Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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Comportamiento en flexocompresión de columnas y muros estructurales de concreto armado: estado del arte
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-01) Atao Huamán, Jason Wiliams; Silva Berríos, Wilson Edgar
Se compila el resultado de varias investigaciones realizadas en diversas regiones sísmicas del mundo, referidas al comportamiento sísmico en flexocompresión de secciones de columnas y de muros estructurales. Se usa el modelo de pandeo longitudinal de barras de acero, que considera el efecto “Bauschinger” estudiado por Rodríguez, Botero & Villa (1999), profundizado por Ortiz, Rodríguez & Torres (2014) e Iñiguez & Rodríguez (2015). En primer lugar, se presentan las propiedades mecánicas del concreto confinado y no confinado; las propiedades mecánicas de las barras de acero de refuerzo, considerando los parámetros que definen los diagramas esfuerzo-deformación; y las consideraciones para el pandeo del acero de refuerzo longitudinal ante acciones sísmicas. Luego, se presentan los diagramas momento-curvatura de secciones de columnas y de muros estructurales, ya que éstos permiten definir el comportamiento sísmico de dichos elementos estructurales. También se muestra la determinación del cálculo de los momentos máximos probables en columnas y muros estructurales. Para columnas, el enfoque es para secciones circulares y rectangulares; en cambio, para muros se estudian las secciones rectangulares y las secciones de forma compuesta con bordes extremos simétricos. Se especula acerca de la capacidad cortante de columnas cortas versus su capacidad en flexión; con algunos pocos resultados experimentales se muestra que la falla por corte ocurre antes que la falla por flexión. Con la información recopilada y los modelos planteados, se desarrollan ocho ejemplos analíticos de aplicación: una columna de sección cuadrada, un muro estructural de sección rectangular, un muro estructural de sección “T”, una sección circular convencional, una sección circular reforzada externamente con una funda de láminas de acero “roladas” y soldadas, una sección circular reforzada con láminas delgadas de polímero reforzado con fibras (FRP), el análisis del efecto de la resistencia del concreto en el incremento de capacidad de una sección circular convencional, y el reforzamiento con “aletas” de un pórtico de uno y dos niveles. Las secciones se analizan usando diagramas de interacción y diagramas de contorno, con la ayuda “Mathcad”. Todas las sub-rutinas necesarias desarrolladas se presentan adjuntas en la Sección Anexos de esta Tesis. Finalmente –para ilustrar la aplicación de los temas desarrollados-, se analizan y diseñan los elementos estructurales (viga, columna y muro) de un sistema estructural dual, pertenecientes a un edificio de concreto armado, aplicando las normas peruanas E.020 (2006), E.030 (2018) y E.060 (2009). Se comparan los resultados del diseño reglamentario, con los resultados del modelo de pandeo longitudinal. En ese contexto, se concluye que para garantizar una rotulación continua en las zonas críticas de extremos de columnas y/o muros estructurales, el espaciamiento de estribos no debe ser mayor a 5cm, para el caso de barras longitudinales de diámetro superior a 5/8’’.
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Efectos del tipo de refuerzo horizontal (convencional y electrosoldado) sobre el comportamiento sísmico de la albañilería confinada
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-19) León Jesús, Raúl Gonzalo; Cruz Munive, Carlos Alberto de la; Silva Berríos, Wilson Edgar
Hoy en día, Perú tiene un alto déficit habitacional, debido a que no se ha podido manejar adecuadamente el crecimiento demográfico y la densificación urbana. Por otro lado, el país es altamente sísmico, además de tener un medio ambiente erosivo. La Ingeniería Sismorresistente es una rama de la Ingeniería Civil cuyo objetivo principal es proyectar y construir obras civiles de manera tal que puedan tener un comportamiento satisfactorio ante los sismos, es decir, que principalmente el edificio tenga mayor rigidez hasta llegar a su límite elástico y luego mayor ductilidad y resistencia en el rango inelástico. El hecho de tener mayor rigidez hará que el edificio tenga menores desplazamientos y fisuras frente a cargas sísmicas; entonces, se obtendrá un buen comportamiento para condiciones de servicio. Por otro lado, el hecho de tener mayor ductilidad hará que se implemente la seguridad de los ocupantes dándoles suficiente tiempo como para buscar refugio o evacuar el lugar; por ello, es necesario que estas edificaciones sean diseñadas contemplando su incursión en el rango inelástico, de tal forma que puedan ser reparadas después de un terremoto severo que produzca su falla. La albañilería estructural es una alternativa económica y sencilla de aplicar en edificaciones de hasta 5 pisos, y en años anteriores ha podido soportar grandes sismos cuando ha tenido un adecuado sistema constructivo y distribución de muros tanto en planta como en elevación. Debido a la popularidad de los muros de albañilería confinada en la construcción resulta importante investigar otros tipos de albañilería estructural que presenten una mayor facilidad constructiva y tengan un mejor comportamiento (mejor estabilidad, mayor resistencia, rigidez y ductilidad) frente a un sismo. En ese contexto, se busca proponer una nueva forma de construcción en albañilería estructural que sea eficiente y económica. Por ello, se propone en esta investigación el uso de la Albañilería confinada con refuerzo horizontal de malla electrosoldada Murfor, de modo que se presente como posible ventaja principal mayor resistencia y rigidez frente a cargas sísmicas, cerrar grietas en los muros evitando el deterioro de la albañilería y sea fácil de colocar en las juntas del mortero. En primer lugar, se realizaron pruebas de control sobre la unidad y luego sobre prismas de ambos tipos de albañilería. Luego se construyeron muros representativos con ambos tipos de refuerzo horizontal (tradicional 6 mm y malla electrosoldada Murfor). Los dos muros fueron sometidos a un ensayo de carga lateral cíclica, con amplitud de desplazamientos controlados. Una vez analizados los resultados, se concluyó que la Albañilería confinada con refuerzo horizontal de malla electrosoldada Murfor, tiene mayor rigidez, dado que presentó menores fisuras en el rango elástico; y cumple con las exigencias de la Norma E.070 Albañilería, del Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú

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