comportamiento sísmico locales escolares

COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE LOCALES EDUCATIVOS Y ALTERNATIVAS DE REFORZAMIENTO Wilson Silva Berríos Cajamarca, 28 Junio 2011

C édit Créditos - Reconocimiento R i i t En este trabajo se incluyen ideas -acerca del tema tema-,, desarrolladas por diversos investigadores: A. Blanco, L. Zegarra, A. Muñoz, A. San Bartolomé, a to o é, H. Leon, eo , U. U Quintanilla, Qu ta a, J. J Velasquez, L. Navarro, C. Jurado, etc.

Contenido de la Presentación • Introducción • Edificios Escolares Peruanos • Fenómeno de Columnas Cortas • Desempeño Sismorresitente Sismo esitente • Rehabilitación y Reforzamiento • Conclusiones

Introducción

“En

los últimos 130 años han ocurrido id en ell Perú P ú sólo ól terremotos moderados, que han mostrado lo vulnerables que son las edificaciones educativas peruanas”

ZONA 1

Huaraz 1970

amax

0

10

20

30

10

20

Aceleraciones

40

Lima 1974

a max

0

a máx.: 0.15g g

30

40

50

60

70

a máx.: 0.20g

80

México Mé i DF (SCT) 1985

a máx.: 0.17g

a max

Pisco 2007 0

20

40

60

80

100

120

140

a máx.: 0.37g

160

Santiago Chile 2010

a máx.: 0.24g

Curico Chile 2010

a máx.: 0.47g

Severidad sísmica y Desempeño estructural

Sismos de Diseño

Aceleración (g)

Frecuentes

0.20

Ocasionales

0.25

Raros

0.40

Muy Raros

0.50

Comportamiento Estructural Perfectamente elástico Prácticamente elástico Daño importante, pero reparable Cerca al colapso, irreparable

V2000 + Sismicidad Peruana

Niveles de Desempeño

V

DAÑO MODERADO (Resguardo de la Vida)

DAÑO LEVE (Funcional)

DAÑO SEVERO (Cerca al Colapso)

ΔΔΔΔΔ

DAÑO COMPLETO (Colapso)

SIN DAÑO (Operacional)

Dt

F SUPERVIVENCIA

CERCA AL COLAPSO

OPERACIONAL COMPLETAMENTE OPERACIONAL

Niveles de Desempeño 6/28/2011

8

Introducción

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

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

Adobe

Gran Unidad Escolar

780 pre NDSR - 1997

780 Actual

Los edificios escolares peruanos

Edificio Gran Unidad Escolar

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


Edificio 780 pre NDSR - 1997

Se construyeron edificios de este ti tipo hasta h t antes t de d 1997 Arquitectónicamente este edificio p , es similar al edificio 780 típico, actual

Los edificios escolares peruanos Planta típica del sistema estructural del edificio 780 pre NDSR - 1997

X-X :

V-01

V-01

V-01

V-01

V-01

V-01

V-01 V 01

V-01

V-01

V-01 V 01

V-01

V-01

PÓRTICOS FLEXIBLES

Y-Y :

ALBAÑILERIA CONFINADA

Los edificios escolares peruanos Corte transversal (Edifício 780 pre NDSR-1997) NDSR 1997)


El Colegio Antisísmico

Modelo INFES 780 Nuevo (> 1997)


Configuración Estructural - Colegios Modernos Modelo INFES 780 Nuevo C1

Viga 0.25x0.45

Vig ga 0.30x0.7 70

8.00

Albañ ñilería Confin nada

Típico p 3.90

C2

0,9

0,3

C1 0,9

C2

Los edificios escolares peruanos Detalle del refuerzo de columnas (Edificio 780 Moderno)

Los edificios escolares peruanos Detalle del refuerzo de vigas longitudinales Eje 1 1, Eje 2 (Edificio 780 Moderno)

Los edificios escolares peruanos Distribución por material predominante en el sistema estructural y por regiones sísmicas Eternit fibra de Concreto Esteras, Cartón o plásticos 1%

Otros 1%

Piedra con barro, cal, cemento 4% Quincha o caña con barro 1%

Madera CºAº y Albañilería 8% (Unidades de arcilla o bloques de concreto) 37%

Adobe o tapia 48%

Locales escolares públicos a nivel nacional:

41 425

Fuente:Ministerio de Educación Informe Ejecutivo 1998-2003

Los edificios escolares peruanos Distribución por material predominante en el sistema estructural y por regiones sísmicas

