Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Propuesta de diseño de modelo de vivienda de adobe de dos pisos a escala reducida reforzada con malla de cuerdas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-05) Pando Casabona, Lourdes Gretel; Blondet Saavedra, Jorge MarcialEl adobe es un material de construcción usado en el Perú desde la época prehispánica. A partir de esta herencia cultural, los peruanos han empleado este material tradicional para construir sus viviendas debido a su accesibilidad y su bajo costo. Sin embargo, el adobe es un material pesado, débil y frágil (Blondet y Villa García, 2004). Muchos pobladores practican la autoconstrucción de sus viviendas y muchos las construyen de dos pisos, sin utilizar ningún tipo de refuerzo. El Perú se ubica en una zona de alta actividad sísmica lo cual implica un riesgo constante para muchas personas, en especial para los pobladores en zonas rurales quienes habitan viviendas de adobe, pues estas construcciones en tierra tienen una alta vulnerabilidad sísmica lo cual ocasiona numerosas pérdidas humanas y daños materiales cada vez que ocurre un terremoto de gran magnitud (Blondet, 2018). Por tal motivo, el estudio sigue la línea de investigación iniciada en el Departamento Académico de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), por un grupo de profesores quienes, desde 1970, estudian refuerzos sísmicos viables y económicos que contribuyan a disminuir la vulnerabilidad sísmica de las viviendas de adobe en el Perú. En una reciente investigación, se comprobó la eficacia del refuerzo de malla de cuerdas en un módulo de adobe de un piso, sometido a cargas sísmicas en la mesa vibratoria de la PUCP, pues el refuerzo evitó el colapso de la estructura. Por tal motivo, en el documento se desarrolla el diseño de modelo de vivienda de adobe de dos pisos a escala reducida, con el propósito de estudiar la efectividad del sistema de refuerzo sísmico de malla de cuerdas en viviendas de adobe de dos pisos mediante ensayos de simulación sísmica.Ítem Texto completo enlazado Evaluación experimental del comportamiento de muros de adobe reforzados con cuerdas sometidos a carga lateral cíclica(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-07-24) Valle Castro, Angely Paola; Blondet Saavedra, Jorge MarcialDurante los últimos 50 años, se ha venido desarrollando técnicas de reforzamiento que eviten el colapso de viviendas de tierra ubicadas en áreas sísmicas. En una investigación reciente, la eficacia del refuerzo con malla de cuerdas en un módulo de adobe de un piso ha sido demostrada al evitarse el colapso del módulo durante ensayos de simulación sísmica severa. Sin embargo, en el Perú existen muchas construcciones de adobe de dos pisos y no se sabe si la técnica de reforzamiento con cuerdas es aplicable en estos casos. El presente trabajo de investigación forma parte de un proyecto experimental realizado con la finalidad de evaluar la técnica de reforzamiento con cuerdas en viviendas de adobe de dos pisos. El programa constituye la primera parte del proyecto e incluye ensayos de cuatro pilas y cuatro muretes de mampostería de adobe, seis ensayos de tracción indirecta en emparedados, tracción del refuerzo y ensayos cíclicos de cuatro muros de adobe. Dos de estos muros se construyeron a escala natural y dos a escala reducida (1:2). Para cada caso: el primero sin refuerzo y el segundo reforzado con malla de cuerdas. Los resultados del programa experimental mostraron la eficacia del refuerzo con malla de cuerdas en muros de adobe en términos de la degradación de rigidez lateral, el factor de amortiguamiento viscoso equivalente, la energía disipada y la ductilidad. Además, se identificó estados límite de daños para los muros de adobe ensayados y se verificó la calidad de la albañilería y del refuerzo mediante la obtención de las características mecánicas de la albañilería de adobe y de las cuerdas. En todos los casos, las propiedades obtenidas fueron superiores a los valores mínimos de resistencia recomendados en la Norma E.080 (2017) Construcción con Tierra Reforzada.