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8/18/2019 Tesis Para Empastaravfvaeverferf

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ANÁLISIS ESTRUCTURAL PARA EL USO DE CONECTORES COMO SOPORTE DE MAMPOSTERÍA (PARED

DE BLOQUES DE CONCRETO). CASO: SISMO by Gonzalez Segovia, Carlos Turiano, Lira Rodrigez, AdrianaMaría is licensed under a Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional

License.

Línea de Investigación: Control de calidad

Tema: Estructura - Sismo resistente

ANÁLISIS ESTRUCTURAL PARA EL USO DE CONECTORESCOMO SOPORTE DE MAMPOSTERÍA (PARED DE BLOQUES

DE CONCRETO). CASO: SISMO

TUTOR:

ING. RAFAEL REYES

C.I.:3.838.952C.I.V. 35.001

CARACAS, ENERO 2016

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NUEVA ESPARTAESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

FACULTADA DE INGENIERÍA

CARACAS 2016

Proyecto de Trabajo de Gradopara optar al título de IngenieroCivil, presentado por:

Br. Carlos Turiano GonzálezSegovia

C.I. V-24.041.649

Br. Adriana María Lira Rodríguez

C.I. V-21.015.872

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/


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TÍTULO

ANÁLISIS ESTRUCTURAL PARA EL USO DE CONECTORESCOMO SOPORTE DE MAMPOSTERÍA (PARED DE BLOQUES

DE CONCRETO). CASO: SISMO

REP BLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NUEVA ESPARTAESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

FACULTADA DE INGENIERÍACARACAS 2016

Evaluador Técnico Evaluador Área Investigación

Nombre y Apellido Nombre y Apellido

Cedula de Identidad Cedula de Identidad

Firma Firma


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DEDICATORIA CARLOS GONZÁLEZ

Dedico este logro principalmente a Dios, por haberme dado el don de la vida

y ser la máxima fuerza del universo.

A mis padres Carlos González y Miriam Segovia, por ser mi ejemplo a seguir

y la principal fuente de inspiración en cada logro de mi vida, sus consejos hicieron de

mí la persona que soy ahora.

A mi hermano Manuel González, por acompañarme en cada etapa de mi vida,siempre apoyándome en todo lo que he necesitado.

A Estefanía Vásquez, por en estos últimos años haberse convertido en un

apoyo primordial y siempre incondicional en cada paso que doy.

A las personas que en estos años de formación aportaron nuevos retos y

enseñanzas, en especial a los profesores como a nuestra directora escuela la

Ingeniero Gladys Hernández que por medio de su apoyo incondicional y sus sabios

conocimiento para el desarrollo de esta investigación.

Siguiendo la ideo anterior también quiero dedicar este gran logro a nuestro

tutor el Ingeniero Rafael Reyes por proporcionarnos las suficientes herramientas y

aporte bibliográfico para la culminación del presente trabajo de grado.

Carlos González.


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iv

DEDICATORIA ADRIANA LIRA

A mi abuelo Manuel Estevao (QPDE) le dedico toda la paciencia invertida en

este proyecto, quien para mí fue un modelo a seguir a pesar de su rigidez., a mi

Abuela Teresa (QPDE) quien siempre fue muy dulce conmigo, por supuesto otro

modelo a seguir y al resto de mis familiares y amigos.

Adriana Lira.


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v

AGRADECIMIENTOS CARLOS GONZÁLEZ

Agradecemos a Dios por ser nuestro guía y protector, a nuestras familias por

su apoyo incondicional y a aquellas personas que con su paciencia e incentivo, se

convirtieron en una parte clave para la realización de esta meta.

A la Directora de Escuela La Ingeniero Gladys Hernández, por ser su apoyo

indispensable tanto en la elaboración de este trabajo, como en el desarrollo de

nuestra carrera.

A nuestro Tutor, El Ingeniero Rafael Reyes, por brindarnos su orientación y

apoyo, fundamentales para la culminación de este trabajo de investigación.

Y a la Universidad Nueva Esparta, por haber abierto sus puertas a nuestra formación

profesional.

Carlos González.


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AGRADECIMIENTOS ADRIANA LIRA

Gracias primero que todo al universo mí Dios y mi fuente de energía.

A mis familiares, por apoyarme financieramente y en todos los sentidos, enespecial a mis padres y mi tía Lucia, por llevar a cabo su responsabilidad.

A mis primos Juan Manuel y Juan Carlos Lira, así como a mis hermanos

Leandro y Gabriel Lira, ayudando y apoyándome en todo lo que necesitaba.

A la Directora de Escuela Ing. Gladys Hernández, por su apoyo indispensable

tanto en la elaboración de este trabajo, como en el desarrollo de nuestra carrera.

A nuestro Tutor, Ing. Rafael Reyes, por brindarnos su orientación y apoyo,fundamentales para la culminación de este trabajo de investigación.

Finalmente a la Universidad Nueva Esparta, por haber abierto sus puertas a

nuestra formación profesional.

Adriana Lira.


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vii

RESUMEN EN ESPAÑOL

IDENTIFICADORES:

UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

ANÁLISIS ESTRUCTURAL PARA EL USO DE CONECTORES COMO SOPORTE

DE MAMPOSTERIA (PARED DE BLOQUES DE CONCRETO). CASO: SISMO.

AUTORES: GONZALEZ S. CARLOS T.

LIRA R. ADRIANA M.

La presente investigación se basa en el estudio de la mampostería de

bloques de concreto confinada en elementos de perfil UPN 180 mediante el programa

SAP 2000. Para este modelado se utilizó un ensayo hecho en la universidad central

de Venezuela por el Instituto de Materiales y Modelos Estructurales (INMME) titulado

“Evaluación sismorresistente de muros de mampostería confinada con dos omás machones”, por los autores Ángelo Marinilli y Enrique Castilla. A partir de los

datos recolectados se modelaron tres especímenes en SAP 2000, El primero con el

perfil UPN 180, El segundo con perfil junto con la mampostería y el tercero la pared.

Con Los resultados obtenidos se analizó y se verificaron las deformaciones obtenidas

para luego concluir que el perfil UPN 180 no es factible para este caso por no

demostrar la resistencia solicitada por el manto de mampostería.


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viii

ENGLISH ABSTRACT

IDENTIFIERS:

Universidad Nueva Esparta

FACULTY OF CIVIL ENGINEERING

STRUCTURAL ANALYSIS OF CONNECTORS FOR USE AS MASONRY SUPPORT

(CONCRETE WALL BLOCKS). CASE: EARTHQUAKE.

AUTHORS: S. CARLOS GONZALEZ T.

LIRA R. ADRIANA M.

This research is based on the study of concrete block masonry confined UPN

profile elements 180 by 2000. SAP made a trial program at the Central University of

Venezuela by the Institute of Materials and Structural Models it will be used for this

modeling (INMME) entitled "seismic evaluation of confined masonry walls with

two or more piers," the authors Angelo Marinilli and Enrique Castilla. From the datacollected three specimens on SAP 2000, the first with 180 UPN profile, the second

profile along with the masonry wall and the third modeled. With results were analyzed

and the deformations obtained before concluding that the UPN 180 profile is not

feasible for this case demonstrate no resistance requested by the masonry mantle

checked.


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ix

INDICE

DEDICATORIA CARLOS GONZÁLEZ ..............................................................................iii

DEDICATORIA ADRIANA LIRA ......................................................................................... iv

AGRADECIMIENTOS CARLOS GONZÁLEZ .................................................................. v

AGRADECIMIENTOS ADRIANA LIRA ............................................................................. vi

RESUMEN EN ESPAÑOL .................................................................................................. vii

ENGLISH ABSTRACT ........................................................................................................ viii

CAPÍTULO I ............................................................................................................................ 1

EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................ 1

1.1. Planteamiento del Problema .............................................................................. 1

1.2. Formulación del Problema .................................................................................. 2

1.3. Objetivos de la Investigación .............................................................................. 2

1.3.1. Objetivo General ................................................................................................ 2

1.3.2. Objetivos Específicos ........................................................................................ 2

1.4. Justificación de la Investigación ......................................................................... 3

1.5. Delimitaciones....................................................................................................... 4

1.5.1 Delimitación Geográfica .................................................................................... 4

1.5.2. Delimitación Temática ....................................................................................... 4

1.5.3. Delimitación Temporal ........................................................................................ 4

1.6. Cronograma de Actividades ............................................................................... 5

CAPITULO II ........................................................................................................................... 6

MARCO TEORICO ................................................................................................................ 6

2.1. Antecedentes del Problema ............................................................................... 6

2.2. Bases Teóricas ................................................................................................... 11

2.2.1 Estructuras .......................................................................................................... 11

2.2.2. Tipos de Superestructura ................................................................................. 12

2.2.3 Elementos estructurales y Divisores ............................................................. 13

2.2.4. Sismos ............................................................................................................... 15

