comportamiento sísmico locales escolares

COMPORTAMIENTO SÍSMICO COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE LOCALES EDUCATIVOS DE LOCALES EDUCATIVOS DE LOCALES EDUCATIVOS DE LOCALES EDUCATIVOS

Y Y ALTERNATIVAS DE ALTERNATIVAS DE ALTERNATIVAS DE ALTERNATIVAS DE REFORZAMIENTOREFORZAMIENTO

Wilson Silva BerríosWilson Silva Berríos

Cajamarca, 28 Junio 2011

C édit R i i tCréditos - Reconocimiento

En este trabajo se incluyen ideas -acerca del tema-, desarrolladas por diversos del tema , desarrolladas por diversos investigadores:

A. Blanco, L. Zegarra, A. Muñoz, A. San Bartolomé, H. Leon, U. Quintanilla, J. a to o é, eo , U Qu ta a, JVelasquez, L. Navarro, C. Jurado, etc.

Contenido de la PresentaciónContenido de la Presentación

• Introducción• Introducción

• Edificios Escolares Peruanos

• Fenómeno de Columnas Cortas

Desempeño Sismo esitente• Desempeño Sismorresitente

• Rehabilitación y Reforzamientoy

• Conclusiones

IntroducciónIntroducción

“En los últimos 130 años han id l P ú ól ZONA 1ZONA 1ocurrido en el Perú sólo

terremotos moderados, que han mostrado lo vulnerables que son las edificaciones educativas peruanas”

Huaraz 1970

a máx.: 0.15g

a maxa max Aceleraciones

a máx.:

0 10 20 30 40

Mé i DF (SCT)

0.20ga maxa max

0 10 20 30 40 50 60 70 80

México DF (SCT)1985

a máx.: 0.17g

a maxa max

Pisco 2007

a máx.: 0.37g

Santiago Chile 2010

a máx.: 0.24g

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Curico Chile 2010

a máx.: 0.47g

Severidad sísmica y Desempeño estructural

Sismos deDiseño

Aceleración(g)

ComportamientoEstructural

Frecuentes 0.20 Perfectamenteelástico

Ocasionales 0.25 Prácticamenteelástico

Raros 0.40 Daño importante,pero reparable

Muy Raros 0.50 Cerca al colapso,irreparable

V2000 + Sismicidad Peruana

Niveles de Desempeño

DAÑO SEVERO

DAÑO MODERADO(Resguardo de la Vida)

DAÑO SEVERO(Cerca al Colapso)V

ΔΔΔΔΔ COMPLETO(Colapso)DAÑO LEVE

(Funcional)

ΔΔΔΔΔ

SIN DAÑO(Operacional)

FSUPERVIVENCIA

OPERACIONAL

CERCA AL COLAPSO

COMPLETAMENTEOPERACIONAL

Niveles de DesempeñoNiveles de Desempeño6/28/2011 8

IntroducciónIntroducción

“La experiencia nacional en la p otección de en la protección de colegios se limita al desarrollo de proyectos de intervención en edificaciones dañadas por terremotos”.por terremotos .

Con la información proporcionada por el INFES se identificaron cuatro

Los edificios escolares peruanos

Con la información proporcionada por el INFES, se identificaron cuatro tipos de edificios como los más representativos a nivel nacional

780 pre NDSR - 1997Adobe

780 ActualGran Unidad Escolar

Edificio Gran Unidad Edificio Gran Unidad Escolar

Se construyeron en la década de l 50 Ti d t i l los 50. Tienen dos o tres niveles con aulas de aprox. 10m de largo

Edificio 780pre NDSR - 1997

Se construyeron edificios de este ti h t t d 1997tipo hasta antes de 1997

Arquitectónicamente este edificio típico, es similar al edificio 780 p ,actual

Planta típica del sistema estructural del edificio 780

Planta típica del sistema estructural del edificio 780 pre NDSR - 1997

V-01 V-01 V-01 V-01 V-01 V-01

V-01 V-01 V-01 V-01 V-01 V-01V 01 V 01

X-X : PÓRTICOS FLEXIBLES Y-Y : ALBAÑILERIA CONFINADA

Corte transversal (Edifício 780 pre NDSR 1997)Corte transversal (Edifício 780 pre NDSR-1997)

