ITERACION SISMICA SUELO - ESTRUCTURA EDIFICACIONES DE ALBAÑILERIA CONFINADA EN MOQUEGUA

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE POSTGRADO

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ITERACION SISMICA SUELO - ESTRUCTURA EDIFICACIONES DE ALBAÑILERIA CONFINADA EN MOQUEGUA

Tesis para optar el grado académico de:

MAGISTER EN INGENIERIA CIVIL

CON MENCION EN ESTRUCTURAS

Presentado por:

RUTH MERCEDES JINES CABEZAS

Asesor:

MGR. -----

Tacna - Perú

Agosto 2015

1. DATOS GENERALES

1. Título Tentativo

ITERACION SISMICA SUELO - ESTRUCTURA EDIFICACIONES DE ALBAÑILERIA CONFINADA EN MOQUEGUA

1. Autor

• Ruth Mercedes Jines Cabezas

1. EL PROBLEMA

1. Planteamiento del Problema

La ciudad de Moquegua, al estar ubicado en el “Cinturón de Fuego del Pacífico” presenta vulnerabilidad a tener consecuencias dañinas ante eventos sísmicos, ya que éstos tienen bastantes probabilidades de tener lugar en la costa de nuestro país. Aproximadamente el 40% del área peruana es altamente sísmica (costa peruana), es posible afirmar que, en la escala Mercalli Modificada (MM),  la intensidad sísmica es de unos potenciales 9 grados.

Al tema de la zona sísmica se le suma la existencia de problemas con el suelo, ya que hay zonas con suelos de resistencia pobre, placas tectónicas cercanas (Placa de Nazca y Placa sudamericana), incluso complejidad en la superficie del suelo. Estas zonas vulnerables son habitadas por una enorme cantidad de personas, las cuales se ven intimidadas por los sismos en potencia que pueden ocurrir en cualquier momento.

Así mismo, se debe buscar el diseño de un modelo integrado que considere las hipótesis planteadas con el objetivo de lograr un análisis más cercano a la realidad y prever los esfuerzos a los que estarán sometidos los elementos estructurales. Cabe resaltar que dicho análisis de un modelo integrado es capaz de brindar un diseño acorde a la reglamentación vigente previniendo la pérdida de vidas humanas y daños materiales de acuerdo a la filosofía del diseño Sismorresistente.

1. Formulación del Problema

Aplicar la Interacción Sísmica Suelo-Estructura en Edificaciones de Albañilería Confinada con zapatas aisladas,  con la finalidad de llegar a investigar la participación del suelo de fundación conjuntamente con la estructura frente a eventos sísmicos y los parámetros que intervienen en dicha interacción.

1. Justificación de la investigación

El desarrollo de la presente investigación científica es relevante y se justifica por las siguientes razones:

• Moquegua está localizado en una región tectónicamente compleja y de alta actividad sísmica con origen en el proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la sudamericana a una velocidad de 8-10 cm por año (DeMets, 1980). Según su historia sísmica, en esta región han ocurrido grandes sismos como el de Moquegua en 1604 (M=8,4) el de Tacna en 1868 (M=8,6), y los de Arequipa en 1958 (M=7,3), 1960 (M=7,5), 1979 (M=6,9), 1999 (M=6,1) y recientemente el del 23 de junio del 2001 (M=8,2). Este ultimo produjo un gran número de replicas las cuales fueron registradas por una red sísmica local instalada por el Instituto Geofisico del Perú (IGP).

• Porque desde  el Punto de Vista geoestructural, la el Perú está constituida por cuatro zonas paralelas a la fosa Perú-Chile (Mégard, 1978): la cadena costanera, que está recortada transversalmente por los valles de Tambo, Osmore, Locumba, Sama y Caplina; el piedemonte del Pacìfico, cuya morfología corresponde al dominio de las grandes pampas (La Joya, Clemesí, Pedregal, La Yarada, etc); la cordillera occidental, formada por elevaciones paralelas a la línea de costa con una cobertura volcánica Cenozoica y finalmente el Altiplano, formada por una serie de cuencas planas cuya altitud promedio es de 4000 m.s.n.m.