2.2.6. Propiedades mecánicas de la estructura .................................................... 17


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x

2.2.7 Tipos de bloques .............................................................................................. 19

2.2.8. Tipos de elementos de confinamientos ....................................................... 21

2.3. Cuadro de Variables .................................................................................................. 23

2.4. Términos básicos ..................................................................................................... 24

Sismo ................................................................................................................. 24

Estructura sismo resistente ............................................................................ 24

Módulo de elasticidad (E) ............................................................................ 25

Perfiles de acero ............................................................................................ 25

Inercia ................................................................................................................ 26

Ductilidad .......................................................................................................... 26

Coeficiente de Poisson ................................................................................ 26

Marco metodológico ......................................................................................................... 28

3.1 Nivel de Investigación ..................................................................................... 28

3.2. Tipo de investigación ......................................................................................... 29

3.2.1 Diseño de la investigación .............................................................................. 30

3.2.1 Población .......................................................................................................... 30

3.2.2 Muestra.............................................................................................................. 30

3.3. Técnicas de recolección de datos ................................................................... 30

CAPÍTULO IV ....................................................................................................................... 32

Presentación y Análisis de los Resultados ................................................................ 32

4.1. Análisis de resultados ........................................................................................ 32

4.2.1 Determinar el tipo de conector a usar como soporte de la mampostería(pared de bloques de concreto). ................................................................................ 33

4.2.2 Modelar la pared de bloques de concreto y elementos de confinamientoen SAP 2000 ................................................................................................................. 34

5.1. Conclusiones .......................................................................................................... 46

Referencias bibliográficas ............................................................................................... 49

Anexos .................................................................................................................................. 52


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xi

INTRODUCCIÓN

La mampostería (pared de bloques de concreto) forma parte de las estructuras

tradicionales, tienen como función delimitar el espacio de la edificación, ser parte

de las fachadas y divisiones internas, a su vez posee un porcentaje de peligro en

un evento sísmico, ya que una pared posee un peso de gran magnitud y con su

colapso puede acabar o poner en riesgo la vida de los usuarios residentes de la

edificación.

La investigación tiene como objetivo analizar y determinar el uso de elemento

de confinamiento, en una edificación, para evitar que en el momento de producirse

movimientos sísmicos, la mampostería (pared de bloques de concreto) sedesprenda de la estructura original (columnas y vigas), cabe destacar que, los

elemento de confinamiento no le darán más resistencia a los materiales de la

mampostería, solo se usarán como mecanismos de agarre o soporte de seguridad.

Durante un sismo se generan movimientos rotacionales, que aceleran el

desgaste de los elementos estructurales de una construcción estándar, el uso de

elemento de confinamiento en paredes de bloques podría optimizar la adherencia

de la mampostería en viviendas de bajo costo, garantizando que por medio del uso

de conectores estos puedan mantener un mayor soporte de los elemento divisores

durante el evento sísmico y de este modo se podrá obtener un mayor tiempo de

evacuación.

Es importante mencionar el aporte positivo que este mecanismo sismo

resistente le brinda a Venezuela, la cual se caracteriza por tener alta probabilidad

sísmica.

Esta investigación está estructurada en capítulos. En el primero se planteará

la situación problemática, seguida de la formulación del problema, se proyectarán

los objetivos los cuales guiarán la investigación así como la justificación, en

consecutivo las delimitaciones geográficas, temática y temporal.


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xii

El segundo capítulo se basa en los antecedentes y elementos conceptuales que

sirven como soporte al conocimiento de la materia resumido en definiciones técnicas.

Por otra parte, el cuadro de variables representa el desglose de los objetivos que

muestra cómo se estructuran técnicamente y que tipos de herramientas se utilizarán

para lograr el alcance de los mismos, comenzando por un factor relativo (la variable),

seguido de las dimensiones que abarca el contexto de la misma, los indicadores,

representan el desglose de las dimensiones, medición y fuente, se rigen por las

normas y son clasificadas según sea el caso (de campo o documental) para finalizar

con este cuadro, nombramos las técnicas de toma de datos.

El tercer capítulo enmarca los aspectos metodológicos de la investigación, así

como el tipo, diseño e instrumentos de recolección de datos, para poder definir losenfoques que se han venido haciendo e ir trazando un camino metódico para obtener

el conocimiento deseado.

Por otra parte, el cuarto capítulo trata de analizar el uso de los elemento de

confinamiento en la mampostería mediante resultados que den una clara y englobada

idea que haga referencia al objetivo general que se busca.


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1

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN

1.1. Planteamiento del Problema

Las estructuras están expuestas a factores que pueden afectar su estabilidad,mediante movimientos rotacionales y vibraciones, que aparecen en un evento

sísmico, de este modo las paredes actúan como elementos que cortan las ondas de

movimientos, que generan este fenómeno natural produciéndose un grupo de planos

de fallas, como las grietas de cuarenta y cinco grados (45°) debido a las fuerzas de

corte producidas, que pueden afectar a columnas y vigas en sus zonas confinadas.

Los sismos son cargas dinámicas, que actúan en movimiento, haciendo que

los elementos se deformen según sea el grado de magnitud del desastre natural

anteriormente mencionado. Es un fenómeno que no se puede calcular ya que susmovimientos se combinan con vibraciones rotacionales y no se pueden medir sus las

fuerzas cortantes producidas del evento.

Con referencia a lo anterior, un desastre natural tan impredecible abarca

características importantes que se deben resaltar a la hora de tomar medidas

preventivas. En ese mismo sentido, se puede mencionar que, hay distintas formas de

acondicionar la estructura para evitar el desplome de la misma, usando variedad de

métodos como soportes, para lograr que al menos no se venga abajo toda la

edificación.


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2

Hecha la observación anterior, es conveniente mencionar el método de uso de

elementos de confinamientos que aumenten el soporte de la mampostería (pared de

bloques) ante un sismo, cabe destacar que los estos no le darán más resistencia al

material, lo que se busca es mantener la mampostería adherida a columnas y vigasdentro del intervalo de tiempo en el que actuará el sismo.

Lo que conlleva a la presente investigación, está enfocado en poder analizar

el uso de elementos de confinamientos en la mampostería. Actualmente el uso

tradicional aplicado a las edificación, no han dado los mejores resultados a nivel de

soporte de estos elementos divisores

1.2. Formulación del Problema

¿Qué tipo de conector podría cumplir con las características Mecánicas-

Geométricas para ser usados como elemento de confinamiento de la mampostería en

presencia de sismos?

1.3. Objetivos de la Investigación

1.3.1. Objetivo General

Analizar la factibilidad de uso de conectores como soporte de la mampostería

(Pared de Bloques de concreto), en estructuras de concreto ante un evento sísmico.

1.3.2. Objetivos Específicos

1. Determinar el tipo de conector a usar como soporte de la mampostería (pared

de bloques de concreto).2. Modelar la pared de bloques de concreto y elementos de confinamiento en

SAP 2000

3. Evaluar los conectores seleccionado en la mampostería (pared de bloques de

concreto) ante fuerzas sísmicas simuladas.


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3

1.4. Justificación de la Investigación

La mampostería es un elemento que forma parte de las estructuras, cabe

mencionar que tiene un aspecto de alta relevancia, porque además de formar partede las fachadas de la edificación, también por otro lado reduce el agotamiento de las

superestructuras en el momento en que son sometidas a acciones laterales,

gravitacionales, y movimientos telúricos combinados. En cuanto a los elementos de

confinamientos, sirven como soporte de la mampostería para que la misma sea capaz

de resistir su peso propio. Con respecto al impacto en la sociedad, el uso de

conectores en paredes de bloques de concreto podría contribuir con la seguridad de

los usuarios dentro de una edificación que está bajo movimientos sísmicos.

En el mismo sentido, la mampostería representa un cierto nivel de peligro, por

los distintos planos de fallas que posee, tales como fallas de cuarenta y cinco grado

(45°), producidas por las fuerzas cortantes las cuales traen como consecuencia,

primero el colapso de la mampostería y el desgaste de las zonas confinadas de las

vigas y columnas adyacentes a las paredes de bloques.

En síntesis, los resultados obtenidos serán de gran importancia para proyectos

similares aplicados en el futuro, en el campo de levantamiento de viviendas

multifamiliares, dado que los resultados adquiridos de la presente investigación,

proporcionarán la implementación de elementos de confinamientos que establecerán

un tipo de aislamiento de la mampostería a las vigas y columnas, así se podrá

proporcionar una solución al plano de falla por fuerzas cortantes generadas por las

fuerzas rotacionales, que anteriormente producían daños en los estribos

pertenecientes al nodo sísmico.


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1.5. Delimitaciones

1.5.1 Delimitación Geográfica

Este proyecto de investigación se aplicará únicamente en el Distrito

Capital (Caracas).

