Estudio analítico-experimental del comportamiento dinámico de edificaciones de adobe y quincha con ensayo de modelo en mesa vibradora

Abstract

La problemática de la vivienda es uno de nuestros principales problemas nacionales, esto se ve agravado cada cierto tiempo con fenómenos naturales tales como sismos, inundaciones, huaycos entre otros. Las experiencias recientes del terremoto de Nazca y los daños ocasionados por el fenómeno del niño, pone de manifiesto la vulnerabilidad algunas de nuestras ciudades mal planificadas y de las deficiencias de ciertos sistemas constructivos.

La carencia de viviendas es reflejada por estudios como la Encuesta Nacional de Vivienda (1993) y otros estudios privados, es importante indicar que esta carencia se debe, entre otros aspectos, a la falta de recursos económicos y técnicos del poblador, lo cual convierte el tema de la vivienda en un aspecto de política social. Frente a esta carencia de recursos, principalmente económicos, nuestra población opta por la autoconstrucción especialmente con materiales que se encuentren a su alcance y que le ocasione un menor gasto.

Es en este contexto que se plantea la necesidad que los profesionales e instituciones involucradas en el sector construcción aportemos con soluciones alternativas a los sistemas convencionales existentes, buscando que sean técnicamente adecuadas y principalmente económicas. Una de las líneas de investigación puede ser el mejoramiento de sistemas con que la población auto­construye tales como el adobe, quincha, tapial etc.

Conocedores de lo tradicional de la construcción con adobe desde la época pre-inca y con quincha desde la época colonial, puede rescatarse esta experiencia constructiva y la aceptabilidad del mismo en nuestra población, para mejorar los sistemas indicados.

Es en este contexto que la Universidad Nacional de Ingeniería por intermedio del Laboratorio de Estructuras del Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desas­tres de la Facultad de Ingeniería Civil desarrolla desde hace más de una década estudios conducentes al mejoramiento y desarrollo de procedimientos constructivos con materiales tra­dicionales, tales como adobe, quincha, pirca, tapial, madera principalmente. Estos estudios finalmente deben ser difundidos masivamente para su aplicación en la autoconstrucción de viviendas con estos sistemas mejorados.

La investigación teórica y experimental realizada pretende organizar y aportar conocimientos referentes a la construcción de viviendas_ donde el primer piso es de adobe y el segundo es de quincha. El estudio de este sistema, existente desde la colonia, se realiza con el objetivo de conocer y mejorar sus cualidades, principalmente su comportamiento sismorresistente.

Este estudio se realiza en base a análisis teóricos y a pruebas experimentales realizadas en un modelo a escala reducida (1/5) y conociendo los resultados de las pruebas realizadas por el CISMID en el prototipo (escala natural) y presentadas en la tesis “Estudio experimental de edificaciones mixtas de Adobe y Quincha de dos pisos“ de M.Pisconte[l], el mismo que tiene como objetivo definir sus principales propiedades dinámicas tales como periodo natural, rigidez, amortiguamiento, comportamiento sismorresistente, modo de falla, entre otros.

La investigación está organizada en ocho capítulos, en el primer capítulo se desarrolla aspectos principales de la problemática de la vivienda, presentándose un resumen cronológico de las principales investigaciones realizadas sobre el tema desde la década del 60 a la fecha.

En el segundo capítulo se presenta el estado del arte de la construcción de edificaciones con material no convencional, tales como adobe, quincha, madera, concreto. Estos dos últimos enfocados desde el punto de vista de las recomendaciones para la autoconstrucción. También se desarrolla los principales criterios que se debe de tener en cuenta para estructurar y diseñar, destacándose la importancia de una buena estructuración, la cual garantizará un buen comportamiento sismorresistente de la estructura.

En el tercer capítulo tenemos una descripción de los principales aspectos del modelo de adobe y quincha, se presenta la arquitectura, una descripción detallada del sistema estructural, se explica los aspectos considerados en la determinación de la escala del modelo, también se explica todos los aspectos realizados y consideraciones en el proceso constructivo del modelo (escala 1/5), finalmente se plantea algunas consideraciones teóricas de aspectos importantes a considerar en la construcción compuesta con materiales de propiedades diferentes tales como el adobe y la quincha.

En el cuarto capítulo se presenta el diseño del prototipo (a escala natural) debido a que estos valores tienen fines aplicativos no tanto así como hacer el diseño a una escala reducida. Se detallan las consideraciones tomadas en la estructuración, se realiza el diseño de los elementos de madera tales como la viguetería de los entrepisos, igualmente se efectúa la verificación y diseño para el adobe y la quincha, previamente se realizó el metrado de la estructura. En el último punto de este capítulo se resume los resultados de los ensayos y evaluaciones realizadas anteriormente al prototipo (ensayos a escala natural) [1], el mismo que se presenta con el objetivo de tener valores de comparación de las propiedades analizadas en la presente investigación y porque el proyecto de investigación Adobe-Quincha del CISMID contempla ensayos complementarios en prototipo (escala real) y en modelo (escala reducida l/5).

En el quinto capítulo se realiza el análisis del modelo y se plantea una teoría alternativa de modelos. El capítulo empieza con una revisión de los principales fundamentos del análisis dinámico, se efectúa el análisis del modelo planteándose sistemas simplificados de masas concentradas y se realiza el análisis dinámico tridimensional del prototipo mediante el programa ETABS, seguidamente se plantea una teoría de modelos que nos pennitiría correlacionar valores obtenidos en los ensayos del modelo y posteriormente extrapolar a prototipos similares, final­mente mediante los factores de correlación indicados se determinan relaciones entre las principales propiedades entre el modelo y el prototipo; es decir, se determinan propiedades del modelo conociendo las del prototipo o viceversa.

En el capítulo sexto se presentan todos los aspectos teóricos a la realización de los ensayos, tales como los criterios tomados para la realización de ensayos, el plan de ensayos, el instrumental utilizado, una descripción de los ensayos estáticos y dinámicos, la secuencia de ensayos y finalmente las fuentes de error durante los ensayos.

En el capítulo siete se presentan y evalúan los resultados obtenidos en los ensayos del modelo, definiéndose el comportamiento estático y dinámico del modelo de adobe-quincha. En este capítulo se presentan los resultados obtenidos para la rigidez lateral, frecuencia natural, amortiguamiento, la influencia de la sobrecarga en los parámetros dinámicos de la estructura, la respuesta dinámica del modelo, finalmente se presentan comparaciones entre los resultados obtenidos en el modelo con los valores teóricos y con los valores experimentales del prototipo, para de esta manera llegar a un estimado de cuáles serían las propiedades dinámicas del sistema estructural adobe-quincha.

Finalmente en el octavo capítulo se presenta las conclusiones del estudio, desarrollando alcances de estos valores para estudios posteriores y presentando cuadros comparativos finales, además de algunas recomendaciones y líneas de investigación futuras en esta área. Complementa­riamente se adjunta anexos de planos del modelo, cuadros y gráficas de resultados de ensayos y valores de resultados de análisis efectuados al modelo.