Ítem Texto completo enlazado Análisis sísmico utilizando bloques rígidos de modelos de vivienda de adobe de 2 pisos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-07-23) Romero Leceta, José Ignacio; Blondet Saavedra, Jorge MarcialLas viviendas de mampostería de adobe son muy usadas alrededor del mundo por ser fáciles de construir y tener un bajo costo. En las últimas décadas los terremotos ocurridos han causado el colapso de este tipo de viviendas y la perdida de muchas vidas. (Dowling, 2006) (USGS, 2006) (Quiun, San Bartolome, & Zegarra, 1996). A pesar de que son vulnerables frente a eventos sísmicos muchas personas utilizan este tipo de viviendas por no contar con el dinero suficiente para adquirir una vivienda de material noble. En el Perú cerca de 2 millones de viviendas están construidas con mampostería de adobe y se encuentran en una zona de alto peligro sísmico. Un terremoto ocurrido en Ica en el año 2007 de magnitud de 8 grados Richter causó el colapso de 50 mil viviendas de adobe y 45 mil quedaron dañadas. La baja calidad de los materiales, los muros delgados y la informalidad en la construcción fueron las causas más importantes en el colapso de estas viviendas (Blondet, Vargas, Tarque, & Iwaki, 2011). Las viviendas de mampostería de adobe pueden ser reforzadas para evitar que colapsen ante un sísmico severo. Estas viviendas son económicas y fáciles de construir por tanto el refuerzo también debe ser económico y sencillo. Un tipo de reforzamiento que cumple con estas condiciones es el reforzamiento con sogas. En el año 2016 el grupo GERDIS de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) estudió el comportamiento bajo simulación sísmica de un modelo de vivienda de adobe de 1 piso reforzado con sogas. Tras realizar el ensayo se observó que no hubo colapso parcial ni total de la estructura (Blondet , y otros, 2016). En el Perú existen también viviendas de mampostería de adobe de 2 pisos. Por esta razón en el año 2017 se realizó 4 ensayos en el Laboratorio de Estructuras Antisísmicas de la PUCP de modelos de vivienda de adobe de 2 pisos a escala reducida, 2 sin ningún tipo de refuerzo y 2 con reforzamiento con sogas. Este proyecto fue financiado por el Servicio Nacional para la Capacitación para la Industria de la Construcción (SENCICO). El objetivo del presente trabajo es estimar los desplazamientos y fuerzas en las sogas en modelos de vivienda de adobe de 2 pisos mediante modelos computacionales. Para validar los resultados de los modelos computacionales se comparó con las respuestas obtenidas de los ensayos de laboratorio realizados en la PUCP. El modelo computacional se realizó en el programa SAP2000 (CSI, 2018). La estructura del modelo de vivienda de 2 pisos se idealizó como un conjunto de bloques rígidos. Se utilizaron dos configuraciones con bloques rígidos. Estas configuraciones están basadas en los patrones de agrietamiento de modelos de vivienda de adobe de 1 piso observados en ensayos de laboratorio realizados en la PUCP en años anteriores. La configuración 1 divide la estructura en 9 bloques rígidos. La configuración 2 divide la estructura en 22 bloques rígidos. Para simular el choque entre bloques rígidos del modelo computacional se colocó elementos lineales disponibles en el programa que solo funcionan a compresión y que cuentan con una gran rigidez. Para incluir en el modelo computacional el efecto del reforzamiento con sogas se adicionó elementos que solo funcionan a tracción y se les coloco con una rigidez equivalente a la de las sogas. El ensayo de laboratorio de simulación sísmica consistió en colocar el modelo de vivienda de 2 pisos de adobe sobre una mesa vibradora que se mueve unidireccionalmente según una señal de desplazamiento. Para el ensayo se utilizó una señal de desplazamiento que difiere en amplitud para cada fase del ensayo. Se extrajo los resultados de las fases con amplitudes máximas de 15mm y 60mm. Estas amplitudes se escogieron sabiendo que con la amplitud de 15mm se obtendría poco daño y con la amplitud de 60mm se obtendría el máximo daño.