1.5.2. Delimitación Temática

El tema de investigación está centrado en la implementación del uso de

elementos de confinamientos para la mampostería, con la finalidad de que

esta pueda ser usada en viviendas multifamiliares de bajo costo, de acuerdo

con los conocimientos adquiridos de normas que impliquen las estructuras

sismo resistente

Este tema se enfoca solo para paredes de bloques de concreto, Sin

ningún tipo de accesorios.

1.5.3. Delimitación Temporal

El tiempo estimado para el desarrollo de esta investigación será desde

febrero 2.015 hasta enero 2.016.


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1.6. Cronograma de Actividades

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Actividad2015-2016

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

Selección

del titulo

Desarrollo

del

Capítulo I

Desarrollo

del

Capítulo II

Desarrollo

del

Capítulo III

Desarrollo

del

Capítulo VI


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CAPITULO II

MARCO TEORICO

2.1. Antecedentes del Problema

Domingo Acosta y Christian Vivas (2005). En su tesis de grado de laUniversidad Central de Venezuela. Titulada “Sistema de Muros de mampostería

estructural confinada con perfiles de acero para la vivienda de bajo costo”. Para

optar el título de Ingeniero Civil, en su trabajo de investigación plantean el uso de

perfiles IPN para el reforzamiento de la mampostería, aplicado a viviendas de bajo

costo que no excedan más de un nivel. Tomando en cuenta lo expuesto en dicho

trabajo, el objetivo de la utilización de perfiles IPN fue planteado para poder

proporcionar la seguridad antes de los usuarios que habiten este tipo de viviendas y

en el caso que se presente un sismo puedan tener un mayor tiempo de desalojo.En el antecedente realizado se tuvo la inquietud de poder estudiar los pasos

para la progresividad de viviendas con interés social y se abordó un sistema para el

montaje de la mampostería, de modo de que se pueda realizar un tipo de

confinamiento por medio de marcos, que los conformaran perfiles de acero que

reducirán el agotamiento de la estos muros de bloques de concreto ante movimientos

telúricos.

El trabajo de investigación antes escrito, aporta conocimientos para la

implementación del montaje de la mampostería por distintos métodos, en el territoriovenezolano aplicado en viviendas de bajo costo para poder disminuir su tiempo de

agotamiento antes movientes sismos-resistentes que se puedan presentar en el

futuro.


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Castilla E y Marinilli A. (2007) En su tesis de grado de la UniversidadCentral de Venezuela. Titulada “Evaluación sismo resistente de muros de

mampostería confinada”. Para optar el título de Ingeniero Civil, Los autores

presentan cuatro ensayos donde muestran mediante resultados el comportamiento

de muros sometidos a movimientos, simulando sismo, bajo las restricciones de

elementos de confinamiento vertical, los cuales consisten específicamente en

remachar a diferentes distancias el muro, para lograr obtener distintos resultados y

así poder analizar cuál es más factible, destacando que las variables a considerar

serian; la rigidez, agrietamiento, y la resistencia de los muros.Este antecedente fue realizado en el instituto de materiales y modelos

estructurales (IMME) de la universidad central de Venezuela, bajo las normas

argentinas (INPRES-CIRSOC), la norma chilena (NCH2123) y la venezolana (MOP).

Donde indican los espesores estándares de los muros, paños de mampostería y zona

del muro donde deben colocarse los remaches para que este actúe sobre la

mampostería ante movimientos telúricos.

El trabajo de grado mencionado anteriormente tiene un aporte relacionando

las variables adjuntas que es el estudio del comportamiento de muros ante

movimientos telúricos, y tienen importancia sobre la investigación para crear un nuevo

método de seguridad estructural en caso de sismo, ya que asegurando los muros o

paredes se puede lograr ampliar el tiempo de desalojo ante movimientos telúricos,

aportando métodos para el estudio de estructuras sismo resistente


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Cárdenas J. y González J. (2012). En su tesis de grado de la UniversidadCentral de Venezuela. Titulada “Criterio de Diseño para la Construcción de

Viviendas Unifamiliares de Mampostería Armada”. Para optar por el título de

Ingeniero Civil, aquí se plantea algunos criterios de las normas mexicanas (Normas

técnicas complementarias para el diseño y construcción de estructura de

mampostería, 2004) esta es una de la normas más completas y elaboradas al estudio

como el montaje de la mampostería reforzada o confinada de todo el continente

americano, además de todos los factores de resistencia que toma en cuenta las

propiedades geométricas y mecánicas de los elementos que conforman las obrasciviles. Se debe destacar que en el territorio Venezolano es necesario realizar un

detallado más a fondo de las características presentes; en la resistencia de

compresión de los bloques de concreto, resistencia al corte, de manera que se

puedan establecer valores más confiables y algunos parámetros referenciales que

puedan abarcar la mayoría de elementos que conforma la mampostería existente en

nuestro país.

La tesis de grado muestra un precedente estudio de las variables

relacionadas a nuestra investigación, sobre establecer ajuste para implementar un

reforzamiento de la mampostería en viviendas unifamiliares, como el estudio de la

resistencia a compresión y el corte de los bloques de concreto. Además estos aportan

a la presente investigación una información sobre las necesidades que se pueden

establecer en el estudio del reforzamiento de la mampostería en viviendas

multifamiliares (edificios) de más de (03) tres niveles para poder garantizar el tiempo

de vida útil de las edificaciones civiles.


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Acosta, Domingo. (2014). En su tesis de grado de la Universidad Centralde Venezuela. Titulada “vivienda confinada con perfiles de acero”. Para optar el

título de Ingeniero Civil, En este antecedente se mencionan los procesos

constructivos para viviendas de mampostería confinada con perfiles de acero, los

cuales deben estar diseñados para ser compatibles con los bloques de concreto de

la estructura.

Este antecedente fue realizado por expertos en desastres o amenaza de

terremotos y en viviendas de mampostería confinada, bajo la supervisión de funvisis

(fundación venezolana de investigaciones Sismológicas) realizado en territoriovenezolano, para contribuir con el desarrollo de viviendas populares seguras. El

método utilizado en esta investigación tiene el objetivo de hacer de la mampostería

confinada con perfiles de acero una variante de la mampostería tradicional. Con

relación a lo anterior, el proceso utilizado comienza con el armado del esqueleto con

elementos de acero para luego construir las paredes rellenándolas con bloques. Cabe

destacar que una vez ensambladas las paredes con los perfiles de acero, se logra

amarrar la estructura al esqueleto metálico y evitar su posible desplome ante

movimientos sísmicos.

El enfoque de este proyecto nos aporta a la investigación, hacer de las

viviendas populares venezolanas más seguras, ya que la mayoría son calificadas

como viviendas informales, sin ninguna planificación sismo resistente, lo que permite

entrar en actuación el tema de la mampostería confinada con perfiles de acero, la cual

está diseñada para situaciones sísmicas.


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Martínez. Jafet. (2014). En su tesis de grado de la Universidad Central deVenezuela. Titulada “Efecto sísmico de tres modelos histéricos para muros de

mampostería confinada en los espectros de respuesta inelásticos”. Para optar el

título de Ingeniero Civil, este antecedente tiene como objetivo implementar métodos

sismo resistente, vinculando la resistencia de la mampostería de la estructura y la

rigidez de la misma.

Esta tesis fue realizada en México por estudiantes de la universidad

autónoma de Nuevo León, donde hacen el estudio de un muro prototipo, al cual le

asignan refuerzo de acero horizontal de forma diagonal, con esto se verificara laresistencia del muro, bajo movimientos de sismo simulados. Este antecedente tiene

un enfoque sismo resistente, observando la reacción de la pared de bloques y

detallando cuanto resiste y a que dimensión de movimiento, permitiendo un análisis

profundo acerca del método de implantación de refuerzo de acero a la pared para

evitar que el mismo se desplome causando posibles pérdidas humanas.

La presente investigación proporciona información relevante sobre los

estudios realizados, de un método histérico simplificado para muros aislados de

mampostería confinada que permitirán el disminuir el agotamiento de dichos muros y

sus desplazamientos horizontales.


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2.2. Bases Teóricas

2.2.1 Estructuras

Es el conjunto de elementos resistentes con características de ductilidad,

convenientemente vinculados entre sí, que accionan y reaccionan bajo los efectos de

las cargas permanentes, vivas, y movimientos telúricos. Su finalidad es resistir y

transmitir las cargas del edificio a los apoyos, manteniendo el espacio arquitectónico,

sin sufrir deformaciones incompatibles.

Las estructuras también tienen exigencias básicas como son el equilibrio que

se identifica con la garantía de que el edificio no se moverá. Tienen cierto grado de

movimiento, pero comparado a las dimensiones del edificio los desplazamientos de

este edificio son tan pequeños que a simple vista parece inmóvil y sin deformación

alguna.

