Perfil de Proyecto de Tesis Jay Vela Gonzalez (Rev. 29.03.2014)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN – TARAPOTO FACULTAD: INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA: INGENIERÍA CIVIL SEDE: TARAPOTO

“ANÁLISIS Y DISEÑO SISMO-RESISTENTE DE UN EDIFICIO DE CONCRETO ARMADO DE CUATRO NIVELES Y AZOTEA UBICADO EN EL JR. SHAPAJA CUADRA 02, DISTRITO DE TARAPOTO, PROVINCIA DE SAN MARTÍN, DEPARTAMENTO DE SAN MARTÍN”

INVESTIGADOR: JAY VELA GONZALEZ ASESOR: DR. INGº SERBANDOSOPLOPUCO QUIROGA MORALES – PERÚ 2014

I.

DATOS GENERALES 1.1.

TÍTULO: “ANÁLISIS Y DISEÑO SISMO-RESISTENTE DE UN EDIFICIO DE CONCRETO ARMADO DE CUATRO NIVELES Y AZOTEAUBICADO EN EL JR. SHAPAJA CUADRA 02, DISTRITO DE TARAPOTO, PROVINCIA DE SAN MARTÍN, DEPARTAMENTO DE SAN MARTÍN”.

1.2.

INVESTIGADOR:JAY VELA GONZALEZ

1.3.

ASESOR: DR. INGº SERBANDO SOPLOPUCO QUIROGA

1.4.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO: CIUDAD DE TARAPOTO, DISTRITO DE TARAPOTO, PROVINCIA DE TARAPOTO, DEPARTAMENTO DE SAN MARTÍN.

1.5.

PERIODO DE DURACIÓN DEL PROYECTO: NUEVE (09) MESES. (Va todo el resto del año)

1.6.

FACULTAD: INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA. ESCUELA: INGENIERÍA CIVIL

1.7.

EJE TEMÁTICO PRIORITARIO Y LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN 1.7.1. EJE TEMÁTICO: SISTEMAS CONSTRUCTIVOS CONVENCIONALES Y NO CONVENCIONALES PARA EL DESARROLLO SOSTENIBLE 1.7.2. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: MEJORAMIENTO ESTRUCTURAL DE LAS EDIFICACIONES

II.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.1.

REALIDAD PROBLEMÁTICA En el Perú el desarrollo inmobiliario ha tenido un gran avance, desde la construcción de viviendas unifamiliares hasta edificios multifamiliares y edificaciones destinadas al comercio (centros comerciales, oficinas, etc); para el caso de esta investigación nos enfocaremos en el problema de la vivienda, puesto que son estas las que dependen más de la autoconstrucción, el 60 % de las viviendas son autoconstruidas y el 50% están construidas sin planos y con maestros de obras que no están capacitados para esta labor.

Para el caso del Departamento de San Martín y, específicamente, de la ciudad de Tarapoto la autoconstrucción viene creciendo enormemente lo que hace que, al mismo tiempo, crezcan los riesgos que conllevan el uso de materiales de baja calidad, contratación de personal inadecuado y la construcción sin planos y especificaciones técnicas adecuadas a cada tipo de estructura. 2.2.

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA A lo largo del tiempo, la ciudad de Tarapoto, y alrededores, han tenido un crecimiento inmobiliario, lo cual dinamiza la economía local pero, al mismo tiempo, crea nuevos retos para la ingeniería civil, pues se busca construir edificaciones seguras, funcionales y económicas. Muchas personas ven más práctico y económico a corto plazo, contratar a un Maestro de Obra para el diseño y ejecución de los proyectos. Y para obtener la licencia municipal, lo único que hacen es contratar un dibujante cadista y este consigue las firmas de profesionales inescrupulosos que no revisan los proyectos y sólo plasman sus firmas y sellos en los proyectos. Esto es una práctica común. Y, la ingeniería civil carece de todo sentido si se sigue haciendo más común este tipo de prácticas. Pues sin materiales adecuados, profesionales competentes (en diseño y construcción) y sin un proyecto bien hecho aumenta la vulnerabilidad de una estructura antes un sismo. En esta investigación se pretende analizar un edificio que se ha diseñado de una manera errónea (como viene funcionando?, como vivienda y departamentos?, ha sido trabajado como autoconstrucción?....mira que esto es lo que estas enfatizando en el planteamiento del problema) y, posteriormente, se hará una propuesta estructural que cumpla con todas las especificaciones técnicas establecidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones, códigos de diseño (AISC, ASTM, ACI, etc.) y, por lo tanto, la estructura pueda ser resistente ante un evento sísmico.