Ítem Texto completo enlazado Análisis dinámico de columnas basculantes ante excitaciones sinusoidales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-02-08) Torres Acosta, Arturo Vladimir; Blondet Saavedra, Jorge MarcialEn varios países altamente sísmicos existen columnas sueltas que no se han volcado a pesar de haber soportado fuertes terremoto. Es claro, entonces que, estas columnas han tenido un comportamiento oscilante alrededor de su base (Pitilakis & Tavouktsi, 2010). Esta resistencia ante la volcadura de las columnas ha sido un tema interesante de estudio durante décadas (Housner, 1963)(Pitilakis & Tavouktsi, 2010)(Hogan, 1989)(Makris & Zhang, 1999)(Caliò & Marletta, 2003)(Manos, Petalas, & Demosthenous, 2013). Las ecuaciones que rigen el comportamiento oscilante de la columna son difíciles de resolver. Sin embargo, hoy en día, el avance de la tecnología permite hallar soluciones numéricas precisas y estables. Este estudio resume el análisis dinámico de estabilidad de columnas basculantes sometidas a sismos de subducción. Primero, se desarrollaron las ecuaciones del movimiento de una columna simplemente apoyada sobre un terreno rígido que oscila o no ante movimientos en su base. Luego, se resolvieron numéricamente estas ecuaciones ante excitaciones armónicas (método de aceleración angular lineal). Se variaron los parámetros más importantes como las dimensiones características de la columna, el coeficiente de restitución, las características del sismo (amplitud y frecuencia), el periodo natural de la columna, frecuencia de muestreo de fijación del movimiento del suelo y la respuesta de la columna. Finalmente, se visualizaron los movimientos de las columnas con animaciones.Ítem Texto completo enlazado Reparación de grietas en construcciones históricas de tierra en áreas sísmicas. Parte V: "Desarrollo de método de diseño de refuerzo sísmico y comprobación experimental(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-09-03) Vargas Huallpa, Hillary Crhistel; Blondet Saavedra, Jorge MarcialLas viviendas de adobe son muy comunes en el mundo, y predominan en las zonas rurales de los países en desarrollo debido a su bajo costo. Estas viviendas presentan una alta vulnerabilidad sísmica, lo que pone a quienes las habitan en serio riesgo ante la ocurrencia de un sismo. Este trabajo de investigación se justifica por la evidente necesidad de lidiar con la inseguridad de estas viviendas y la falta de un método de diseño de refuerzo sísmico que use materiales económicos y accesibles. Aquí se evalúa la eficacia de un método como el recién citado con malla de cuerdas para viviendas de adobe de un piso. Como parte de la metodología de este proyecto, se propuso un refuerzo sísmico para un modelo de adobe a escala natural. El modelo se construyó con muros de 250 mm de espesor y se reforzó con malla de cuerdas de 5/32” de diámetro. Este modelo fue sometido a un ensayo de simulación sísmica en la mesa vibradora del Laboratorio de Estructuras Antisísmicas de la Pontificia Universidad Católica del Perú (LEDI - PUCP). El modelo reforzado tuvo un comportamiento sísmico adecuado, pues el refuerzo permitió conservar su integridad. Adicionalmente, se realizaron análisis de modelos numéricos con métodos de elementos discretos y elementos finitos para comprobar el método de diseño. Así se logró demostrar que el método de diseño de refuerzo para viviendas de adobe de un piso es conservador, práctico y eficaz.Ítem Texto completo enlazado Desarrollo de la construcción de viviendas de adobe sísmicamente reforzadas en el Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-06-01) La Torre Esquivel, Darwin; Blondet Saavedra, Jorge Marcial; Tarque Ruiz, Sabino NicolaLa tierra fue uno de los primeros materiales utilizados para la construcción de viviendas y asentamientos. Esto se debe a que la tierra es un material accesible y las construcciones con este material no requieren de técnicas complicadas. La evolución de la construcción con tierra se dio alrededor del mundo y el Perú no es un país ajeno a esta tecnología. Es más en el Perú se tiene una alta tradición con la construcción con tierra. Las técnicas de construcción con tierra más utilizadas en el Perú son la mampostería de adobe y el tapial. Se estima que más del 30% de viviendas en el Perú están construidas con tierra. Las características de estas viviendas están en función a las necesidades