Tipología de daños en viviendas de mampostería

Debido a los levantamientos de daños a edificaciones, realizados durante el proceso de validación de los estudios del mapa de riesgos para correlacionar este tipo de daños con las características físicas del lugar, se decidió realizar estudios de campo con enfoque de daños a viviendas de mampostería. . .

Los resultados fueron exitosos, no solo por la posibilidad de utilizar ejemplos ilustrativos de los daños ocurridos en estas ciudades, para que los métodos de reparación y reforzamiento fueran específicos a los casos típicos de daños que allí existían, sino también por que las víctimas pudieran conocer que los estudios fueron hechos especialmente para ellos, para que se involucren más en el proceso de ejecución de las obras de reparación y refuerzo, al mismo tiempo que puedan tomar como ejemplo para situaciones similares los casos de su propia ciudad o distrito.

Además, durante el proceso de reparación y refuerzo, se logró utilizar estas experiencias como casos prácticos para capacitar a jefes de obra y albañiles en la realización de trabajos en obra, además de su aplicación luego de su participación en la formación teórica.

Mientras que en los sismos ocurridos entre 1966 y 1970, la principal causa de daño a las viviendas de mampostería fue falta de pilares de hormigón armado, en el caso del sismo en la región de Ica, hubo pocos daños por falta de columnas de refuerzo. Más bien, son viviendas cuyos muros no tenían tirantes; la mayoría con columnas de hormigón armado, con techos livianos y flexibles, hechos de vigas de guadua y caña triturada y con cercas o casas semiconstruidas, que fallaron por flexión debido a las cargas sísmicas perpendiculares a las caras de los muros, que produjeron grietas cercanas a las esquinas , propagándose de arriba hacia abajo, cuando los pilares o muros de refuerzo perpendiculares a los muros rotos se encontraban a una distancia aproximada de 5 m.

Cuando la separación entre pilares o muros perpendiculares era mayor de 6 m, se producían fallas en la parte central y superior, por momento positivo o derribo del muro, en forma de «U» (ver falla tipo 3).

Muchos muros de ladrillo de las casas ubicadas en Ica, Pisco, Chincha y Cañete se cayeron porque se comportaron como un cerco. El techo ligero y flexible de bambú o madera no se adhiere a la pared desde el borde superior como lo haría un techo de concreto reforzado. En este último caso, la rotura se produce por un tirón diagonal. El muro confinado en la parte inferior por la cimentación y en la parte superior por la losa del techo es casi siempre un rectángulo, pero cuando se somete a una carga sísmica horizontal, se convierte en un paralelogramo.

En este paralelogramo, la diagonal de alargamiento hace que el muro falle por tracción diagonal, y la diagonal de acortamiento, en la esquina superior del muro, choca con el ángulo, la unión pilar-viga, provocando que se dañen entre sí por compresión diagonal.

En los siguientes ejemplos, tomados del Centro-Sur, se expondrá, con Fotos y gráficos ilustrativos., se proporcionarán dichos casos y soluciones de reparación y refuerzo. Esta presentación ha sido organizada para mostrar los dos casos de daños más graves y amenazar la vida, la salud y el valor de la pérdida de la propiedad, como en casos menores.

FALLO TIPO 1 TECHO DURO Y FALTA DE REFUERZOS: POSTES Y VIGAS DE HORMIGÓN ARMADO

1.1. Subtipo de falla: tensión diagonal

• F-5.1 Mapa de peligros y ubicación de casos de estudio en Ica. El pueblo de Comatrana está marcado con un círculo.
• Figura 1.1a Fallo a tracción diagonal de la fachada por ausencia de columna de amarre. Esta situación provocó graves fisuras y un importante desplazamiento de las partes rotas del muro. Ubicación: Comatrana, Ica. Terremoto 15/08/2007. Ubicación en F-5.1.
• Figura 1.1b Detalle de la rotura del pilar derecho.

• Figura 1.1c Rotura de tracción diagonal en la fachada posterior. La casa, ubicada en Barrio Nuevo 173, Pisco, no tiene columnas. Se recomienda: Colocar pilares de refuerzo y una viga de unión en hormigón armado. Edificio dañado por el terremoto del 15 de agosto de 2007. Ubicación en F-5.2

• Figura 1.1d Falla por tracción diagonal provocada por la ausencia de una columna de contención en la esquina de los muros. Sunampe, Chincha, 15/08/07. Solución: Demoler y reemplazar con una columna de hormigón armado. ubicación en F-5.3

PROCESO DE REPARACIÓN Y REFUERZO

Solución general para reforzar la fachada principal dañada.