ZONA 1 Adobe : 0.0 % CºAº-Alb : 0.3 % : 0.4 % Madera ZONA 3 Adobe : 25.4 % CºAº -Alb : 22.6 % Madera : 5.7 %

ZONA 2 Adobe : 22.6% CºAº-Alb : 14.1 % Madera : 8.8 %

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

R ió Región COSTA SIERRA SELVA TOTAL

Número de centros educativos d ti construidos t id antes de 1997

Número de centros educativos d ti construidos t id después de 1997

10262 22,954 7101 40,317

340 411 357 1,108

ANTECEDENTES Sismos ocurridos en Sur del Perú: 12 Nov. 1996 ((Nasca - Ica)) 23 Jun. 2001 (Atico - Arequipa) g 2007 ((Piso - Ica)) 15 Ag. Afectaron muchos locales de Centros g Educativos de diversa antigüedad En la mayoría y de los casos el problema p fue el fenómeno de “Columna Corta”

Columna Corta a pesar de d la l junta de separación con la tabiquería

Nasca, 1996

Junta de espesor insuficiente

Junta realizada con bolsas de papel

Nasca 1996. Local Escolar de 2 pisos

Nasca 1996

Efecto de columna corta poco acentuado debido a tabiques débiles

Nasca 1996. No se presentaron fallas de 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

“Tabique corto”

Columna C l Corta

Colegio colapsado por fallas de columna corta

Colegio A. Barrios – Moquegua 2001

Colegio A. Barrios – Moquegua 2001

¿ Cómo evitarlas ?

Puertas a ambos lados de las columnas

R d Reducción ió de d la l tabiquería t bi í

Juntas de tecnopor bien construidas ?

“Placas” Placas para reducir los desplazamientos laterales en el edificio

Desempeño Sismorresistente Desempeño observado en los últimos 60 años Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería Fallas F ll en columnas l

Esquema de Columna Corta

Columna Corta del C.E: Casimiro Cuadros

Desempeño Sismorresistente Desempeño observado en los últimos 60 años Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería Fallas en columnas

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

¿ EQUILIBRIO ?

Desempeño Sismorresistente Desempeño observado en los últimos 60 años Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería Fallas en columnas

Vista exterior

Vista interior

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

Desempeño Sismorresistente Desempeño observado en los últimos 60 años Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería Falla tipo Cizallamiento en Muro Transversal

C.E. Escuela de Aplicación Choccñopampa

Esquema de acciones internas

Desempeño Sismorresistente Desempeño observado en los últimos 60 años Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería Fallas en muro de Albañilería

Colegio Nasca - 1996

Desempeño Sismorresistente Desempeño observado en los últimos 60 años p Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería Falla en muros de Relleno de Pórticos

Nudo afectado

Aplastamiento de la albañilería


Universidad Jorge Basadre Grohmann - Tacna

Desempeño Sismorresistente Desempeño observado en los últimos 60 años Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería Falla en Elementos No Estructurales


Colegio Fortunato Zora Carvajal - Tacna

Desempeño Sismorresistente Desempeño observado en los últimos 60 años p Daño en Edificaciones de Concreto Armado y Albañilería Falla en Muro de Relleno


Colegio Jorge Basadre Grohmann Arequipa

Desempeño Sismorresistente Desempeño observado en los últimos 60 años Daño 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 007h 0.007h

X Sa

X-X

ESTRUCTURACIÓN ADECUADA EN Y-Y

0 .0 005h

Z XY Sa

Y -Y Y

SISTEMA APORTICADO NO ES ACEPTADO

F ( Ton) 70

Centros Educativos

60 50 46.4 40

A1

A7

30 20 10 0

0

0.98 1

2

3

4

4.64 5

Δ (cm)

SD97 /SD77

5.00 4.00 3 00 3.00 2.00 1.00 0.00 0.0

0.4

0.8

DESP-97 / 03 =

1.2

1.6

2.0

3 * DESP-77

Como Reforzar ?