• Porque al añadir los coeficientes de rigidez del suelo a los modelos con una base empotrada se pueda obtener un análisis más cercano del comportamiento de la edificación.

1. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1. Objetivo General

Aplicar y Analizar la Iteración Sísmica Suelo – Estructura a Edificaciones de Albañilería Confinada con zapata aislada

1. Objetivos Específicos

• Adaptar los modelos de interacción sísmica suelo-estructura a edificaciones con zapata aislada.  
•  Ejecutar los cálculos de los diferentes modelos de interacción sísmica suelo-zapata aislada-superestructura para el caso de edificaciones de albañilería confinada.
• Demostrar que con la Iteración suelo Estructura, se obtienen menores esfuerzos en los elementos estructurales
• Determinar los diferentes modelos de Iteración Suelo – Estructura y describirlos.
• Realizar una serie de análisis sísmicos con y sin Interacción Suelo-Estructura para una edificación multifamiliar utilizando el software ETABS 2013

1. MARCO TEÓRICO

1. Antecedentes del Estudio

La interacción entre el suelo y la estructura ha sido investigada ampliamente en el campo de la Ingeniería Civil. Además, se puede describir esta interacción como el contacto dinámico entre la base y la cimentación de la estructura así como la redistribución de los esfuerzos en la superestructura.

Sin embargo, el verdadero comportamiento de la interacción suelo estructura aún está lejos de su verdadera formulación, debido a que los modelos matemáticos y físicos empleados presentan espectros aún pendientes por ser determinados y modelados. Por lo que, dicha área presenta un sinnúmero de líneas futuras de investigación científica.

Luego de haber realizado una revisión minuciosa y detallada en diferentes fuentes bibliotecarias y de Internet, se ha encontrado estudios relacionados al tema y al problema de investigación planteados. A continuación describimos de forma breve y concreta la relación de antecedentes de la presente investigación:

1. William Conrad Galicia Guarníz y Javier Rubén León Vasquez (2007), Realizó Un Estudio Titulado: “Interacción sísmica suelo-estructura en edificaciones de Albañilería confinada con plateas de cimentación”  concluye que la interacción suelo estructura nos permite determinar simultáneamente el comportamiento del suelo de fundación con la edificación frente a eventos sísmicos, demostrando que ante tal escenario el suelo coadyuva a una mejor distribución de esfuerzos en todos los elementos estructurales de la edificación, mediante la disipación de cierto porcentaje de energía inducida por un sismo.

1. Carlos Jurado Cabañes, (2012), Realizó Un Estudio Titulado: “Problemas de Iteración Suelo Estructura en Cimentaciones y muros de contención Influencia de los Fenómenos de Despegue y Deslizamiento”, concluye que en estructuras esbeltas predomina la rotación, mientras que en estructuras con esbelteces menores de 1,0 la traslación es el efecto más importante. Esto controla como era de esperar el levantamiento de la losa de cimentación debido a la rotación.

1. José Antonio Meza Rodríguez Y Christian José Valderrama Carpio (2014), Realizó Un Estudio Titulado: “Influencia de la Interacción Suelo-estructura en la Reducción de Esfuerzos de una Edificación Aporticada”, concluye que los menores esfuerzos internos obtenidos al implementar la Interacción Suelo-Estructura suceden debido a  que parte de la energía  generada por el sismo en la estructura es absorbida por el suelo de fundación, ya que éste trabaja como un resorte en las bases.

1. Bases Teórico Científicas

1. Albañilería Confinada

Está formada por losas aligeradas o macizas apoyadas en muros de ladrillo, en cuyo perímetro se colocan elementos de concreto armado.

Los elementos de concreto armado llamados confinamientos  que son de dos tipos: verticales, conocidos como columnas de amarre y los horizontales conocidos como vigas de amarre, vigas soleras o vigas collar.

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