La ductilidad de los materiales es la capacidad que posee un elemento de

poder deformarse y volver a su estado original, esto influye en las estructuras de una

manera positiva en el momento en que estas son sometidas a movimientos telúricos

o cualquier tipo de fuerza externa que produzca que estos materiales se deformen.

2.2.1.1. Superestructura

Se considera que la superestructura es la parte estructural que se sostiene en

columnas u otros elementos de apoyo.

De esta manera, por ejemplo, un puente tiene como superestructura a todos

aquellos elementos que se encuentran posicionados por encima de los pilares y

columnas que ejercen como sustento de aquel


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2.2.2. Tipos de Superestructura

2.2.2.1. Edificaciones

Una edificación se define como un conjunto de viviendas multifamiliares

apiladas una sobre otra, las edificaciones también.

Son obras que diseña, planifica y ejecuta el ser humano en diferentes espacios,

tamaños y formas, en la mayoría de los casos para habitarlas o usarlas como

espacios de resguardo. Las edificaciones más comunes y difundidas son los edificios

habitacionales.

2.2.2.2 Industriales

Se entiende por edificios industriales aquellos destinados a contener en su

interior los diversos equipos y maquinarias de producción, los almacenes y depósitos,

talleres vestuarios y baños y otras facilidades que forman un conjunto industrial. Son

edificaciones en los cuales se busca un tipo de construcción económica y funcional.Los lugares destinados a oficinas, laboratorios, enfermerías, etc. Pueden ser del

mismo tipo. Pero generalmente se prefiere para ellos una construcción de mejor

calidad y apariencia por razones de estética y buena impresión tanto a los que

trabajan dentro de ellos como a las personas de afuera.

2.2.2.3 Educacional

Es un establecimiento destinado a la enseñanza. Es posible encontrar centroseducativos de distinto tipo y con diferentes.

http://definicion.de/ensenanza/http://definicion.de/ensenanza/


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Características, desde una escuela hasta una institución que se dedica a enseñaroficios pasando por un complejo

2.2.2.4. Hospitales

Es un establecimiento sanitario donde se atiende a los enfermos para

proporcionar el diagnóstico y tratamiento que necesitan. Existen diferentes tipos de

hospitales, según el tipo de enfermedades que atienden: como los hospitales

psiquiátricos.

Dentro del cada tipo de hospitales también existen las diferentes ramas de

medicina como son; los otorrinos, oftalmólogos, cardiólogos, odontólogos,

neumólogos, urólogos, neurólogos, internistas, etc. que pertenecen a los hospitales

generales. Dentro de los maternos están los ginecólogos, cirujanos, pediatras

2.2.3 Elementos estructurales y Divisores

2.2.3.1 Vigas

Una viga no es más que un elemento estructural lineal al que se le aplica

cargas perpendiculares a lo largo de su eje; a tales cargas se les conoce como

carga flexión

https://es.wikipedia.org/wiki/Diagn%C3%B3sticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_(medicina)https://es.wikipedia.org/wiki/Hospital_psiqui%C3%A1tricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hospital_psiqui%C3%A1tricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hospital_psiqui%C3%A1tricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hospital_psiqui%C3%A1tricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_(medicina)https://es.wikipedia.org/wiki/Diagn%C3%B3stico


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2.2.3.2 Columnas

Es un elemento estructural que trabaja a compresión que poseen una serie

de características geométricas como elemento delgado con respecto a la gran

longitud que estas poseen, pueden ser cortas, larga e intermedia. Las columnas

cortas tiene un tipo de falla que producida por una fuerza de aplastamiento, las

largas poseen una falla muy particular que es por pandeo o flexión lateral, y las

columnas de intermedia falla por una combinación de fuerzas las cuales generan

aplastamiento y pandeo

2.2.3.3 Mampostería

La mampostería es un elemento estructural que básicamente está constituida por

bloques (de arcilla o de concreto) para formar una pared usando mortero en las

proporciones adecuadas para adherir los bloques. Las paredes normalmente no son

elementos de soporte, cumplen la función de ser elementos divisores dentro de las

estructuras.

Figura 1 Bloques de concreto. www.Perfimaca.com


27/73

15

2.2.4. Sismos

Es un fenómeno que produce sacudidas bruscas y pasajeras a la corteza

terrestre capaz de cambiar la estructura urbana de una ciudad, dejándola en estado

de amenaza sísmica. Este término se refiere a la posibilidad de que se produzca un

sismo potencialmente destructivo.

2.2.4.1 Magnitud del sismo

Desde el punto de vista de ingeniería y arquitectura interesa más los efectos

de un sismo en los sitios donde existen o se van a construir las edificaciones. Ello se

determina con la intensidad, la cual mide la destructividad local, producto de un sismo

y la magnitud depende de la energía producida por el movimiento de las placas

tectónicas. En estas situaciones existen distintas fuerzas que influyen en el tipo de

magnitud e intensidades, por lo tanto la intensidad de un sismo varía según la locación

donde se registre.

Figura 2. Daño y magnitud. Universidad de Los Andes.


28/73

16

2.2.5. Comportamiento de fallas en las paredes de mampostería

2.2.5.1 Falla por grietas o cortante

Se caracterizan por la aparición de grietas inclinadas, posiblemente de 45°,

atreves de todas las piezas o siguiendo las juntas, en el momento que los principales

efectos exceden la resistencia a las tensiones diagonales de la mampostería se

presenta este tipo falla representa y de igual modo, cuando los mantos de albañilería

están presentes a fuerzas laterales de importancia además de las cargas verticales.

2.2.5.1 Falla por Flexión

En la cual el esfuerzo vertical a tensión fluye y la mampostería de los

extremos se aplasta a compresión. Este comportamiento representa que las

fallas de estos mantos se producen, cuando el momento en el plano es

superior a la resistencia al momento que puedo tener el muro de albañilería.

Se puede mencionar que en este tipo de falla se produce por los

asentamientos deferenciales que pueda presentar el suelo.

2.2.5.1 Falla por Compresión

Estas son debidas a una carga axial muy elevada con el aplastamiento

de los mantos de mampostería.


29/73

17

2.2.5.1 Falla por deslizamiento

Representan la presencia de una carga axial muy pobre y la fuerza

cortante lateral sobrepasa la adhesión el cortante a fricción entre el mortero

pega y las piezas de mampostería.

Figura 3: Tipos de Falla de la Mampostería. Drysdole, Hamis & Baker 1994

2.2.6. Propiedades mecánicas de la estructura

2.2.6.1. Rigidez

Es la propiedad de un cuerpo, elemento o estructura de oponerse a las

deformaciones. También podría definirse como la capacidad de soportar cargas o

tensiones sin deformarse o desplazarse excesivamente.

(Cabrera, J. 2011)


30/73

18

2.2.6.2 Resistencia

Es la capacidad de un cuerpo, elemento o estructura de soportar cargas sin

colapsar. En la resistencia lo importante es soportar, aguantar, mientras que en la

Rigidez lo importante es el Control de las Deformaciones y/o Desplazamientos.

2.2.6.3 Módulo de Elasticidad de la Mampostería confinada

Es la propiedad en donde los esfuerzos (σ) son directamente proporcionales

a las deformaciones (Є), también se puede decir que los esfuerzos son iguales a las

deformaciones por el módulo de elasticidad del material. Para esto hay que tener en

cuenta que la deformación producida por un esfuerzo se manifiesta en el mismo

sentido de este.

(Silveiro, M, 2011)

Figura 4: Curva esfuerzo-deformación de mampostería confinada. Taverras 2008


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19

2.2.7 Tipos de bloques

2.2.7.1 Bloques de concreto

Los Bloques de concreto son elementos modulares pre moldeados diseñados

para la albañilería confinada y armada. Se requiere para su fabricación materiales

básicos usuales como: Piedra partida, la cual se pulveriza para el proceso de

fabricación de bloques. Arena (la misma utilizada para construir), Cemento (Portland

clase I) y el agua.

Figura 5: Bloque de concreto. Constructora Nimar


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20

Tabla N°1: Bloques huecos de concreto. Normas Covenin 42-82

Tabla N°2: Resistencia a la compresión. Norma Covenin 42-82

Tabla N°3. Espesores mínimos. Norma Covenin 42-82.


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21

.2.2.7.2 Bloques de arcilla

Bloque cuyo material constituyente es arcilla aligerada, obtenida mediante

adición a la pasta arcillosa de materias varias, que desaparecen durante la cocción,

produciendo una porosidad añadida y característica en la pieza cocida de arcilla

aligerada

Figura 6: Bloques de arcilla. Ferre punto.

2.2.8. Tipos de elementos de confinamientos

2.2.8.1 Acero Laminado (UPN)

Es un tipo de perfil de acero que son fabricados en variadas secciones condistintas geometrías. El perfil UPN posee forma de canal, Constituido por dosalas y un alma.

Figura 7: Perfil UPN. Artistas de la construcción.