SISMO

Protección por control de deformaciones ESTRUCTURA ORIGINAL SISMO

ESTRUCTURA REFORZADA

VARIAS ALTERNATIVAS DE REFORZAMIENTO

• Un caso ilustrativo desarrollado …

• Luego se presentan otras posibilidades de reforzamieto …

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

a) Cerrar dos paños en cada eje longitudinal con ladrillo o con longitudinal, concreto b)) Enfundar Columnas y conformar Placas de aprox. 1.50mt de longitud

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

El Cortante Sísmico V es 35% de P (35%x365=128 Ton), por lo que c/muro tomará un cortante de 128/4=32 128/4 32 Ton El Esfuerzo Cortante en c/muro es del orden de 4 Kg/cm², excesivo según NTE

E070

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 VBasal disminuye a 28% P (28%x365 =102) y por tanto cada p p placa tomaría 25 Ton de Corte El Esfuerzo Cortante es del orden de 4.5 g/ , lo que q es adecuado para p el C.A. Kg/cm²,

El Modelo para el Análisis Sísmico … •Placas Placas unidas a las vigas y columnas restantes, o •Considerando Considerando diagonales que representen el efecto del muro incorporado dentro del pórtico

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

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

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

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

Reforzamiento: Enfundar Columnas



Reforzamiento: Eje-Ventanas Bajas

Reforzamiento: Eje-Ventanas Altas

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

Las placas tenían 45cm de ancho y sobresalen 10cm hacia fuera y 10cm hacia dentro Ell ancho h d de lla 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 100% del cortante y requieren de una Cimentación importante, importante pues el Momento en la base es grande en comparación ió con lla carga vertical ti l actuante

Como las columnas existentes tenían zapatas aisladas, aisladas y ahora se requieren zapatas mucho más grandes: Se consideró d ó realizar l una excavación alrededor de la zapata p existente hasta alcanzar la nueva área en planta, requerida

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

Anclaje de Columneta en Cimiento

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

El COSTO de REPARACION y de REFORZAMIENTO ha sido aprox. de 15,000 a 18,000 Soles por Aula Esto representa aprox. aprox US $78 por área neta de aula y aprox. US $65 por área á neta t techada t h d

OBJETIVOS DE REFORZAMIENTO 9 INCREMENTAR RIGIDEZ 9 INCREMETAR RESISTENCIA 9 CONTROLAR PROBLEMA DE

COLUMNAS y/o MUROS CORTOS

Qué se busca ?

9 Mejor alternativa 9 Intervención Inte ención concent concentrada ada a pocos elementos

9 La estructura reforzada cumpla con las Normas Vigentes

9 Es posible reforzar locales escolares a costos razonables

SOLUCIÓN 9 ECONOMICA 9 FACILIDAD EN OBRA

Reforzamiento Mínimo

Reforzamiento Mínimo

PLACAS UNIDAS A VIGAS EXISTENTES

MUROS (PLACAS) ACOPLADOS

MUROS (PLACAS) ACOPLADOS

3 PISOS ,

9 AULAS

PLANTA DE ESTRUCTURA REFORZADA

ELEVACIÓN DE ESTRUCTURA REFORZADA

Pórtico Sísmico o Pórtico Complementario C.E. Divino Corazón de Jesús – Paucarpata, Arequipa

Esquema de la estructura original

Esquema de la Estructura Reforzada. “Pórtico Pórtico Sísmico” Sísmico (frontal) adosado, Placas de C°A° C A en muros laterales y Muros de Albañilería confinada (posterior)

Cualquiera sea la elección … … lo mínimo que se debe hacer …

ANÁLISIS Y DISEÑO DE LA ESTRUCTURA REFORZADA

CAPACIDAD DEL SUELO

CAPACIDAD DE ELEMENTOS EXISTENTES

DETALLADO DE LOS ELEMENTOS DE REFORZAMIENTO

VIGAS DE ACOPLAMIENTO

PLACA NUEVA

0 70 0.70 0.30

2.00

CIMENTACIÓN

Pero no se debe olvidar … Por ejemplo j p …

Hospital Reforzado

Bloque I

Bloque C-I Reforzado Junta (0.15 m)

Junta .075 (Min)

Junta .075 (Min)

Junta 0.15m

176

524

261 ton

1166

a = 0.05g

a = 0.23g

Aceleraciones A l i en Elementos El t No N Estructurales

2.25

2.00

2.00

1.75

1.75

1 50 1.50

1 50 1.50

Período (seg) P

Período (seg)

2.25

1.25 1.00

1.25 1.00

0.75

0.75

0.50

0.50

0.25

0.25

0.00

1

2

Est. Reforzada Período Fundamental X-X

0.00

1

2

Est. Reforzada Período Fundamental Y-Y

Pabellón C-I Sismo YY

30

30

25

25

20

20 Altura (m m)

Altura (m m)

Pabellón C-I Sismo XX

15

15

10

10

5

5

0

0

0

5

10

15

Desplazam iento (cm )

20

0

5

10

15

Desplazam iento (cm )

