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
Los edificios escolares peruanos
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)
Los edificios escolares peruanos
El Colegio Antisísmico
Modelo INFES 780 Nuevo (> 1997)
Los edificios escolares peruanos
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
Esquema de acciones internas
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
Esquema de acciones internas
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
Esquema de acciones internas
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: Enfundar Columnas
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).
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Incorporación de muros acoplados (TR – CAL – 1)
Muros, vigas de acoplamiento y columna central enchaquetada..
Esquema del reforzamiento estructural
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Incorporación de muros acoplados (TR – CAL – 1)
Esquema estructural de los nuevos muros de concreto
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Incorporación de muros acoplados (TR – CAL – 1)
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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).
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas Inclusión de pórtico sísmico complementario e intervención de columnas (TR – CAL – 3)
Corte transversal y elevación principal de un colegio peruano reforzado
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas 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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
AULA Viga Transversal
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)
Elevación principal de un colegio sin reforzar (arriba) y esquema de la técnica de reforzamiento planteada (abajo)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
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
AULA Viga Transversal
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)
Elevación principal de un colegio sin reforzar (arriba) y esquema de la técnica de reforzamiento planteada (abajo)
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)
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
Edificio con daño moderado y sin pérdida de verticalidad
Reforzamiento de edificaciones educativas peruanas
¿Resistencia lateral ?
Desempeño Sismorresistente Modelo de Análisis
Desempeño Sismorresistente Modelo de Análisis
Modelo Elástico
TY = 0,12 0 12 s
Desempeño Sismorresistente Modelo de Análisis
Modelo Elástico
TX = 0,22 0 22 s
Desempeño Sismorresistente Modelo de Análisis
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
Desplazamiento en la azotea (cm)
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
Desplazamiento en la azotea (cm)
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