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22

2.2.8.2 Viga de corona

Es un elemento de refuerzo superior de una edificación que tiene como función

dar rigidez a la estructura. Estas se encuentran en la parte superior de las paredes

que tienen la capacidad de recibir cargas laterales, las cuales actúan perpendicular al

eje neutro de la viga para poder desplazar la energía de momento de volcamiento

generado por los movimientos telúricos.

Figura 8: Vigas de corona. www.scielo.com.ve.

2.2.8.3. Angulo simple

Barra de metal cuya sección tiene forma de ángulo recto, con las aristas de las

caras paralelas; la unión de las caras internas es rodeada. También llamado perfil

angular

.Figura 9: Angulo simple. Artistas de la construcción.

http://www.scielo.com.ve/http://www.scielo.com.ve/http://www.scielo.com.ve/http://www.scielo.com.ve/


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23

2.3. Cuadro de Variables

OBJETIVOS VARIABLES DIMENSION INDICADOR MEDICIÓN FUENTE TECNICAS E

INSTRUMENTO

Determinar el tipode conector a usar

como soporte de lamampostería (pared

de bloques deconcreto).

Tipo deconector

Tipo dematerial.

Resistencia

Ductilidad

peso

COVENIN:

1753-06.

1618-98.

2002-88

42-82

Documental

Normas

Ensayo de

laboratorio

Modelar la pared de

bloques de concreto

y elementos de

confinamiento enSAP 2000

Modelo de

pared

Selección deperfiles y

materiales con

el programa

Resistencia

Ductilidad

peso

Catálogo de

perfilesDocumental

NormasPrograma SAP

2000

Evaluar losconectores

seleccionado en lamampostería (pared

de bloques deconcreto) ante

fuerzas sísmicassimuladas

Característicasdel elemento

deconfinamiento

Perfil UPN

Resistencia

Ductilidad

peso

COVENIN

1753-06,

1618-98 y

1756-2001. Campo

Ensayo delelemento de

confinamiento enmodelo de pared

de bloque deconcreto enlaboratorio


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24

2.4. Términos básicos

Sismo

Es un fenómeno que produce sacudidas bruscas y pasajeras a la corteza

terrestre capaz de cambiar la estructura urbana de una ciudad, dejándola en estado

de amenaza sísmica. Este término se refiere a la posibilidad de que se produzca un

sismo potencialmente destructivo.

Fuente: Funvisis.

Estructura sismo resistente

Es una estructura que en su análisis se considera la acción de las cargas que

genera el sismo, esto se refiere a que no será tan diferente a otras estructuras. Todaedificación sufre deformaciones debidas al suelo, también se toman en cuenta las

cargas que hay en cada piso, la geometría y materiales estructurales. Dicho lo

anterior, considerando que la edificación está en una zona sísmica, se deben aplicar

elementos estructurales, verticales, horizontales o lineales capaces de absorber

cargas sísmicas.

Fuente: Instituto Nacional de previsión sísmica.


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25

Módulo de elasticidad (E)

También llamado módulo de Young, se caracteriza por poder analizar cada

material (Acero y concreto) indicando la relación existente la cual es el

comportamiento elástico de cada material, formando la curva Esfuerzo deformación,

indicando cuando el material llega a su deformación total y falla, aplicándose distintos

tipos de fuerzas.

Figura 10: Diagrama Esfuerzo-Deformación. Construaprende.

Perfiles de acero

Son elementos laminados en caliente de distintas formas, son utilizados en

estructuras metálicas como vigas de entrepiso, columnas, cerchas y correas para

techo. El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero

fundido a una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de

estiramiento y desbate que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado

tren de laminación.

Fuente:Ing. Aceroarquitecturablogspot


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Inercia

Propiedad de un cuerpo o elemento que hace que este se oponga a posibles

cambios, la ley de newton menciona que este permanece en su estado de movimiento

si sobre el no actúa una fuerza externa.

Fuente: Universidad de Los Andes.

Ductilidad

Capacidad de deformación una vez rebasado el límite de proporcionalidad. En

ingeniería sísmica, capacidad que poseen los componentes de un sistema estructural

de hacer incursiones alternas en el dominio inelástica, sin pérdida apreciable de su

capacidad resistente (pueden volver a su estado original).

Fuente: Covenin 2004: 1998.

Coeficiente de Poisson

Es la razón correspondiente conjunta con la elongación longitudinal a las

deformaciones que se producen en un sentido transversal en ensayos a tracción.

Alternativamente el coeficiente se puede determinar a partir del módulo de elasticidad

o rotura longitudinal y transversal.

: ( ) − Fuente: Scribd


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27

Diagrama de Histéresis

Permite estudiar la ductilidad de los materiales ante un movimiento sísmico,

es decir, Se puede observar mediante el diagrama, la degradación de rigidez del

elemento que ocurre mediante la disipación de energía.

Fuente: Construaprende.

Figura 11: Diagrama de Histéresis. Scielo

Relación demanda-capacidad.

Es la relación que implica la cantidad de esfuerzo que se le demanda

a un elemento mediante cargas externas sin sobrepasar su límite de

capacidad de soporte

Relación D/C=


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CAPITULO III

Marco metodológico

3.1 Nivel de Investigación

Investigación Documental: Es aquella que se basa en la obtención y análisis

de datos provenientes de materiales impresos u otros tipos de documentos.

Investigación de Campo: Consiste en la correlación de datos directamente de

la realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna.

Investigación Experimental: Proceso que consiste en someter a un objeto o

grupo de individuos a determinadas condiciones o estímulos (Variable

independiente), para observar los efectos que se producen (Variable dependiente).

Investigación Exploratoria: Es aquella que se efectúa sobre un tema u objeto

conocido o estudiado, por lo que sus resultados constituyen una visión aproximada

de dicho objeto.

Según los conceptos definidos anteriormente se puede clasificar esta

investigación como exploratoria, ya que se busca establecer patrones de

comparación entre las fallas que afectan a la mampostería, describir como ocurre, y


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si es factible el tipo de conector escogido para el soporte de la mampostería antemovimientos sísmicos, todo esto mediante un ensayo demostrativo donde se somete

una pared modelo de bloques de concreto a movimientos sísmicos simulados.

3.2. Tipo de investigación

El tipo de investigación realizada se ha venido definiendo, por medio del

desarrollo y técnicas de investigación utilizadas con el objetivo de poder desglosar delo macro a lo micro de dicho proyecto de investigación, para poder tener un enfoque

preciso del tipo de investigación realizada o a realizar.

Siguiendo la idea del texto anterior se puede definir el nivel de la investigación

a realizar es de carácter experimental, dado que se realizara una propuesta física

(tipo maqueta) y así demostrar que tipo de conector puede cumplir con las

características geométrica y mecánicas para el uso de conectores en la paredes de

bloques ante la presencia de sismo y estos funcionar como soporte. Esta

investigación es de tipo experimental.

Según Arias “La investigación exploratoria

es aquella que se efectúa sobre un tema u objeto

desconocido o poco estudiado, por lo que sus

resultados constituyen una visión aproximada de

dicho objeto, es decir, un nivel superficial de

conocimientos.”(p.23).


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30

3.2.1 Diseño de la investigación

Es el tipo de estrategia que se presenta para poder encontrar la solución del

problema planteado y alcanzar los objetivos, en síntesis, conociendo el tipo deinvestigación, el diseño muestra los pasos a seguir para alcanzar los resultados

deseados según el proceso o metódica planteada.

3.2. Población y Muestra

3.2.1 Población

Se refiere al universo que engloba la investigación a estudiar, de donde

provienen los datos requeridos para llegar al objetivo esperado.

Para esta investigación, la población será la mampostería (pared de

bloques de concreto).

3.2.2 Muestra

Es el conjunto de elementos seleccionados que derivan de la población.

En esta investigación la muestra serán Los conectores, objeto de estudio, el

cual estará inclinado hacia soportes de tipo preventivo.

3.3. Técnicas de recolección de datos

Las técnicas de recolección de datos son un procedimiento mediante el

cual se adquiere información después de haber realizado el desglose de las

variables u objetivos específicos de la investigación y definir los indicadores, se

podrá seleccionar un tipo de técnica y recolectar los datos que sean necesarios


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31

para poder desarrollar los objetivos y responder las interrogantes presentes en

la investigación.

Con referencia a lo anterior, se podrán definir las técnicas para la

obtención de datos, llevar a cabo el desarrollo de los objetivos específicos

presentes en la investigación, tales como el uso de información documental

sobre los distintos tipos de perfiles de acero y conocer las características de los

tipos de bloques a utilizar para el modelado de la pared. Por otra parte se tiende

a utilizar otra técnica y así obtener información como la observación directa

para poder evaluar lo realizado en el laboratorio.

Siguiendo la idea anterior, para las técnicas de recolección de datos

mencionadas anteriormente se utilizarán instrumentos como cámaras fotográficas,Modelado de SAP-2000 y catálogos de perfiles.