El Colegio AntisísmicoEl Colegio AntisísmicoModelo INFES 780 Nuevo (> 1997)

Configuración Estructural - Colegios Modernos Modelo INFES 780 NuevoModernos Modelo INFES 780 Nuevo

C2Típico C1 C2

70nada

8.00ga

ría C

Viga0.25x0.45 C1

Detalle del refuerzo de columnas (Edificio 780 Moderno)

Los edificios escolares peruanosLos edificios escolares peruanos

Detalle del refuerzo de vigas longitudinales Eje 1 Eje 2 Detalle del refuerzo de vigas longitudinales Eje 1, Eje 2 (Edificio 780 Moderno)

Distribución por material predominante en el sistema estructural y por regiones sísmicas

Piedra con barro, cal, cemento

Eternit fibra de ConcretoEsteras, Cartón o plásticos

1%Otros

Quincha o caña con barro1%

CºAº y Albañilería (Unidades de arcilla

o bloques de concreto) 37%

Madera8%

Adobe o tapiaAdobe o tapia48%

Fuente: Ministerio de EducaciónInforme Ejecutivo 1998-2003Locales escolares públicos a nivel nacional: 41 425

Distribución por material predominante en el sistema estructural Distribución por material predominante en el sistema estructural y por regiones sísmicas

ZONA 1 Adobe : 0.0 % CºAº-Alb : 0.3 % Madera : 0.4 %

ZONA 3 Adobe : 25.4 % CºAº -Alb : 22.6 % Madera : 5.7 % ZONA 2

Adobe : 22.6% Adobe : 22.6% CºAº-Alb : 14.1 % Madera : 8.8 %

La tabla muestra un cuadro comparativo entre el número de centros educativos construidos antes y después de 1997

R ióNúmero de centros

d ti t idNúmero de centros

d ti t idR ióNúmero de centros

d ti t idNúmero de centros

d ti t idRegión educativos construidos antes de 1997

educativos construidos después de 1997

COSTA 10262 340

Región educativos construidos antes de 1997

educativos construidos después de 1997

COSTA 10262 340COSTA 10262 340SIERRA 22,954 411 SELVA 7101 357

COSTA 10262 340SIERRA 22,954 411 SELVA 7101 357TOTAL 40,317 1,108 TOTAL 40,317 1,108

ANTECEDENTESSismos ocurridos en Sur del Perú:

ANTECEDENTES

12 Nov. 1996 (Nasca - Ica)( )23 Jun. 2001 (Atico - Arequipa)15 Ag. 2007 (Piso - Ica)g ( )Afectaron muchos locales de Centros Educativos de diversa antigüedadg

En la mayoría de los casos el problema y pfue el fenómeno de “Columna Corta”

Columna Corta a d l pesar de la

junta de separación con la tabiqueríala tabiquería

Nasca, 1996

Junta de espesorJunta de espesorinsuficienteinsuficiente

Junta realizadaJunta realizadacon bolsas de papelcon bolsas de papel

Nasca 1996. Local Escolar de 2 pisosNasca 1996. Local Escolar de 2 pisos

Nasca 1996Nasca 1996

Efecto de columna corta poco acentuado Efecto de columna corta poco acentuado debido a tabiques débiles

Nasca 1996. No se presentaron fallas de columna corta por la tabiquería a ambos columna corta por la tabiquería a ambos lados y en toda la altura de las columnas

Colegio con todas las columnas del 1er nivel, falladas

C l Columna Corta

“Tabique corto”

Colegio colapsado por fallas de Colegio colapsado por fallas de columna corta

Colegio A. Barrios –Moquegua 2001

Colegio A. Barrios –Moquegua 2001Moquegua 2001

¿ Cómo evitarlas ?

Puertas a ambos lados de las columnasPuertas a ambos lados de las columnas

R d ió d l t bi íReducción de la tabiquería

Juntas de tecnopor bien construidas ?