de las personas. Sin embargo, las construcciones con adobe no demostraron tener un buen comportamiento estructural ante los sismos. Por lo que se empezaron a realizar ensayos e investigaciones para conocer las propiedades del material tierra, de la mampostería de adobe, y su comportamiento sísmico. A partir de estos conocimientos, se desarrollaron numerosas técnicas de reforzamiento sísmico para las viviendas de adobe. Muchas de estas técnicas están probadas y validadas pero estos esfuerzos son insuficientes si no se realiza la transferencia de estas tecnologías a la sociedad. En el Perú, los principales proyectos de capacitación surgieron a raíz de desastres naturales, como proyectos de reconstrucción después de terremotos e inundaciones. En esta tesis se estudia cada etapa del desarrollo de la construcción de las viviendas de adobe sísmicamente reforzadas en el Perú.Ítem Texto completo enlazado Técnicas de refuerzo sísmico para construcciones de adobe(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-06) Gálvez Arroyo, Mayra Evelyn; Blondet Saavedra, Jorge MarcialLos materiales que utilizó el hombre para la construcción de las primeras ciudades fueron la piedra, la madera y la tierra. La construcción con tierra es tan antigua como la cultura humana, tal es así que en algunos pasajes bíblicos se hace mención a este material constructivo. Los restos arquitectónicos que dejaron nuestros antepasados en todos los continentes del planeta son ejemplo vivo del uso de la tierra cruda. En Grecia, la tierra se usaba como material decorativo y de construcción, por ejemplo, la muralla de la ciudad de Corinto fue hecha de adobe. En Egipto, en la Tumba de Rekmara, en Gourna, se observan dibujos de esclavos moldeando adobes para construir el templo de Ammón en Tebas. En Perú, se encuentra la ciudadela precolombina de Chan Chan que data de los 1,100 A.C. El adobe tiene mucha popularidad y su fama se debe a que requiere poca experiencia en su fabricación, tiene un efectivo aislamiento térmico y posee un bajo costo. Sin embargo, este material es vulnerable a la humedad y posee poca ductilidad por lo que, frente a solicitaciones sísmicas, se agrieta y puede colapsar. Durante mucho tiempo, se ha estado estudiando la posibilidad de reforzar y reparar las construcciones hechas con adobe. El refuerzo sísmico de construcciones nuevas o existentes es primordial para preservar la vida de las personas en caso ocurra un sismo. Se han empleado materiales naturales e industriales con la finalidad de encontrar una técnica óptima que se adapte a cada lugar. Existe mucha información de técnicas de reforzamiento de construcciones hechas de adobe, sin embargo, esta información está dispersa. Se presenta una recopilación de métodos existentes para el reforzamiento y reparación de edificaciones hechas con este material con la finalidad de contribuir con su difusión. Además, se presentan ensayos de unidades de adobe, pilas, muretes, muros y módulos hechos por diversos investigadores con la finalidad de comparar el comportamiento de la mampostería de adobe. Todos los refuerzos presentados, ya sean naturales e industriales, mejoran el comportamiento del adobe. Sin embargo, es la geomalla la que brinda no solo resistencia sino también ductilidad a la estructura lo cual la convierten en un material ideal para reforzar las construcciones de tierra.Ítem Texto completo enlazado Vulnerabilidad sísmica de las viviendas de albañilería confinada en la ciudad de Cajamarca(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-02) Bazán Arbildo, Joen Eduardo; Blondet Saavedra, Jorge MarcialEl objeto principal de esta investigación es la de conocer y estudiar las características técnicas de las viviendas construidas en la ciudad de Cajamarca; se estimó el comportamiento sísmico de las mismas y su consecuente vulnerabilidad sísmica. Para dicho estudio se eligió toda la ciudad; es decir, la zona urbana y peri-urbana (zonas de expansión urbana que aún no son incluidas en el Plan de Desarrollo Urbano de la ciudad). Se estudiaron 120 viviendas ya construidas, representativas de una determinada manzana y/o zona y distribuidas en las 03 pendientes de terreno que presenta