórtico, para una
distorsión 1/75.
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Ensayo del espécimen PCA02L2
Foto 39. Grietas formadas a largo de su
altura de la columna Oeste del primer
nivel a una distorsión 1/1100.
Foto 40. Grietas formadas a largo de su
altura de la columna Este del primer
nivel a una distorsión 1/1100.
Foto 41. Grietas de las uniones de
columna-viga y cercanos para una
distorsión 1/800
Foto 42. Mas grietas en el muro de
albañilería en las primeras hiladas para una
distorsión 1/800.
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Foto 43.Grietas formadas en la talón
de las columnas para una distorsión
1/550.
Foto 44.Aparición de grietas diagonales en
el muros para la distorsión 1/550
(Empujando).
Foto 45. Aparición de grietas diagonales
en el muros para la distorsión 1/550
(Jalando).
Foto 46. Grieta de más grietas para una
distorsión 1/400.
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Foto 47.Grieta en la unión del primer
piso en columna-viga, para una
distorsión de 1/400.
Foto 48.Prolongación de grietas en las
columnas y muros para una distorsión
1/300.
Foto 49. Grieta de 3.5mm, vista de la
cara Sur del muro, para una distorsión
de 1/300.
Foto 50. Separación del muro de la
columna de la mitad del muro hacia arriba
en ambas columnas para una distorsión
1/200.
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Foto 51. Separación del muro
aproximadamente de 10 mm, para una
distorsión 1/200.
Foto 52. Desprendimiento y
aplastamiento de la unidad de
albañilería de la parte superior de la
diagonal, para una distorsión 1/200.
Foto 53. Aplastamiento total de la
unidad de la albañilería en la esquina
superior de los muros para una
distorsión 1/150.
Foto 54. Separación total del muro y la
columna, para una distorsión 1/100.
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Foto 55. Separación de 40 mm de
espesor (máximo desplazamiento
aplicado es de 43 mm), para una
distorsión 1/100.
Foto 56. Formación rotula plástica en la
columna, para una distorsión 1/100.
Foto 57. Vista de la cara Sur de la parte
superior del pórtico para una distorsión
de 1/100.
Foto 58. Vista final del muro y del
pórtico, para una distorsión 1/100.
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Ensayo del espécimen PCAR02L2
Foto 59. Inicio del ensayo cara Norte
para una distorsión 1/4200.
Foto 60. Grietas por flexión en la
columna Oeste para una distorsión de
1/1100.
Foto 61. Inicio de las grietas por
flexión en las columnas Este, para
una distorsión 1/1100.
Foto 62. Inicio de la separación del pórtico y
del muro, para una distorsión 1/1100.
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Foto 63.Grietas por flexión en las
columnas y separación del muro en
la parte inferior, para una distorsión
1/800.
Foto 64.Separación del muro y la base para la
distorsión 1/800.
Foto 65.Acumulación de grietas en la
parte inferior de la columna vista de la
cara Oeste, para una distorsión 1/550.
Foto 66. Grieta en la unión columna-
viga, fisuras diagonales en distorsión
1/400.
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Foto 67.Grietas en parte superior de
columna, vista de la cara Sur del
columna Este, para una distorsión de
1/200.
Foto 68.Inicio de Aplastamiento de
Anclaje de Malla electrosoldada a la viga
en distorsión 1/200
Foto 69. Desprendimiento en zona de
anclajes y fisuras en encuentro viga-
columna para distorcion 1/200.
Foto 70. Separacion 8mm de muro-
columna para distorsión 1/200
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Foto 71. Separación 12 mm de muro-
columna para distorsión 1/200 en vista Sur
Este del espécimen
Foto 72. Aplastamiento de muro
contra columna en vista Sur Oeste del
espécimen para distorsión 1/200
Foto 73. Grietas por flexión en base de
columnas vista Norte para distorsión
1/150.
Foto 74. Grietas por flexión en base de
columnas vista Sur para distorsión 1/150.
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Foto 75. Falla de anclaje muro-columna
en vista Sur para distorsión 1/150
Foto 76. Inicio de Falla Diagonal en base
de columna vista norte para distorsión
1/100
Foto 77. Inicio de Falla Diagonal en
parte superior de columna vista norte
para distorsión 1/100
Foto 78. Aplastamiento de base de
columna vista Norte para distorsión 1/75
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Foto 79. Vista de la situación del anclaje
para distorsión 1/75
Foto 80. Aplastamiento del Muro zona
inferior en distorcion 1/75 vista Norte
Foto 81. Aplastamiento de parte
superior de columna en vista Norte
para distorsión 1/75
Foto 82. Vista Norte final del Ensayo para
distorsión 1/75
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Foto 83. Vista Sur final del Ensayo para
distorsión 1/75
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Mapeo de grietas Espécimen PCA02
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AV. TUPAC AMARU N° 1150 – LIMA 25 – PERÚ – Apartado Postal 31-250 Lima 31
Telefax (51-1) 482-0790 Teléfonos: 482-0777 (301) 482-0790 (422)
DISTORSIÓN 1/800
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DISTORSIÓN 1/550
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DISTORSIÓN 1/400
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Espécimen PCAR02L2
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