“Placas” para reducirPlacas para reducirlos desplazamientos laterales en el edificio

Desempeño observado en los últimos 60 años

Desempeño Sismorresistente

Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería

F ll lFallas en columnas

Esquema de Columna Corta Columna Corta del C.E: Casimiro Cuadros

Desempeño observado en los últimos 60 añosaños

Desempeño observado en los últimos 60 años años

Fallas en columnasFallas en columnas

Columna Corta del C.E. Antonia Moreno de Cáceres – Ica

¿ EQUILIBRIO ?

Fallas en columnasFallas en columnas

Vista exterior Vista interior

Columna Corta del C.E. Andrés Avelino Cáceres – Arequipa

Desempeño observado en los últimos 60 años Desempeño observado en los últimos 60 años

Falla tipo Cizallamiento en Muro TransversalFalla tipo Cizallamiento en Muro Transversal

C.E. Escuela de Aplicación -Choccñopampa

Esquema de acciones internas

Fallas en muro de Albañilería

Colegio Nasca - 1996

Falla en muros de Relleno de Pórticos

Nudo afectado

Esquema de acciones internasUniversidad Jorge Basadre

Grohmann - Tacna

Aplastamiento de la albañilería

Falla en Elementos No Estructurales

Esquema de acciones internas Colegio Fortunato Zora Carvajal - Tacna

Falla en Muro de Relleno

Esquema de acciones internas Colegio Jorge Basadre Grohmann -

Arequipa

Desempeño SismorresistenteDesempeño SismorresistenteDesempeño observado en los últimos 60 años Desempeño observado en los últimos 60 años Daño en Edificaciones de Concreto Armado y AlbañileríaDaño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería

Falla en Muros de Relleno

C.E. Antonia Moreno de Cáceres – Ica

PROBLEMAS. . .

SE EXCEDE DESPLAZAMIENTO ADMISIBLE EN X-X

0 007h0.007h>

Sa X-X

ESTRUCTURACIÓN ADECUADA EN Y-Y

0 005h0.005h

S a Y Y

S a Y -Y

SISTEMA

APORTICADO NOAPORTICADO NO

ES ACEPTADO

70F ( Ton)

A7A146.440506070

Centros

10203040

Educativos

0.98 4.64010

0 1 2 3 4 5

Δ (cm)

0.000.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0

DESP-97 / 03 = 3 * DESP-77

Como Reforzar ?

Protección por Protección por control de

deformaciones

ESTRUCTURA ORIGINAL

SISMOSISMO

ESTRUCTURA REFORZADA

VARIAS

ALTERNATIVAS ALTERNATIVAS

REFORZAMIENTOREFORZAMIENTO

• Un caso ilustrativo desarrollado …

• Luego se presentan otras posibilidades de reforzamieto …

Para decidir el Proyecto de R f i t li Reforzamiento se analizaron algunas alternativas viables:

a) Cerrar dos paños en cada eje longitudinal con ladrillo o con longitudinal, con ladrillo o con concreto

b) Enfundar Columnas y conformar ) yPlacas de aprox. 1.50mt de longitudlongitud

La Masa total de un Pabellón de 3 La Masa total de un Pabellón de 3 aulas/piso es ~ 365 Ton (=P)

El Cortante Sísmico V es 35% de P El Cortante Sísmico V es 35% de P (35%x365=128 Ton), por lo que c/muro tomará un cortante de 128/4=32 Tontomará un cortante de 128/4 32 Ton

El Esfuerzo Cortante en c/muro es del El Esfuerzo Cortante en c/muro es del orden de 4 Kg/cm², excesivo según NTE E070E070

Reforz. con Muros de Albañilería

Modelo de Relleno con Albañilería

Reforz. con Muros o Placas de C.A.