1. Apoye firmemente el techo con vigas y postes.
2. Demolición de muros agrietados y desplazados.
3. Coloque la barra de refuerzo de la columna de barras de refuerzo, corte y coloque las varillas de acero de acuerdo con los detalles que se dan en Figura 1.2c, pags. 40 de este manual. En la fachada, agregar columnas de 0.20 mx 0.25 m, dimensión 0.25 m paralelas a la fachada, con 4 Ø 3/8″ y estribos de 1/4″ @ 0.15 en toda la altura del vano de la ventana, y reemplazar el cumbrera derecha con un pequeño muro de hormigón armado de 6 Ø 3/8” o, en general, con un pilar de 0,20 mx 0,25 m.
4. Conecte firmemente las varillas del pilar a las vigas de amarre del techo. Si no existen, coloque vigas invertidas en el techo.
5. Reconstruir paredes demolidas.
6. Rellene columnas, tablas y vigas con hormigón.
7. Reemplace la misma ventana.

1.2. Subtipo de falla: compresión diagonal

• Figura 1.2a La foto muestra un muro confinado. Sus ángulos superiores chocaron con la unión viga-columna, provocando su falla; También se deterioraron. Hotel ubicado en Pisco. Dañado el 15 de agosto de 2007.

Figura 1.2b Diagrama que explica la compresión diagonal.

Figura 1.2c Detalle del corte para la inserción de un nuevo poste y viga.

PROCESO DE REPARACIÓN Y REFUERZO

Figura 1.2d La colocación de una octava reforzada en la esquina evita daños en el nudo y la pared por el efecto de arriostramiento.

CASO I:

1. Demolición de hormigón de puntas de columnas y extremos de vigas dañadas.
2. Colocar un nuevo refuerzo para reemplazar las varillas deformadas, soldando las nuevas varillas con las existentes. Coloque 2 Ø ½” en diagonal.
3. Derriba la esquina superior de la pared y deja un octavo.
4. Rellenar con hormigón f’c = 210kg/cm2

Figura 1.2e La adición de pequeños muros de hormigón armado de ancho «a», entre 0,30 y 0,50 m, aumenta significativamente la resistencia al corte sin provocar grandes modificaciones en la cimentación.

CASO II:

1. Si el muro de ladrillo sufre mucho corte sísmico, porque la densidad del muro en la dirección de su eje es baja, agregue, en el centro del muro, una losa de hormigón de ancho «a» de acuerdo con el requisito de esfuerzo sísmico.
2. Cuando taladre orificios en la pared para acomodar la losa nueva, hágalo en forma de malla para formar llaves de corte y evitar que la pared se «deslice» a lo largo de la losa, reduciendo el efecto de arriostramiento en las esquinas superiores.

FALLA TIPO 2 CASAS DE MAMPOSTERÍA SIN COLUMNAS Y VIGAS DE FIJACIÓN CON CUBIERTA LIGERA Y BLANDA

• F-5.2b Mapa de peligrosidad validado de Pisco y San Andrés.
• Figura 2a Construcciones de mampostería no confinada, sin columnas ni tirantes y con cobertura ligera. La parte superior de los muros se derrumbó en este edificio, ubicado en Pisco, el 15 de agosto de 2007. Nótese que la solución recomendada trata de aprovechar al máximo los elementos que no han sufrido daños: cimentación, pisos y muros. El objetivo es reducir los costos de rehabilitación al tiempo que se garantiza la seguridad física.

Las cartas F-5.2a y F-5.b tienen más del 90% de coincidencia, lo que demuestra que son de gran utilidad para la densificación urbana y la expansión de las ciudades. Durante la validación del mapa de riesgos se confirmó que la mejor opción de desarrollo urbano para Pisco es expandirse hacia el sureste, es decir, hacia las áreas de la finca San Antonio.

Perú cuenta con mapas de riesgo INDECI/PNUD PCS-1E para más de 130 ciudades y pueblos. Se ha propuesto que el programa Ciudades Sostenibles sea una hoja de ruta para los municipios peruanos durante el período 2008-2021. Las autoridades locales tienen la enorme responsabilidad de proteger a las comunidades que las eligieron y de instalarlas en zonas de baja y media peligrosidad.

