Análisis sísmico utilizando bloques rígidos de modelos de vivienda de adobe de 2 pisos

Abstract

Las 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.