En el caso de colocar Placas C.A. el VBasalBasaldisminuye a 28% P (28%x365 =102) y por tanto cada placa tomaría 25 Ton de p pCorte

El Esfuerzo Cortante es del orden de 4.5 Kg/cm², lo que es adecuado para el C.A.g/ , q p

El Modelo para el Análisis Sísmico …

Placas unidas a las vigas y •Placas unidas a las vigas y columnas restantes,

•Considerando diagonales que Considerando diagonales que representen el efecto del muro incorporado dentro del pórticoincorporado dentro del pórtico

El Mto que se obtiene en la base es to que se obt e e e a base esdel orden 95 Ton-m con modelo tipo placa; mientras que con el modelo placa; mientras que con el modelo con diagonales se obtienen axiales en la diagonal del 30 Ton y axiales en la diagonal del 30 Ton y axiales en las columnas de borde del orden de 30 y 10 Ton

• Si se componen • Si se componen fuerzas y se toma momentos se momentos, se encuentran valores muy similares a los muy similares a los obtenidos con el modelo tipo placamodelo tipo placa

El problema de esta solución de reforzamiento es de orden reforzamiento es de orden Funcional y Arquitectónico, pues l l i d l 50% d l las aulas pierden el 50% de la iluminación y ventilación

D d l bl it tó i Dado el problema arquitectónico, se analizó colocar Placas más pequeñas, que no cierren todo el paño y que además envuelvan las p y qcolumnas existentes (las con daños importantes en varios casos)importantes en varios casos)

Reforzamiento: Enfundar Columnas

Reforzamiento: Eje-Ventanas Bajas

Reforzamiento: Eje-Ventanas Altas

Se hizo el análisis sísmico y se Se hizo el análisis sísmico y se verificó que con placas de 1.50m de largo se controlaban bien los de largo se controlaban bien los desplazamientos laterales y que las i i t t lí l vigas existentes cumplían los

nuevos esfuerzos con el refuerzo existente

Las placas tenían 45cm de ancho y Las placas tenían 45cm de ancho y sobresalen 10cm hacia fuera y 10cm hacia dentro10cm hacia dentro

l h d lEl ancho de la viga existente, bordea con una funda de 10cm a la columna existente

Planta de Columna Reforzada

Columna que se enfunda

Las placas colocadas toman casi el Las placas colocadas toman casi el 100% del cortante y requieren de una Cimentación importante pues una Cimentación importante, pues el Momento en la base es grande en

ió l ti l comparación con la carga vertical actuante

Como las columnas existentes tenían zapatas aisladas y ahora se tenían zapatas aisladas, y ahora se requieren zapatas mucho más grandes:grandes:

d ó lSe consideró realizar una excavación alrededor de la zapata pexistente hasta alcanzar la nueva área en planta, requeridaárea en planta, requerida

Evidentemente algunos TABIQUES o PARAPETOS del 1er piso debieron pdemolerse por el hecho de ampliarse estas zapatas por lo que ampliarse estas zapatas, por lo que se indicaron columnetas y soleras nuevasnuevas

Anclaje de Columneta en Cimiento

Adicionalmente a los trabajos de REFORZAMIENTO se ha especificado REFORZAMIENTO, se ha especificado trabajos de REPARACION que consisten en: Resane de tarrajeos Columnetas en: Resane de tarrajeos, Columnetas nuevas de parapetos, Limpieza de juntas ente parapetos y columnas Desmontaje ente parapetos y columnas, Desmontaje y Montaje de ventanas y puertas, Rotura de pisos picado de ladrillos del aligerado de pisos, picado de ladrillos del aligerado, Pintura, etc

El COSTO de REPARACION y de REFORZAMIENTO ha sido aprox. de 15,000 a 18,000 Soles por Aula15,000 a 18,000 Soles por Aula

Esto representa aprox US $78 por Esto representa aprox. US $78 por área neta de aula y aprox. US $65

á t t h dpor área neta techada

OBJETIVOS DE REFORZAMIENTO

INCREMENTAR RIGIDEZINCREMENTAR RIGIDEZ

INCREMETAR RESISTENCIAINCREMETAR RESISTENCIA

CONTROLAR PROBLEMA DECOLUMNAS y/o MUROS CORTOS

Qué se busca ?Qué se busca ?