2.3.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Al observar la geometría en planta y elevación del edificio mencionado, se plantea la siguiente interrogante: ¿De qué manera se podrá conocer si será segura esta estructura ante solicitaciones sísmicas?

2.4.

LIMITACIONES

Al ser una estructura regular en planta se hará el análisis sismoresistente estático y dinámico, y en este último sólo el procedimiento de combinación espectral. No será necesario hacer un análisis tiempo-historia. Al no tener área libre, el Estudio de Mecánica de Suelos se hará en la propiedad del colindante al lote.

III.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA

3.1.

JUSTIFICACIÓN La presente investigación servirá como una referencia documentada de los peligros a los que conlleva el mal diseño de un proyecto. Asimismo, propondrá metodologías prácticas para la mejor comprensión científica de un problema generalizado Hay que precisar una justificación tematica o teorica, una metodológica, una de viabilidad y una práctica; precisar en cada caso por que?

3.2.

IMPORTANCIA El avance científico en el conocimiento del comportamiento dinámico de una estructura en Tarapoto, servirá para reducir el riesgo sísmico en esta zona urbana. Mediante el uso de simulaciones con programas de análisis y diseño de estructuras adaptados a la normatividad peruana, se logrará usar una metodología que pretende ser modelo a seguir para posteriores investigaciones, desarrollo de proyectos, análisis de vulnerabilidad y estudios de riesgo sísmico. (ojo: los programas, servirán para efectuar comprobaciones y precisiones)

IV.

OBJETIVOS 4.1.

OBJETIVO GENERAL Realizar el análisis sismo-resistente del edificio ubicado en el Jr. Shapaja Cuadra 02, Distrito de Tarapoto, Provincia de San Martín, Departamento de San Martín.

4.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

  

V.

Poner 6 obj. Específicos: En forma de objetivos indicar lo que se va a hacer para cumplir el obj. General. Proponer parámetros básicos de análisis y diseño de edificios con alturas entre 1 y 4 pisos en la ciudad de Tarapoto. Elaborar una propuesta segura y económica en base al mismo diseño arquitectónico actual del edificio ubicado en el Jr. Shapaja Cuadra 02, Distrito de Tarapoto, Provincia de San Martín, Departamento de San Martín.

MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL 5.1.

ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN No se registran antecedentes similares, habiendo sólo análisis y diseños de edificaciones por separado. FALSO, HAY MUCHA INVESTIGACION. Hay Textos, hay trabajos, cada uno de ellos tiene propuesta, tienen conclusiones….todo ello son referencias…

5.2.

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS  Estructura: Es el armazón que le da forma a un edificio (Esqueleto). Sostiene a un edificio, lo fija al suelo y hace que las cargas se transmitan a éste. Lo que hace resistente a una edificación ante movimientos sísmicos.  Sismo: Es un movimiento ocasionado debido a la presión y a la liberación de energía acumulada en el interior de la tierra. Estos pueden originar graves daños en las edificaciones, si no se han tomado las medidas preventivas relacionadas al buen diseño, al adecuado proceso de construcción y la elección de buenos materiales.  Ingeniería sismo-resistente: Es la combinación de una serie de conceptos, que considerados de manera integrada, permiten el diseño de una construcción capaz de resistir los efectos de los “sismos razonablemente más fuertes” que se puedan presentar en el futuro en la localidad.  Código AISC: Son los parámetros de análisis y diseño propuestos por el Instituto Americano de Construcción en Acero (American Institute of Steel Construction)  Normas ASTM: Son las normas hechas por laSociedad Americana para Pruebas y Materiales (American SocietyforTesting and Materials), se usan en investigaciones y proyectos de desarrollo, sistemas de calidad, comprobación y



      5.3.

aceptación de productos y transacciones comerciales por todo el mundo. ACI: Instituto Americano del Concreto (American Concrete Institute), es una autoridad a nivel mundial para el desarrollo y la distribución de las normas para todo lo que implique diseño de concreto, la construcción y los materiales. Reglamento Nacional de Edidifcaciones Análisis Diseño. Métodos de análisis