PROCESO DE REPARACIÓN Y REFUERZO

1. Si el techo permanece liviano y flexible, el diseño del refuerzo debe ser similar al utilizado en las cercas.
2. En las esquinas se adicionan cuatro postes de 0,20 mx 0,20 m con 4 estribos Ø 3/8″ y Ø 1/4″.
3. Como los muros frontal y posterior son muy largos, se les agrega una columna de 0,20 mx 0,25 m en el bastante.
4. Se coloca una viga collar de 0,17 m de espesor por 0,25 m de ancho con 4 Ø 3/8″, en particular en el perímetro de los muros, con estribos de 1/4″ @ 0,20

FALLO TIPO 3 FALTA DE VIGAS DE FIJACIÓN, PERO CON COLUMNAS DE REFUERZO, EN CASAS DE MAMPOSTERÍA CON TECHO LIGERO Y EN MUROS SIN COBERTURA

Este caso fue uno de los más frecuentes encontrados en la periferia de los municipios encuestados. las fotografías de Figura 3.1 Sí Figura 3.2 muestran grietas en las paredes cerca de las esquinas. Las razones estructurales se explican en Figura 3.3.

• Figura 3.1 Grieta de flexión negativa cerca de la esquina, que se propaga de arriba a abajo. Ubicación: Comatrana, Ica.
• Figura 3.2 En el mismo lugar se observa una fisura por flexión negativa «reparada estéticamente». ubicación en F-5.1.
• Figura 3.3 Cuando las columnas están separadas por más de 5,5 m, la falla suele ocurrir en la parte media superior del muro por momento positivo. explicación en F-3.4. Lugar: Pisco. ubicación en F-5.2b.

PROCESO DE REPARACIÓN Y REFUERZO

1. Desmontar el techo ligero (cubierta y vigas de bambú) o levantar todo el techo útil mediante gatos hidráulicos o postes de encofrado tipo Acrow. Monte lo suficientemente alto sobre las paredes para trabajar cómodamente.
2. Construya la viga de cuello encima de todas las paredes, asegurándose de que las varillas de acero estén interconectadas de forma segura con las otras vigas, así como entre sí y con los pilares de refuerzo hacia arriba.
3. Rellenar los collares según el ancho del muro o postes, de 0,17 m de altura, con 4 estribos Ø 3/8″ y ¼» @ 0,20 m.
4. Rehaga el techo si se quitó el techo o regrese suavemente todo el techo a su posición original sobre la nueva viga de cuello, asegurando las vigas de bambú en sus extremos con la viga de cuello, abrazaderas o mecanismos similares.
5. Si los pilares están muy separados, el momento positivo (Mo+) será mucho mayor que el momento negativo (Mo-) y la falla ocurrirá en la parte superior del medio del muro. La solución: Colóquese el collar si el techo es ligero y flexible; si es liviano, proporcione una viga de retención plana que una los postes a las vigas. Si la separación entre pilares es superior a 7,5 m, colocar un pilar de hormigón armado en medio del muro.

FALLO TIPO 3 FALTA DE VIGAS DE FIJACIÓN, PERO EXISTENCIA DE COLUMNAS DE REFUERZOEN VIVIENDAS DE ALBAÑILERÍA CON CUBIERTA LIGERA, Y EN EL CASO DE MUROS SIN CUBIERTA (BAJOS)

• Figura 3.5 Fallo de un muro por flexión provocada por la falta de contención superior con una viga con alas. El mayor desplazamiento se produjo en el vértice del triángulo superior izquierdo y el muro colapsó. Comatran, Ica. 15/08/2007. ubicación en F-5.1.

PROCESO DE REPARACIÓN Y REFUERZO:

1. Retire los ladrillos sueltos de la parte no colapsada de la pared y levante la pared.
2. Colocar vigas bridadas en los muros todo alrededor, con una altura de 0,17 my el ancho del poste con 4 estribos Ø 3/8″ y ¼» cada 0,20 m.

• Figura 3.6 Falla por flexión del triángulo recto superior del muro, por ausencia de columna o viga de unión. Lugar: Pisco, F-5.2b.

PROCESO DE REPARACIÓN Y REFUERZO:

1. Construye la parte caída de la pared.
2. Colocar el refuerzo de la columna en el lado derecho, con buena unión con las varillas de acero existentes.
3. Colocar la armadura de tirantes, el encofrado y verter el hormigón desde el poste hasta aproximadamente 0,20 m del borde superior.
4. Coloque la armadura del techo, forme los lados de las vigas y vierta el hormigón.