la ciudad. Además como complemento y anexo al presente estudio se realizó seguimientos de obra a 18 viviendas en proceso constructivo. El trabajo de campo se 1nic1a con la aplicación de una Ficha de Encuesta; en la que se recopila los datos referidos al proceso constructivo y a la estructuración de cada una de las viviendas; también se toma en cuenta la ubicación y la calidad de la construcción. Las viviendas encuestadas fueron elegidas como representativas de acuerdo a la distribución cuantitativa del sistema estructural más usado en la ciudad, en este caso el de Albañilería Confinada cuyas unidades de albañilería son ladrillos artesanales de arcilla cocida; para verificar dicha distribución se realizó un conteo minucioso de todas las edificaciones considerando el número de pisos y su respectiva tipología estructural y ubicadas en cada sector, barrio, urbanización, pueblo joven, asociación de vivienda y en zonas periféricas de toda la ciudad de Cajamarca, llegando a la conclusión de que los 03 sistemas estructurales predominantes son: viviendas de albañilería (confinada) de ladrillos de arcilla con 56.4%, viviendas de albañilería de adobe con 23.4% y viviendas de albañilería de tapial con 17.2%. Los demás sistemas estructurales encontrados en la ciudad corresponden sólo al 3%, los cuales abarcan a edificaciones aporticadas (escuelas, colegios, hospitales, edificios comerciales, entidades públicas y hoteles). El consecutivo trabajo de gabinete consistió en procesar la información obtenida en campo para cada vivienda. Para ello se utilizó una Ficha de Reporte, la cual resume las características técnicas de las viviendas, y considera un análisis sísmico simplificado. Todas las viviendas analizadas son de diafragma rígido, se estudia el comportamiento sísmico para los casos de sismo raro y sismo frecuente. Finalmente se determina el diagnóstico sísmico de la vivienda indicando su grado de vulnerabilidad ante dichos eventos sísmicos. De la investigación se concluye que la construcción de las viviendas se realiza sólo con la ayuda de un maestro de obra y pocas veces interviene el Ingeniero Civil, siendo más frecuente su intervención en la etapa de elaboración del proyecto. El escaso conocimiento técnico con que cuentan estos obreros genera condiciones negativas que influyen en la seguridad física de las viviendas. Se encuentran viviendas mal ubicadas, con deficiente cantidad de muros en el sentido paralelo a la calle, muros y tabiques sin confinamientos, muros pésimamente construidos. De las 120 viviendas analizadas ante sismo raro el 65% de viviendas presentan una vulnerabilidad sísmica alta, el 17.5% VS media y el 17.5% VS Baja. Al mismo tiempo este informe nos da una idea clara y general de las condiciones actuales de las viviendas, de cómo se viene construyendo y cual es la tendencia, en la ciudad, en lo que a proceso constructivo de albañilería confinada se refiere. Finalmente, se proponen recomendaciones técnicas preliminares para mejorar el comportamiento sísmico de las viviendas y reducir su vulnerabilidad.Ítem Texto completo enlazado Herramientas para la capacitación en reforzamiento con malla de cuerdas de viviendas de adobe autoconstruidas en áreas sísmicas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-22) Serrano Lazo, Malena Alessandra; Blondet Saavedra, Jorge MarcialDurante las últimas décadas se han desarrollado diversas técnicas de reforzamiento para mejorar la seguridad estructural de las viviendas de tierra ubicadas en áreas sísmicas. Sin embargo, ninguna de estas técnicas ha sido adoptada masivamente por las personas a quienes van dirigidas, debido principalmente a su alto costo y a la falta de difusión. En consecuencia, resulta necesario desarrollar proyectos de transferencia tecnológica y de capacitación en construcción sismorresistente con tierra para mitigar el inaceptable riesgo sísmico de muchas poblaciones rurales. Este proyecto de tesis presenta el diseño y la aplicación de herramientas de transferencia tecnológica para la capacitación de una comunidad andina en construcción sismorresistente con adobe. Se eligió para este proyecto el distrito de Pullo (Ayacucho), ubicado en una zona