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32

CAPÍTULO IV

Presentación y Análisis de los Resultados

4.1. Análisis de resultados

El capítulo que analizaremos a continuación trata del proceso más significativo

de la presente investigación, ya que tiene como objetivo el de realizar una pared

modelada con elementos de confinamiento. Para ello se realizó un modelo en el

programa SAP 2000 a través del elemento finito, este método se caracteriza porsubdividir los elementos (Frame), en los cuales se pueden visualizar los tipos Shell

de chapa gruesa.

Figura 12: Modelo con elementos finitos. Wilson, 1998

Al apreciar los resultados obtenidos, se podrá establecer la factibilidad del uso

de elementos de confinamiento como, perfiles metálicos en un manto de albañilería.

Logrando con esto el cumplimiento de los objetivos establecidos en el cuadro de

variables antes expuesto y el desarrollo del objetivo general de la investigación, que

se encarga, de analizar el uso de conectores en la mampostería (pared de bloques

de concreto).


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33

Se optó por emplear bloques huecos de concreto, ya que son ideales para el

análisis del manto de mampostería. Estos pueden sufrir fallas al estar expuestos a

fuerzas rotacionales como, fallas diagonales con grietas a 45 grados, fallas por

vibración torsional, entre otras.

En lo que respecta a los elementos de confinamiento, se seleccionó un perfil

de acero, ya que las características de este material son lo suficientemente

resistentes y dúctiles para usarlo como soporte de la mampostería (pared de Bloques

de concreto), dado que estos, pueden disipar energía y poseen la capacidad de

formarse y volver a su estado original. Del mismo modo, este conector se aplicará en

estructuras para análisis sismos resistentes, ya que la misma carece de este soporte

como mecanismo de protección ante movimientos telúricos.

Es necesario acotar que propiedades mecánicas de la mampostería que serán

utilizadas en este modelo, como lo son, el módulo de elasticidad (módulo de Young)

y el coeficiente de poisson, están basadas en las normas técnicas complementarias

del reglamento de construcciones para el Distrito Federal, México (NTC-

MANPOSTERIA 2004).

4.2. Procedimiento de la investigación

4.2.1 Determinar el tipo de conector a usar como soporte de la

mampostería (pared de bloques de concreto).

En la búsqueda de datos se encontraron diversos tipos de perfiles con distintas

características, entre ellas: peso, dimensiones y resistencia. Por otra parte, cabe

destacar que no todos los perfiles poseen las mismas dimensiones o geometrías,debido a cada elemento de confinamiento. Se logró descartar algunas series de

perfiles, partiendo de las dimensiones del bloque (bloque hueco de concreto), que

tiene un espesor de 15 cm; se pudo seleccionar el perfil UPN 180 de acero A-36, el

cual se adapta a la geometría del bloque que constituye la pared. En la figura 10, se


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34

pueden apreciar las características que posee este tipo de perfil que es el usado en

el manto de mampostería.

Estos datos obtenidos son los que se utilizaran para hacer el modelado en el

programa SAP2000.

Figura 13 . Perfil UPN. Artistas de la construcción

UPN 180 ACERO A-36

PESO

KG/ML

DIMENSIONES (mm)/ PROPIEDADES

d mm bf mm tw mm tf mm r1 mm r2 mm Área

cm2Ix cm4 Iy cm4

22 180 70 8 11 11 5.5 28 1350 114

4.2.2 Modelar la pared de bloques de concreto y elementos de confinamiento

en SAP 2000

Como ya hemos resaltado anteriormente, el programa utilizado para el modeloes el conocido con el nombre de SAP 2000, el cual es utilizado en nuestro país y en

otras partes del mundo

Para la realización del modelado de la pared de bloques (bloques huecos de

concreto), es necesario que coexistan los siguientes pasos:


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Definir los materiales:

Lo primero que se debe realizar es la definición de los materiales que se van

a utilizar, en este caso serán los materiales de mampostería y los perfiles de acero,

que trabajaran como elemento de confinamiento. Para ello se implementaran los

comandos expresados en las siguientes figuras:

Definición de los perfiles metálicos:

Figura 14: Diseño

por norma de los

perfiles en SAP2000 (Fuente Propia)

Figura 15: Detallado del perfil en SAP2000. (Fuente Propia)


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36

Definición de las propiedades mecánicas de la mampostería:

Figura 16: Selección del elemento tipo (Shell thick) en SAP2000.

(Fuente Propia)

Figura 17: Propiedades mecánica de la mampostería en SAP2000.


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37

Posterior a la definición de los materiales ya antes explicado, se procedió a

realizar las modelaciones de los especímenes, definidos como M1, M2 y M3.

Espécimen M1

Para el modelado del espécimen M1, se usaron los perfiles de acero UPN 180

acero A-36. Se realizó para estudiar el comportamiento y la deformación de los

perfiles metálicos, diseñados por medio de la norma Venezolana AISC-LRFD 99 a

través de una relación demanda de capacidad de uno (1). Para más adelante someter

estos elementos de confinamientos a cargas laterales. De este modo se podrá

apreciar la carga máxima lateral que pueden soportar estos perfiles y visualizar suscorrespondientes deformadas.

Figura 18: Modelado de los perfiles en SAP2000

Datos Establecidos en el SAP2000

Altura (H) cm Ancho (L) cm Columnas Viga

300 230 UPN-180 Acero A-36 UPN-180 Acero A-36

Tabla 4: Datos para en programa SAP2000 (Fuente Propia)


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Espécimen M2

Este consistió en un paño de mampostería con los perfiles de acero laminado

previamente seleccionado del primer espécimen (M1), con noventa y nueve (99)

bloques de concreto con dimensiones nominales de 40X15X20 cm por medio del

diseño del elemento finito, que es subdividir las áreas de la pared, en este caso

seleccionamos un elemento área denominado como tipo (Shell de chapa gruesa), con

un mortero de relación volumétrica de arena, cemento y cal 4:1:1, resistencia

promedio Fm*: 70,1 Kgf/cm2, este dato se obtiene de los ensayos a compresión de

muretes de mampostería, como fue en nuestro caso bloques huecos de concreto, un

peso específico de (

): 1133,33 Kg/m3, un módulo de la elasticidad (E Kg/cm2)

56.080 Kg/cm2, que fue calculado por medio de las formulas implementadas de la

norma (NTC-MAMPOSTERIA 2004).

Figura 19: Modulo de Elasticidad según, Normas NTC Mampostería 2004

Como último dato de las propiedades mecánicas de la mampostería fue el

coeficiente de Poisson (U): 0.20, extraído de las normas (NTC-MANPOSTERIA2004).


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Figura 20: Modelado de los perfiles y mampostería en SAP2000

(Fuente Propia)


Altura (H)

cm

Ancho (L)

cmColumnas Viga

E

(Kg/cm2)U (Kg/m3) Módulo de

Cortante G

300 230UPN-180

Acero A-36

UPN-180

Acero A-36 56.080 0,2 1333,33 2,3337E+08

Tabla 5: Datos para en programa SAP2000

Con los datos establecidos anteriormente se podrá llevar a cabo el estudio de

movimientos laterales del especímen M2 en el programa SAP 2000, donde los datos

arrojados serán analizados para poder compararlos con los otros dos modelos.


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Espécimen M3

Finalmente el muro M3 que consistió en un paño de albañilería con los bloques

de concreto mencionados anteriormente pero sin los perfiles de acero. Modelado por

el elemento finito.

Figura 21: Modelado de la mampostería en SAP2000


Altura (H) cm Ancho (L) cm E (Kg/cm2) U (Kg/m3) Módulo de

Cortante G

300 230 56.080 0,2 1333,33 2,3337E+08

Tabla 6: Datos para en programa SAP2000

Todos los especímenes presentaron las mismas características geométricas

como una altura (H): 300 cm, una de Longitud (L) de 230 cm, espesor (e) de 15 cm y

sin ningún tipo de accesorios como puertas o ventanas como se muestran expresadas

en las imágenes anteriores.


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41

4.2.3. Evaluar el elemento de confinamiento en la mampostería (pared debloques de concreto) en SAP 2000.

Una vez diseñada la pared de bloques de concreto en SAP 2000 se leimplementará el elemento de confinamiento ya previamente seleccionado, para luego

someterlo a fuerzas sísmicas simuladas, luego, demostrar la factibilidad de soporte

del mismo a la mampostería y poder observar el tiempo de soporte que tendrá la

pared ante movimientos rotacionales para así comprobar si el elemento de

confinamiento cumple con lo solicitado en el objetivo general presente en la

investigación a realizar.

En este objetivo se buscan resultados para tres situaciones que pueden

presentarse en una pared con distintas variables y así comparar las deformaciones

que se dan en cada una. Para comenzar con el modelo, se diseña una pared en SAP

2000 de 3 metros de altura por 2.30 metros de ancho.