FALLA TIPO 4 VIVIENDA EN CONSTRUCCIÓN, EN LA QUE SE INICIA EL MISMO ERROR GENERAL DE NO UTILIZAR VIGAS COLLAR

• Figura 4.1 Casa de mampostería cuyo techo parte con elementos livianos de vigas de bambú y mimbre, pero sin vigas de cuello. Ubicación: Comatrana, Ica, fecha: 11 de diciembre de 2008. Ubicación en F-5.1.

• Figura 4.2 Otro ángulo de la misma casa. Esta imagen muestra cómo el propietario-constructor explica la necesidad de colocar primero la viga de cuello alrededor de todo el perímetro de la casa y luego instalar el techo liviano de bambú y caña triturada.

PROCESO DE REPARACIÓN Y REFUERZO

Se recomienda colocar la varilla de hormigón armado sobre los muros, de ancho similar al de los pilares y 0,17 m de altura con estribos de 4 Ø 3/8″ y 1/4″ cada 20 cm, con la armadura anclada en sus extremos para reforzar los pilares.

FALLA TIPO 5 FALTA DE AMPLIACIÓN DE UNA CASA POR FALTA DE ELEMENTOS DE REFUERZO

Figura 5.1 Observamos que, en el techo, el columpio no se extiende y que no hay ningún poste de anclaje. Se trata de una ampliación realizada en el patio exterior de una casa ubicada en Comatrana, Ica, que fue dañada por el terremoto del 15/08/2007. Ver ubicación en F-5.1.

PROCESO DE REPARACIÓN Y REFUERZO

1. Demoler el muro dañado y desplazado.
2. Levantar la pared a la altura de la parte inferior del techo, dejando retranqueado el lado derecho para poder introducir la columna.
3. Recorte el voladizo para insertar la viga de conexión, conectando firmemente las armaduras de vigas a las armaduras de columnas existentes. Utilice una plancha de 3/8″ y unas pinzas de 1/4″.
4. Colocar el refuerzo de la columna de fachada. En la parte superior colocar los refuerzos de viga de fachada con hierro de 3/8″ y estribos de 1/4″.
5. Realice también los pasos 1, 2, 3 y 4 en el otro lado de la extensión.
6. Rellene ambas columnas y asegure las vigas con hormigón.
7. Colocar una columna intermedia en la fachada y construir la varilla de hormigón armado.

FALLA TIPO 6 FALLA DE VIVIENDAS DE ALBAÑILERÍA POR IMPACTO O EMPUJE, OCASIONADA POR DEFLEXIÓN LATERAL DE UNA EDIFICACIÓN VECINA

• Figura 6.1 El gran edificio de cuatro pisos a la derecha fracasó con la vivienda del segundo piso a la izquierda. Empujada hacia la izquierda, la casa fue cortada en la unión del segundo piso con el techo del primer piso. Ubicación: Pisco, ubicación F-5.2.
• Figura 6.2 Detalle de la zona de impacto entre los edificios de F-6.1.

RECOMENDACIONES SUGERIDAS:

1. Limpie lo más posible la junta que separa el edificio alto y flexible de la casa.
2. Si se va a reparar y reforzar el edificio grande, se deben colocar muros de corte de hormigón armado para reducir la deflexión lateral y el impacto en la casa vecina.
3. Es necesario cumplir con la norma sísmica NTE 030 – 2003. Cada propietario debe retirarse del límite del predio, según se especifica en la referida norma, de acuerdo a la altura de la construcción.

Figura 6.3 Casa de ladrillo de dos plantas con fisura diagonal provocada por el impacto del edificio vecino alto y flexible. En Lima, varios casos similares ocurrieron durante el terremoto de 1974, ilustrados por este diagrama.

FALLO TIPO 7a DEFECTOS DE LAS CERCAS Y SUS REPARACIONES Y REFUERZOS

• Figura 7.1 “Cerco de mentira” de una escuela en Sunampe, Chincha. Error el 15/08/2007. Parece una valla recomendada en el libro Disaster Reduction F-3AL22, página 153, pero en lugar de una columna de hormigón armado tiene una cresta de ladrillo sobre una cuerda. Es necesario investigar qué pasó: ¿falló el proyecto, el contratista salvó el pilar de hormigón? Obviamente, la supervisión del sitio falló y la falla de diseño y la construcción insegura no fueron detectadas. Ubicación en F-5.3.
• F-5.3 Mapa de los peligros de Chincha y Tambo de Mora

Las cercas se encuentran entre los elementos más vulnerables de la construcción de mampostería, debido a la poca atención que suelen prestarles los diseñadores, constructores y contratistas generales. Pero este descuido puede ser fatal, debido a que las vallas se ubican fuera de los edificios. Deben recibir la debida atención y ser considerados como elementos de alto riesgo, especialmente si colapsan en vías de escape y en centros educativos.