altamente sísmica, donde más del 80% de pobladores reside en casas de adobe y más del 50% vive en condiciones de pobreza o pobreza extrema. El proyecto consistió en trabajar con los pobladores para que tomen conciencia de la vulnerabilidad de sus viviendas de adobe no reforzado y para que aprendan en forma práctica la técnica de refuerzo con mallas de cuerdas de nylon. Se espera que el proyecto pueda ser aplicado con la misma efectividad en otras poblaciones ubicadas en zonas sísmicas donde la construcción en adobe sea predominante. El documento presenta primero las herramientas y la metodología de capacitación empleados en el proyecto: una mesa vibradora portátil para demostrar la efectividad del refuerzo propuesto y un manual de construcción sismorresistente en adobe. Luego se describe la experiencia de capacitación de la población de Pullo, y finalmente se discuten las conclusiones obtenidas sobre la efectividad del proceso de capacitación y la posibilidad de réplica del proyecto en otras comunidades en riesgo sísmico.Ítem Texto completo enlazado Propuesta de método de diseño para reforzamiento sísmico de muros de adobe con malla de cuerdas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-22) Sarmiento Huamán, Javier Carlos; Blondet Saavedra, Jorge MarcialEsta tesis presenta los resultados del análisis dinámico lineal por elementos finitos de un prototipo de casa de adobe a escala natural. Este prototipo fue ensayado en la mesa vibradora del Laboratorio de Estructuras Antisísmicas del Departamento de Ingeniería (LEDI) de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). El ensayo consistió en tres fases de simulaciones sísmicas de aceleración incrementada y tres vibraciones libres. Durante el ensayo se registraron desplazamientos y aceleraciones en los muros y en la base, incluyendo la fuerza resultante en el actuador de la mesa vibradora. Luego, se procesaron los registros para obtener el periodo de vibración y la rigidez lateral del prototipo. El análisis numérico se realizó con el objetivo de obtener un modelo de elementos finitos cuyo comportamiento sea similar al experimento del prototipo de adobe en el rango lineal. El módulo de elasticidad (E) de la albañilería de adobe del modelo numérico fue calibrado de tal forma que el periodo del primer modo de vibración sea igual al periodo experimental. El cociente de amortiguamiento (ξ) fue tomado de investigaciones realizadas por Groenenberg (2010) y Tarque (2008). El modelo numérico lineal fue sometido a una aceleración igual a la registrada en la mesa vibradora durante la primera simulación del ensayo experimental. La similitud entre periodo de vibración, respuesta de aceleraciones y cortante basal validan la calibración realizada. También se identificó la coincidencia entre esfuerzos máximos de tracción del modelo con las zonas agrietadas del prototipo sometido a una mayor aceleración en la tercera fase. Por lo tanto, el modelo numérico representa numéricamente el comportamiento elástico del prototipo de adobe y predice las zonas potenciales de agrietamiento. El modelo y las zonas agrietadas predicen la formación de bloques de adobe separables. Esta predicción mejorará el análisis del prototipo de adobe como un sistema de bloques rígidos divididos. El objetivo es diseñar un reforzamiento de cuerdas que envuelvan los muros de adobe, impidan la excesiva separación de estos bloques y eviten el colapso de la estructura. Sosa y Soto (2014) reforzaron con cuerdas un prototipo de adobe impidiendo el colapso con simulaciones sísmicas de hasta 1.3 g. Sin embargo, debido a que no hay un diseño, se busca simular el movimiento e impacto de los bloques de adobe reforzado. Los programas de análisis estructural más comunes no modelan el impacto, pero si modelan el movimiento amortiguado. Por ello se realizó una primera aproximación del movimiento de un bloque que impacta en traslación. Se simuló el movimiento con impacto que ocurre con coeficiente de restitución, con el movimiento amortiguado con cociente de amortiguamiento. La equivalencia se comprobó para casos en que el bloque impacta con una superficie estática, acelerada armónicamente y con aceleración sísmica.