Mejor alternativa

Inte ención concent ada a pocos Intervención concentrada a pocos elementos

La estructura reforzada cumplacon las Normas Vigentescon las Normas Vigentes

Es posible reforzar locales Es posible reforzar locales escolares a costos razonables

SOLUCIÓN

ECONOMICA

FACILIDAD EN OBRA

Reforzamiento Mínimo

PLACAS UNIDAS A VIGAS EXISTENTESPLACAS UNIDAS A VIGAS EXISTENTES

MUROS (PLACAS) ACOPLADOS

3 PISOS , 9 AULAS

PLANTA DE ESTRUCTURA REFORZADA

ELEVACIÓN DE ESTRUCTURA REFORZADA

Pórtico Sísmico o o

Pórtico Complementario

C.E. Divino Corazón de

Complementario

Corazón de Jesús –Paucarpata, Arequipa

Esquema de la estructura

original

Esquema de la Estructura Reforzada.

“Pórtico Sísmico” (frontal) adosado, Placas de C°A° en Pórtico Sísmico (frontal) adosado, Placas de C A en muros laterales y Muros de Albañilería confinada

(posterior)

Cualquiera sea Cualquiera sea

la elección …

lo mínimo que se … lo mínimo que se debe hacer …debe hacer …

ANÁLISIS Y DISEÑO

DE LA ESTRUCTURA DE LA ESTRUCTURA

REFORZADA

CAPACIDAD DEL SUELOCAPACIDAD DEL SUELO

CAPACIDAD DE ELEMENTOS EXISTENTES

DETALLADO DE LOS

ELEMENTOS DEELEMENTOS DE

REFORZAMIENTOREFORZAMIENTO

VIGAS DE ACOPLAMIENTO

PLACA NUEVAPLACA NUEVA

0 700.70

CIMENTACIÓN

Pero no se debe olvidar …

Por ejemplo …j p

Hospital Reforzado

Bloque IBloque C-I Reforzado

Junta (0.15 m)

Junta .075 (Min)

Junta 0.15m

176176

261 ton

11661166

a = 0.05g a = 0.23g

A l i El t N Aceleraciones en Elementos No Estructurales

2.25 2.25

Est. Reforzada0.00

Est. Reforzada

Período Fundamental X-X Período Fundamental Y-Y

Pabellón C-ISismo XX

Pabellón C-ISismo YY

00 5 10 15 20

Desplazamiento (cm)

00 5 10 15 20 25

Desplazamiento (cm)

Estructura sin reforzarEstructura Reforzada

20.00 20.00

Est. Reforzada0.00

Est. Reforzada

Desplazamiento de Azotea X-X Desplazamiento de Azotea Y-Y

1.01% => 0.41% 0.84% => 0.70%

Resultados ilustrativos

E i t t R f d E i t t R f dSismo XX (Longit.) Sismo YY (Transv.)Pabellón C-I

Existente Reforzado Existente ReforzadoT (seg) 1.21 0.41 2.01 0.77Δ techo (cm) 18 15 7 79 18 79 14 22Δ techo (cm) 18.15 7.79 18.79 14.22Δ e max (cm) 2.91 1.90 2.87 2.87Δ e / he 1 01% 0 41% 0 84% 0 76%Δ e / he 1.01% 0.41% 0.84% 0.76%Junta (cm) 24.20 10.20 -- --V base (Tn) 261 1166 176 524( )R (Tn) 720 1632 720 734a (g) 0.10 0.23 0.10 0.10

•Técnicas de reforzamiento para las edificaciones educativas peruanas

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas

Técnicas de reforzamientoTécnicas de reforzamiento

Descripción Nombre Corto Objetivos de Protección

Edificaciones de Adobe• Colocación de viga collar de madera TR - AD - 1 G1 de Urgencia• Colocación de malla de acero TR - AD - 2 G1 de Urgencia• Colocación de malla de polímero TR - AD - 3 G1 de UrgenciaColocación de malla de polímero TR AD 3 G1 de Urgencia

Edificaciones de Concreto y Albañilería• Incorporación de muros acoplados TR - CAL - 1 G3 Mejorados• Intervención general de columnas TR - CAL - 2 G3 Mejorados

• Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención general de columnas

TR - CAL - 3 G3 Mejorados

• Cierre de paños con muros de albañilería• Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de un piso TR - CAL - 4 G3 Mejorados

• Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de dos pisos TR - CAL - 5 G2 Limitados

• Colocación de aletas de concreto armado TR - CAL - 6 G2 Limitados• Relleno parcial con muros de albañilería TR - CAL - 7 G2 Limitados

Incorporación de muros Incorporación de muros acoplados (TR – CAL – 1)

Incorporación de muros acoplados (TR – CAL – 1)Incorporación de muros acoplados (TR CAL 1)

Planta típica de un edificio reforzado con 4 muros y vigas de acoplamiento (Objetivo de reforzamiento mejorados G – 3).