En ese sentido, se calcula el peso específico de la pared, con el espesor de

15 cm como variable principal. Para esto se necesita saber cuánto es la deformación

máxima de una pared, y si con esta que se obtiene la misma resiste.

Espécimen M1

Consistió en el diseño solo con los perfiles, tomando en cuenta que se usaron

la serie UPN 180, sometiéndolas a una serie de cargas laterales, hasta poder ubicar

la magnitud exacta de estos esfuerzos, que hacen que estos perfiles fallen superando

su diseño por demanda-capacidad igual a uno (1) y poder apreciar por medio del uso

del programa cuanto es la deformada máxima de estos elementos de confinamiento;Este dato de demanda-capacidad indica que mientras el resultado este más alejado

del 1 significara que el elemento estará más lejos de sufrir una falla, es decir, el

elemento estará dentro de su rango de capacidad.


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42

Figura 22: Resultados de la resistencia máxima de los perfiles

Resultados de los perfiles de acero laminado A-36 a una carga lateral de 751,50 Kg

Elementos Longitud cm Demanda/Capacidad Perfiles Deformada

Máxima mm

1-2 300 0,96 UPN-180 42,82

2-3 230 0,77 UPN-180 42,82

3-4 300 0,97 UPN-180 42,82

Tabla 7: Resultados del programa SAP2000

En la siguiente figura se puede apreciar la deformada de todo el elementocon más detalle

Figura 23: Deformada de los Perfiles


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Espécimen M2

Consistió en el diseño de la pared junto con el elemento de confinamiento(perfiles), con las mismas dimensiones anteriormente mencionadas, obteniendo como

resultado los máximos esfuerzos, que puede soportar la pared de bloque junto con

los perfiles de acero laminado, que tendrán el trabajo de poder sujetar el manto de

albañilería después de su deformación máxima.

Figura 13. Modelo 2. SAP 2000.

Resultados de los perfiles de acero laminado A-36, conjunto del manto de mampostería a una carga

lateral de 71000 Kg

Elementos Longitud cm Demanda/Capacidad Perfiles Deformada

Máxima mm

1-2 300 0,093 UPN-180 0.23

2-3 230 0,348 UPN-180 0.23

3-4 300 0,998 UPN-180 0.23


En la siguiente figura se puede apreciar la deformada de todo el elemento con másdetalle


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Figura 24: Deformada de los perfiles con manto de mampostería

Espécimen M3

Se modeló solo la pared de bloques con base en la norma sismo resistente

(NTC-Mampostería 2004), así como también se tomó el módulo de elasticidad

calculado según la norma anteriormente mencionada., para una carga de 60.938 kgF,se obtiene una deformación de 8 mm como dato determinante, tomando en cuenta

las características físicas del bloques de concreto de 15 cm. Una vez determinada la

deformación a la cual la mampostería falla, se tendrá un criterio de comparación con

el especímen M2 para así verificar que tan factible es el conector en conjunto con la

pared.

En este especímen recae una información importante de la investigación, ya

que se aplica el conector en la pared, que luego de las comparaciones con los

especímenes anteriores se podrá sacar los datos necesarios para llegar a una

conclusión que nos permita definir si es óptimo el perfil.


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45

Figura 25: Deformada manto de mampostería

Resultados conjunto del manto de mampostería a una carga lateral de 60.938 Kg

Altura cm Ancho cm Deformada mm, E Kg/cm2

300 230 8 56.080


En la tabla anterior se muestra el dato de la deformada máxima causada por

la carga lateral que viene dada a su vez por las características geométricas y

mecánicas del manto de mampostería.

Figura 26. Deformada manto de mampostería en 3D.


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46

5.1. Conclusiones

A través de la ejecución del modelado en SAP 2000 de la mampostería en sustres modelos, se logró obtener un criterio sobre el tema estudiado, para evaluar los

resultados obtenidos y llegar a las siguientes conclusiones:

Según lo investigado, el comportamiento de la mampostería con respecto a la

estructura en general, puede generar impactos importantes mediantes sus modos de

fallas, ya que estas pueden afectar directamente tanto a vigas como a las columnas

mediantes los esfuerzos cortantes que transmiten la mampostería. En efecto, cada

especímen modelado posee una deformación diferente con sus respectivas cargas,

Tanto el concreto como el acero poseen distintas propiedades mecánicas, el acero

laminado tiene una gran capacidad de disipar energía ya que es muy dúctil. Estas son

características que se tomaron en cuenta en el especímen uno (1). La mampostería

presenta otro tipo de propiedades mecánicas como la determinación del módulo de

elasticidad y a su vez no es dúctil como el acero ya que al llegar a su estado limite la

misma falla sin poder volver a su estado original.

Los modelos realizados se llevaron a cabo mediante el criterio de diseño de

las normas AISC- LRFD 99 para el diseño de los perfiles metálicos, En ese mismosentido la pared de bloques de concreto y sus características mecánicas se basan en

la Norma NTC de la mampostería 2004.

Los resultados obtenidos en el espécimen M1, como deformación se tiene

42mm la cual se deterioró aplicándole carga lateral de 751.50 kg. Esto significa que

en el momento en que los elementos sobrepasan el estado límite de la demanda-

capacidad establecida, el especímen proyecta la degradación del elemento,

generando distintos planos de fallas.

En cuanto al espécimen M2, se obtuvo como resultado una deformación de

0.23mm de la pared de bloques de concreto en conjunto con el perfil laminado UPN

180, a una carga lateral de 71.000 kg.


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47

Según el espécimen M3, se obtiene una deformación de 8 mm de la pared

sola a una carga de 60.938 kg.

En comparación entre los resultados obtenidos de los modelos ensayados en

el programa SAP 2000, por medio de los elementos finitos diseñados, se puede

evaluar que en el modelo uno (1) se tiene una deformación mayor que en el modelo

dos (2), lo que significa que el perfil funciona.

Con respecto al modelo tres (3), con una deformación de 8mm, se puede

analizar que la pared falla a esta deformación con cargas laterales de 60.938 kg. En

correlación con los tres modelos, hay diferencias entre ellos, resaltando que el modelo

(2) representa el objetivo principal del estudio de esta investigación. Este falla a

0.23mm sin llegar a la deformación máxima del manto de mampostería del M3, el cual

representa a una pared con una deformación máxima de 8mm.

Analizando los resultados, se puede concluir que el perfil no amortigua los

movimientos sísmicos, ya que en el M2 (bloque de concreto con perfil de acero) se

obtiene una deformación de 0.23mm y en el M3 se obtiene 8mm, es decir, el perfil de

acero no estaría cumpliendo ninguna función de confinamiento, ya que la pared recibe

directamente todo el esfuerzo.

Resultados obtenidos del programa SAP 2000

Especímen M1 Especímen M2 Especímen M3

Carga: 751.50 kg Carga: 71.000 Kg. Carga: 60.938 Kg.

Deformación: 42.82 mm Deformación: 0.23mm Deformación: 8mm

Tabla 10. Interpretación de resultados En SAP 2000.


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5.2 Recomendaciones

Se tiene a continuación las siguientes recomendaciones que surgen del

análisis del modelado de la mampostería confinada con el perfil de acero UPN 180 en

el programa SAP 2000 por medio de elementos finitos.

Determinar mediante ensayos físicos en laboratorio ya que el programa

aun cuando refleja exactitud con los resultados, no quiere decir que

sean el comportamiento real de los materiales y elementos a nivel de

campo, ya que por medio de los ensayos físicos sismo resistentes

pueden observarse el comportamiento de la mampostería así como los

diferentes planos de fallas y el diagrama de histéresis, que con esto se

puede identificar el agotamiento de los materiales así como la

ductilidad y disipación de energía de los elementos, para así obtener

valores que proporcionen seguridad a aquellos que implementen este

método de confinamiento para el levantamiento de construcción de

viviendas multifamiliares.

Evaluar mediante la implementación de otros conectores que puedan

interrelacionar los bloques entre sí para lograr una mejor adherencia

de estos elementos finitos, así como también implementar estos

conectores a puertas y ventanas para analizar si en accesorios el uso

de conectores es factible.

Realizar el ensayo físico con elemento finito de bloque de arcilla para

evaluar si presenta el mismo cuadro de fallas que presentó la

mampostería con los bloques de concreto y así como las

deformaciones que arrojaron los resultados obtenidos.

Estudiar la factibilidad del uso de conectores que enlacen los bloques

de concreto en ambas direcciones para viviendas multifamiliares de

bajo costo.

Se recomienda a los profesionales en el campo de la ingeniería civil en

estudios sismo resistente, el uso de elementos finitos en SAP 2000.