Estructura sin reforzar Estructura Reforzada

20

25

20.00

17.50

17.50

15.00

15.00

Desp plazamiento (cm m)

Desp plazamiento (cm m)

20.00

12.50

10.00

7.50

12.50

10.00

7.50

5.00

5.00

2 50 2.50

2 50 2.50

0.00

1

2

0.00

1

2

Est. Reforzada Desplazamiento de Azotea X-X

1.01%

=>

0.41%

Est. Reforzada Desplazamiento de Azotea Y-Y

0.84%

=>

0.70%

Resultados ilustrativos Sismo XX (Longit.) Sismo YY (Transv.) Pabellón C-I E i t t Reforzado Existente R f d E Existente i t t Reforzado R f d T (seg) 1.21 0.41 2.01 0.77 18 15 18.15 7 79 7.79 18 79 18.79 14 22 14.22 Δ techo (cm) 2.91 1.90 2.87 2.87 Δ e max (cm) 1 01% 1.01% 0 41% 0.41% 0 84% 0.84% 0 76% 0.76% Δ e / he Junta (cm) 24.20 10.20 --V base ((Tn)) 261 1166 176 524 R (Tn) 720 1632 720 734 a (g) 0.10 0.23 0.10 0.10

•Técnicas de reforzamiento para las edificaciones educativas peruanas

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Técnicas 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 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 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

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas

Incorporación de muros acoplados (TR – CAL – 1)

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas 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).


Muros, vigas de acoplamiento y columna central enchaquetada..

Esquema del reforzamiento estructural


Esquema estructural de los nuevos muros de concreto


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


IIntervención t ió generall de d columnas ((TR – CAL – 2))

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Intervención general de columnas (TR – CAL – 2)

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

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Intervención general de columnas (TR – CAL – 2)

Detalle del enchaquetado de una columna existente

Intervención en una columna de confinamiento


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

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de columnas (TR – CAL – 3)

AULA

AULA

DEPOSITO

Muro de albañilería confinada fi d

Viga Transversal

PLANTA TIPICA

AULA

Proyeccion de corredor

Inclusion de un portico sismico 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).


Corte transversal y elevación principal de un colegio peruano reforzado


Corte típico de la viga del Pórtico Sísmico Complementario Elevación del Pórtico Sísmico Complementario y detalle de placas


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

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de un piso (TR – CAL – 4) 1

2

3

4

5

6

8

7

9

10

A

Viga Transversal

AULA

AULA

AULA

AULA

AULA

Muros existentes de alb. confinada B

Nuevos muros de albañilería

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

11


Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de un piso (TR – CAL – 4) Perforar para anclar 1Ø1/2"

Picar Tarrajeo y vaciar contra columna existente Para facilitar vaciado se hacen orificios c/0.80m

Ventana

Ventana 4Ø1/2" Ø1/4" [email protected], [email protected], Rsto @.25

4Ø1/2" Ø1/4" [email protected], [email protected], Rsto @.25

Cimientación existente

Corte de columna de amarre típica Corte de viga solera típica

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


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

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de dos pisos (TR – CAL – 5) 1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

A

Muros existentes de alb. confinada

AULA

AULA

AULA

AULA

AULA Viga Transversal

B

C

Nuevos muros de albañilería

Proyeccion del corredor

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

11


Cierre de paños con muros de albañilería en edificaciones de dos pisos (TR – CAL – 5) 3 Pasadores de Ø1/2" en cada columna de conf.

Viga Existente

Picar Tarrajeo y vaciar contra columna existente Losa Existente Vaciar concreto

Ventana

Ventana 4Ø1/2" Ø1/4" [email protected], [email protected], Rsto @.25

Sobrerrelleno de concreto que se retira al día siguiente Nuevo muro de albañilería

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

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Ci Cierre d de paños ñ con muros de d albañilería lb ñil í en edificaciones difi i de d dos d 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)

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Colocación de aletas de concreto armado (TR – CAL – 6) 1

2

3

4

5

6

7

8

9

A

Muros de albañilería confinada

AULA

AULA

AULA


Adicionan de aletas a las columnas existentes B

C

Proyeccion del corredor

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

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas C l Colocación ió d de aletas l t d de concreto t armado d (TR – CAL – 6)

A-A

Detalle de la colocación de aletas de concreto armado

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Colocación de aletas de concreto armado (TR – CAL – 6)



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

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas R ll Relleno parcial i ld de paños ñ con muros d de albañilería lb ñil í (TR – CAL – 7) 1