Incorporación de muros acoplados (TRIncorporación de muros acoplados (TR –– CALCAL –– 1)1)

Incorporación de muros acoplados (TR Incorporación de muros acoplados (TR CAL CAL 1)1)

Muros, vigas de Muros, vigas de acoplamiento y columna central enchaquetada..

Esquema del reforzamiento estructural

Incorporación de muros acoplados (TR – CAL – 1)

Incorporación de muros acoplados (TR CAL 1)

Esquema estructural de los nuevos muros de concretoEsquema estructural de los nuevos muros de concreto

Incorporación de muros acoplados (TR Incorporación de muros acoplados (TR –– CAL CAL –– 1)1)

Incorporación de muros acoplados (TR Incorporación de muros acoplados (TR CAL CAL 1)1)

Columna central que se interviene para Columna central que se interviene para atravesar el acero longitudinal de la

nueva viga Detalle de las vigas de acoplamiento que unen las nuevas placas

I t ió l d Intervención general de columnas (TR – CAL – 2)( )

Intervención general de columnas (TR – CAL – 2)

Intervención general de columnas (TR CAL 2)

Planta típica de un edificio reforzado interviniendo todas las columnas (Objetivo de reforzamiento mejorados G 3)columnas (Objetivo de reforzamiento mejorados G – 3).

Intervención general de columnas (TR – CAL – 2)Intervención general de columnas (TR CAL 2)

Intervención en una Detalle del enchaquetado de Intervención en una columna de

confinamiento

Detalle del enchaquetado de una columna existente

Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención complementario e intervención de columnas (TR – CAL – 3)( )

Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de

Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de columnas (TR – CAL – 3)

Muro de albañileríafi d

Viga Transversal

AULA AULA AULA DEPOSITO

confinada

PLANTA TIPICA Proyeccion decorredor

Inclusion de un porticosismico complementario

Planta típica de un edificio reforzado con un pórtico sísmico complementario y con la adición de aletas en sus columnas existentes (Objetivo de reforzamiento mejorados G – 3).

Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de columnasInclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de columnas

Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de columnas Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de columnas (TR (TR –– CAL CAL –– 3)3)

Corte transversal y elevación principal de un colegio peruano reforzado

Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de

Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de columnas (TR – CAL – 3)

Corte típico de la viga del Pórtico Sísmico Complementario

Elevación del Pórtico Sísmico Complementario y detalle de placas

Pórtico Sísmico Complementario

Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de albañilería en edificaciones de

un piso (TR – CAL – 4)

Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de un

Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de un piso (TR – CAL – 4)

119 107 864 52 31

Viga Transversal

AULA AULA AULA AULA AULAMuros existentesde alb. confinada

Nuevos murosde albañilería

Planta típica de un edificio de un piso reforzado mediante el Planta típica de un edificio de un piso reforzado mediante el cerramiento de vanos con muros de albañilería

Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de un piso (TR – CAL – 4)

Picar Tarrajeo y vaciarcontra columna existente

Perforar para anclar1Ø1/2"

Para facilitar vaciado sehacen orificios c/0.80m

Ventana

4Ø1/2"Ø1/4" 1@.05, 4@.10, Rsto @.25

4Ø1/2" Ø1/4" 1@.05, 4@.10,

Rsto @.25

Ventana

Cimientaciónexistente

Corte de columna deamarre típica

Corte de vigasolera típica

Detalle de cerramiento (izq.) y cortes típicos de los elementos de confinamiento (der)

Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de albañilería en edificaciones de

dos pisos (TR – CAL – 5)

Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de dos pisos (TR –CAL – 5)

119 107 864 52 31

AULA AULA AULA AULA AULA

Muros existentesde alb. confinada

Viga Transversal

Nuevos murosde albañilería

Proyeccion delcorredor

Planta típica de un edificio de dos pisos reforzado mediante el cerramiento de vanos con muros de albañilería

Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de dos pisos (TR – CAL – 5)

Picar Tarrajeo y vaciarcontra columna existente

3 Pasadores de Ø1/2" encada columna de conf.

Viga Existente

Losa Existente

VentanaVentana

Vaciarconcreto

Losa Existente

4Ø1/2" Ø1/4" 1@.05, 4@.10,

Sobrerrelleno de concretoque se retira al día siguiente

Nuevo muro dealbañilería

Rsto @.25 que se retira al día siguiente

Detalle de cerramiento (Izq.) y detalle de la viga de confinamiento (Der.)

Ci d ñ d lb ñil í difi i d d

Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de dos pisos (TR – CAL – 5)

Elevación principal de un colegio sin reforzar (arriba) y esquema de la técnica de reforzamiento planteada (abajo)

Colocación de aletas de concreto armado (TR – CAL – 6)

97 864 52 31 97 864 52 31

AULA AULA AULA AULA

Muros de albañileríaconfinada

Adicionan de aletas a lascolumnas existentes

Viga Transversal

Planta típica de un edificio de dos pisos reforzado mediante el cerramiento de vanos con muros de albañilería

C l ió d l t d t d (TR CAL 6)

Detalle de la colocación de aletas de concreto armado

Relleno parcial de paños con Relleno parcial de paños con muros de albañilería (TR–CAL–7)

R ll i l d ñ d lb ñil í (TRR ll i l d ñ d lb ñil í (TR CALCAL 7)7)

Relleno parcial de paños con muros de albañilería (TR Relleno parcial de paños con muros de albañilería (TR –– CAL CAL –– 7)7)

97 864 52 31

M i t t

AULA AULA AULA AULA

Relleno parcial con muro de Viga Transversal

Muros existentes de albañilería confinada

albañilería

P i d lC

Pl t tí i d difi i d d i f d di t l Planta típica de un edificio de dos pisos reforzado mediante el cerramiento de vanos con muros de albañilería

R ll i l d ñ d lb ñil í (TR CAL 7)

Relleno parcial de paños con muros de albañilería (TR – CAL – 7)2 pasadores de Ø1/2"anclados a la viga existente

Columna deconfinamiento Vaciar contra

el parapeto

Nuevo murete deladrillo de cabeza

2 pasadores

4Ø3/8"Ø1/4"1@.05,4@.10,rsto @.25

Columna de amarre

A - As

pde Ø 1/2"

Detalle de la colocación de aletas de concreto armado

Relleno parcial de paños con muros de albañilería (TR CAL 7)

Relleno parcial de paños con muros de albañilería (TR – CAL – 7)

Observaciones de campo

Muro de relleno que evito el problema de columna corta en un pabellón d d l d 200 8aporticado tradicional, sismo de Arequipa 2001, Mw = 8.4

Pabellón del colegio Fermín Tangüis en Palpa g g psin daños tras el sismo de Nazca de 1996

Colegio Bandera de Pisco sin daño en el sistema estructural

tras el sismo del 15 de agosto del 2007 (Mw=8.0)

Edificio con daño moderado y sin pérdida de verticalidad

¿Resistencia lateral ?lateral ?

Modelo de AnálisisModelo de Análisis

Modelo ElásticoModelo de Análisis

TY = 0 12 sTY = 0,12 s

Modelo Elástico

Modelo de Análisis

TX = 0 22 sTX = 0,22 s

Modelo de Análisis

Modelo InelásticoModelo Inelástico

ν= 0.15

f’c= 210 Kg/cm2.

Ec=2x106 Ton/m2

Características de los materiales

Modelo para el Concreto Modelo para el Acero

Se usaron dos modelos para el concreto. Uno de concreto confinado para el núcleo de los elementos y otro de concreto sin confinar para el

recubrimientorecubrimiento.