BASES TEÓRICAS

Comportamiento de vigas de concreto reforzado. Según AUTOR1, “las vigas…… Las vigas de concreto simple son ineficientes como elementos sometidos a flexión debido a que la resistencia a la tensión en flexión es una pequeña fracción de la resistencia a la compresión. En consecuencia estas vigas fallan en el lado sometido a la tensión a cargas bajas mucho antes de que se desarrolle la resistencia completa del concreto en el lado de compresión. Por esta razón se colocan las barras de acero de refuerzo en el lado sometido a la tensión tan cerca como sea posible del extremo de la fibra sometida a la tensión, conservando en todo caso una protección adecuada del acero contra el fuego y la corrosión”. Si imaginamos una viga simplemente apoyada con refuerzo en tracción (figura II-1) y le aplicamos carga de modo gradual desde cero hasta la magnitud que producirá su falla, claramente puede distinguirse diferentes estados en su comportamiento: abcde

fc < < fc'

fc~ ~0.50 fc'

fc < fc'

E.N.

fc'

fc < fc'

E.N.

E.N.

fs < fy

fs =fy

E.N.

E.N.

fct < fr (a)

fct~ ~ fr (b)

fct > fr (c)

(d)

fs =fy

(e)

Fig. 1. Variación de los esfuerzos y deformaciones con el incremento del momento aplicado. 1

AUTOR, Título del Texto, pág. …..

1° ETAPA. La carga externa es pequeña. Los esfuerzos de compresión y tracción en la sección no superan la resistencia del concreto, por lo que no se presentan fisuras. La distribución de esfuerzos en la sección es la mostrada en la fig. 1-a. 2° ETAPA. La tensión en el concreto casi alcanza su resistencia a la tracción. Antes que se presente la primera grieta toda la sección del concreto es efectiva y el refuerzo absorbe el esfuerzo ocasionado por su deformación. La deformación en el concreto y el acero es igual, debido a la adherencia que existe entre ellos, los esfuerzos en ambos materiales están relacionados a través de la relación modular (n). fs=nfc1. donde:

fs: Esfuerzo en el acero. f’c1: Esfuerzo en el concreto. La viga experimenta un comportamiento elástico y la distribución de esfuerzos es la mostrada en la fig. 1-b. 3° ETAPA. Se alcanza el denominado momento crítico, Mcr, bajo el cual se desarrollan las primeras fisuras en la zona central de la viga. El eje neutro asciende conforme la carga aumenta como se aprecia en la figura (1-c). El concreto, al agrietarse, no resiste el esfuerzo de tracción y este es absorbido íntegramente por el refuerzo. La sección es menos rígida pues su momento de inercia disminuye. en esta etapa, el concreto tiene una distribución de esfuerzos casi lineal. los esfuerzos en el concreto llegan hasta 0.50 f’c. Conforme aumenta la carga, las fisuras se van ensanchando y se dirigen hacia el eje neutro. 4° ETAPA. El refuerzo alcanza el esfuerzo de fluencia aunque el concreto no llega a su resistencia máxima. Los esfuerzos en el concreto adoptan una distribución aproximadamente parabólica (fig. 1-d). La deflexión se incrementa rápidamente y las fisuras se ensanchan. Conforme se incrementa la carga, el acero entra a la fase de endurecimiento por deformación y finalmente el concreto falla por aplastamiento (fig. 1-e). TIPOS DE FALLA DE LOS ELEMENTOS SOMETIDOS A FLEXIÓN Para AUTOR2, “los elementos….. Los elementos sometidos a flexión casi siempre fallan por compresión del concreto, sin embargo el concreto puede fallar antes o después que el acero fluya. La naturaleza de la falla es determinada por la cuantía de refuerzos y es de tres tipos”.

1. Falla por tensión: Se conoce como falla dúctil y sucede cuando el acero en tracción a llegado primero a su estado de fluencia antes que el concreto inicie su aplastamiento en el extremo comprimido; o sea cuando en la falla εs >εy. se aprecian grandes deflexiones y fisuras antes del colapso lo cual alerta a los usuarios acerca del peligro 2

AUTOR, Título del Texto, pág. ….

inminente. Estas secciones son llamadas también sub.-reforzadas ó bajo armadas. 2. Falla por compresión: Se lo conoce como falla FRAGIL, sucede si primeramente se inicia el aplastamiento del concreto antes que el inicio de la fluencia del acero en tracción, es decir cuando en la falla εs εy (a) Falla por tensión

εs