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Referencias bibliográficas

Cárdenas J. y González J. (2012). Criterio de Diseño para laConstrucción de Viviendas Unifamiliares de Mampostería Armada.Trabajo de no publicado. Universidad Central de Venezuela. Extraído el 26Febrero desde:http://saber.ucv.ve/jspui/bitstream/123456789/4272/1/Tesis%20000013-

2012.pdf

Domingo A. y Vivas C. (2005). Sistema de Muros de mampostería

estructural confinada con perfiles de acero para la vivienda de bajo

costo. Trabajo publicado. Universidad Central de Venezuela. Extraído el 18

Marzo desde:

http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2003000200002&script=

sci_arttext

Domingo acosta, (2014). vivienda confinada con perfiles de acero.

Extraído el 26 de Febrero, Disponible en:

http://www.funvisis.gob.ve/archivos/fasciculos/Fasciculo_Domingo_Acosta_

WEB.pdf

Castilla E y Martinilli A. (2007). Evaluación sismo resistente de muros de

mampostería confinada con dos o más machones. documento Extraído de

ensayo hecho en la universidad central de Venezuela. Extraído el 26 de

Febrero, Disponible en:

http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2007000200004&script=

sci_arttext

http://saber.ucv.ve/jspui/bitstream/123456789/4272/1/Tesis%20000013-2012.pdfhttp://saber.ucv.ve/jspui/bitstream/123456789/4272/1/Tesis%20000013-2012.pdfhttp://saber.ucv.ve/jspui/bitstream/123456789/4272/1/Tesis%20000013-2012.pdfhttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2003000200002&script=sci_arttexthttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2003000200002&script=sci_arttexthttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2003000200002&script=sci_arttexthttp://www.funvisis.gob.ve/archivos/fasciculos/Fasciculo_Domingo_Acosta_WEB.pdfhttp://www.funvisis.gob.ve/archivos/fasciculos/Fasciculo_Domingo_Acosta_WEB.pdfhttp://www.funvisis.gob.ve/archivos/fasciculos/Fasciculo_Domingo_Acosta_WEB.pdfhttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2007000200004&script=sci_arttexthttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2007000200004&script=sci_arttexthttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2007000200004&script=sci_arttexthttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2007000200004&script=sci_arttexthttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2007000200004&script=sci_arttexthttp://www.funvisis.gob.ve/archivos/fasciculos/Fasciculo_Domingo_Acosta_WEB.pdfhttp://www.funvisis.gob.ve/archivos/fasciculos/Fasciculo_Domingo_Acosta_WEB.pdfhttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2003000200002&script=sci_arttexthttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376723X2003000200002&script=sci_arttexthttp://saber.ucv.ve/jspui/bitstream/123456789/4272/1/Tesis%20000013-2012.pdfhttp://saber.ucv.ve/jspui/bitstream/123456789/4272/1/Tesis%20000013-2012.pdf


62/73

50

Martínez Jafet.(2014).Efecto sísmico de tres modelos histéricos para

muros de mampostería confinada en los espectros de respuesta

inelásticos.(México) Extraído el 26 de Febrero, Disponible en:

http://eprints.uanl.mx/4120/1/1080253817.pdf

Campo A. Directora del Proyecto (2002). Guía Técnica para la inspección

de edificaciones después de un sismo. Trabajo publicado. Alcaldía mayor

de Bogotá D.C. Extraído el 19 de julio de 2015

http://www.aq.upm.es/habitabilidadbasica/docs/articulos/Guia_Tecnica.pdf

Peña A. (2011). Glosario de Términos Ingeniería civil. Trabajo Publicado.

Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño extinción Maracay. Extraído

el 19 de Julio de 2015.

http://www.slideshare.net/henrywhite776/glosario-ingenieria-civil

Jaramillo J. (N.E). Ingeniería Estructural I. Trabajo Publicado. Universidad

Nacional De Colombia. Extraído el 19 de Julio 2015.

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/C

apitulo%203/MAMPOSTERIA%20ESTRUCTURAL.htm

Fidias G. Arias. (2006).El proyecto de Investigación introducción a la

metodología científica (5ta edición). Caracas:Episte

Criterio y acciones mínimas para el proyecto de edificaciones

(1988).COVENIN. Nro 2002.

(S.A). (2009). Bloques de concreto. (Extraído: 25 de julio de 2015) Disponibleen:

https://matdeconstruccion.wordpress.com/2009/08/03/bloques-de-concreto/ .

(S.A).(2014). Manual de construcción de mampostería de concreto.(Extraído

el 25 de julio de 2015). Disponible en:

http://eprints.uanl.mx/4120/1/1080253817.pdfhttp://www.aq.upm.es/habitabilidadbasica/docs/articulos/Guia_Tecnica.pdfhttp://www.aq.upm.es/habitabilidadbasica/docs/articulos/Guia_Tecnica.pdfhttp://www.slideshare.net/henrywhite776/glosario-ingenieria-civilhttp://www.slideshare.net/henrywhite776/glosario-ingenieria-civilhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo%203/MAMPOSTERIA%20ESTRUCTURAL.htmhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo%203/MAMPOSTERIA%20ESTRUCTURAL.htmhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo%203/MAMPOSTERIA%20ESTRUCTURAL.htmhttps://matdeconstruccion.wordpress.com/2009/08/03/bloques-de-concreto/https://matdeconstruccion.wordpress.com/2009/08/03/bloques-de-concreto/https://matdeconstruccion.wordpress.com/2009/08/03/bloques-de-concreto/http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo%203/MAMPOSTERIA%20ESTRUCTURAL.htmhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo%203/MAMPOSTERIA%20ESTRUCTURAL.htmhttp://www.slideshare.net/henrywhite776/glosario-ingenieria-civilhttp://www.aq.upm.es/habitabilidadbasica/docs/articulos/Guia_Tecnica.pdfhttp://eprints.uanl.mx/4120/1/1080253817.pdf


63/73

51

http://sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2014-05-28_07-13-

27103477.pdf

Marulanda F. (2012). Modelación con elementos finitos de muros de

mampostería estructural ortogonales. Documento extraído de ensayo

realizado en la Universidad Nacional de Colombia. En fecha 21 de octubre

Disponible en:

http://www.bdigital.unal.edu.co/5759/1/294411.2012.pdf

Casal. A. (2013). Modelado en computadora de un edificio de mampostería

por medio de elemento finito. Documento extraído de tesis hecha en la

Universidad Nacional Autónoma de México. En fecha 11 de noviembre,

disponible en:

http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/handle/132.248.52.100/6087

Bazan. M. (2009). Diseño sísmico de edificios. Caracas Venezuela. Limusa.

Consultado el 12 de noviembre de 2015.

Normas técnicas complementarias del reglamento de construcciones para el

Distrito Federal. Gaceta oficial del Distrito Federal. (2004) México. Extraído el

1 de octubre de 2015.

Proyecto y construcción de obras en concreto estructural. COVENIN Nro.

1753-2006. Extraído el 17 de septiembre de 2015.

Estructura de acero para edificaciones. Método de los estados límites.

COVENIN Nro 1618-98. Extraído el 29 de setiembre de 2015.

Requerimientos de calidad para el bloque hueco de concreto. COVENIN Nro

42-82. Extraído el 30 de septiembre de 2015.

Porrero j. Ramos. C. Grases. J. Velazco. G. (2003). Manual Del Concreto

Estructural. Caracas Venezuela. Sidetur. Consultado el 10 de septiembre de

2015.

http://sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2014-05-28_07-13-27103477.pdfhttp://sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2014-05-28_07-13-27103477.pdfhttp://www.bdigital.unal.edu.co/5759/1/294411.2012.pdfhttp://www.bdigital.unal.edu.co/5759/1/294411.2012.pdfhttp://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/handle/132.248.52.100/6087http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/handle/132.248.52.100/6087http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/handle/132.248.52.100/6087http://www.bdigital.unal.edu.co/5759/1/294411.2012.pdfhttp://sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2014-05-28_07-13-27103477.pdfhttp://sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2014-05-28_07-13-27103477.pdf


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Anexos

Resultados en SAP 2000 del Modelo uno (1) perfiles. Tablas.

Elemento 1-2.


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53

Elemento 2-3.

Elemento 3-4.

Tabla de juntas de desplazamiento.

TABLE: Joint Displacements

Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2 R3

Text Text Text mm mm mm Radians Radians Radians

1 DEAD LinStatic 0 0 0 0 0 0

2 DEAD LinStatic 42,82431 -2,364E-15 0,019724 4,103E-19 0,007431 4,064E-19

3 DEAD LinStatic 42,809078 -2,368E-15 -0,025845 3,941E-19 0,007094 3,878E-19

4 DEAD LinStatic 0 0 0 0 0 0


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Resultados en SAP 2000 del Modelo dos (2) perfiles y mampostería. Tablas.

Elemento 1-2.

Elemento 2-3.


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Elemento 3-4.


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58

Tabla de juntas de desplazamiento.


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Resultados en SAP 2000 del Modelo tres (3) mampostería. Tablas.


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tesis para empastaravfvaeverferf

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