2

3

4

5

6

7

9

8

A

Muros existentes M i t t de albañilería confinada

AULA

AULA

AULA


Relleno parcial con muro de albañilería B

C

Proyeccion P i d dell corredor

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

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas R ll Relleno parcial i ld de paños ñ con muros de d albañilería lb ñil í (TR – CAL – 7) 2 pasadores de Ø1/2" anclados a la viga existente

A

A

Columna de confinamiento

Vaciar contra el parapeto

Nuevo murete de ladrillo de cabeza 2p pasadores de Ø 1/2"

s

4Ø3/8" Ø1/4"[email protected],[email protected], rsto @.25

Columna de amarre

A-A

Detalle de la colocación de aletas de concreto armado

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Relleno parcial de paños con muros de albañilería (TR – CAL – 7)


Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Observaciones de campo

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

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

Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas 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 ?

Desempeño Sismorresistente Modelo de Análisis


Modelo Elástico

TY = 0,12 0 12 s


Modelo Elástico

TX = 0,22 0 22 s


Modelo Inelástico

f’c= 210 Kg/cm2. ν= 0.15 Ec=2x106 Ton/m2

Desempeño Sismorresistente 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 recubrimiento. recubrimiento

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

Desempeño Sismorresistente Modelo para el Concreto Según el modelo de Mander el concreto confinado de ambos elementos puede alcanzar l deformaciones d f i cercanas a 0.03, 0 03 sin i embargo b para modelar d l las l rotulas t l solo se consideraron deformaciones hasta 0.015.

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

Desempeño Sismorresistente Modelo para el Acero

Para el acero se usó un modelo elastoplástico Parámetros fY, (kg/cm2) eY, eend, eu, fu, (kg/cm2)

Diagrama esfuerzo-deformación del acero

Valor 4200 0 0021 0,0021 0,0063 0,009 7062

Desempeño Sismorresistente Modelo para Secciones

+M

-M M Diagrama Momento - Curvatura

Desempeño Sismorresistente

θ =φ×l p l p = 0,45 × h

10% θC

40% MC

Diagrama Momento - Giro simplificado Para nuestro análisis se considero que la rotulas agotan su capacidad de deformación en el punto C

Desempeño Sismorresistente Curvas fuerzas desplazamiento para los edificios seleccionados VBASE

Corta ante en la a base (T Tn)

ΔFE = 2.7 cm

ΔP = 12.6cm

Edificio Antiguo

VFE = 73ton ΔFE = 2.7cm

VC = 112.3 ton ΔC = 15.3cm

V1 = 51.4 ton Δ1 = 1.68 cm

Desplazamiento en la azotea (cm)

ΔAZOTEA

Desempeño Sismorresistente Valores de fuerza cortante característicos para los edificios 780 antiguo y 780 moderno V1

Vy

Vm

Vm/V1

Vm/Vy

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 Sobrerresistencia

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

780 moderno 780 antiguo

d1

dy

dm

dm/d1

dm/dy

0.67

1.1

16.2

24.2

14.7

1.7

2.7

15.3

9.1

5.7

Valores de ductitlidad

Desempeño Sismorresistente R t E t t l Respuesta Estructural Edificio Moderno

VBASE ΔP = 15.1cm ΔP 15 1 Sismo raro


Cola apso

Cerc ca al Cola apso

Func cional

Resgu uardo de la vida

Sismo muy raro

Sismo ocasional

Operacional

Co ortante en n la base (Tn)

ΔFE = 1,1 cm ΔFE 1 1 cm

ΔAZOTEA

Desempeño Sismorresistente R t E t t l Respuesta Estructural VBASE

Edificio Antiguo ΔP = 12.6cm ΔP 12 6


Cola apso

Cerc ca al Cola apso

Resgu uardo de la vida

Func cional

Sismo ocasional

Operacional

Co ortante en n la base (Tn)

ΔFE = 2.7 cm ΔFE 2 7 cm

ΔAZOTEA

Desempeño Sismorresistente Desempeño Sismorresistente Esperado Edificio Moderno

Operacional Sismo Ocasional (50% / 50 años) Sismo Raro (10% / 50 años) Sismo Muy Raro (5% / 50 años)

Funcional

Resguardo de la Vida

Desempeño Sismorresistente Desempeño Sismorresistente Esperado Edificio Antiguo g Operacional

Funcional

Resguardo de la Vida

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

???

Sismo Muy Raro (5% / 50 años)

F t a la Frente l problemática. bl áti ¿Que Q h 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 sismo en las edificaciones escolares.

…GRACIAS

comportamiento sísmico locales escolares

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