• Figura 7.2 Falha em uma cerca de alvenaria, semelhante à F-7.1, Melipilla, Chile, terremoto de 1985. Observe, ao fundo, uma cerca pré-fabricada com pilares de concreto, com seções em forma de H, sobre as quais foram inseridas pranchas de concreto armado. Esta valla no ha fallado. La intensidad estimada allí fue de VIII MMI.
• Figura 7.3 Derrumbe, desde su base, de un cerco de ladrillo con caballete del mismo material, orientado paralelo a la línea de costa. San Andrés, Pisco, 15.08.2007. Ubicación en F-5.2.
• Fig 7.4 Muro de diseño similar al F-7.3, perpendicular a la línea de costa. No recibió ningún daño. La componente este-oeste del terremoto fue más intensa que la dirección norte-sur? De ser así, el muro colapsado recibió la mayor fuerza sísmica perpendicular a su cara y el muro no colapsado -que se muestra en la foto- recibió la mayor fuerza sísmica paralela a su eje de cara, que era muy resistente al corte sísmico.
• Figura 7.5 Si los muros perpendiculares, como se ve en este caso, o las columnas están demasiado separadas, el daño será causado por la inestabilidad de su parte central. Foto: Sunampe, Chincha, 15/08/07.
• Fig 7.6 Solución estructural aplicada al caso F-7.5.

PROCESO DE REPARACIÓN Y REFUERZO

Si las columnas o paredes perpendiculares están muy separadas:

1. Coloque columnas en los extremos si no existen.
2. Derriba la pared inestable (rayada) y quita las piezas de ladrillo sueltas. Reconstruya la pared dejando espacio en el medio para una nueva columna.
3. Añadir un poste en el medio si la separación entre las armaduras existentes es superior a 6 m.
4. Construya una viga de pasta en los bordes superiores de las paredes. Ya se ha indicado la solución sugerida para este caso o casos similares.
5. La creación del artista de cómo se vería el muro en la Figura 7.5, después de haber sido reforzado, se muestra en F-7.6.

FALLO TIPO 7b DEFECTOS DE LAS CERCAS Y SUS REPARACIONES Y REFUERZOS

Continuación

• Figura 7.7 Sellado de columna de contención con defectos constructivos comunes:
  1. Longitud muy corta de anclajes de hierro en su parte superior para conectar a una viga de collar. Sin cuello de viga.
  2. Muesca de una hilera: Ladrillo muy débil y fácil de romper.
  3. Indentación innecesariamente profunda. Si el concreto no vibra bien al llenarlo, habrá huecos o “cajas de cangrejo”. Las llaves cortadas no tienen que ser profundas; unos 4 cm es suficiente.

• Figura 7.8 Alrededor de una escuela con refuerzo de vigas con cuello muy estrecho. Solución: Soltar las barras de hierro del tirante y colocar nuevos estribos de manera que el ancho del collarín sea igual al ancho del pilar.
  Forme la parte inferior de la viga de cuello y los lados del mismo ancho que la columna, luego rellénelo con concreto.

Fig 7.9a Falla típica y refuerzo de una puerta de garaje. Tenga en cuenta que la falla es similar a las que se muestran en F-3.6 y F-3.7.

• Figura 7.9b Los nuevos pilares deben estar bien asentados en la cimentación y, en la parte superior, las varillas de acero deben estar bien conectadas a las varillas de la viga. Las paredes y las vigas deben conectarse correctamente a las barras de columna existentes.

• Figura 7.10 El cuadro muestra la recomendación técnica para reforzar las vallas. Es una buena alternativa para construir un cerco seguro y económico. Gráfico tomado de F-4.53 (página 95 del Manual para el Desarrollo de Viviendas Sismorresistentes, PNUD, mayo 2007. Fuente original: F-3AL22, página 153, del libro Disaster Reduction. Autor: Julio Kuroiwa, 440p, 2002) .

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Tipología de los daños a las casas de mampostería identificados en la zona afectada por el terremoto del 15 de agosto de 2007 | Manual de Reparación y Refuerzo de Viviendas de Mampostería Confinada Dañadas por Sismos – Tipología de Daño
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