Diagrama esfuerzo-deformación de una viga en el primer piso del edifico 780 nuevo.

Modelo para el Concreto

Según el modelo de Mander el concreto confinado de ambos elementos puede l d f i 0 03 i b d l l t lalcanzar deformaciones cercanas a 0.03, sin embargo para modelar las rotulas

solo se consideraron deformaciones hasta 0.015.

Diagrama esfuerzo-deformación de una columna en el primer piso del edifico 780 nuevo.

Modelo para el Acero

Para el acero se usó un modelo elastoplástico

Parámetros ValorfY, (kg/cm2) 4200

0 0021

Para el acero se usó un modelo elastoplástico

eY, 0,0021eend, 0,0063eu, 0,009

fu, (kg/cm2) 7062

Diagrama esfuerzo-deformación del acero

Modelo para Secciones

M-MDiagrama Momento - CurvaturaDiagrama Momento Curvatura

lφθ pl×= φθhl p ×= 45,0

10% θC

40% MC

Diagrama Momento - Giro simplificadoDiagrama Momento Giro simplificado

Para nuestro análisis se considero que la rotulas agotan su capacidad de deformación en el punto C

Curvas fuerzas desplazamiento para los edificios

Edificio Antiguo

Curvas fuerzas desplazamiento para los edificios seleccionados

VBASEEdificio Antiguo

ΔFE = 2.7 cm ΔP = 12.6cm

VFE = 73tonΔFE = 2.7cm

VC = 112.3 tonΔC = 15.3cm

V1 = 51.4 tonΔ1 = 1.68 cm

ΔAZOTEADesplazamiento en la azotea (cm)

Valores de fuerza cortante característicos para

V1 Vy Vm Vm/V1 Vm/Vy780

Valores de fuerza cortante característicos para los edificios 780 antiguo y 780 moderno

780 moderno 140.8 197.0 287.9 2.0 1.5

780 antiguo 51.4 73.0 112.3 2.2 1.5

Valores de Valores de Sobrerresistencia

Valores de desplazamiento característicos para los edificios 780 antiguo y 780 modernolos edificios 780 antiguo y 780 moderno

d1 dy dm dm/d1 dm/dy780780

moderno 0.67 1.1 16.2 24.2 14.7

780 antiguo 1.7 2.7 15.3 9.1 5.7

Valores de Valores de ductitlidad

R t E t t l

Respuesta EstructuralVBASE

ΔFE 1 1 cm ΔP 15 1

Edificio ModernoΔFE = 1,1 cm ΔP = 15.1cm

Sismo raro

Sismo ocasional

Sismo muy raro

R t E t t l

Edificio Antiguo

Respuesta EstructuralVBASE

ΔFE 2 7 cm ΔP 12 6ΔFE = 2.7 cm ΔP = 12.6cm

Sismo ocasional

Desempeño Sismorresistente Esperado

Edificio Moderno

Operacional Funcional Resguardo de la Vida

Sismo OcasionalSismo Ocasional(50% / 50 años)

Sismo Raro(10% / 50 años)

Sismo Muy Raro(5% / 50 años)

Desempeño Sismorresistente Esperado

Edificio Antiguo

Operacional Funcional Resguardo de la Vida

Sismo Ocasional(50% / 50 años)

Sismo Raro ??????Sismo Raro(10% / 50 años) ??????

Sismo Muy Raro(5% / 50 años)

F t l bl áti Q h ?Frente a la problemática. ¿Que hacer?

Conclusiones y Recomendaciones

• Es necesario desarrollar un plan para reducir la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones educativas

• En el Perú existe experiencia para reducir la vulnerabilidad de las edificaciones escolares con intervenciones de mediano o alto costo

• La técnica de bajo costo encontrada consiste en rellenar algunos paños del edificio con muros de albañilería.

• El uso de las técnicas de bajo costo para reforzar edificaciones escolares permitirá reducir los gastos de futuras intervenciones post escolares permitirá reducir los gastos de futuras intervenciones post sismo en las edificaciones escolares.

…GRACIAS…GRACIAS

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